PCB制版毕业设计

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1、前言电子设计自动化 EDA (Electronic Design Automation)EDA 如今已成为不可逆转的时代潮流。利用 EDA 工具，电子设计师可以从概念、 算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品 从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理 完成。Protel设计系统就是一套建立在IBM兼容PC环境下的EDA电路集成设计系统， Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入Windows环境的EDA开发工具，是 具有强大功能的电子线路设计 CAD 软件，它一向以其高度的集成性和扩展性著称于 世。本论文介绍的

2、Protel 99 SE 是澳大利亚 Protel Technology 公司推出的 EDA 综合 设计环境，它是一个基于Windows平台的32位EDA设计系统。该软件功能强大，它 具有丰富多样的编辑功能、强大便捷的自动化设计能力、完善有效的检测工具、灵活 有序的设计管理手段，它提供了及其丰富的原理图元器件库、PCB元器件库以及出色 的在线库编辑和库管理，良好的开放性还使它可以兼容多种格式的设计文件。使用该 软件设计者可以容易地设计电路原理图、画元件图、设计电路板图、画元件封装图和 电路仿真等，是业界人士首选的电路图设计工具。电解铜箔是制作印制电路板(PCB)的主要原料。PCB主要用于计算机

3、及辅助设备 和电子工业等领域。随着电子、信息产业的迅猛发展,我国对印制电路板的需求量也日 益增长,这为电解铜箔行业带来了良好的市场前景。作为一种重要的铜加工产品,铜箔 在工业、国防现代化建设中的重要性。国内外专家对未来电路板生产制造技术发展趋 势的论述基本是一致的，在性能上向高密度、高精度、细孔径、细导线、小间距、高 可靠、多层化、高速传输，轻量、薄型方向发展。全论文的特点是“易懂、实用”主要介绍了 Protel 99 SE的各种基本功能和一些 应用技巧。论文共分为4章，详细介绍了印制电路板的设计规则与制作要点， Protel 99 SE印制电路板设计系统，人工设计印制电路板的基本流程，并详细

4、讲解了实例的设计 过程和布局、布线全过程。全论文内容编排合理、逻辑性强，通俗易懂，图文并茂， 本论文的核心是突出针对性和实用性。本论文是结合理论知识，按照业界布板布线标 准完成的。摘要在现代电子设备中，印刷电路板(Printed Circuit Board)发挥着越来越重要的作用， 其质量的好坏在一定程度上决定了电子产品的性能。印刷电路板(Printing Circuit Board, PCB)是电子产品中电路元件的支撑件，它提供了电路元件和元件之间的电气 连接。印刷电路板(Printed Circuit Board)在电子领域中有着广泛的应用，是电子信息 制造业的重要基础和组成部分。近年来,

5、PCB的制作层数越来越多、密度越来越高，性 能越来越强，其发展趋势也越来越可观。本文对印刷电路板的发展趋势、印刷电路板 的基础知识介绍、印刷电路板的功能及基本使用、人工作电路板及基本制作流程、手 工制板过程中的注意事项作出了较全面的介绍，本文最后通过实例制作电子技术实验 板，总结了制作过程中出现的问题。同时具体介绍了电路板的功能及使用。该电路板 是一块多功能的双面电路板，其功能包括232、 485 串行口通信、 1602、 12864液晶显 示、4*4按键、单片机进行控制、18B20温度传感器、红外传输功能，1302定时功能 等几大部分，增加了排针外扩展功能。该电路板的每部分都是独立的，即可单

6、独使用， 也可同时工作实现更多功能。关键字：发展趋势 性能要求 制作流程 串口通信 单片机控制 I2C 总线SPI 总线 红外传输目录前言摘 要II目录III第1章PCB印刷电路板基础知识11.1印刷电路板概述 11.1.1 PCB 介绍11 . 1 . 2电路板的发展及功能 11.2印制电路板的分类21 . 3印刷电路板的发展趋势 41.3.1印制电路板要求41 . 3. 2国内外电路板的发展趋势 4第2章PCB印刷电路设计基础62.1.1布局、布线设计的基本原则62.2印刷电路板设计要求 82.2.1电路板设计的基本要求及走线要求 82. 2. 2印制导线间距及接地的设置 82.3 PCB

7、 设计流程 92.3.1电路原理图的设计102. 3. 2布线的原则 112.4设置电路板的工作层面和栅格 122.4.1电路板层的设置122.4.2电路板栅格的设置13第3章 人工设计PCB电路板153.1如何设计一款好的电路板153.2定义电路板153.2.1设置电路板层及电路板边缘尺寸 163.3人工制PCB电路板设计指导173. 4手工布线规则设置 183. 4. 1安全间距及走线 183.4.2敷铜设置193.5 EMC 和 EMI 19第4章PCB电路板设计实例204.1电路板工作原理分析204.1.1电路板原理图分析（电路图画法采用的是层次原理图） 204.1.2 PCB电路板实

8、例24总结 26附录 28附录A常用元器件封装28附录B PROTEL 99SE快捷键大全29致谢 30参考文献 31第1章PCB印刷电路板基础知识1.1 印刷电路板概述印刷电路板（Printed Circuit Board,简称PCB）又称印制板，是重要的电子部件， 是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术 制作的，故被称为“印刷”电路板。印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电 路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布 局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各 种因素。优秀的版图设计可

9、以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。这才 是有价值的印刷电路板。1.1.1 PCB 介绍PCB 是电子产品的重要部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器， 大到计算机、通信电子设备、自动化控制系统，只要存在电子元器件、它们之间的电 气互连就要使用PCB。在电子产品的研发过程中，影响电子产品成功的最基本因素之 一是该产品的 PCB 的设计和制造， PCB 的设计和制造质量直接影响到整个电子产品 的质量和成本，甚至影响电子产品在市场竞争中的竞争力。在电子技术发展早期，元件都是用导线连接的，而元件的固定是在空间中立体进 行的。电路由电源、导线、开关和元器件构成，就像实验室里电工实验

10、电路那样。随着电子技术的发展，电子产品的功能、结构变得很复杂，元件布局、 互连布线都不能像以往那样随便，否则检查起来就会眼花缭乱；因此，人们对元 件和线路进行了规划。用一块板子为基础，在板上分配元件的布局，确定元件的接点， 使用铆钉、接线柱作为接点，用导线把接点按照电路要求，在板的一面布线，另一面 装元件，这就是最原始的电路板。这种类型的电路板在真空电子管时代非常盛行。线 路的接法有直线连接（接点到接点的连线拉直）和曲线连接。后来，大多数人采用曲 线连接，尽量减少使用直线连接。线路都在同一个平面分布，没有太多的遮盖点，检 查起来容易。这时电路板已初步形成了“层”的概念。单面敷铜板的发明，成为电

11、路板设计与制作新时代的标志。布线设计和制作技术 都已发展成熟。先在敷铜板上用模板印刷防腐蚀膜图，然后再腐蚀刻线，这种技术就 像在纸上印刷那么简便,“印刷电路板”因此得名，英文Printed Circuit Board，简称PCB。 印刷电路板的应用大幅度降低了生产成本，从晶体管时代到现在，这种单面印刷电路 板一直得到了广泛的应用。随着技术进步，人们又发明了双面板，即在板子两面都敷 铜，两面都可腐蚀刻线。1.1.2 电路板的发展及功能一、电路板的发展由于电路的复杂性，有时也用到“飞线”。但电路的布线不是把元件按电路原理 简单连接起来就可以，电路工作时电磁感应、电阻效应、电容效应的都会影响电路的

12、性能，甚至会引起严重的质量问题，如自激、信号不完整传输、电磁干扰等问题。飞 线的方法只能解决少量的信号交错问题，数量太多是不可取的。而且，硬要把所有线 路都排在有限的两个面上，又要降低电磁感应、电阻效应、电容效应，使得布线设计 的任务十分艰巨。线太细太密，不但加工困难、干扰大，而且容易烧断和发生断路故 障。若保证了线宽和线间距，电路板的面积就可能太大，不利于精密设备的小型化。 这些问题的出现促使了印制电路板设计和制作工艺的发展。随着电子产品生产技术的发展，开始在双面电路板的基础上发展夹层，其实就是 在双面板的基础上叠加上一块单面板，这就是多层电路板。起初，夹层多用做大面积 的地线、电源线的布线

13、，表层都用于信号布线。后来，要求夹层用于信号布线的情况 越来越多，这要求电路板的层数也要增加。但夹层不能无限增加，主要原因是成本和 厚度问题。电子产品设计要考虑性价比这个矛盾的综合体，而最实际的设计方法仍然 是以表层做信号布线层为首选。高频电路的元件也不能排的太密，否则元件本身的辐 射会直接对其他元件产生干扰。层与层之间的布线应错开成十字走向，以减少布线电 容和电感。二、印刷电路板的功能印制电路板在电子设备中具有如下功能：提供集成电路等各种电子元器件固定、 装配的机械支撑；实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘； 提供所要求的电气特性，如特性阻抗等；为自动焊锡提供阻焊图形，为

14、元件插装、检 查、维修提供识别字符和图形。有关印制板的一些基本术语如下；在绝缘基材上，按预定设计，制成印刷线路、 印制元件或由两者结合而成的导电图形，称为印刷线路，它不包括印制元件。印制电 路或者印制线路的成品板称为印制电路板或印制线路板，也称印制板。电子设备采用印制板后，由于同类印制板的一致性，避免了人工接线的差错，并 可实现电子元器件自动插装或贴装、自动焊锡、自动监测，保证了电子产品的质量， 提高了劳动生产率、降低了成本，且便于维修。1.2 印制电路板的分类根据电路层数分类：分为单面板、双面板和多层板。常见的多层板一般为4 层板 或 6 层板，复杂的多层板可达十几层。1.2.1 印制电路板

15、分类一、单面板单面板(Single-Sided Boards)在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线 则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以这种 PCB 叫作单面板 （Single-sided）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线 间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。单面板结构比较简单，制作成本较低，因此通常批量生产的电子产品会采用单面 板，例如电视机、显示器的电路板。但是对于复杂的电路，由于只能在一个面上走线 并且不允许交叉，单面板布线难度很大，布通率往往较低，当然如果剩下的未布通的 导线不多，可以通过焊接飞线来连接。不过如果飞线太多，不但焊接印制电路板的工 作量加大，而且焊接飞线本来就是一种隐患，时间久了，飞线容易脱落。因此，通常 只有电路比较简单时才采用单面板的布线方案。二、双面板与多层板双面板（Double-Sided Boards）这种电路板的两面都有布线，不过要用上两面的 导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的侨梁”叫做导孔（via）。 导孔是在PCB 上,充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板 的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适 合用在比单面板更复杂的电路上。目前，表面贴装（不钻孔，直接焊接在PCB表面上）的使用越来