KiCad

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KiCad

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KiCad 是一款用于创建电子电路原理图和印刷电路板（PCB）的开源软件套件。 KiCad 支持综合设计工作流程，其中 原理图和相应的 PCB 一起设计，也支持特殊用途的独立工作流程。 KiCad 还包括一些帮助电路和 PCB 设计的实用程 序，包括用于确定电路结构电气属性的 PCB 计算器、用于检查制造文件的 Gerber 浏览器和用于检查电路行为的集成 SPICE 模拟器。 KiCad 可在所有主要的操作系统和广泛的计算机硬件上运行。 它支持多达 32 个铜层的 PCB，适合创建各种复杂的设 计。 KiCad 是由世界各地的软件和电气工程师组成的志愿者团队开发的，其使命是创建适合专业设计师的免费和开 源的电子设计软件。

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基本术语

KiCad 使用了一些在电子设计自动化（EDA）软件领域相当标准的术语，以及一些针对 KiCad 的特殊术语。 本节列 出了 KiCad 文档和用户界面中最常用的一些术语。 其他针对 KiCad 工作流程的某一部分的术语将在本手册的后面进 行定义。

原理图

一个 原理图 是由一页或多页（张）的电路原理图组成的集合。 每个 KiCad 原理图文件代表一个单页。 层次原理图 是由多个页面相互嵌套而成的原理图。 KiCad 支持层次原理图，但在层次结构的顶部必须有一个 根原理 图。 层次结构中的工作表（除根原理图外）可以被多次使用，例如，创建一个子电路的重复副本。

符号

符号 是一个可以放在原理图上的电路元件。 符号可以代表物理电气元件，如电阻或微控制器，或非物理概念，如电 源或地线。 符号有 引脚，作为连接点，可以在原理图中相互连接。 对于物理元件，每个引脚都对应于元件上的一个 不同的物理连接（例如，一个电阻符号将有两个引脚，一个用于电阻的每个终端）。 符号被存储在 符号库 中，因此 它们可以在许多原理图中使用。

网表

网表 是原理图的一种表示，用于向另一个程序传递信息。 各种 EDA 程序使用许多网表格式，KiCad 有自己的网表格 式，内部用于在原理图和 PCB 编辑器之间来回传递信息。 网表包含（除其他外）所有关于哪些引脚相互连接的信 息，以及应该给每个 网络，或一组连接的引脚起什么名字。 网表可以写入 网表文件，但在现代版本的 KiCad 中，作 为正常工作流程的一部分，这并不是必须的。

印刷电路板

印刷电路板，或称 PCB，是代表原理图 (或技术上的网表) 的物理实现的设计文件。 每个 KiCad 电路板文件指的是单 个 PCB 设计。 官方不支持在 KiCad 中创建 PCB 的阵列或面板，尽管一些社区创建的附加组件提供了这一功能。

封装

封装 是可以放置在 PCB 上的电路元件。 封装通常代表物理电气元件，但也可以用作设计元素库 (丝印 LOGO、铜质 天线和线圈等) 。 封装可以有 焊盘，表示电连接的铜区。 网表将把符号引脚与封装焊盘相关联。

图框

图框 是一个绘图模板，通常包含一个标题块和框架，用作原理图和 PCB 绘图的模板。

绘制

绘制 是从设计创建制造输出的过程。这些输出可能包括机器可读的格式，如 Gerber 文件或拾取和放置列表，以及人 类可读的格式，如 PDF 图纸。

Ngspice

Ngspice 是一个混合信号电路模拟器，最初基于伯克利 (Berkeley) SPICE，集成到 KiCad 的原理图编辑器中。 通过 将符号与附着的 SPICE 模型一起使用，可以在 KiCad 原理图上运行电路仿真，并以图形方式绘制结果。

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KiCad 组件

组件名称	描述
原理图编辑器	创建和编辑原理图；用 SPICE 模拟电路；生成 BOM 文件
符号编辑器	创建和编辑原理图符号并管理符号库
PCB 编辑器	创建和编辑 PCB，输出 2D 和 3D 文件，生成制造输出文件
封装编辑器	创建和编辑 PCB 元件封装并管理封装库
Gerber 查看器	Gerber 和钻孔文件查看器
Bitmap2Component	将位图图像转换为符号或封装
PCB 计算器	元件、布线宽度、电气间距、色环等的计算器。
图框编辑器	创建和编辑图框文件

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基本概念和工作流程

KiCad 的典型工作流程包括两个主要任务：绘制原理图和布局电路板。

原理图是电路的符号表示：使用了哪些元件，它们之间有哪些连接。原理图符号是电子元件在原理图中的象形表示， 如一个电阻的人字形或矩形，或一个运算放大器的三角形。原理图包含了设计中每个元件的符号，符号中的线连接着 引脚。原理图通常是先画出来，然后再布线电路板。 板子是原理图的物理实现，元件的封装被放置在板子上，铜线实现原理图中描述的连接。封装是一组铜焊盘，与物理 元件上的引脚相匹配。当电路板被制造和组装时，该元件将被焊接到电路板上相应的封装上。

PCB 设计工作流程

通常情况下，首先绘制原理图。这意味着在原理图上添加符号，并绘制它们之间的连接。如果没有合适的符号，可能 需要创建自定义符号。在这个阶段，还要为每个部件选择封装，必要时还要创建自定义封装。当原理图完成后，设计 通过了电气规则检查（ERC），原理图中的设计信息被转移到电路板编辑器中，并开始布局。 原理图描述了设计中的哪些元件以及它们的连接方式；电路板编辑器利用这些信息使布局更容易，并防止原理图和 PCB 之间的不匹配。布局过程需要在电路板上仔细放置每个封装。在元件放置完毕后，根据原理图中的连接以及其他 电气方面的考虑，如跟踪电阻、控制阻抗要求、串扰等，在元件之间绘制铜线。 通常情况下，原理图在布局开始后需要更新；原理图的变化可以很容易地拉到电路板设计中。相反的情况也经常发 生：在电路板布局中的任何设计变化都可以被推回到原理图中，以保持两者的一致性。 当电路板布局完成，并且电路板通过了设计规则检查（DRC），就会产生制造输出，这样电路板就可以由 PCB 制造 者制造。