簡介
KiCAD是一款遵循 GNU GPL V3 的開源電路輔助設計軟體。可以在網路自由的下載與使用，經過多年許多貢獻者的參與開發，KiCAD已經成為一款功能完整的輔助設計軟體。本文將以專題導向的方式介紹KiCAD的使用。
以下KiCAD 版本為V4.0.6。
安裝
首先上網下載KiCAD安裝程式，在官網http://kicad.org/download/ 可以看到這是一款跨平台的套裝軟體（圖1）。
安裝過程不需要其他的選項，很快就可以裝好。安裝完畢之後，會在程式集的地方看到KiCAD的圖示（圖2），將他點開。
KiCAD的起始畫面是以專案管理的方式，視窗的左半邊是專案中的檔案，視窗的右半邊是各個功能的圖示（圖3）。
第一次使用要更新零件庫
KiCAD的零件庫是採取線上下載的方式，當有需要用的時候才會到官網的GitHub下載，因此當第一次安裝好KiCAD的時候如果能把零件庫也一併下載安裝好，則在於後續使用的時候可以節省一些時間。
以下以KiCAD安裝在Windows10的環境下來說明。首先KiCAD在預設安裝好的電腦桌面上會留有程式捷徑，在KiCAD程式捷徑上點滑鼠右鍵，選擇「以系統管理員身分執行」，這時KiCAD會開啟並且停留在專案畫面。採用系統管理員身分執行是因為接下來的動作會需要KiCAD下載檔案並且寫入系統資料夾因此需要管理員身分執行。
接著的動作分為兩步驟一是將零件庫全數刪除，二是從官網上一次性全部下載。
首先在專案視窗的選單上選擇開啟PCB編輯器（Pcbnew），待PCB編輯器開啟後點選選單開啟零件庫管理員（Preferences -> Footprint Libraries Manager）（圖4），確定分頁視窗停留在Global Library上，接著全選Global Library中的所有零件庫，然後使用CTRL-X快速鍵將零件庫全數刪除（圖5）。
接著點選視窗中Append with Wizard按鈕，依據步驟提示點選下一步最後等待管理員程式從官網下載全部的零件庫就完成全部零件庫的更新了。
這裡要注意如果沒有執行全部零件庫刪除的動作會造成零件庫重複，接著每次開啟KiCAD就會有零件庫重複的警告。
一般編輯流程
以下會利用一個實際的電路開發例子與基本六個步驟說明KiCAD的使用方法。一般使用KiCAD進行電路圖編輯以及電路板佈局可以參考以下六個步驟：
1. 建立一個專案
2. 建立一張電路圖
3. 指定電路中每個零件的PCB圖樣（footprint）並生成表示線路連接的netlist檔
4. 建立一個新的電路板，並匯入netlist
5. 對板子進行設計檢查（Design Rule Check）
6. 生成生產文件
為了方便說明，這裡使用一個真實案例的真空管耳機擴大機電路，並且從無到有建立一個專案。
新建一個專案
在KiCAD開啟時會出現一個專案視窗，視窗內容會是最後一次編輯的專案，如果是第一次開啟則是出現一個空的專案。在專案視窗的左邊是檔案管理員，右邊則是各個工具軟體的快速啟動區。這裡強烈建議，凡是KiCAD的檔案都不要單獨開啟，例如電路圖檔或是PCB檔，而是要透過專案管理員來開啟這些檔案，否則會造成不可以預期的錯誤。這點是KiCAD先天的不足，因為KiCAD的檔案例如電路圖檔或是PCB檔都是以明碼方式存在系統的檔案夾中，因此不明就裡的使用者很容易直覺地雙擊檔案夾中的個別檔案來開啟，這是要特別注意避免的。
畫一張電路圖
在專案管理員中，點選Eeschema按鈕會啟動電路圖編輯程式（圖6）。開啟後的視窗中央就是電路圖的編輯區，也就是電路圖呈現的地方。右側工具列中先從三個常用的按鈕開始介紹，一是零件挑選與擺放（place component）二是電源符號挑選與擺放（place power port）三是接線（place wire）。
挑選零件
挑選零件的功能在電路圖編輯程式的右側工具列中一個長得像運算放大器的符號，這代表放置零件（place component）的功能（圖7），點選它後游標會變成十字游標，將十字游標移到編輯區單擊就會跑出一個零件選擇視窗，常見的電阻電容等零件可以在device這個零件庫中挑選。電晶體的零件則是被根據零件種類以及包裝接腳的排列順序而有不同的零件名稱例如：Q_NPN_BCE、Q_PNP_BCE等。像是電晶體的零件挑選就必須要先參考該零件的零件資料（data sheet）來決定在電路圖編輯器這裡要使用哪一個零件庫的零件。
這裡要注意一個小地方，KiCAD是歐洲開發的軟體，因此電路符號需要注意差異，例如歐盟使用的電阻符號就與我們習慣的美式規範電阻符號不同。
電路圖設計技巧
要繪製電路之前要先認識快捷鍵，KiCAD快捷鍵的使用邏輯是先單擊需要變動的物件上，然後按下快速鍵後就可以執行該功能，表一列出電路圖編輯器常用的快捷鍵。
表一、KiCAD電路圖編輯器常用快捷鍵列表
上述在電路圖編輯器的編輯功能，也可以在元件上點擊右鍵的跳出選單中選擇使用，端看編輯者的方便為主。
在放置元件的時候也需要顧及畫面的整齊，不只是美觀也是方便閱讀，因此這裡可以用網格（grid）功能來調整，首先在電路圖編輯區空白處點擊滑鼠右鍵，在跳出選單中選擇（grid select），在次選單中選擇需要的網格間距，就可以完成網格設定，於是之後的元件添加或是移動就會根據新的網格設定來安排。
電路圖的走線使用W快速鍵，首先將滑鼠移動到想要開始走線的位置按下W，此時一條新的線段就會附著在鼠標上面，移動滑鼠到線段的終點或是轉折點再按一次W鍵即可終止線段。每個新的線段只會有一次90度轉折，因此當線段需要多段轉折時需要在轉折處按下W才能產生新的轉折線段，一直到終點為止。在線段還沒觸碰到其他線段或是元件接腳時，線段編輯不會終止；當線段觸碰到線段時，則是會自動產生接點（junction）。
線段編輯需要注意重複走線，KiCAD在重複走線的判定上還沒有完善，例如在一條線段上重複走線KiCAD將不會排除。另外在兩條線段連接的位置，需要注意自動接點有無產生，若沒有自動產生接點則是要注意以下幾點，首先看看是否有重複的線段在該線段上，或是線段接在零件腳上而不是零件腳的端點，因為零件腳只有端點可以連接線段；同時注意零件接腳的端點一次只能有一條線段連接。另外網格設定需要在走線之前設定完畢，設定完成之後不建議再更動網格，不同網格間距會造成零件位置錯位讓線段無法連接，因此在網格變動之後所有零件要重新調整位置，以避免之後線段與零件接腳端點連接不上。
零件自動編號
在電路元件與接線都安排完畢之後就要進行元件的編號，一般都是使用自動編號的內建工具達成。零件編號工具的位置在「選單->Tools->Annotate Schematic」
（圖8），開啟視窗後不需調整參數可直接按下「Annotate」按鈕進行自動編號。如果零件標號需要調整，可以使用前面提到的編輯功能直接修改個別元件的編號。
關於電路符號的二三事
由於KiCAD是歐洲開發的電路輔助設計軟體，因此軟體內使用的電路符號是以歐洲標準為主。在台灣常見電路圖符號標準來源有以下三種：
歐盟電工委員會標準（IEC standards），IEC 60617。
美國國家標準協會（ANSI），Y32.2–1975。
中華民國國家標準（CNS），CNS 3–10 — 工程製圖（電機電子製圖符號）。
值得一題的是，台灣使用的電路符號系統是以美規ANSI為主但也融合了歐洲標準，這裡從常見元件來簡介兩者的差異。
電阻（Resistor）
歐盟標準中的電阻是採用長方形圖案（圖9），而ANSI標準則是曲折線條，這是使用者最不適應的地方，畢竟電阻是最常見的電子元件。台灣的標準中將電阻器的符號規定為曲折線條，而阻抗器的圖案則為方形圖案，因此兩種畫法都對，但筆者印象中的學校教學是都是教曲折線條的電阻符號。
邏輯閘（Gates）
歐盟標準的邏輯閘都是以方形圖案為主體（圖10），而ANSI標準的邏輯閘則是根據不同功能而有不同的圖案代表，台灣的標準則是可以看到兩者兼具。
由於這些描述電路標準的文件都是要付費因此取得不易，但在網路搜尋引擎輸入標準文件的號碼則是可以找到一些整理過的內容可以一窺蛛絲馬跡，讀者可以從網路的資訊加以比較就可以明白這些電路圖符號的差異，因此就算KiCAD本身因為是歐洲地區開發的軟體而使用歐盟的電路圖符號，讀者只要掌握常用零件的符號後也可以正確識圖。
下回分解
本期介紹到此，下回將介紹電路圖中的個別元件如何指定實體元件圖樣（Footprint），以及印刷電路板的布局（Layout），最終產出製造檔案（Gerber）即可送交印刷電路板工廠進行製造。
