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1、1,背景 学会了绘制原理图，掌握了PCB设计的基本操作，并不等于就能设计出符合要求的印刷电路板图。在实际设计中除了软件操作外，还需考虑元器件的实际封装、工艺要求、信号流向等问题。本章通过一个实例说明在实际印刷电路板图设计中应注意的问题和解决方法。,第14章 实际印刷电路板图设计举例,2,要点 根据实际元件确定元件封装；原理图元件符号与实际PCB封装、PCB元件封装图形中的焊盘对应；印刷电路板图设计；原理图与印刷电路板图的网络检查。,实际印刷电路板图设计举例,3,流程的特点是以实际元件为设计核心，本章内容即按照流程图顺序进行操作步骤的介绍。,14.1 实际印刷电路板图设计流程,4,要求： 绘制如
2、图14.1所示带倒计时交通信号灯控制系统实验电路对应的双面电路板图。 电路板尺寸：不大于宽4900mil、高3000mil 接地线宽：30mil、电源线宽：20mil、信号线宽：10mil。,14.2 任务 实际印刷电路板图设计,5,图14.1 交通信号灯控制系统实验电路,6,表14.1 交通信号灯控制系统实验电路元件属性列表,7,在表14.1中有两个元件符号AT89C2051和数码管需绘制，分别进行介绍。 1AT89C2051 AT89C2051是20引脚、双列直插式集成电路芯片，元件符号如图14.2所示。,14.2.1 绘制元件符号,图14.2 AT89C2051元件符号,8,（1）执行菜
3、单命令Options Document Options，在Library Editor Workspace对话框中设置锁定栅格Snap的值为5。 （2）元件符号中矩形尺寸为9格16格。 （3）引脚的电气特性选择无源引脚Passive，VCC、GND除外。 （4）VCC、GND引脚的电气特性选择Power。 （5）定义元件属性。设置Default Designator：U？（元件默认编号），Footprint1(元件封装)：DIP20。,新建一个原理图元件库文件，绘制时注意：,9,数码管符号可以用原理图元件库Miscellaneous Devices.ddb中的DPY_7-SEG_DP符号进行修
4、改，DPY_7-SEG_DP符号如图14.3所示，这个数码管符号在实际中是不能使用的，原因如下。,图14.3 DPY_7-SEG_DP 元件符号,2数码管 在图14.1中需两个引脚方向相对的数码管符号。,数码管符号,10,图14.4是实际数码管以及引脚排列，图14.3与图14.4（b）的区别： 段码a，bg和小数点dp的引脚号与实际引脚不符；没有公共端GND。,图14.4 实际数码管引脚排列,（a）实际数码管 （b）数码管引脚排列,数码管符号,11,按图14.4实际数码管引脚排列绘制的数码管符号如图14.5所示。,其中： 引脚的电气特性选择无源引脚Passive（GND引脚除外）； GND引脚
5、的电气特性选择Power。 图14.5中没有第8引脚，这是因为第3、8引脚在实际数码管内部是连在一起的。,数码管符号,12,图14.5 数码管元件符号,数码管符号,13,根据表14.1可知共有4个元件封装需自行绘制，分别进行介绍。 新建一个PCB元件封装库文件如PCBLib1.Lib，在其中绘制以下封装。 1确定电解电容封装 PCB元件封装库Advpcb.ddb中提供的电解电容封装是RB.2/.4，即两个焊盘间距200mil，元件轮廓直径400mil。,14.2.2 绘制PCB元件封装,14,这一封装并不适合本例使用的电容C3，主要是两个焊盘之间距离太大，插件时需人为改变两个引脚的距离才能将电
6、容插入电路板焊盘中；同时电容轮廓直径太大，占用过多电路板面积，使元件排列不紧凑。,（a）实际电解电容 （b）电解电容封装,图14.6 电解电容封装确定,绘制PCB元件封装,15,图14.6是实际电解电容和本例确定的电解电容元件封装。需确定的参数有：引脚间距和焊盘孔径，这两个参数均需通过实际测量获得。 引脚间距的确定应以无需改变引脚距离，引脚可直接插入电路板为准；焊盘孔径应以引脚可顺利插入焊盘同时焊盘的空隙又不很大为原则。,绘制PCB元件封装,16,焊盘间距：120mil；焊盘直径：70mil；焊盘孔径：35mil；元件轮廓半径：120mil。焊盘号（Designator）：1、2，正极为1。
7、按照第11章介绍的方法绘制元件封装，绘制完毕修改元件封装名称如命名为CAP0.1。,具体参数：,17,2确定发光二极管封装 PCB元件封装库Advpcb.ddb中提供的二极管封装是DIODE0.4，即两个焊盘间距400mil。这个封装不能使用的原因同样是引脚间距太大，图14.7是实际发光二极管和本例确定的发光二极管元件封装。需确定的参数有：引脚间距和焊盘孔径，这两个参数均需通过实际测量获得。确定原则同电解电容。,绘制PCB元件封装,18,焊盘间距：120mil；焊盘直径：70mil； 焊盘孔径：35mil； 元件轮廓半径：120mil。 特别注意，发光二极管封装的焊盘号不能采用默认的1、2，因
8、为LED元件符号中引脚号Number分别为A和K，所以焊盘号（Designator）也应为A和K，正极为A。,具体参数：,（a）实际发光二极管 （b）发光二极管封装,图14.7 发光二极管封装确定,19,绘制发光二极管封装的箭头时可单击 图标，将Snap的值设置为1，这样效果更好。绘制完毕将Snap的值改为5。 按照第11章介绍的方法绘制元件封装，绘制完毕修改元件封装名称如命名为LED0.1。,绘制PCB元件封装,20,3确定数码管封装 数码管元件封装可使用Advpcb.ddb中的DIP40进行修改。两者虽然在封装形式上相差较大，但因焊盘间距相同，所以修改起来比较方便。 （1）打开Advpcb
9、.ddb元件封装库，找到DIP40，将其复制到自己建的元件封装库文件中，最好按图14.8所示水平放置，将第1引脚放置在坐标原点处。,绘制PCB元件封装,21,（2）删除多余焊盘，修改元件轮廓。如图14.9所示。,图14.8 复制粘贴后的DIP40,图14.9 删除多余焊盘、修改元件轮廓后的情况,绘制PCB元件封装,22,（3）修改焊盘编号，编号顺序如图14.9中的1、10所示。 （4）修改焊盘尺寸。 因为数码管的引脚较粗，需将图14.9中的焊盘尺寸改为 X-Size：70mil；Y-Size：70mil；Hole Size：35mil,绘制PCB元件封装,23,（5）按照电路图中数码管的引脚排
10、列，分别在相应的焊盘处标注各段码名称ag，以及小数点dp，如图14.9所示。 （6）设置元件封装的参考点。 执行菜单命令Edit Set Reference Pin 1 。 （7）将该元件封装重新命名为SMG。,绘制PCB元件封装,24,4确定按钮开关封装 本例采用的按钮开关如图14.10（a）所示，由于实际元件共有4个引脚，2个元件固定引脚。而原理图中的开关K1是两个引脚，因此在绘制开关封装之前，必须先确定实际开关的引脚分布。通过测量，开关引脚分布如图14.10（b）所示。,（a）按钮开关 （b）开关引脚分布,图14.10 按钮开关及其引脚分布,绘制PCB元件封装,25,在图14.11（a）
11、中，开关原理图符号的引脚号Number分别为1、2，又根据图14.10（b）开关引脚分布，因此确定开关封装的引脚号设置如图14.11（b）所示。,图14.11 按钮开关元件符号与封装,（a）开关元件符号 （b）开关封装,绘制PCB元件封装,26,另两个引脚组成的另一个开关在本例中不使用，故焊盘号可随意确定如3、4。在确定焊盘孔径是应注意，由于开关引脚截面是矩形，应测量最宽处的尺寸作为孔径。,绘制PCB元件封装,27,焊盘水平间距：500mil；焊盘垂直间距：200mil；焊盘直径：150mil； 焊盘孔径：80mil； 封装中间的元件固定引脚垂直距离：340mil， 水平方向：居中； 焊盘可设
12、置成螺丝孔，直径和孔径：80mil。 按照第11章介绍的方法绘制元件封装，绘制完毕修改元件封装名称如命名为SW_1。,封装参数：,28,绘制原理图时应注意的问题： 1图中N1N7、D1D7、INT0均为网络标号。 2将14.2.2中绘制的元件封装名分别写入相应元件符号的Footprint属性中。 3接地符号的Net属性中一定要写入GND。 4电路中电源符号的处理。 在实际电路中，电源符号一般应标注具体数值如+5v等。但对于要转换为印刷电路板图的原理图 ,电源符号的处理需特别注意。,14.2.3 绘制原理图,29,本例中使用了74LS04六与非门集成电路，在原理图中该电路符号的电源和接地引脚均被
13、隐藏，但在转换为印刷电路板图时，该芯片的电源和地必须与电路板图中的电源和地相连，才能保证电路的正常工作。,芯片电源（地）引脚与电路中的电源（地）相连的条件是芯片引脚的引脚名Name和电源（地）符号的网络标号Net属性值应相同。如芯片电源引脚Name为Vcc，则电源符号的Net内容也应是Vcc，如图14.12所示。,Vcc和GND,30,因此图14.1中（+5v）不能写在电源符号的Net中，要用 图标单独写。,图14.12电源引脚名与电源符号的网络标号一致,Vcc的标注,31,在原理图编辑器中执行菜单命令 Design Create Netlist，产生网络表。 14.2.5 PCB设计 1新建
14、一个PCB文件，如PCB1.pcb。 2单击 图标，用十字光标在屏幕左下角某一位置单击左键设置当前原点。 3执行菜单命令Design Mechanical Layers，选择Mechanical 4创建机械层。单击工作层标签，激活Mechanical 4。,14.2.4 产生网络表,32,4按照电路板尺寸要求在Mechanical 4绘制物理边界。 5在Keep Out Layer绘制电气边界。 6执行菜单命令Edit Origin Reset恢复绝对原点。 7打开在14.2.2中建立的PCB元件封装库，再切换回PCB文件；或在PCB文件中加载该元件库所在ddb文件。 8执行菜单命令Desig
15、n Load Nets，装入网络表。,PCB设计,33,9执行菜单命令Design Rules，在Placement选项卡中设置Permitted Layers Rule规则，将元件放置在顶层TopLayer。 10. 执行菜单命令Tools Auto Placement Auto Placer，自动布局。 11根据原理图手工调整布局。布局时遵循元件之间连线最短原则，特别是晶振Y1和电容C1、C2，作为振荡元件一定要距离U1的第4、5引脚很近。 12执行菜单命令Design Rules，在Routing选项卡中选择Width Constraint规则，设置线宽。,PCB设计,34,13执行菜单命令Auto Route All，自动布线。 14对于不太合理的走线，可执行菜单命令Tools Un-Route，在下一级子菜单中选择相应命令拆线（All：拆除全部布线；Net：拆除指定网络布线；Connection：拆除指定连接布线；Component：拆除指定元件布线），再通过手工方法对拆除的线重新布线。,PCB设计,35,进行实际印刷电路板图设计时，检查印刷电路板图和原理图的网络连接是否一致，是非常重要的步骤。 在PCB文件中执行菜单命令Design NetlistMmanager，在弹出的Netlist M
