印制电路板的设计与制造 教学课件 ppt 作者 陈强 项目2 双面PCB的设计与制作-任务5

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1、多层印制板设计与制造,印制板电路板的设计与制造,项目2 双面PCB的设计与制作 任务5 设计双面PCB,任务5 设计双面PCB,5.1 创建元器件的封装库和集成库 5.2 PCB的设计规则 5.3 双面PCB设计 5.4 拓展训练,5.1创建元器件的封装库和集成库,5.1.1 创建元器件的封装 元器件的外形尺寸通常有两种途径获 得，一种是通过元件手册，手册上会 提供它的外形及引脚尺寸，另一种就 是用游标卡尺直接测绘。这里我们直 接给出数码管的外形尺寸，如图5-1 所示。,图5-1,1.启动元器件编辑器 执行菜单命令 “File”“New” “Library” “PCB Library”，打开P

2、CB封装库编辑器，系统自动产生一个 PCB库文件“Pcblib1.PcBlib”，如图5-2所示。,图5-2,单击“PCB Library”在工作区中打开PCB 库编辑管理器，如图5-3所示。 执行菜单命令“工具”“元器件属性” 在弹出的对话框中输入“数码管”如图 5-4所示，或者双击该名称也可重命 名，然后单击确定。,图5-3,2.栅格设置 执行菜单命令“Tools”“Library Options”命令（快 捷键为T，O）打开Board Options对话框，如图5-4.,图5-4,图5-5,3.添加焊盘 执行“Place” “Pad” 命令（快捷键为P,P）或 单击工具栏按钮，光标处 将

3、出现焊盘，放置焊盘之 前，先按Tab键，弹出 Padmil对话框，如图 5-6所示。,图5-6,放置好的焊盘的数码管如图5-7所示。 4.绘制轮廓 在绘制元器件轮廓之前，先确定它们所 属的层，单击编辑窗口底部的Top Overlay标签。 执行“Place”“Line” 命令（快捷键为 P,L）或单击按钮，放置线段前可按Tab键编辑线段 属性，这里选默认值。绘制好数码管封装如图5-8所 示。,图5-7,5.1.2 创建元器件的集成库 1.集成库的概念 在集成库中的元件不仅具有原理图中 代表元件的符号，还集成了相应的功能 模块，如FootPrint 封装，电路仿真模 块，信号完整性分析模块等。

4、优点：便于移植和共享，元件和模块之间的连接具 有安全性，集成库在编译过程中会检测错误。,图5-8,2.集成库的创建步骤 集成库的创建主要有以下几个步骤： 创建集成库包 增加原理图符号元件 为元件符号建立模块联接 编译集成库 3实例 执行菜单命令FileNewProjectIntegrated Library（集成库），如图5-9所示。新建一个集成库,工程，默认名称为Integrated_Library1.LibPkg。 执行菜单命令FileSave Project将工程保存为 MyLib.LibPkg。 执行菜单命令FileNew LibrarySchematic Library创建 原理图库

5、，并命名为MyLib.SchLib。 然后按照前面的方法绘制原理图符号。,图5-9,执行菜单命令FileNewLibraryPCB Library 创建原理图库，并命名为MyLib.PcbLib，如图5-10 所示。然后按照前面的方法绘制原理图符号对应的 封装。 执行菜单命令ProjectCompile Integrated Library MyLib.LibPkg对 生成的集成库MyLib.LibPkg进行编译， 如图5-11所示。,图5-10,5.2 PCB的设计规则,5.2.1 PCB布局规则 深入理解原理图，明确板上主要 元器件，根据印制板的主信号流 向布局主要元器件。如图5-12所示

6、， 电解电容C1在布局时要紧挨着整流桥BRIDGE2放 置。,图5-11,图5-12,元器件距离印制板边缘不小于200mil(5.08mm)。 器件布局栅格的设置，一般建议在IC器件布局时 ，栅格设置为50100mil,小型表面安装器件布局时 ，栅格设置不少于25mil。 需考虑与结构安装有关的问题，如固定螺钉和金 属垫片直径外11.5mm范围内不能放置过孔和走 线等。,优先布局重要的单元电路和核心元器件，如图5-13.,质量较大的元器件应避免放在板 的中心，应靠近印制板的固定边放 置。 同类型插装元器件应尽量朝一个 方向放置。同一类型的极性分离器 件也要尽量在方向上保持一致。 按照均匀分布、

7、重心平衡、板面 美观的标准优化布局。,图5-13,5.2.2 PCB布线规则 回路最小规则，即信号线或地线与其回路构成的环面 积要尽可能小，环面积越小，对外的辐射越少，接收外 界的干扰也越小，如图5-14。,图5-14,克服串扰的主要措施是：加大平行布线的间距，遵 循3W规则（W为线宽）；在平行线间插入接地的隔 离线；减小布线层与地平面的距离，如图5-15。,图5-15,屏蔽保护规则如图5-16所示，图中将信号线用地 屏蔽线包围起来。,图5-16,走线方向控制规则：相邻层的走线方向成正交结 构。避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向，以 减少不必要的层间窜扰。如图5-17所示。,图5-17,走

8、线开环检查规则：一般不允许出现一端浮空的布 线主要是为了避免产生“天线效应”，减少不必要的干扰 辐射和接收，如图5-18。,图5-18,走线闭环检查规则：防止信号线在不同层间形成自 环，如图5-19。,图5-19,倒角规则 ：防止信号线在不同层间形成自环，如图 5-20。,图5-20,走线长度控制规则：即短线规则，在设计时应使布 线长度尽量短，以减少由于走线过长带来的干扰问 题 ，如图5-21。,图5-21,集成电路焊盘出线方式 a.集成电路走线应从焊盘端面中心位置连接,如图5-22.,b.集成电路走线不允许突出焊盘，如图5-23.,图5-22,图5-23,c.集成电路走线应从焊盘端面中心位置

9、连接,如图5-24.,d.相邻的密间距（小于50mil）表贴焊盘引脚需要连接 时，应从焊盘外部连接，不允许在焊盘中间直接连接,如 图5-25.,图5-25,图5-24,5.3 双面PCB设计,5.3.1 创建PCB文件规划电路板 1.创建PCB文件 2.PCB环境参数设置 执行菜单命令Design Board Option菜单即可打 开板选项对话框，将捕获网格设置为25mil，元件网 格设置为50mil，网格显示Grid1设置为1倍的捕获栅 格，Grid2设置为1倍的捕获栅格，显示标记Marker 设置为Line（在进行布线时，应将其改为Dot）。,3.双面板工作层设置 将鼠标放置在工作 区单

10、击键盘上“L”键， 弹出板层与颜色设 置对话框，然后按 照图5-26设置要显 示的工作层。,图5-26,4.电路板外形设置 按照前面的方法绘制电路板外形，如图5-27所示。,图5-27,5.3.2 装载网络表 5.3.3 数字钟PCB布局 元件载入PCB板后，就可以根据元件的布局原则 仔细调整元器件的位置。对于数字钟的PCB在布局 时要注意以下两点： 数码管作为时间的显示应放置在电路板的边缘。 集成电路要排列整齐。 1.元件对齐和均匀分布操作,图5-28为初步布局的6个数码管，高低不一，且间距 不等，如果用手动方式使它们均匀排列并对齐花费 时间很多。 对齐方法： 用鼠标选中6个数码管后， 将鼠

11、标放在其中一个数码管上，单击右键，在弹出 菜单中选择AlignAlign Vertical Centers后，用鼠 标选择DS4，所有被选中的数码管全都与DS4垂直 对齐。,5-28,再将鼠标放在其中一个数码管上，单击右键，在 弹出菜单中选择AlignDistribute Horizontally，6个 数码管的间距也保持一致了，如图5-29所示。 2.元器件锁定 元器件布局时，有些关键元件的位置是固定的， 为防止因忘记而被移动，这种元器件布局后，通常,图5-29,将其位置锁定。 具体方法是（以数码管DS1为例）： 双击该DS1的封装，在弹出的对 话框中将“Locked”选项选中，如 图5-3

12、0所示。此时DS1就被锁定 了。 数字钟PCB的参考布局如图 5-31所示。,图5-30,图5-31,5.3.4 数字钟PCB布线 1.布线前的规则设置 （1）“Clearance”（安全间距规则）设置 将此选项设置为0.254mm。 （2）“Width”（线宽）设置 “GND”网络：最大线宽为2.5mm、优选线宽为1.5mm，最小线宽为1mm； “5V”网络：最大线宽设置为2mm，优选线宽为1.5mm，最小线宽设置为1mm。 其余信号线：线宽均设置为0.4mm。,（3）过孔设置 执行菜单命令DesignRules，在弹出的对话框 中选择Routing Via Style 选项设置过孔尺寸。如

13、 图5-35所示，单击OK按 钮完成设置。,图5-35,2.手工布线 设置好布线规则后，接下来进行手工布线。双面 板布线时，顶层和底层的布线要尽量做到相互垂直 。布线前还应将网格显示改为点显示。 在布线过程中，本层布线遇到走不通或需要切换 另一层才能连接时，此时就要放置过孔切换到另一 层去布线。如图5-36、5-37和5-38所示。,数字钟的布线参考如图5-39和5-40所示。 5.3.5 DRC 5.3.6 生成Gerber文件,图5-38,图5-37,图5-36,图5-39,图5-40,5.4.1 拓展训练1 1.项目设计要求 图5-43所示为以ATMEGA16L单片机为核心的控制 板。

14、（1）原理图绘制要求 正确使用元器件符号绘制原理图。 每个元器件符号都要有标号和封装，且标号不能 重复。 正确使用网络标号，不要错标、漏标。 发光二极管、插座J1J4要排列整齐，高度要一致,5.4 拓展训练,图5-43,（2）PCB设计要求 印制板尺寸：长：2900mil、宽：2300mil。 设计成双面板并覆铜。 隐藏所有元器件参数标注。 元器件封装排列要整齐紧凑。 由于生产加工时所须的夹持边，所以在印制板边缘2mm区域内禁止布局。 遵照“先大后小，先难后易”的布局原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。 电源线和地线要尽量宽。,2.设计步骤 新建PCB项目文件，命名为“AVR单片机

15、控制板 .PrjPcb”，在项目中新建原理图文件“AVR单片机控 制板.SchDoc”。 按表5-1，添加元器件库、标注元器件参数。 绘制导线，放置电源符号、接地符号和网络标号。 对绘制的原理图文件进行编译，然后保存原理图文 件。 在项目中新建PCB文件“AVR单片机控制板.PcbDoc”.,5.4.2 拓展训练2 1.项目设计要求 图5-47所示为以纠错控制电路。 （1）原理图绘制要求 正确使用元器件符号绘制原理图。 每个元器件符号都要有标号和封装，且标号不能 重复。其中，AT89C52、MAX232、LCD12864、 DAC0832等元器件的符号需要自己制作，或者更改 库中提供的类似元器

16、件。 正确使用网络标号，不要错标、漏标。 按模块绘制各部分电路，并用直线分开。,对元器件进行手动布局。插座应放置在印制板的 边缘，晶振CRY1和电容C1、C2应放置U1的12和 13脚附件。 将电源和地线都设置成60mil，其余导线设置成 10mil；过孔的直径设置为35mil，孔径设置为20mil ，用手工方式进行布线。 布线结束后，需要对电路板覆铜。 布线参考如图5-45和5-46所示。,图5-45,图5-46,图5-47,（2）PCB设计要求 印制板尺寸：长：4960mil、宽：3780mil。 设计成双面板。 隐藏所有元器件参数标注。 元器件封装排列要整齐紧凑。 2.设计步骤 新建PCB项目文件，命名为“纠偏控制.PrjPcb”， 在项目中新建原理图文件“纠偏控制.SchDoc”。,按表5-2，添加