《EDA技术基础与应用 教学课件 ppt 作者 郭勇 第7章 PCB手工布线》由会员分享，可在线阅读，更多相关《EDA技术基础与应用 教学课件 ppt 作者 郭勇 第7章 PCB手工布线（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,EDA技术基础与应用,制作： 郭勇,2,第七章主要内容,本章要点 规划印制板、设置元件库 放置元件、焊盘及过孔 手工设计PCB PCB元件设计,3,7.1 串联调整型稳压电路PCB设计,手工设计是PCB设计中最常用的方法，元件封装一般集成在原理图元件中，设计者可以在原理图设计中直接选择元件封装，如果没有合适的封装则可以自行设计。 手工设计PCB的一般步骤如下。 原理图设计及封装设置。 规划印制电路板，设置元件库。 从原理图中调用网络表和元件。 元件布局。,4,手工布线。 电路调整。,5,7.1.1 规划PCB尺寸 规划PCB实际上就是定义印制板的机械轮廓和电气轮廓。 印制板的电气轮廓是指电
2、路板上放置元件和布线的范围，电气轮廓一般定义在禁止布线层（Keep Out Layer）上，是一个封闭的区域，一般的电路设计规划PCB的电气轮廓即可。 具体步骤如下：,6,执行菜单“设计”“PCB板选择项”，设置单位制为Metric（公制）；设置可视栅格1、2分别为1mm和10mm；捕获栅格X、Y均和元件网格X、Y均为0.5mm，电气网格为0.25mm。 执行菜单“设计”“PCB板层次颜色”，设置显示可视栅格1（Visible Grid1）。 执行菜单“工具”“优先设定”，屏幕弹出“优先设定”对话框，选中“Display”选项，在“表示”区中选中“原点标记”复选框，显示坐标原点。,7,执行菜单
3、“编辑”“原点”“设定”，在图纸左下角定义相对坐标原点，设定后，沿原点往右为+x轴，往上为+y轴。 用鼠标单击工作区下方标签中的 ，将当前工作层设置为Keep Out Layer。 执行菜单“放置”“直线”进行边框绘制,绘制一个矩形框。 定义80mm60mm的电气轮廓。双击下方连线，屏幕弹出“导线属性”对话框，如图7-1所示。,8,至此80mm60mm的闭合电气轮廓绘制完毕，如图7-2所示。此后元件布局和PCB布线都要在此边框内部进行。,9,7.1.2 放置焊盘、过孔、定位孔 1.放置焊盘 焊盘有通孔式的，也有仅放置在某一层面上的贴片式（主要用于表面封装元件），外形有圆形（Round）、正方形
4、（Rectangle）和正八边形（Octagonal）等，如图7-3所示。,图7.3 通孔式焊盘的三种基本形状,10,执行菜单“放置”“焊盘”或单击放置工具栏上按钮 ，进入放置焊盘状态，单击鼠标,图7-4 焊盘属性设置,右键，退出放置状态。在焊盘处于悬浮状态时，按下键盘上的键，调出焊盘属性对话框，如图7-4所示。,11,2.放置过孔 过孔用于连接不同层上的印制导线，过孔有三种类型，分别是通透式（Multi-layer）、隐藏式（Buried）和半隐藏式（Blind）。 执行菜单“放置”“过孔”或用单击放置工具栏上按钮 ，进入放置过孔状态，移动光标到合适位置后，单击鼠标左键，放下一个过孔，此时仍
5、处于放置过孔状态，可继续放置过孔。,12,在放置过孔状态下，按下键盘的键，调出图7-5所示的属性对话框，可以设置,图7-5 过孔属性对话框,过孔的孔径、直径、过孔起始层和终止层及过孔所在的网络等。,13,3.制作螺丝孔等定位孔 执行菜单“放置”“焊盘”，进入放置焊盘状态，按下键盘的键，出现焊盘的属性对话框，如图7-6所示，选择圆形焊盘，并设置X尺寸、Y尺寸和孔径为相同值，目的是不要表层铜箔。 在“属性”区中，取消“镀金”后的复选框，目的是取消在孔壁上的铜。,14,单击“确定”按钮，退出对话框。图7-7在板的四周中放置了6个3mm的螺丝孔，上方2个用于固定散热片。,15,7.1.3 设置PCB元
6、件库 在进行PCB手工设计前，首先要知道使用的元件各自存在于哪一个元件库中，有些特殊的元器件可能系统的元件库中没有提供，用户还必须使用系统提供的PCB元件库编辑器自行设计元件，并将这些元件所在的库添加进当前库（Libraries）中，这样才能调用。 1.设置元件库显示封装名和封装图形 Protel 2004中元件库是集成元件库，它将原理图元件库和PCB元件库集成在一起，包含元件图形、元件封装、元件参数等信息。,16,用鼠标单击工作区右侧的“元件库”标签，系统弹出元件库面板，如图7-8所示，,面板上显示集成库信息，如元件名、元件图形、参数及系统默认的元件封装等。,17,用鼠标单击图7-8中的“”
7、按钮，屏幕弹出一个小窗口用于选择元件库显示信息，如图7-9所示，去除“元件”复选框、选中“封装”复选框，单击“Close”按钮，屏幕显示图7-10元件库面板，面板上显示的即为封装信息，可以通过面板放置元件封装。 2.加载元件库 安装元件库的方法与原理图设计中的相同，可以单击图7-8中的“元件库”按钮进行元件库设置，本例的封装形式均在表7-1所示的元件库中，必须将它们全部设置为当前库。,18,7.1.4 放置元件封装 1.通过菜单或相应按钮放置元件 执行菜单“放置”“元件”或单击配线工具栏上按钮 ，屏幕弹出放置元件对话框，如图7-13所示。,图7-13 放置元件对话框,19,2.从元件库中直接放
8、置 有时在进行PCB设计时，不知道元件封装名，可以通过元件库面板上的图形浏览窗逐个浏览元件，并从中选择所需的封装，如图7-14所示。用鼠标单击元件库面板上方的下拉列表框按钮 ，屏幕列出已经设置的所有元件库，此时可在其中选择要浏览的元件库。,图7-14 从元件库中放置元件,20,3. 设置元件属性 双击元件，屏幕弹出图7-15所示的元件属性对话框，可以进行元件属性设置，主要内容如下。,21,元件所在层设置 用于设置元件放置的工作层，对于单面板，设置为顶层。 标识符设置 用于设置元件的标号，元件标号必须是唯一的，默认为显示状态。 注释设置 用于设置元件的标称值或型号。,22,7.1.5 从原理图加
9、载网络表和元件到PCB 如果已经设计好电路原理图并修改完元件封装，则可以直接从原理图中将元件封装和网络信息加载过来。 打开设计好的原理图文件，执行菜单“项目管理” ，对原理图文件进行编译。 加载网络表和元件。在原理图编辑器环境下，执行菜单“设计”“Update PCB Document稳压电源.PcbDoc”， 屏幕弹出“Confirm”对话框，确认是否建立工程变化订单（ECO），如图7-16所示。,23,单击“执行变化”按钮，系统将接受工程变化，将元件封装和网络表添加到PCB编辑器中，单击“关闭”安钮关闭对话框，加载元件后的PCB如图7-18所示。,图7-16 确认建立工程变化订单对话框,2
10、4,系统自动建立了一个Room空间，同时加载的元件封装和网络表放置在规划好的PCB边界之外，因此还必须进行元件布局。,图7-18 加载元件后的PCB,25,7.1.6 元件布局及调整 1.通过Room空间移动元件 由于元件排列范围太大，不利于选取元件，所以一般先将元件移动到电气边界之内。 将Room空间移动到电气边框内，执行菜单“工具”“放置元件”“Room内部排列”，移动光标至Room空间内单击鼠标左键，元件将自动按类型整齐排列在Room空间内，移动后的元件布局如图7-19所示，显然该布局是不合理的，还必须进行手工调整。,26,2.手工移动元件 将光标移到元件上，按住鼠标左键不放，将元件拖动
11、到目标位置。,27,3.旋转元件 用鼠标单击选中元件，按住鼠标左键不放，同时按下键盘的键进行水平翻转；按键进行垂直翻转；按键进行指定角度旋转。 在元件调整过程中尽量减少网络飞线的交叉，以提高布线效率。手工布局后的PCB图如图7-20所示。,28,4.元件封装焊盘编号调整 本例原理图设计中的三极管采用的是理想元件，其原理图元件中的引脚顺序与封装中的引脚顺序不符合，必须进行适当调整，如图7-21所示。,29,所有焊盘修改完毕，重新执行菜单“设计”“Update PCB Document稳压电源.PcbDoc”，更新网络表，系统将提示更新网络信息和缺失网络信息，单击“执行变化”按钮后系统将自动调整网
12、络连线。调整后的PCB布局如图7-22所示。,30,5.元件标注的调整 元件布局调整后，往往标注的位置过于杂乱，尽管并不影响电路正确性，但可读性差，在电路装配或维修时不易识别元件，所以布局结束还必须对元件标注进行调整。 元件标注调整后的PCB如图7-23所示。,31,7.1.7 显示三维PCB板 执行菜单“查看”“显示三维PCB板”，对电路板进行3D预览，系统自动产生3D预览文件，如图7-24所示，图中三极管、电位器等在PCB3D库中没有元件模型，故未显示元件3D图形。,图7-24 PCB的3D预览图,32,7.1.8 手工布线 1.设置工作层 PCB单面布线的布线层为Bottom Layer
13、，故在工作区的下方单击“Bottom Layer”标签，将工作层切换到Bottom Layer。 2.为手工布线设置栅格 执行菜单“设计”“PCB板选择项”，设置捕获栅格X、Y均和元件网格X、Y均为0.025mm，电气网格为0.25mm。,33,3.通过“放置直线”的方式布线 执行菜单“放置”“直线”，进入放置PCB导线状态，系统默认放置线宽为10mil的连线，若在放置连线的初始状态时，单击键盘上的键，屏幕弹出 “线约束”对话框，在其中可以修改线宽和线所在层。修改线宽后，其后均按此线宽放置导线。,34,在放置印制导线过程中，同时按下+键，可以切换印制导线转折方式，共有六种，分别是45、弧线、9
14、0、圆弧角、任意角度和1/4圆弧转折，如图7-26所示。,35,4.通过“交互式布线”的方式布线 “交互式布线”用于带有网络飞线的电路中进行连线，并在切换信号层时可以自动放置过孔。（双面及其以上的PCB）。 执行菜单“放置”“交互式布线”或单击放置工具栏上的 按钮，进入“交互式布线”状态，该方式下的印制导线只能放置在PCB的信号层上。,36,对于双面板或多层板的连线，如果线条在走线时被同一层的另一个线条所阻挡，如图7-31所示，在被阻挡前通过过孔连接，切换到另一层另一层来继续走线，过孔连接两层的连线。,37,5.焊盘调整 本例中应增加三个焊盘连接变压器的次级，由于大部分焊盘比连线小，应双击焊盘
15、，利用全局修改功能将除三极管外的焊盘X、Y尺寸设置为2.0mm，修改后的PCB如图7-35所示。,38,6.加粗地线 在印制板设计中，一般地线要加宽一些，加宽地线可以先将原来的地线删除，然后执行菜单“放置”“矩形填充”，在相应位置单击鼠标左键拉出一个矩形填充区进行放置，放置结束后还必须设置好网络。 注意：在protel 2004中，系统设置了在线DRC检查，默认布线必须有网络表，如果PCB的设计是没有通过网络表进行，在连线时导线会高亮显示，提示违反规则。,39,7.2 PCB元件设计,PCB元件通常称为元件的封装形式（Footprint），简称封装形式或封装。PCB封装是由元件外观和元件引脚组
16、成的图形，是由外形轮廓和元件引脚两部分组成，外形轮廓在PCB上是以丝网的形式体现，元件引脚在PCB上是以焊盘的形式体现，各引脚的间距决定了该元件相应焊盘的间距，这与原理图元件图形的引脚是不同的。例如：1/8W的电阻与1W的电阻在原理图中的元件图形是没有区别的，但在PCB中封装的外形轮廓和焊盘间距的大小是不同的。,40,7.2.1 认知元件封装形式 1.绘制元件封装的准备工作 在开始绘制封装之前，首先要做的准备工作是收集元器件的封装信息。封装信息主要来源于元器件生产厂家提供的用户手册。如果没有所需元器件的用户手册，可以上网查找元器件信息。如果有些元件找不到相关资料，则只能依靠实际测量，一般要配备游标卡尺，测量时要准确，特别是集成块的引脚间距。,41,2.常用元件及其封装形式 电子元件种类繁多，对应的封装形式复杂多样。 固定电阻 固定电阻的封装尺寸主要决定于其额定功率及工作电压等级，这两项指标的数值越大，电阻的
