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1、PCB设计与制作,任务3.2 调频收音机实物的PCB设计 电子课件,学习情境三,本任务内容,1.引导文 2.工作任务描述 3.操作演示,引导文,引导文 任务3.2 调频收音机实物的PCB设计,教学目的 知识能力：熟悉Altium DesignerSummer09中元件、焊盘、过孔、文字标注、坐标、安装孔、距离标注、圆弧导线、坐标原点的参数属性。 技能能力：掌握PCB中元件、焊盘等设计对象的放置方法和属性设置，掌握手工绘制法抄板的方法和技巧。 社会能力：训练学生工程意识和良好的劳动纪律观念，训练学生的实物解剖能力、故障分析和排查能力。使之达到胜任制作、调试工作的目的。,3.2.1 PCB设计对象
2、的放置及属牲设置,在PCB制作过程中，最为重要的电气对象是元件、导孔、导线和焊盘。下面将详细介绍元件、导孔和焊盘等电气对象的添加操作以及它们的属性设置操作。用户可以通过单击菜单命令“View|Toolbars|Wiring（查看|工具栏|放置工具）”来打开或关闭Wiring连线工具栏，Wiring连线工具栏如图3-49所示。下面介绍使用工具栏按钮放置各种电气对象。,引导文,1. 元件的放置,引导文,图3-49 Wiring连线工具栏,对于特别简单的电路板设计，可以在PCB工作环境中直接绘制，而不需要经过原理图文件的编辑和生成网络表文件两个步骤，当然，这种设计方法并不常见，它只适合于简单的电路设
3、计，并且采用这种方式设计的PCB文件的错误率将明显偏大。采用这种方式设计PCB文件时，用户需要直接在印制电路板编辑工作环境上添加元件、焊盘对象，然后进行布线等操作，从而生成一张简单的印制电路板文件。需要特别强调的是，这种设计方式并不常见，建议初学者不要将这种方式作为首选方式，因为这种方式不仅要求设计者对软硬件开发平台十分熟悉，而且出错率较高。,另一种设计方式即是从网络表文件加载的方式。网络表文件包含了设计该PCB文件所需要的所有元件电气属性和连接特性。对于需要临时添加的少量元件，可以直接在PCB文件中添加，并通过PCB编辑器来更新原理图文件内容，这也是下面将要具体阐述的各编辑器之问的交互式操作
4、。 （1）利用Wiring连线工具栏放置元件 单击Wiring连线工具栏中的图标，可以放置实现放置元件，点击该图标后，将出现图3-50所示对话框。 （2）利用菜单命令放置元件 单击菜单命令“Place|Component”放置一元件，打开如图3-50所示的Place Component对话框。在对话框的Placement Type（放置类型）选项区内选中Component（元件）复选框，表示即将放置的对象类型为元件。,引导文,引导文,图3-50 Place Component对话框 图3-51 Browse Library浏览库文件对话框,在对话框的Lib Ref（库参考）文本框内输入元件名称
5、，如果需要使用查找方式添加元件，可以单击右边按钮打开图3-51所示的Browse Library浏览库文件对话框。在图3-51所示的对话框内的元件列表区内选择需要的元件名称，系统将在其右边的元件符号图形和封装图形区域内显示对应的元件符号和元件封装。确定元件选择后，单击下方按钮OK返回。 如果在图3-51所示对话框的元件列表栏中找不到需要的元件，则很可能是因为没有选择正确的库文件，此时，用户需要在图3-51所示的Library（库）下拉列表框中选择正确的库文件，如果此时没有添加相应的库文件，则需要执行以下添加库文件操作。,引导文,引导文,图3-52 元件查找对话框,引导文,图3-53 元件查找结
6、果对话框,2. 元件属性设置 在原理图编辑过程中，主要强调元件的参考库文件以及元件的图形属性；在印制电路板设计中，不仅需要注意元件的库文件信息，还要特别强调元件的封装类型以及元件在PCB文件中所在的板层位置。在印制电路板设计工作环境下单击已经添加的元件，或者在放置元件时当元件处于浮动状态时按TAB键进入Component Designator（元件标号）属性设置对话框，如图3-54所示对话框为一个电阻的属性设置。,引导文,引导文,图3-54 元件属性设置对话框,3. 元件选择,一般情况下，首先应该结合本地印制电路板制造厂商的生产工艺水平来考虑元件的选取，如果本地的加工精度达不到表贴元件的条件，
7、肯定不能选用表贴元件。其次，在选择元件的时候，一定要对元件的封装有所了解，每一类器件都有不同的封装，为什么有这么多的封装，不同封装类型的目的是什么?这些都要充分考虑，例如，了解封装的目的之一是散热，那么，在设计的时候肯定就要充分考虑到不同封装的散热性能。所以说，对于元件的选择要充分了解该元件的电气特性和非电气特性，对元件要有充分的认识。,引导文,2从一个PCB模板中添加一个新的图纸 Altium Designer Summer 09拥有一系列预定义的PCB模板，主要存放在安装目录Altium Designer Summer 09Templates下，从PCB模板中添加新图纸的操作步骤见本任务的
8、操作过程。,引导文,3.2.2 焊盘放置及属性设置,1. 放置焊盘及属性设置 以下是在Protel PCB中放置焊盘的操作步骤。 1）在印制电路板设计工作环境下单击菜单命令“Place|Pad”放置一焊盘，或者单击图3-49中Wiring连线工具栏中的按钮，系统进入焊盘放置命令状态，一个浮动的焊盘将随鼠标一起移动。 2）移动鼠标到需要放置此焊盘的位置，单击鼠标左键即放置了本焊盘对象，单击右键退出焊盘放置命令状态。 双击已经放置的焊盘，或者在放置焊盘时，当其处于浮动状态时按TAB键，进入如图3-55所示的Pad（焊盘）对话框，以下为各设置区域功能描述：,引导文,引导文,图3-55 焊盘属性设置对
9、话框,3. 焊盘的设计规则,焊盘的尺寸对于元件焊接有很大的影响对于SMD（表贴元件）产品的可制造性和寿命的影响较大。影响焊盘尺寸的因素很多，所以设计前认真考虑，应详细的记录设计档案，形成一套完整的理论来规范设计。在焊盘设计上只能给出部分的参考因素： 1）焊盘所对应的元件外形和尺寸。 2）基板的种类和质量。 3）当前组装焊接设备的工艺水平。 4）是否采用最新设计标准和工艺水平。 5）客户对产品要求的质量等级标准。,引导文,3.2.3 过孔放置属性设置,引导文,1. 放置过孔 放置过孔的方法是：可以执行主菜单命令“Place|Via”，也可以单击Wiring连线工具栏按钮。进入放置过孔 状态后，鼠
10、标变成十字光标状，将鼠标移动到合适的位置，单击鼠标，就完成了过孔的放置。 2. 过孔的属性设置 过孔的属性设置有以下两种方法： 在用鼠标放置过孔时按Tab 键，将弹出 Via （过孔属性）设置对话框，对已经在PCB板上放置好的 过孔，直接双击，也可以弹出过孔属性设置对话框。如图3-56所示。过孔属性设置对话框中可以设置的项目有：,引导文,图3-56 过孔属性设置对话框,3.导孔设计规则 导孔在设计中同样需要遵循一定的标准。一般情况下不允许板层的厚度和导孔直径的比值大于3：1，这是因为在当前的加工工艺条件下，太大的比值将难以生产，即使能够生产，将使成本大大提高。如果只是将导孔作为连接内外层的连接
11、，对于孔径公差的考虑较少。也就是说，对于没有插接元件放置在该导孔的情况下，它的孔径可以比元件孔的孔径小，但是，如果过孔作为元件孔，在设计候需要让过孔尺寸适应元件或者组装件的引脚尺寸，以便安装。这个时候，设计者就不得不遵循一定标准来设置导孔的实际尺寸。一般规定孔的最小镀层厚度允许偏差10，孔壁镀铜层平均厚度不小于25 u m。,引导文,3.2.4 文字标注的放置及属性设置,引导文,1.放置文字标注 放置文字的方法包括：执行主菜单命令“Place|String”，或单击Wiring连线工具栏中 按钮。选中放置后，鼠标变成十字光标状，将鼠标移动到合适的位置，单击鼠标就可以放置文字。系统默认的文字是
12、String。 2. 文字标注属性设置 文字标注属性可以用两种方法对 String 进行编辑。在用鼠标放置文字时按 Tab 键，将弹出 String （文字属性）设置对话框，如图3-57所示。对已经在PCB板上放置好的文字，直接双击文字，也可以弹出 String 设置对话框。,引导文,图3-58 坐标指示属性设置,3.2.5 放置坐标指示,引导文,放置坐标指示可以显示出PCB板上任何一点的坐标位置。启用放置坐标的方法是从主菜单中执行命令“Place|Coordinate”。进入放置坐标的状态后，鼠标将变成十字光标状，将鼠标移动到合管的位置，单击鼠标确定放置。坐标指示属性设置可以通过 在用鼠标放
13、置坐标时按 TAB 键，将弹出 Coordinate （坐标指示属性）设置对话框，如图3-58所示。对已经在PCB板上放置好的坐标指示，直接双击该坐标指示也将弹出 Coordinate 属性设置对话框。,3.2.6 添加安装孔,电路板布线完成之后，就可以开始着手添加安装孔。安装孔通常采用过孔形式，并和接地网络连接，以便于后期的调试工作。 单击菜单栏中的“Place（放置）|Via（过孔）”命令，或者单击Wiring（连线）工具栏中的放置过孔按钮，或用快捷键“P|V”，此时光标将变成十字形状，并带有一个过孔图形。按Tab键，系统将弹出如图3-59所示的Via（过孔）对话框。,引导文,引导文,图3
14、-59 Via（过孔）对话框,3.2.7 距离标注,引导文,1.放置距离标注的方法 先将PCB电路板切换到Keepout Layer层，然后从主菜单执行命令“Place|Dimension|Dimension”，也可以用组件放置工具栏中的 Place Dimension按钮。 进入放置距离标注的状态后，鼠标变成十字游标状。将鼠标移动到合适的位置，单击鼠标确定放置距离标注的起点位置。移动鼠标到合适位置再单击，确定放置距离标注的终点位置，完成距离标注的放置，系统自动显示当前两点间的距离。,3.2.11 工作任务描述,图4-60为任务3.2原理图所对应贴片收音机的PCB布局和连线图，按照图3-46所
15、示原理图，根据本任务学习内容，绘制电路PCB图，并填写任务单 1）图纸环境：度量单位设为英制，为线状格，可视格点1设为20mil，和可视格点2设为100mil； 2） 测量PCB实物板，按照1：1的比例绘制PCB板。手动规划电路板的机械尺寸不大于2400mil1800mil； 3）根据本任务内容，采用在PCB板上直接放置元件封装的形式来放置元件，版面为单面板，其中贴片元件位置要求误差不大于10mil，插接件位置要求不大于15mil。 4）手动布局，手动单面布线，布线不要求于图4-60（a)的布线完全相同。,图4-60 贴片收音机的PCB布局和连线图,3.2.13 操作过程 1. 测量PCB原物
16、的外形尺寸 1）使用游标卡尺，测量PCB原物的几何尺寸，该PCB实物大体为矩形，使用游标卡尺测量的矩形边长为55mm25.5mm. 2）使用量角器分别测量两个弧长的半径和扇形角度，大弧形的8.2mm，扇形角度为90度，小弧形的4.6mm，扇形角度为82度。 3）使用游标卡尺测量空圆的直径为6.4mm，其到PCB板边的距离均为3.4mm。 4）使用游标卡尺测量安装孔的直径为3mm。,操作步骤演示,操作步骤,2.打开工程及新建图纸,打开任务3.2所在的路径，找到调频收音机.prjPcb文件，双击打开该工程。选择“file|New|PCB”命令，新建一个PCB设计文件，并执行“file|save As”，将新建的工程文件保存于任务4文件夹下的子任务3.2中，并命名为“调频收音机”。在“Project”面板中，项目文件名变为“调频收音机.PcbDoc”。,操作步骤,操作步骤,3设置PCB参数和环境参数,执行快捷键“D|O”（电路板选项），在弹出Board Options（电路板选项）对话框上设置Measurement Unit（度量单位）选项
