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1、第6章 电压检测电路PCB单面 板制作,6.1 任务分析 6.2 PCB板设计基础 6.3 新建PCB文件 6.4 规划电路板 6.5 装卸元件库和导入网络表 6.6 PCB布局 6.7 自动布线 6.8 上机实训,目录,6.1 任务分析,任务分析 本章主要讲解如何将一个电路由原理图绘制成简单的单面PCB板，如图6-1所示。要完成此项任务，需要以下几个方面的知识：首先是PCB文件的创建方法，以及PCB设计环境设置。其次是电路板的绘制以及网络表的导入方法。最后是PCB的布局和自动布线的方法。下面我们从这几个方面开始学习。,6.2 PCB板设计基础,一、印制电路板分类及组成结构,1单层板 一面敷铜
2、，另一面没有敷铜的电路板。单层板只能在敷铜的一面放置元件和布线，适用于简单的电路板。 2双面板 包括顶层(Top Layer)和底层(Bottom Layer)两层，两面敷铜，中间为绝缘层。双面板两面都可以布线，一般需要由过孔或焊盘连通。双面板可用于比较复杂的电路，但设计工作不比单面板困难，因此被广泛采用，是现在最常用的一种印制电路板。 3多层板 包含了多个工作层面。它是在双面板的基础上增加了内部电源层、接地层及多个中间信号层。其缺点是制作成本很高。,印制电路板结构大概如图6-2所示，图中所示的为四层板。,二、元件封装,元件封装就是表示元件的外观和焊盘形状尺寸的图。 1元件封装的分类 元件的封
3、装形式可以分成两大类，即针脚式元件封装和STM (表面粘贴式) 元件封装。 (1) 针脚式元件封装 针脚式封装元件焊接时先要将元件针脚插入焊盘导通孔， 然后再焊锡。由于针脚式元件封装的焊盘和过孔贯穿整个电路板，所以其 焊盘的属性对话框中，PCB的层属性必须为MultiLayer(多层)。例如 AXIAL0.4为电阻封装，如图6-3所示。DIP8为双列直插式集成电路封装，如 图6-4所示。,（2） STM (表面粘贴式)元件封装 STM (表面粘贴式) 元件封装有陶瓷无引线芯片载体LCCC（如图6-5所示）、塑料有引线芯片载体PLCC（如图6-6所示）、小尺寸封装SOP(如图6-7所示)和塑料四
4、边引出扁平封装PQFP（如图6-8所示）等。,2元件封装的编号 元件封装的编号一般为元件类型+焊盘距离(焊盘数)+元件外形尺寸。可以根据元件封装编号来判别元件封装的规格。如AXIAL0.4表示此元件封装为轴状的，两焊盘间的距离为400mil（约等于10mm）；DIPl6表示双排引脚的元件封装，两排共16个引脚；RB.2.4表示极性电容类元件封装，引脚间距离为200mil，元件直径为400mil。这里.2和.4分别表示200mil和400mil。,3、常用元件封装 （1）分立元件的封装 针脚式电阻。封装系列名为“AXIALxxx”，其中“AXIAL”表示轴状的封装方式，“xxx”为数字，表示该元
5、件两个焊盘间的距离，后缀数越大，其形状越大。其形状如图6-3所示。 无极性电容。一般情况下常用“RADxxx”作为无极性电容元件封装，如图6-9所示。,二极管类元件。该系列封装名为“DIODExxx”，其中xxx表示功率，如图6-10所示。,有极性电容。一般情况下常用“RB x/x”作为有极性的电解电容器封装，“RB” 后的两个数字分别表示焊盘之间的距离和圆筒的直径，单位是英寸。如RB.2/.4表示此元件封装焊盘间距为0.2英寸，圆筒的直径为0.4英寸，如图6-11所示。,三极管类元件。该封装系列名称为“TO-xxx”，其中“xxx”表示三极管的类型，“xxx”值越大，代表三极管功率越大，常见
6、的封装属性为TO-18（普通三极管）TO-22（大功率三极管）TO-3（大功率达林顿管），如图6-12所示。,（2）集成元件的封装 双列直插式元件封装。封装系列名为“DIP xx”，其中DIP为封装类型。“xx”代表元件的引脚数目。例如，DIP8集成元件封装如图6-4所示。 注意：与非门元件74LS00的封装因制造工艺的不同有不同的形式，我们可以用DIP式，如果采用DIP式封装就应该为DIP16。,三、PCB板的板层,印制电路板板层可以分为以下几种。 1“Signal Layer”信号层 信号板层主要用于放置与信号有关的电气元素。如Top Layer（顶层）用于放置元件面，Bottom Lay
7、er（底层）用于放置焊锡面；Mid Layer（中间层）用于布置信号线。 2“Internal Layer”内部层 内部板层主要用于布置电源和接地线。 3“Mechanical Layer”机械层 制作PCB时，系统默认信号层为两层（Top Layer和Bottom Layer），机械层只有一层。通过设置系统参数，在Protel 99SE中我们可以最多设置16个机械层。,4“Masks”助焊膜及阻焊膜层 Protel 99SE提供的有：顶层助焊膜和底层助焊膜，顶层阻焊膜和底层阻焊膜。 5“Silkscreen”丝印层 主要用于绘制元件封装外形轮廓以及元件标识等，有顶层丝印层和底层丝印层。 6“
8、Other”其它层 （1）Keepout(禁止布线层、边界层)：用于绘制PCB板电气边界。 （2）Multilayer（多层）：主要用于绘制通孔和安装孔。 （3）Drill Guide（钻孔引导层）：用来绘制钻孔导引层。 （4）Drill drawing（钻孔绘制层）：用来绘制钻孔图层。,四、PCB图的设计流程,PCB图的设计流程就是印刷电路板图的设计步骤，一般它可分为图6-13所示的六个步骤 。,6.3 新建PCB文件,一、新建PCB文件步骤,具体步骤如下： （1）创建一个PCB文件，执行【File】【New】菜单命令，系统将显示新建文件对话框，如图6-14所示。,（2）从对话框中选择PCB
9、文件图标PCB Document，双击图标或者单击【OK】按钮，将新建一个默认文件名为“PCB1.PCB”的PCB文件。此文件名可以被更改为任何便于记忆的名字，例如VOLTDETECT.PCB。对于编辑者而言，一看就知道是电压检测电路。 （3）双击PCB文件名VOLTDETECT，进入PCB编辑器界面，如下图6-15所示。,1PCB管理器（Browse PCB） 该管理器用于印制电路板中元件封装库（Library）、网络（Nets）、网络分类（Net Classes）、元件分类（Components Classes）的管理。,2放置工具栏 通过执行【View】【Toolbars】【Placem
10、ent Tools】菜单命令来实现工具栏的打开与关闭。 表6-2列出了所有放置工具。,二、PCB设计界面,3元件布置工具栏,可以通过执行【View】【Toolbars】【Component Placement】菜单命令来打开或关闭。表6-3列出了所有的元件布置工具。,4查找选取工具栏,查找选取工具栏可以通过执行【View】【Toolbars】【Find Selections】菜单命令来打开或关闭。,5自定义工具栏,通过执行【View】【Toolbars】【Customize】打开或关闭自定义工具栏。执行此命令，可以弹出如图6-16所示的自定义工具栏对话框。,6.4 规划电路板,必须根据元件的多
11、少、大小，以及电路板的外壳等限制等因素来确定电路板的大小。除有特殊要求外，电路板尺寸要尽量满足国家标准。本章要绘制的电压检测控制电路原理图前面已经绘制过了，我们可以看到该电路并不复杂，元器件也并不多。这里我们采用了4400mil（宽）1810mil（高）的电路板尺寸。,规划电路板可以有两种方法。,1.采用PCB向导规划电路板,操作步骤如下： （1）点击【File】【New】菜单命令，弹出新建对话框，选中Wizards选项卡。如图6-17所示，选中Printed Circuit Board Wizard（PCB向导），最后点击【OK】按钮，出现如图6-18所示的生成电路板向导。,（2）点击【Ne
12、xt】按钮，进入向导下一步，系统弹出如图6-19所示的预定义标准板对话框，我们可以选择电路板的类型了。,（3）出现的板卡类型有很多种，读者可以一一去试。我们这里需要自己按照要求创建一个电路板，所以选中Custom Made Board（自定义类型）。点击【Next】按钮，出现如图6-20所示的设定板卡相关属性对话框。,（4）在宽和高设置框中分别输入电路板的参数，设置电路板为矩形，点击【Next】按钮，出现如图6-21所示电路板外形对话框。,（5）如果上一步中电路板的宽和高的数值输入错误，可以在这一步进行更改。只要点击相应的数值，在参数框内可以输入新的数值，设置完毕后，点击【Next】按钮，系统
13、弹出如图6-22所示的电路板产品信息对话框。,（6）点击【Next】按钮，弹出图6-23所示的设置电路板工作层对话框。设置完毕后，点击【Next】按钮，弹出如图6-24所示的设置过孔类型对话框，选择Thruhole Vias only。,（7）点击【Next】按钮，系统弹出如图6-25所示的元器件选择对话框。,（8）点击【Next】按钮，系统弹出如图6-26所示的最小尺寸设置对话框。 （9）点击【Next】按钮，系统弹出完成对话框，单击【Finish】按钮完成印制板的生成。如图6-27所示，该印制板为电路板的框架。我们可以直接在上面放置元件封装，完成PCB的制作。,如果在图6-20中将Titl
14、e Block、 Legend String等5个选项都勾选掉，得到的PCB板框架如图6-28所示。,2.手工规划电路板,新建好PCB文件后，选择禁止布线层KeepOut Layer（边界层），用工具 绘制出一个封闭多边形，一般绘制成矩形，也可以根据需要用画圆工具绘制成圆形。,6.5 装卸元件库和导入网络表,1.装卸元件封装库,具体操作步骤如下： （1）在编辑PCB状态下，点选如图6-29所示的Browse PCB选项卡。然后单击Browse浏览栏下右边的下拉按钮，选择Libraries（库）。最后单击【Add/Remove】按钮，弹出如图6-30所示的添加/删除库文件对话框。也可以直接通过执
15、行【Design】【Add/Remove Library】菜单命令弹出添加/删除库文件对话框。,（2）在该对话框中，通过上方的搜寻窗口选取库文件安装目录，并选中要添加的库文件。单击【Add】按钮，选中的库文件就出现在下方的文件列表中，最后单击【OK】按钮关闭对话框。在本章中需要添加的库文件有PCB Footprints.lib、Transformers.lib。,2.导入网络表,添加元件封装库后，还需要导入网络表。执行【Design】【Load Nets】菜单命令，弹出如图6-31所示的装入网络表对话框。点击【Browse】按钮，弹出如图6-32所示的网络文件选中对话框。在该对话框中找到网络表
16、所在位置，点击【OK】按钮关闭对话框。,网络表载入后，对话框变成如图6-33所示。对话框下面的信息All macros validated表示没有错误。如果出现如图6-34所示的信息，表示网络表载入有错误。,6.6 PCB布局,网络表载入后，元件是堆在电气边界之外的，我们可以采用推挤法将重叠的元件封装排列开来。执行【Tools】【Auto Placement】【Set Shove Depth】菜单命令，先设置好推挤的深度，如图6-36所示。,执行【Tools】【Auto Placement】【Shove】菜单命令，光标变成十字形，在重叠的元件封装上单击鼠标左键，然后在出现的元件清单中选择一个作为中心的元件封装，然后系统将进行推挤工作，最后系统将以此元件封装为中心将其它元件封装与之分开。,一、PCB自动布局,1.设置自动布局规则,（1）执行【Design】【Rules】菜单命令弹出设计规则对话框，如图6-37所示。,（2）点击Placement选项卡，弹出如图6-38所示的自动布局设计规则对话
