对于国内的中小型电子企业而言，Allegro、Pads、Altium Designer 等商业 EDA 工具的授权费用过于昂贵，且大部分只提供 Windows 操作系统版本，缺乏相应的跨平台支持。在电子信息技术行业版权问题充分受到重视的今天，一款易于使用并且受到厂商广泛支持的开源 EDA 工具，对于硬件电子工程师而言尤为重要。本文介绍的 KiCad 就是一款基于 GNU GPL v3 开源许可协议的跨平台 EDA 电子设计自动化工具集，其能够处理多达 32 个铜层、14 个技术层、4 个辅助层的 PCB 电路板，并且生成加工制造所需要的网表、物料清单、光绘文件、钻孔文件、元件放置文件。

自 2018 年 07 月 22 日发布功能较为完善的 KiCad 5.0 版本之后，历经了七年时间的版本迭代，终于在 2025 年 2 月 20 发布了全新的 KiCad 9.0 版本，新版本采用了全新的用户交互界面，带来全新原理图编辑器、PCB 编辑器、3D 查看器的同时，还增加了更为丰富的 DRC 设计规则约束，并且提供了对于中文语言的良好支持。全文最早基于 6.0 版本写作，鉴于官方已经升级至功能更为完善的 9.0 版本，所以基于 KiCad 社区官方最新的 《Getting Started in KiCad》 对本文进行了全面的重写。

Altium公司最早推出的电子设计自动化（EDA，Electronics Design Automation）产品名为Protel，在经过一系列的企业并购与技术整合之后，于 2009 年更名为Altium Designer 09，紧接着又于 2012 年推出Altium Designer 13.0，本文将要介绍的Altium Designer 17.1则是 Altium 公司于 2017 年发布的产品，可用于设计板级原理图并进行 PCB 布线，同时整合了 SPICE 仿真以及 FPGA 设计等高级功能。

经过多年的迭代与发展，Altium Desinger 已经不再只局限于作为一款 EDA 工具，其功能已经贯穿于电子设计的全流程，包括 MCU 微控制器与 FPGA 设计建模、电路 SPICE 仿真验证、元器件库封装、电路原理图绘制、PCB 版图绘制、PCB 信号完整性验证、PCB 制板文件生成等功能，本文主要围绕 Altium Desinger 的 原理图与 PCB 绘制、元器件封装、PCB 仿真与验证 三个核心功能进行讲解。

自本世纪六十年代开始，数字半导体技术席卷了全球电子工业，伴随工艺与制程的持续演进，高频高速电子信号的处理需求愈加旺盛，电子技术的发展重心逐步由模拟时代，过渡至全面的数字化阶段。虽然模拟电路以及分立式电子元器件的使用频率逐年下降，但是在电磁兼容性处理、开关电源设计等场景当中，传统的模拟电子技术以及相关分立式元器件依然扮演着不可或缺的角色。

本文定位为一篇导论性质的文章，用于帮助当前开发团队里的嵌入式软件工程师，快速了解模拟数字电子技术相关的术语与概念，因此行文中并不涉及各类电路原理的深入数学分析，仅仅言简意赅的汇总了日常工作相关的模拟、数字电路知识。文章中的部分公式与原理图摘取自Wikipedia 维基百科，写作过程当中参考了《Understanding Basic Electronics》第 2 版一书。

电阻电路是指除电源之外，仅包含有电阻元件的电路，而动态电路则是含有电容、电感等储能动态元件的电路，由于动态元件的特性方程当中含有微分与积分形式，因而动态电路主要采用微分方程进行描述，其中方程的阶数通常取决于动态元件个数。电路分析当中的动态又称为暂态，指电路从一个稳态变化至另一个稳态的中间过渡过程。而稳态也被称为静态，指电路当中的电压、电流等参数达到一个稳定状态，如果其它参数不发生变化，就会一直以该状态运行。

本文主要讨论了电阻电路分析相关的基本概念与两类约束、电路的等效变换、电阻电路的分析方法、常用电路定理方面的内容，以及动态电路分析相关的动态电路的暂态分析、正弦交流电路稳态分析、含二端口元件电路分析方面内容，阅读前应当具备微分、积分、微分方程、复数运算、线性代数方程组、矩阵、傅里叶级数等高等数学知识。本文在撰写过程当中，参考阅读了国外大学普遍采用的《Electric Circuits》第 10 版教材。

电路理论是电气工程和电子科学技术的主要理论基础，是一门研究电路分析和网络综合与设计基本规律的基础工程学科。所谓电路分析是在电路给定、参数已知的条件下，通过求解电路中的电压、电流而了解电路网络所具有的特性；而网络综合是在给定电路技术指标的情况下，设计出电路并确定元件参数，使电路的性能符合设计要求。因此电路分析是电路理论中最基本的部分，是学习电路理论的人门课程，被列为电子类专业重要的公共技术基础课。

这篇文章是邹建龙老师所出版 《电路实验》 一书的读书笔记，并且结合他的相关的课件资料，在摒弃繁杂数学推导的基础上，言简意赅的介绍了 电路模型和电路定律、电路的分析方法与定理、动态电路、正弦稳态电路及其频域特性、互感、三相电路、非正弦周期电路、二端口网络 等电路分析方面的知识点，在凸出重要知识点的同时，力求简单易读，因而也可以作为大家的电路理论考前恶补资料使用 ヽ(✿ ﾟ ▽ ﾟ)ノ。

稳压器（Voltage Regulator）是一种在电源电压或者负载电流发生变化的时候，依然能够提供稳定输出电压的元件。常见的稳压器主要分为线性稳压器和开关稳压器两种。其中，开关稳压器是通过重复切换输出级的开关状态，并配合其它储能元件来产生指定的输出电压。而线性稳压器则是通过获取输出电压反馈，然后经由误差放大器组成的控制电路，动态的调节输入与输出之间的电压差，进而实现动态稳压的目的，其主要特点是输入电压 \(V_{IN}\) 大于输出电压 \(V_{OUT}\)。

近几年低压差稳压器（LDO，Low Dropout Regulator）被广泛应用在微控制器电路当中，其主要特点在于输入电压与输出电压之间的压差 \(V_{DROPOUT}\) 非常小（通常在几十毫伏到几百毫伏范围）。在上述的 LDO 原理示意图当中，绿色的误差放大器通过改变内部的可变电阻，就能够达到了稳定输出电压 \(V_{OUT}\) 的目的（其中 \(RDS_{ON}\) 包含了 LDO 内部的 调整元件电阻、片内互连电阻、引脚电阻、线焊电阻）。

优秀的 PCB 设计者同时也是出色的艺术家，伴随着 5G 无线网络的全面商用以及 IoT 物联网设备的大量普及，PCB 电路板上的走线越来越精密，通过的信号频率越来越高，与此同时电磁干扰问题也日趋严重，PCB 设计人员不得不去面对一个现实的问题：PCB 电路板已经开始像一个同时携带有 电阻、电容、电感 特性的复杂组件，而非像过去数十年间那样，仅仅是作为元件器之间的线路连接平台。总而言之，伴随电磁兼容性（EMC）与信号完整性（SI）问题的日益突出，对于 PCB 布线与元器件布局的要求愈发重要。

本篇文章首先会介绍 PCB 制造工艺与元器件封装相关的知识，然后重点讨论了笔者在工作实践过程当中总结的一些 PCB Layout 方面的基本设计规范与布线原则。当然，电磁兼容性与信号完整性作为一个比较系统的工程化问题，文章中总结的经验与原则并非绝对适用于任意场合，在实际的布局布线过程当中，仍然需要具体问题具体分析，结合实际的工作环境进行分析设计。关于电磁兼容性与信号完整性两个重要话题，我将会在后续发布的文章当中进行分享。