FreeCAD
CAD · 参数化建模 · 工程制图
开源参数化三维 CAD,适合零件和简单装配。
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开源电子设计:原理图和 PCB。
画原理图、布 PCB,要交生产文件。
只画机械结构,或只做纯软件。
KiCad 是开源电子设计自动化套件,从画原理图到布 PCB、出生产文件都在同一套工具里完成。它解决的是「要把一块电路板从想法做到能发给工厂打样」。
流程是连着的:eeschema 画原理图 → 关联封装 → pcbnew 布线 → 3D 预览检查干涉 → 生成 Gerber 与钻孔文件。自带封装库和 3D 模型库覆盖了常见器件,符号库编辑器可以自己补件;差分对、长度匹配和高速规则也都有,多层板能胜任。
代价要提前知道:它不做电路仿真,需要仿真得配合 ngspice 这类外部工具;自动布线和推挤不如商业 EDA 顺手,复杂板大量时间花在手工调整上;库管理是新手最容易卡住的地方。
许可证为 GPL-3.0(上游仓库 LICENSE 文件为 GPL 第三版)。安装包从 kicad.org 下载,Windows、macOS、Linux 都有;建议装完整包,只装主程序会缺封装库。
上手步骤之外的具体做法:常见场景怎么配、命令怎么写、报错怎么处理。
从符号库与封装库的分工讲起,讲到 ERC/DRC 两道检查、网表与 PCB 的对应关系,以及 3D 视图与 Gerber 导出里最常见的翻车点。
新手最常卡在这里:符号(Symbol)是原理图上的电气表示,封装(Footprint)是 PCB 上的实际焊盘。画完原理图只是第一步,每个符号还得绑一个封装,否则导入 PCB 时会看到一堆「footprint not found」。
绑定在符号属性 - Footprint 字段里,填库名加封装名,例如 Resistor_SMD:R_0603_1608Metric。校验方法:原理图里选中一个符号按 E,属性窗口底部会显示当前绑定的封装。
标准库的位置:
/usr/share/kicad/symbols/(Linux),Windows 在安装目录的 share\kicad\symbols\footprints/Tools - Symbol Library Table| ERC | DRC | |
|---|---|---|
| 检查对象 | 原理图 | PCB 布局 |
| 抓典型错误 | 电源脚未接、输出短路 | 走线太近、悬空焊盘 |
| 触发位置 | 原理图编辑器 | PCB 编辑器 |
| 快捷键 | 编辑器内 Inspect | PCB 内 Inspect |
两道检查都必须在导出 Gerber 之前跑通。DRC 的忽略项要慎用:在 Board Setup - Violation Severity 里把某条规则设成忽略,等于放弃该保护,网表密集的板子容易出现间距不足导致短路。
打开 PCB 编辑器第一件事是 File - Board Setup,确认这几项:
Power 类把线宽加粗,比全局改线宽干净。View - 3D Viewer 能显示模型,但它是近似渲染:3D 模型来自封装里的 step 模型,缺模型就只能显示成空的焊盘。批量生成 3D 装配文件时更稳的做法是用 kicad-cli:
bash# 导出 Gerber(生产文件,按层分别输出)
kicad-cli pcb export gerbers board.kicad_pcb -o ./gerber/
# ----
# 导出 3D 模型(STEP,用于装配验证)
kicad-cli pcb export step board.kicad_pcb -o ./step/
# ----
# 导出原理图 PDF,交付用
kicad-cli sch export pdf schematic.kicad_sch -o ./sch.pdfGerber 导出后再打开 CAM 工具复查一遍,KiCad 自带的 GerbView 可以直接把导出的文件读回来做视觉核对。
自己画封装时,新版本提供了封装编辑器(Place - Footprint Editor),比老版本在图元编辑器里改靠谱得多。要点:
同一需求下可以先试这些,尤其是不想买商业许可的时候。
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