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1、单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 1 1 Protel 基础与应用 高明远 主讲 机电工程学院 机电工程学院 学习目的 掌握电子工艺基础 掌握焊接技巧 掌握设计SCH和PCB的设计 目 录 第一篇 电子工艺基础 第二篇 Protel 电路设计与应用 第一篇 电子工艺基础 第1章 电子元器件 1 1 电阻器 1 2 电容器 1 3 电感器 1 4 变压器 1 5 半导体分立元件 1 6 集成电路 1 7 表面粘贴器件 1 8 其他器件 1 9 印刷电路板基础 1 10 印刷电路板设计原则 第第 1 1 章章 电子元器件电子元器件 1 1 电阻器 1 1 1 电阻器的分类 碳膜
2、电阻器 金属膜电阻器 合成膜电阻器 线绕电 阻器 保险电阻器 NTC PTC热敏电阻器等 1 1 2 电阻器的主要参数 标称电阻值和允许偏差 误差 额定功率 温 度系数 最高工作电压 稳定性 噪声电动势 高频特性等 当前电阻器标称阻值系列有 E6 E12 E24三大系列 电阻器的标称方法 1 直标法 2 文字符号法 3 色标法 4 数码表 示法 表1 2 色环电阻的颜色 数码对照表 注意 读色环的顺序是以靠近电阻器引线的色环是第一环 若两端色环与两端引线 等距离时 可借助于电阻的标称值系列以及色环符号的规定中有效数字与偏差的特点 来判断 1 1 4 电阻器的测试及代换 1 2 电容器 1 2
3、1 电容器的分类 按结构可分为固定电容器 可变电容器和微调电容器 按 绝缘介质可分为空气介质电容器 云母电容器 瓷介电容器 涤沦电容器 聚 苯烯电容器 金属化纸电容器 电解电容器 玻璃釉电容器 独石电容器等 1 2 2 电容器的参数 1 标称容量和允许偏差 2 额定电压 3 绝缘电阻 1 2 3 电容器的标称方法 1 直标法 2 文字符号法 直接标注主要技术指标的方法 用阿拉伯数字和字母符号有规律 地组合来表示标称容量的方法 例 0 33P标成P33 6800pF标成6n8 2 2 PF标为 2P2 4700 F 标为 4m7 1000pF 标为 1n 0 01 F 标为 10n 3 色标法
4、1 2 4 电容器的测试及代换 1 3 电感器 1 3 1 电感器的分类 按电感的形式可分为固定电感和可变电感线圈 按导磁性质可分为空芯线圈和磁芯线圈 按工作性质可分为天线线圈 振荡线圈 低频扼流线圈和高 频扼流线圈 按耦合方式可分为自感应和互感应线圈 按绕线结构可分为单层线圈 多层线圈和蜂房式线圈等 1 3 2 电感器的主要参数 1 电感量2 品质因数3 分布电容 4 额定电流5 稳定性 1 3 3 电感器的测试及代换 用万用表检测 若测得线圈的电阻值远大于标称值或 趋于无穷大 说明电感器断路 若测的线圈的电阻远 小于标称阻值 说明线圈内部有短路故障 1 3 4 电感量和误差的标注方法 a
5、直标法 在电感线圈的外壳上直接用数字和文字标出电感线圈 的电感量 允许误差及最大工作电流等主要参数 b 色标法 同电阻标法 单位为 H 1 4 变压器 变压器按使用的工作频率可以分为高频 中频 低频 脉冲变压器 1 4 1 变压器的主要特征参数 1 额定功率2 变压比3 效率4 温升 1 5 半导体分立元件 1 5 1 二极管 1 5 2 三极管 1 5 3 晶闸管 1 5 4 场效应晶体管 1 5 5 光电器件 3 光电耦合器 光电耦合器也称为光电隔离器或光耦合器 有时简称光耦 隔离 传输电信号 1 6 集成电路 集成电路是利用半导体工艺或厚薄膜工艺 或者这些工艺的结合 将电 路的有源元件
6、三极管 场效应管等 无源元件 电阻器 电容器等 及其连线制作在半导体基片上或绝缘基片上 形成具有特定功能的电 路 并封装在管壳之中 集成电路与分立元件电路相比 具有体积小 重量轻 功耗低 成本低 可靠性高 性能稳定等优点 广泛应用于电子产品中 1 6 1 集成电路的分类及命名 1 6 2 集成电路的封装形式及识别 1 7 表面粘贴器件 SMC Surface Mounted Component 表面贴装技术SMT Surface Mounting Technology 指的是将元件贴 装 然后焊到PCB Printed Circuit Board印制电路板 上的一种新型 电子装联技术 1 8
7、其他器件 1 8 2 继电器 1 8 3 接插件 根据电路板的结构可以分为单面板 Signal Layer PCB 双面板 Double Layer PCB 和多层板 Multi Layer PCB 三种 1 单面板 是一种一面敷铜 另一面没有敷铜的电路板 只可在它 敷铜的一面布线和焊接元件 2 双面板 是一种包括顶层 Top Layer 和底层 Bottom Layer 的电 路板 双面都有敷铜 都可以布线 顶层一般为元件面 底层一般为 焊接面 3 多层板 就是包含多个工作层面的电路板 除了有顶层和底层外 还有中间层 顶层和低层与双面板一样 中间层一般是由整片铜膜构 成的电源层或接地层 信号
8、层 1 9 印刷电路板 PCB Printed Circuit Board 中文名称为印刷线路板 简称印制板 1 9 1 印刷电路板基础 整个电路板将包括顶层 Top 底层 Bottom 内层和中间层 层与层之间 是绝缘层 绝缘层用于隔离电源层和布线层 绝缘层的材料要求绝缘性能 可挠性 耐热性等良好 通常在印刷电路板上布上铜膜导线后 还要在上面印上一层防焊层 Solder Mask 防焊层留出焊点的位置 而将铜膜导线覆盖住 防焊层不粘焊锡 甚至可以 排开焊锡 这样在焊接时 可以防止焊锡溢出造成短路 另外 防焊层有顶层防焊层 Top Solder Mask 和底层防焊层 Bottom Solde
9、r Mask 之分 有时还要在印刷电路板的正面或反面印上一些必要的文字 如元件标号 公 司名称等 能印这些文字的一层为丝印层 Silkscreen Overlay 该层又分为顶层丝印 层 Top Overlay 和底层丝印层 Bottom Overlay 1 9 2 印刷电路板中常用术语 1 铜膜导线 铜膜导线是敷铜板经过加工后在PCB上的铜膜走线 又简称为导线 用 于连接各个焊点 是印刷电路板重要的组成部分 与布线过程中出现的预拉 线 又称为飞线 有本质的区别 飞线只是形式上表示出网络之间的连接 没有实际的电气连接意义 2 焊盘 Pad 焊盘的作用是焊锡连接元件引脚和导线 形状可分为三种 即
10、圆形 Round 方形 Rectangle 和八角形 Octagonal 主要有两个参数孔径尺寸 Hole Size 和焊盘环的尺寸 圆形 Round 方形 Rectangle 八角形 Octagonal 3 导孔 Via 导孔的作用是连接不同的板层间的导线 导孔有三种 即从顶层到底层的穿透式导孔 从顶层通到内层或从内层通 到底层的盲导孔和内层间的隐藏导孔 导孔只有圆形 尺寸 有两个 即通孔直径和导孔直径 4 安全距离 Clearance 在印刷电路板上 为了避免导线 导孔 焊盘之间相互 干扰 必须在它们之间留出一定的间隙 即安全距离 其距 离的大小可以在布线规则中设置 1 10 PCB设计的
11、基本原则 1 电路板的选用 常用的敷铜层压板是敷铜酚醛纸质层压板 敷铜环氧纸质层 压板 敷铜环氧玻璃布层压板 敷铜环氧酚醛玻璃布层压板 敷铜聚四氟乙烯玻璃布层压板和多层印刷电路板用环氧玻 璃布等 主要是应该保证足够的刚度和强度 常见的电路板 的厚度有0 5mm 1 0mm 1 5mm 2 0mm等 2 电路板尺寸 一般情况下 在禁止布线层中指定的布线范围就是电路板尺 寸的大小 电路板最佳形状是矩形 长宽比为3 2或4 3 3 布局 1 特殊元件的布局 2 按照电路功能布局 3 元件离电路板边缘的距离 4 元件放置的顺序 4 布线 1 线长 铜膜线应尽可能短 在高频电路中更应该如此 当双面板布
12、线时 两面的导线应该相互垂直 斜交或弯曲走线 避免相互平行 以减 少寄生电容 2 线宽 铜膜线的宽度应以能满足电气特性要求而又便于生产为准则 它的最小值取决于流过它的电流 但是一般不宜小于0 2mm 只要板面积 足够大 铜膜线宽度和间距最好选择0 3mm 一般情况下 1 1 5mm的线宽 允许流过2A的电流 3 线间距 相邻铜膜线之间的间距应该满足电气安全要求 同时为了便 于生产 间距应该越宽越好 最小间距至少能够承受所加电压的峰值 在 布线密度低的情况下 间距应该尽可能的大 4 屏蔽与接地 铜膜线的公共地线 应该尽可能放在电路板的边缘部分 5 焊盘 通常情况下以金属引脚直径加上0 2mm作为
13、焊盘的内孔直径 而焊盘外径 应该为焊盘孔径加1 2mm 最小应该为焊盘孔径加1 0mm 6 接地 7 其它设计考虑 1 布线方向 在满足电路性能 整机安装和面板布局的前提下 电路板布线方 向最好与电路原理图走线方向一致 2 元件排列 元件排列要分布合理 均匀 力求整齐 美观和结构严谨 3 电阻 二极管的放置方式 1 平放 当电路元件数量不多 而且电路板尺寸较大的情况下 一般是采用平放比较好 对于1 4瓦以下的电阻平放时 两个焊盘之间 的距离为0 3或0 4英寸 1 2瓦电阻平放时 两个焊盘之间的距离为 0 5英寸 二极管平放时 1N4000系列整流管的焊盘距离为0 4英寸 1N5400系列焊盘
14、间距为0 5英寸 2 竖放 当电路元件较多时 而且电路板尺寸不大的情况下 一 般采用竖放 竖放时两个焊盘的间距取0 1 0 2英寸 4 电位器与集成电路的放置方式 1 电位器 在稳压电源中的输出电压调节电位器 应该设计成顺 时针调节时输出电压升高 逆时针调节时输出电压降低 在恒流电源 中 应该设计成顺时针调节时输出电流增大 电位器的放置位置应该靠近电路边缘 旋转柄朝外 容易调节 2 集成电路 集成电路座应该尽可能将定位槽放置方向一致 5 进出线端布置 1 相关联的两引线端不要距离太大 一般为0 2 0 3英寸为宜 2 进出线尽可能集中在1 2个电路板侧面不要太分散 6 电容器 电容器焊盘的间距
15、应尽可能与电容器引线之间的距离相符合 若 是电解电容器应该有正负极标志 习题 1 1 1 3 1 6 1 8 1 9 1 10 1 12 1 16 第二篇 Protel 电路设计与应用 第一章 Protel概述 第二章 Protel 原理图设计基础 第三章 原理图设计 第四章 PCB设计 第五章 电路仿真 第一章 Protel概述 1 1 认识 Protel 1 2 Protel的工作环境 1 3 Protel 文档 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 2424 EDA简介 1 Electronic Design Automation EDA 电子设计自动化 内容丰富 软件较
16、多 Protel是其中之一 其发展过程如下 Tango Protel for Dos Protel for Windows1 0 1 5 Protel3 16 Protel98 Protel99 Protel99se Protel 2 EDA主要内容 SCH 原理图设计 PCB 印刷电路板设计 PLD 可编程逻辑器件设计 SIM 电路仿真 SI 信号完整性分析 3 学习目的 EDA是使用性极强的一门操作技能课 掌握操作技能 掌握Protel的基本操作 技巧学会设计SCH和PCB 了解SIM 1 1 认识Protel Protel的启动 两种方法 1 任务栏上开始菜单中的 PROTEL图标 点击选取选项即可启动Protel 集成设计 环境 如图1 16所示 2 点击PROTEL设计数据库文件 1 2 Protel的工作环境 1 设置显示器的分辨率 EDA程序对屏幕分辨率的要求一向比其他类型的应 用程序要高一些 例如Advanced Schematic中 如果 分辨率没有达到1024 768点
