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1、,电子产品分析与制作课程教学资源建设,宁波职业技术学院,教学资源建设,应用电子技术专业,任务2-1 话筒放大器的自动设计,1、什么是印制板？ 印制电路板是以一定尺寸的绝缘板为基材，以铜箔为导线，经特定工艺加工，用一层或若干层导电图形（铜箔的连接关系）以及设计好的孔（如元件孔、机械安装孔、金属化过孔等）来实现元器件间的电气连接。 2、印制板的作用是什么？ 在电子产品中，印制电路板是电子元器件的支撑体，也是电子元器件电气连接的提供者。 3、印制电路板分为几类？ 印制电路板按照结构分，分为单面板、双面板、多层板。,一、话筒放大器的自动设计,单面板,双面板,多层板,底层、顶层、中间层,底层丝印层,顶层
2、丝印层,印制板的分类,2、印制版：,一、话筒放大器的自动设计,一、话筒放大器的自动设计,组成印制板的元素,板框：板子尺寸和形状,一、话筒放大器的自动设计,元件：封装（外形、焊盘）,一、话筒放大器的自动设计,连线：即铜线，顶层（红色）、底层（蓝色）,文字标注（字符、图标）,双面板,顶层丝印层：TopOverLay，白色油漆,底层丝印层：BottomOverLay，白色油漆,铜线字：顶层、底层,一、话筒放大器的自动设计,项目二安排,印制 线路板 设计,一、话筒放大器的自动设计,样机实物照片,对应的PCB板图,任务2-3 话筒放大器的自动设计,一、任务目标 1能力目标：能正确导入网络表、排除封装导入
3、时的错误；能正确进行设计参数设置，运用自动设计功能进行印制电路板的设计；能利用制板机制作PCB样板。 2知识目标：能清楚表述网络表的结构与作用；能说出导入时的错误原因及排除方法，能熟练说出自动设计的过程以及参数设设置要点；能基本表述制板流程。 3素质目标：能养成认真做事的习惯；培养团队合作的意识。 二、工作任务 本工作任务是利用Protel99SE绘图软件的自动设计功能来完成“话筒放大器”的印制电路板设计。通过本任务的具体实施，读者将熟悉自动设计印制板的基本步骤和过程，熟悉PCB环境下的基本操作，并能实施一般的印制板自动设计，为复杂的印制板设计打下基础。,原理图,任务实施流程,步骤1 绘制原理
4、图、填写封装,(1) 什么是封装呢？,封装就是印制板中元件的符号，它兼有元件外形和元件尺寸的属性，一个元件的封装主要包含焊盘和元件外形，封装不仅要求形似（外形与实物相似），更要求神似。,比如电阻的封装：AXIAL0.3 表示电阻的两个管脚（焊盘）距离为300mil 二极管：DIODE0.4表示电阻的两个管脚（焊盘）距离为400mil 集成块14脚： DIP14代表双列直插14脚,图4-1(b),图4-1(a),步骤1 绘制原理图、填写封装,同一个元件，可以有不同的封装 比如电阻有axial0.4、axial0.3等,不同的元件，也可以有相同的封装 比如78xx系列稳压集成块、中功率三极管、可控
5、硅等元件，其外形和尺寸一样的。 比如数字集成块74LS00、74LS02、74LS04等管脚数目都是14，用DIP14的封装。,步骤1 绘制原理图、填写封装,方法1：采用批量处理的方法填写封装,打开“话筒放大器.sch”原理图，双击其中一个电阻如R1，并将其封装AXIAL0.4填入，如图4-2（a）所示，点按GLOBAL 进入“批量”处理窗口，如图4-2（b）所示。,图4-2(b),属性复制栏,元件参数栏,匹配条件栏,缺点：封装是否填齐需要花费较多时间检查,方法2 电子表格统一填写的方法 其特点是所有器件的标号、参数、封装在同一张表格中，可以比较，不易遗漏，另外在填写时同类的封装可以采用复制的
6、办法，提高填写数据。下面具体来介绍这一方法：,1）进入原理图编辑状态。,2）执行Edit 下的 EXPORT TO SPREAD. 命令，进入电子表格向导，图4-3。,图4-3,步骤1 绘制原理图、填写封装,3）按 NEXT，选择PART，如图4-4 所示（前面小方框中有“x”代表选中）。,图4-4,4）按NEXT，选择（元件标号）、（元件封装）、（元件型号/参数），如图4-5所示。,图4-5,步骤1 绘制原理图、填写封装,5）再按NEXT，我们得到话筒放大器所对应的元件标号、型号/参数以及封装的表格，如图4-6（a）所示，我们将电阻R1 的封装填入Axial0.4，如图4-6（b）所示，然后
7、选中Axial0.4，点右键，选择复制（copy），接着粘贴到R2、R3等所有电阻的封装栏，如图4-6（c）所示。同样的办法，将电容、插座等利用复制、粘贴等方法填入表格。,图4-6（a）,步骤1 绘制原理图、填写封装,图4-6（b）,图4-6（c）,到此我们已经完成所有封装的填写，而且所有内容一目了然，但这些信息是在表格中。,步骤1 绘制原理图、填写封装,图4-7,6）接下去我们将他们导入到原理图中，如图4-7所示，执行File下面的Update命令，就可以将所有信息导入到原理图中。,步骤1 绘制原理图、填写封装,话筒放大器元件封装表,步骤2 网络表（Netlist）生成,图4-9,图4-8,
8、在本任务中，按照图4-9所示设置，然后点击OK按钮，系统就会自动产生网络表文件。,网络表的作用：是自动设计PCB板时，连接原理图和PCB板，起到桥梁和纽带的作用。,网络表的组成：元件信息、元件之间的电气连接关系。,网络表的产生：执行网络表生成命令：DesignCreat Netlist命令（如图4-8所示），或使用键盘快捷键D-N，执行后出现图4-9所示对话框：图4-9,网络表是一种特殊的文本文件，它也可以理解成特殊的“原理图” 。 网络表的由两个部分组成。 第一部分是元件描述段，以“”和“”将每个元件单独归纳为一项，每项包括元件标号、参数（型号）和封装形式； 第二部分为电路的网络连接描述段，
9、以“（”和“）”把电气上相连的元件管脚归纳为一项，并定义一个网络名。我们打开刚产生的网络表文件，并且截取一段加以说明：,步骤2 网络表（Netlist）生成,步骤3 建立印制板文件,在F盘下面“话筒放大器.ddb”的Documents中建立“话筒放大器.PCB”文件，如图4-10所示。双击此文件，我们进入PCB 的编辑环境，如图4-11所示。,图4-10,在PCB设计工作区下方，有一排标签， 这是用来切换PCB的不同工作层面（Layer）的。印制电路板设计时，层是十分重要的概念，Protel 99 SE中提供了多个工作层面，在此介绍几个常用的工作层。,步骤3 建立印制板文件,顶层（TopLay
10、er）：对应实际印制板的上面层。设计单面印制板时，用来放置元件封装，对于双面板，还可以布线（即铜膜），默认布线颜色为红色。 底层（BottomLayer）：对应印制板的下面层，一般用来布线（即铜膜）。随着贴片元件的使用，也同时用来放置贴片元件。 顶层丝印层（TopOverlayer）：在实际印制板中表现为白色的油漆层，元件的外形轮廓、元件标号和元件注释等文字、图形信息一般都在该层上。 底层丝印层（BottomOverLayer）：与顶层丝印层一样，主要是底层贴片元件的外形轮廓、元件标号和元件注释等文字、图形信息。 禁止布线层（KeepOutLayer）：用于定义放置元件和布线的范围，实际就是板
11、子的边框。 多层（MultiLayer）：用于放置电路板上所有的穿透式焊盘和过孔。,在一般的设计中，打开这些层已经够用了，在图4-11状态下，按键盘“L”可以选择这些层是否打开，如图4-12所示，将相应层前面钩上代表这些层打开，否则这些层关闭。,图4-12,步骤3 建立印制板文件,步骤4 规划印制板边框（板子尺寸）,作为一个产品，印制板的设计要考虑诸多因素，其中之一就是印制板的形状、尺寸，我们假设话筒放大器印制板的尺寸约为85mm x 48mm ，下面我们来绘制这个边框。,板子的规划有两种方法，一种是利用软件提供的“印制电路板向导”，然后按照系统的提示和引导完成板子的规划，对于像计算机中板、卡
12、具有标准结构的板子设计是非常方便（如果自己来规划显卡等中的金手指是十分困难也容易出错的，向导中已经有了这些“标准件”的模版）。操作如下：,1）打开“话筒放大器.DDB” 文件，双击Documents文档，在空白处单击鼠标右键，在出现的菜单中选择New，启动新建文件对话框，如图4-13（a）所示。,图4-13（a）,选择图4-13（a）左上角的标签，进入图4-13（b）所示界面，选择印制板向导图标，并按 进入设计向导，如图4-13（c）所示。,图4-13（b）,图4-13（c）,接下去按照系统提示进行板子大小、形状.等的设置工作，按照提示进行相关设置即可。这种方法适合形状规则或者标准结构的电路板
13、设计。,步骤4 规划印制板边框（板子尺寸）,在实际工作中大多采用另外一种规划方式，即设计者自己手工规划，在非标准件以及特殊形状的板子设计中大多是这样。,在手工规划以及今后的印制板设计过程中，坐标数据将会是非常有用的，元件的位置、线的长度确定等，最简单的方法就是利用坐标的数据，而所有坐标的数据都是相对于坐标系中原点为参照的。Protel给定的坐标原点称为绝对坐标原点，是在整个屏幕的左下角，如图4-14所示，实际设计时用绝对坐标有诸多不便（图必须放在左下角的区域中），设计人员常常自己设定一个坐标原点，称之为相对坐标原点。,步骤4 规划印制板边框（板子尺寸）,设置相对坐标的方法是点击原点坐标工具条，
14、然后在工作区中某位置点一下鼠标左键，这样就设置了新的坐标原点（相对坐标原点。,有了相对坐标我们接下去来绘制板子的边框：,步骤4 规划印制板边框（板子尺寸）,1）首先，我们用鼠标左击工作区下面的KeepOutLayer标签，切换到禁止布线层。,2）执行菜单PlaceLine或工具条中的按钮来放置连线。此时光标变成“十”字状，如图4-17所示，按组合键“Ctrl+End”(“Ctrl+Home”光标跳到绝对坐标原点)使光标自动跳到相对坐标原点（可以同时观测左下角的坐标状态数据），如图4-18所示，按鼠标左键，确定线的起点，移动鼠标，拉出一条85mm长的线条。,图4-17,图4-18,步骤4 规划印
15、制板边框（板子尺寸）,提示2：如果拉线时对线的长度不能很好把握的话，可以先大致拉一条。然后双击这条线，出现图4-19(a)所示的线属性框，从这里可以看出，这条线起点是（0，0），终点是( 111.76，0 )，将终点数据修改为（ 85，0），这样线的长度（根据坐标可知线长为85mm）就绘制完毕，在此大家可以体会坐标数据在这里的作用。,提示1：rotel中表示线条、焊盘等尺寸的单位有两种，一种是英制单位mil，另外一种是公制单位cm，两者之间的关系是1mil = 0.0254mm。在操作中单位可以通过按键盘“Q”来切换，也可通过执行菜单ViewToogle Units在英制（Imperial）和
16、公制（Metric）来选择。,步骤4 规划印制板边框（板子尺寸）,用同样的方法，从原点绘制一条长度为48mm的垂直边。如图4-20所示。,图4-20,绘制长方形的另外两条边，得到一个完整的矩形边框。但在操作时，由于操作不熟练或移动过程中操作失误等因素，往往可能会造成矩形的边不能很好地对齐，以下二种方法可以解决这一问题，而且可以提高效率。,步骤4 规划印制板边框（板子尺寸）,用拉框的办法将已经绘制的两条边选中（此时线条显示为白色），如图4-21（a）所示，按组合键“Ctrl+ C”，然后在其中的一端点用鼠标点一次（确认端点为参考点，非常重要！），按组合键“X+”，撤消选中（线条恢复为紫色）。,按组合键“Ctrl+”进行粘贴，此时出现刚才要复制的两条线，按空格键两次调整方向，并移动位置，如图4-21（b）所示，使其正好能与原来的两条线对接成矩形，如图4-21（c）所示，此时矩形边框就生成。,图4-21（a）,图4-21（b）,另外，先大致绘制任意四条线，然后逐条双击这四条线，将线的起点、终点数据填入，这样可以保证矩形的四条边精确对齐。,步骤4 规划印制板边框（板
