《CB设计基础》课件.ppt

第9章 PCB设计基础,本章将介绍PCB的结构、与PCB设计相关的知识、PCB设计的原则、PCB编辑器的启动方法及界面。,第9章 PCB设计基础,9.1 PCB的基本常识9.2 PCB设计的基本原则9.3 PCB编辑器的启动,9.1 PCB的基本常识,9.1.1 印制电路板的结构,可以分为：,单面板（Signal Layer PCB）,双面板（Double Layer PCB）,和多层板（Multi Layer PCB）,9.1.2 PCB元件封装,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）针脚式元件封装,（2）表贴式（SMT）封装,9.1.2 PCB元件封装,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。,2元件封装的名称,元件封装的名称原则为：,元件类型+焊盘距离（焊盘数）+元件外形尺寸,9.1.3 常用元件的封装,1电容类封装,有极性电容类（RB5-10.5RB7.6-15）,非极性电容类（RAD-0.1RAD-0.4）,9.1.3 常用元件的封装,2电阻类封装,电阻类（AXIAL-0.3AXIAL-1.0）,可变电阻类（VR1VR5）,9.1.3 常用元件的封装,3晶体管类封装,晶体三极管（BCY-W3）,9.1.3 常用元件的封装,4二极管类封装,二极管类（DIODE-0.5DIODE-0.7）,9.1.3 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,9.1.3 常用元件的封装,6电位器封装,可变电阻类（VR1VR5）,9.1.4 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络之间的连接，没有实际的电气连接意义,9.1.4 PCB的其他术语,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）,9.1.4 PCB的其他术语,2焊盘和导孔,导孔，也称为过孔。是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,9.1.4 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,中间层和内层是两个容易混淆的概念,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，它是由整片铜膜构成的电源线或地线,9.1.4 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,9.2 PCB设计的基本原则,9.2.1 PCB设计的一般原则,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,原则,（1）按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，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。,9.2 PCB设计的基本原则,9.2.1 PCB设计的一般原则,原则,（3）在高频信号下工作的电路，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。,9.2 PCB设计的基本原则,9.2.1 PCB设计的一般原则,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求。,（5）应留出印制电路板定位孔及固定支架所占用的位置。,9.2 PCB设计的基本原则,9.2.1 PCB设计的一般原则,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导线与绝缘基板间的黏附强度和流过它们的电流值决定的。,（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。,9.2 PCB设计的基本原则,9.2.1 PCB设计的一般原则,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,9.2 PCB设计的基本原则,9.2.1 PCB设计的一般原则,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路。,9.2 PCB设计的基本原则,9.2.1 PCB设计的一般原则,7去耦电容配置,（1）电源输入端跨接一个10100F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,9.2 PCB设计的基本原则,9.2.1 PCB设计的一般原则,8电路板的尺寸,印制电路板大小要适中，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,9.2 PCB设计的基本原则,9.2.1 PCB设计的一般原则,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,9.2.2 PCB的抗干扰设计原则,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90折线。（5）晶闸管两端并接RC抑制电路。,9.2.2 PCB的抗干扰设计原则,2切断干扰传播路径,常用措施如下：（1）充分考虑电源对单片机的影响。（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。,9.2.3 PCB可测性设计,PCB可测性设计包括两个方面的内容：,1结构的标准化设计,结构的标准化设计和应用新的测试技术。,（1）进行模块划分。可按以下方法进行划分：,根据功能划分（功能划分）；根据电路划分（物理划分）；根据逻辑系列划分；按电源电压的分隔划分。,（2）测试点和控制点的选取。（3）尽可能减少外部电路和反馈电路。,9.2.3 PCB可测性设计,PCB可测性设计包括两个方面的内容：,2应用新的测试技术,结构的标准化设计和应用新的测试技术。,常用的可测性设计技术有扫描通道、电平敏感扫描设计、边界扫描等。,9.3 PCB编辑器的启动,9.3.1 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,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,新电路板生成向导,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,度量单位设置,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,PCB模板的选择,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,PCB模板的选择,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,PCB外形尺寸设定对话框,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,PCB的结构（层数）设置对话框,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,导孔样式设置对话框,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,表贴式元件设置对话框,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,导线和过孔属性设置对话框,9.3.1 利用新电路板生成向导启动PCB编辑器,PCB生成向导设置完成对话框,9.3.2 其他方法启动PCB编辑器,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。,习 题,1简述元件封装的分类，并回答元件封装的含义。2简述PCB设计的基本原则。3创建一个PCB文件并更名为“MyPCB.PcbDoc”。,板层定义介绍顶层信号层(Top Layer)：也称元件层,主要用来放置元器件,对于比层板和多层板可以用来布线；中间信号层(Mid Layer)：最多可有30层,在多层板中用于布信号线.底层信号层(Bootom Layer)：也称焊接层,主要用于布线及焊接,有时也可放置元器件.顶部丝印层(Top Overlayer)：用于标注元器件的投影轮廓、元器件的标号、标称值或型号及各种注释字符。,底部丝印层(Bottom Overlayer)：与顶部丝印层作用相同，如果各种标注在顶部丝印层都含有，那么在底部丝印层就不需要了。内部电源层(Internal Plane)：通常称为内电层，包括供电电源层、参考电源层和地平面信号层。内部电源层为负片形式输出。机械数据层(Mechanical Layer)：定义设计中电路板机械数据的图层。电路板的机械板形定义通过某个机械层设计实现。,阻焊层(Solder Mask-焊接面)：有顶部阻焊层(Top solder Mask)和底部阻焊层(Bootom Solder mask)两层，是Protel PCB对应于电路板文件中的焊盘和过孔数据自动生成的板层，主要用于铺设阻焊漆本板层采用负片输出，所以板层上显示的焊盘和过孔部分代表电路板上不铺阻焊漆的区域，也就是可以进行焊接的部分锡膏层(Past Mask-面焊面)：有顶部锡膏层(Top Past Mask)和底部锡膏层(Bottom Past mask)两层，它是过焊炉时用来对应元件焊点的，也是负片形式输出板层上显示的焊盘和过孔部分代表电路板上不铺锡膏的区域，也就是不可以进行焊接的部分。,禁止布线层(Keep Ou Layer)：定义信号线可以被放置的布线区域，放置信号线进入位定义的功能范围。多层(MultiLayer)：通常与过孔或通孔焊盘设计组合出现，用于描述空洞的层特性。钻孔数据层（Drill）：solder表示是否阻焊,就是PCB板上是否露铜paste是开钢网用的,是否开钢网孔所以画板子时两层都要画,solder是为了PCB板上没有绿油覆盖(露铜),paste上是为了钢网开孔,可以刷上锡膏,