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1、电子线路CAD PCB设计,黄灿水 2016.12,福州大学电气工程与自动化学院,目录,PCB的基本常识 PCB新建板向导 PCB设计基本操作 PCB设计实例,PCB的基本常识,印制电路板（PCB）的结构,可以分为：,单面板（Signal Layer PCB）,双面板（Double Layer PCB）,和多层板（Multi Layer PCB）,不同的元件有相同的封装，同一个元件也可以有不同的封装。所以在取用焊接元件时，不仅要知道元件的名称，还要知道元件的封装。,1元件封装的分类,（1）直插式（DIP）,（2）表贴式（SMT）,PCB元件封装,常用元件的封装,1电容类封装,有极性电容类（RB
2、5-6.5RB7.6-15）,非极性电容类（RAD-0.1RAD-0.4）,2电阻类封装,电阻类（AXIAL-0.3AXIAL-1.0）,可变电阻类（VR1VR5）,常用元件的封装,3晶体管类封装,晶体三极管（BCY-W3）,常用元件的封装,4二极管类封装,二极管类（DIODE-0.5DIODE-0.7）,常用元件的封装,5集成电路封装,集成电路DIP-xxx封装、SIL-xxx封装,常用元件的封装,6电位器封装,可变电阻类（VR1VR5）,常用元件的封装,PCB的其他术语,1铜膜导线与飞线,铜膜导线是敷铜板经过加工后在PCB上的铜膜走线，又简称为导线，用于连接各个焊点,飞线只是形式上表示出网
3、络之间的连接，没有实际的电气连接意义,2焊盘和导孔,焊盘是用焊锡连接元件引脚和导线的PCB图件,可分为3种：,圆形（Round）,方形（Rectangle）,八角形（Octagonal）,PCB的其他术语,2焊盘和导孔,也称为过孔，连接不同板层间的导线的PCB图件,可分为3种：,从顶层到底层的穿透式导孔,从顶层通到内层或,从内层通到底层的盲导孔和内层间的屏蔽导孔,PCB的其他术语,3网络、中间层和内层,网络和导线是有所不同的，网络上还包含焊点，因此在提到网络时不仅指导线而且还包括和导线连接的焊盘、导孔,中间层是指用于布线的中间板层，该层中布的是导线,内 层是指电源层或地线层，该层一般不布线，它
4、是由整片铜膜构成的电源线或地线,PCB的其他术语,4安全距离,为了避免导线、导孔、焊盘之间相互干扰，必须在它们之间留出一定的间隙，即安全距离,5物理边界与电气边界,电路板的形状边界称为物理边界，在制板时用机械层来规范,用来限定布线和放置元件的范围称为电气边界，它是通过在禁止布线层绘制边界来实现的,PCB的其他术语,PCB设计的基本原则,首先，要考虑PCB尺寸大小,再确定特殊组件的位置 最后对电路的全部零件进行布局,1. 原则,（1）按照电路流程安排各个功能电路的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。,（2）以每个功能电路的核心组件为中心，围绕它来进行布局。,（3）在高频信号下
5、工作的电路，要考虑零件之间的分布参数。,（4）位于电路板边缘的零件，离电路板边缘一般不小于2mm。,（5）时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端应尽量相互靠近且远离其他低频器件,（6）电流值变化大的电路尽量远离逻辑电路。,（7）印制板在机箱中的位置和方向，应保证散热量大的器件处在正上方。,PCB设计的基本原则,2. 特殊组件,（1）尽可能缩短高频器件之间的连线，减少它们的电磁噪声。,（2）应加大电位差较高的某些器件之间或导线之间的距离，以免意外短路。,（3）质量超过15g的器件，应当用支架加以固定，然后焊接。,（4）对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调组件的布局应考虑整机的结构要
6、求。,（5）应留出印制电路板定位孔及固定支架所占用的位置。,PCB设计的基本原则,3布线,（1）输入/输出端用的导线应尽量避免相邻平行,（2）印制电路板导线间的最小宽度主要是由流过导线的电流值决定的。,（3）功率线、交流线尽量布置在和信号线不同的板上，否则应和信号线分开走线。,PCB设计的基本原则,左边是教材上的表，右边是某关于PCB绝缘的标准。,4焊点,焊点中心孔要比器件引线直径稍大一些，焊点太大易形成虚焊,5电源线,尽量加粗电源线宽度,PCB设计的基本原则,6地线,（1）正确选择单点接地与多点接地。,（2）将数字电路电源与模拟电路电源分开。,（3）尽量加粗接地线。,（4）将接地线构成死循环
7、路。,PCB设计的基本原则,7去耦电容配置,（1）电源输入端跨接一个660F的电解电容器,（2）每个集成芯片的VCC和GND之间跨接一个0.010.1F的陶瓷电容,（3）对抗噪声能力弱、关断电流变化大的器件及ROM、RAM，应在VCC和GND间接去耦电容,（4）在单片机复位端“RESET”上配以0.01F的去耦电容。,（5）去耦电容的引线不能太长,（6）开关、继电器、按钮等产生火花放电，必须采用RC电路来吸收放电电流,PCB设计的基本原则,8电路板的尺寸,PCB板大小要适中，过大时印制线条长，阻抗增加，不仅抗噪声能力下降，成本也高；过小，则散热不好，同时易受临近线路干扰。,9热设计,从有利于散
8、热的角度出发，印制电路板最好是直立安装，板与板之间的距离一般不应小于2cm，而且组件在印制板上的排列方式应遵循一定的规则,PCB设计的基本原则,9热设计,对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路（或其他组件）按纵长方式排列,对于采用强制空气冷却的设备，最好是将集成电路（或其他组件）按横长方式排列,PCB设计的基本原则,1抑制干扰源,常用措施如下： （1）继电器线圈增加续流二极管。 （2）在继电器接点两端并接火花抑制电路。 （3）给电机加滤波电路。 （4）布线时避免50折线。 （5）晶闸管两端并接RC抑制电路。,PCB的抗干扰设计,2切断干扰传播路径,常用措施如下： （1）充分考虑电源对
9、单片机的影响。 （2）如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离。 （3）注意晶振布线。 （4）电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号，尽可能把干扰源与敏感器件远离。,PCB的抗干扰设计,PCB新建板向导,利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,Pick a task栏内选择 【Printed Circuit Board Design】命令,在设计界面中，单击PCB Documents栏最下部的【PCB Board Wizard】命令,新电路板生成向导,PCB新建板向导,度量单位设置,PCB新建板向导,PCB新建板向导,PCB模板的选择,PCB新建板向导,P
10、CB模板的选择,PCB新建板向导,PCB外形尺寸设定对话框,PCB新建板向导,PCB的结构（层数）设置对话框,PCB新建板向导,导孔样式设置对话框,PCB新建板向导,表贴式元件设置对话框,PCB新建板向导,导线和过孔属性设置对话框,PCB新建板向导,PCB生成向导设置完成对话框,执行【File】/【New】/【PCB】命令，或单击（Files）面板下部的New栏中的选项“PCB File”，都可以创建PCB文件并启动PCB编辑器。,这样创建的PCB文件，其各项参数均采用了系统默认值。,PCB新建板向导,PCB设计基本操作,1 PCB编辑器界面 2 PCB编辑器工具栏 3 放置图件方法 4 图件
11、的选取/取消选择 5 删除图件 6 移动图件 7 跳转查找图件,1 PCB编辑器界面,命令【File】/【Open Project】,1 PCB编辑器界面,（1）主菜单栏：包含系统所有的操作命令，菜单中有下画线字母的为热键 （2）标准工具栏：主要用于文件操作 （3）工具栏：主要用于PCB的编辑。 （4）文件标签：激活的每个文件都会在编辑窗口顶部有相应的标签 （5）工作面板标签栏：单击工作面板标签可以激活其相应的工作面板。 （6）文件编辑窗口：各类文件显示、编辑的地方。 （7）工作层转换标签：单击标签改变PCB设计时的当前工作层面。,2 PCB编辑器工具栏,命令【View】/【Toolbars】
12、,工具栏类型名称前有“”的表示该工具栏激活,PCB编辑器工具栏图标,2 PCB编辑器工具栏,PCB编辑器工具栏从属性上大致可分为4类：,过滤栏（Filter）分类显示类 布线栏（Wiring）电路图件绘制类 辅助栏（Utilities）图形、标识绘制类 导航栏（Navigation）和标准栏（PCB Standard）窗口文件管理或文本编辑类。,3 放置图件方法,3.1 绘制导线,（1）绘制直线： 命令【Place】/【Interactive Routing】,（2）绘制折线： 如果绘制的导线为折线，则需在导线的每个转折点处单击确认,（3）结束绘制：右击或按Esc键，即可退出绘制导线命令状态,
13、（4）修改导线：调整方法为单击主工具栏编辑（Edit）下拉菜单移动（Move）的子菜单中的【Move】或【Drag】命令，可修改导线,3 放置图件方法,3.1 绘制导线,（5）设定导线的属性：系统处于绘制导线的命令状态时按Tab键,（6）编辑和添加导线设计规则：单击图左下角的“Menu”按钮,3.2 放置焊盘,命令【Place】/【Pad】,按Tab键，则会弹出焊盘设置对话框,3.3 放置过孔,命令【Place】/【Via】,按Tab键，则会出现过孔属性设置对话框,3.4 放置字符串,命令【Place】/【String】,按Tab键，则会出现字符串设置对话框,3.5 放置位置坐标,【Place
14、】/【Coordinate】,按Tab键，则会出现坐标设置对话框,3.6 放置尺寸标注,命令【Place】/【Dimension】,按Tab键，则会出现设置尺寸标注属性设置对话框,3.7 放置元件,命令【Place】/【Component】,按Tab键，可以进入元件设置对话框,3.8 放置填充,命令【Place】/【Fill】,按Tab键，弹出矩形填充设置对话框,4 图件的选取/取消选择,6.4.1 选择方式的种类与功能,命令【Edit】/【Select】,4 图件的选取/取消选择,4.2 图件的选取操作,常用的区域选取所有图件的命令有：,【Inside Area】 【Outside Area
15、】 【A7】 【Board】选项,选择内部区域的所有图件【Inside Area】选项为例,（1）执行菜单命令【Edit】/【Select】/【Inside Area】,（2）在工作窗口内移动光标，此时随着光标的移动，会拖出一个矩形虚线框,4 图件的选取/取消选择,4.3 选择指定的网络,命令【Edit】/【Select】/【Net】,将光标移到所要选择的网络中的线段或焊盘上，然后单击确认即可选中整个网络,如果在执行该命令时没有选中所要选择的网络，则会出现对话框,4 图件的选取/取消选择,4.4 切换图件的选取状态,命令【Edit】/【Select】/【Toggle Selection】,要选
16、择的图件上单击，即可选中该图件,4 图件的选取/取消选择,4.5 图件的取消选择,【Edit】/【DeSelect】下的相应命令,5 删 除 图 件,1)利用菜单命令删除图件,命令【Edit】/【Delete】,2)利用快捷键删除图件,单击该图件，然后按Del键即可,6 移 动 图 件,6.1 移动图件的方式,命令【Edit】/【Move】,6 移 动 图 件,6.2 图件移动操作方法,命令【Edit】/【Move】/【Move】,1)移动图件,出现十字形状，将光标移动到需要移动的图件上单击，并按住鼠标左键，拖动鼠标,6 移 动 图 件,6.2 图件移动操作方法,2)拖动图件,命令【Tools】/ 【Preferences】,6 移 动 图 件,步骤如下：,命令【Edit】/【Move】/【Drag】,将光标移动到需要移动的图件上单击，并按住鼠标左键，拖动鼠标,2)拖动图件,6 移 动 图 件,步骤如下：,命令【Edit】/【Move】/【Component】,将光标移动到需要移动的
