《PCB设计与制作 教学课件 ppt 作者 任枫轩 学习情境三课件3-3U盘的PCB设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PCB设计与制作 教学课件 ppt 作者 任枫轩 学习情境三课件3-3U盘的PCB设计（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、PCB设计与制作,任务3.3 U盘的双层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3.3 U盘的双层PCB设计,教学目的 知识能力：分析U盘电路，熟悉Altium Designer的PCB编辑器界面，了解PCB自动布线的规则及自动布线的策略和利用向导创建PCB的相关知识。 技能能力：掌握利用向导命令创建PCB文件的方法、PCB布线区的设置、PCB自动布线的规则和策略设置、电路板自动布线的操作技巧、3D效果图操作方法。 社会能力：训练学生工程意识和良好的劳动纪律观念。,3.3.1 利用PCB设计向导创建PCB文件,1. 利用PC
2、B设计向导创建PCB文件的方法 打开File（文件）面板，单击New from template（从模板创建）选项栏中的PCB Board Wizard（PCB板向导）选项，即可打开PCB Board Wizard（PCB板向导）对话框，如图3-25所示。 也可以单击菜单栏中的“View（视图）|Home（主页）”命令，在工作窗口的Pick a task（选择任务）选项栏中单击Printed Circuit Board Design（印制电路板设计）选项，弹出Printed Circuit Board Design（印制电路板设计）页面；单击PCB Document（PCB文档）选项栏最下面的
3、PCB Document Wizard（PCB文档向导）选项，即可弹PCB Board Wizard（PCB板向导）对话框。,引导文,引导文,图3-25 PCBBoard Wizard对话框,图3-26 电路板详情界面,2. 电路板详情界面介绍 PCB Board Wizard（PCB板向导）对话框单击三次Next（下一步）按钮，弹出如图3-26所示的电路板详情界面。在该对话框中，可以设置电路板的轮廓形状、电路板尺寸、尺寸标注放置的层面、边界导线宽度、尺寸线宽度、禁止布线区与电路板边沿之间的距离等。,引导文,3.3.2 PCB布线区的设置,对布线区进行设置的主要目的是为自动布局和自动布线做准备
4、。通过菜单栏中的“File（文件）|View（新建）|PCB”命令或通过模板创建的PCB文件只有一个默认的板形，并无布线区，因此用户如果要使用Altium Designer Summer 09系统提供的自动布局和自动布线功能，就需要自己创建一个布线区。 在Keep-Out Layer（禁止布线层）界面单击菜单栏中的“Place（放置）|Keepout（禁止布线）|Track（布线区边线）”命令在禁止布线层上创建一个封闭的多边形。这里使用的Keepout（禁止布线）命令与对象属性设置对话框中Keepout（使在外）复选框的作用是相同的，即表示不属于板内的对象。 布线区设置完毕后，进行自动布局操作
5、时可将元件自动导入到该布线区中。自动布局的操作将在后面的任务中详细介绍。,引导文,3.3.3 设置PCB自动布线的规则,自动布线是一个优秀的电路设计辅助软件所必须具备的功能之一。对于散热、电磁干扰及高频特性等要求较低的大型电路设计，采用自动布线操作可以大大降低布线的工作量，同时还能减少布线时所产生的遗漏。如果自动布线不能够满足实际工程设计的要求，可以通过手动布线进行调整。 Altium Designer Summer 09在PCB电路板编辑器中为用户提供了10大类49种设计规则，覆盖了元件的电气特性、走线宽度、走线拓扑结构、表面安装焊盘、阻焊层、电源层、测试点、电路板制作、元件布局、信号完整性
6、等设计过程中的方方面面。在进行自动布线之前，用户首先应对自动布线规则进行详细的设置。单击菜单栏中的“Design（设计）|Rules（规则）”命令，系统将弹出PCB Rules and Constrains Editor（PCB设计规则和约束编辑器）对话框。,引导文,1Electrical（电气规则）类设置,图3-27 Electrical（电气规则）类设置,引导文,2Routing（布线规则）类设置,引导文,图3-28 Routing（布线规则）类设置,3SMT（表贴封装规则）类设置,（1）SMD To Corner（表面安装元件的焊盘与导线拐角处最小间距规则） 用于设置面安装元件的焊盘出现
7、走线拐角时，拐角和焊盘之间的距离。 （2）SMD To Plane（表面安装元件的焊盘与中间层间距规则） 用于设置表面安装元件的焊盘连接到中间层的走线距离。该项设置通常出现在电源层向芯片的电源引脚供电的场合。可以针对每一个焊盘、每一个网络直至整个PCB板设置焊盘和中间层之间的距离，默认间距为0mil。 （3）SMD Neck Down（表面安装元件的焊盘颈缩率规则） 用于设置表面安装元件的焊盘连线的导线宽度，如图9-17（b）所示。,引导文,4Mask（阻焊规则）类设置,该类规则主要用于设置阻焊剂铺设的尺寸，主要用在Output Generation（输出阶段）进程中。系统提供了Top Pas
8、te（顶层锡膏防护层）、Bottom Paste（底层锡膏防护层）、Top Solder（顶层阻焊层）和Bottom Solder（底层阻焊层）4个阻焊层，其中包括以下两种设计规则。,引导文,引导文,图3-29 阻焊层和焊盘之间的间距规则,引导文,图3-30 锡膏防护层与焊盘之间的间距规则,5Plane（中间层布线规则）类设置,（1）Power Plane Connect Style（电源层连接类型规则） 用于设置电源层的连接形式，可以设置中间层的连接形式和各种连接形式的参数。 （2）Power Plane Clearance（电源层安全间距规则） 用于设置通孔通过电源层时的间距，可以设置中间
9、层的连接形式和各种连接形式的参数。通常，电源层将占据整个中间层，因此在有通孔（通孔焊盘或者过孔）通过电源层时需要一定的间距。考虑到电源层的电流比较大，这里的间距设置也比较大。 （3）Polygon Connect Style（焊盘与多边形覆铜区域的连接类型规则） 用于描述元件引脚焊盘与多边形覆铜之间的连接类型。连接类型可分为No Connect（覆铜与焊盘不相连）、Direct Connect（覆铜与焊盘通过实心的铜箔相连）和Relief Connect（使用散热焊盘的方式与焊盘或孔连接）3种。默认设置为Relief Connect（使用散热焊盘的方式与焊盘或钻孔连接）。,引导文,6Test
10、point（测试点规则）类设置,（1）Test point Style（测试点样式规则） 用于设置测试点的形式，可以设置测试点的形式和各种参数。为了方便电路板的调试，在PCB板上引入测试点。测试点连接在某个网络上，形式和过孔类似，在调试过程中可以通过测试点引出电路板上的信号，可以设置测试点的尺寸以及是否允许在元件底部生成测试点等各项选项。该项规则主要用在自动布线器、在线DRC和批处理DRC、Output Generation（输出阶段）等系统功能模块中，其中在线DRC和批处理DRC检测该规则中除了首选尺寸和首选钻孔尺寸外的所有属性。自动布线器使用首选尺寸和首选钻孔尺寸属性来定义测试点焊盘的大小
11、。 （2）Test point Usage（测试点使用规则） 用于设置测试点的使用参数，可以设置是否允许使用测试点和同一网络上是否允许使用多个测试点。,引导文,7Manufacturing（生产制造规则）类设置,（1）Minimum Annular Ring（最小环孔限制规则） 用于设置环状图元内外径间距下限，PCB设计时引入的环状图元（如过孔）中，如果内径和外径之间的差很小，在工艺上可能无法制作出来，此时的设计实际上是无效的。通过该项设置可以检查出所有工艺无法达到的环状物。默认值为10mil。 （2）Acute Angle（锐角限制规则） 用于设置锐角走线角度限制，在PCB设计时如果没有规定
12、走线角度最小值，则可能出现拐角很小的走线，工艺上可能无法做到这样的拐角，此时的设计实际上是无效的。通过该项设置可以检查出所有工艺无法达到的锐角走线。默认值为90。 （3）Hole Size（钻孔尺寸设计规则） 用于设置钻孔孔径的上限和下限，与设置环状图元内外径间距下限类似，过小的钻孔孔径可能在工艺上无法制作，从而导致设计无效。 （4）Layer Pairs（工作层对设计规则） 用于检查使用的Layer-pairs（工作层对）是否与当前的Drill-pairs（钻孔对）匹配。,引导文,3.3.4 设置PCB自动布线的策略,单击菜单栏中的“Auto Route（自动布线）|Setup（设置）”命令
13、，系统将弹出Situs Routing Strategies（布线位置策略）对话框。在该对话框中可以设置自动布线策略。布线策略是指印制电路板自动布线时所采取的策略，如探索式布线、迷宫式布线、推挤式拓扑布线等。其中，自动布线的布通率依赖于良好的布局。Altium Designer Summer 09布线策略列表框中主要有以下几种布线方式。,引导文,3.3.5 电路板自动布线的操作,布线规则和布线策略设置完毕后，用户即可进行自动布线操作。自动布线操作主要是通过Auto Route（自动布线）菜单进行的。用户不仅可以进行整体布局，也可以对指定的区域、网络及元件进行单独的布线。 （1）All（所有）命
14、令 （2）Net（网络）命令 （3）Net Class（网络类）命令（4）Connection（连接）命令 （5）Area（区域）命令 （6）Room（空间）命令 （7）Component（元件）命令 （8）Component Class（元件类）命令 （9）Connections on Selected Components（连接选择元件）命令 （10）Connect ions between Selected Components（在所选元件之间连接）命令,引导文,3.3.6 3D效果图,引导文,手动布局完毕后，可以通过3D效果图，看直观地查看视觉效果，以检查手动布局是否合理。 在PCB编
15、辑器内，单击菜单栏中的“View（视图）|Board in 3D（3D效果图）”命令，或在在PCB编辑器内，单击键盘数字3，则系统生成该PCB的3D效果图，加入到该项目生成的文件夹中并自动打开。,3.3.7 工作任务描述,按照图3-56所提供U盘电路原理图，利用Altium Designer软件绘制该图的PCB图。该PCB图的要求是： 1）图纸环境：度量单位设为英制，为线状格，可视格点1设为10mil，和可视格点2设为100mil； 2）利用向导规划电路板的机械尺寸不大于2000mil1000mil，规划布线区； 3）设定双层板，导入网络报表，设定自动布线的规则：安全间距设置为10mil，一般
16、导线走线宽度为10mil，VUSB线宽为20Mil，45的拐角形式，过孔直径为52mil，过孔孔径为24mil。 4）查看设置好的布线规则。 5）手动布局，多种方式自动布线，补泪滴，显示3D效果图。,1. 打开工程及利用向导新建图纸 在进行本电路的设计前，首先需要打开任务3.3并建立PCB设计文件。 1）启动Altium Designer Summer 09。 2）在Altium Designer主界面的菜单栏中，选择“file|Open”命令打开位于“D：任务任务三任务3.3”中的U盘电路设计工程文件。 3）打开U盘电路设计工程文件后，点击界面左下端File（文件）面板，单击New from template（从模板创建）选项栏中的PCB Board Wizard（PCB板向导）选项，如图3-31所示。即可打开PCB Board Wizard（PCB板向导）对话框。,操作步骤演示,操作步骤,4）根据任务要求设定相关参数： 单击Next（下一步）按钮，弹出PCB单位设置界面。这里采用英制单位，因为大多数元件封装的引脚都采用英制，这样的设置有利于元件
