实际PCB板图设计举例.ppt
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1、教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,1,13.1 印刷电路板设计技巧 13.1.1 设计布局 13.1.2 布线规则 13.1.3 接地线布线规则13.2 手工绘制PCB图13.3 利用自动布线的方法绘制PCB板图,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,2,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,3,13.1 印刷电路板设计技巧13.1.1 设计布局1布局要求(1)要保证电路功能和性能指标的实现。(2)满足工艺
2、性,检测、维修方面的要求。工艺性是指元器件排列顺序、方向、引线间距等,在批量生产和采用自动插装机时尤为突出。对于检测和维修方面的要求,主要是考虑检测时信号的注入或测试,以及有关元器件替换等。(3)适当兼顾美观性,如元器件排列整齐,疏密得当等。2布局规则(1)就近原则 元器件的摆放应根据电路图就近安放。(2)信号流原则 按信号流向布放元件,避免输入、输出,高低电平部分交叉、成环。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,4,(3)散热原则 有利于发热元件的散热。(4)合理布置电源滤波/去耦电容 电源滤波电容应接在电源的入口处。为了防止电
3、磁干扰,一般在集成电路的电源端要加去耦电容,尤其多片数字电路IC更不可少。这些电容必须加在靠近IC电源处且与IC地线连接。13.1.2 布线规则(1)各类信号走线不能形成环路。(2)引脚间走线越短越好。(3)需要转折时,不要使用直角,可用45度或圆弧转折,这样不仅可以提高铜箔的固着强度,在高频电路中也可减少高频信号对外的发射和相互之间的耦合。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,5,(4)尽量避免信号线近距离平行走线。若无法避免平行分布,可在平行信号线的反面布置大面积的“地”来大幅度减少干扰。在相邻的两个工作层,走线的方向必须相互
4、垂直。(5)对于高频电路可对整个板进行“铺铜”操作,以提高抗干扰能力。(6)在布线过程中,应尽量减少过孔,尤其是在高频电路中。因为过孔容易产生分布电容。13.1.3 接地线布线规则(1)印刷电路板内接地的基本原则是低频电路需一点接地。如图13.1所示。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,6,(a)任意点接地(b)一点接地图13.1 单级电路图的一点接地,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,7,(a)串连接地(b)并连接地图13.2 多级电路图的一点接地方式,(2)高
5、频电路应就近接地,而且要用大面积接地方法。(3)在板面允许的情况下,接地线应尽可能宽。(4)接地线不能形成环路。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,8,13.2手工绘制PCB图【例13.1】用手工布线的方法绘制图13.3所示电路图对应的PCB图。要求:1.绘制单面电路板图。2.电路板尺寸:长1620mil,高1000mil 3.信号线宽度20mil,电源线Vcc宽度30mil,接地线GND宽度40mil 4.对Vcc、GND、Vo引出端进行标注,图13.3 例13.1电路原理图,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学
6、企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,9,表13.1 例13.1电路原理图元件属性列表,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,10,分析:本例中所有元件的sch元件符号和pcb元件封装均可在相应的元件库中找到,无需进行任何编辑,直接按照图13.3绘制即可。根据网络表(即元件之间的飞线),手工绘制电路板图。利用全局编辑修改线宽。对电路原理图和PCB板图的一致性进行检查,以保证印刷电路板图的正确。,第1步:新建一个原理图文件“Li13_1.sch”第2步:打开“Li13_1.sch”,加载元件库Miscellaneous D
7、evices.ddb和Protel DOS Schematic Libraries.ddb。第3步:按图13.3绘制原理图,元件的所有属性均按照表13.1输入。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,11,放置元件U1B的方法:(U1C同理)放置元件4011。双击4011,调出其属性对话框,如图13.4。在第2个Part旁的文本框中输入“2”,元件标号Designator仍输入U1,如图13.4。此时4011第2个单元的图形如图13.5所示,其元件标号U1B中的B为系统自动加上。,图13.4 4011属性对话框,图13.5 4011
8、第2单元图形,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,12,第4步:根据原理图产生网络表文件。执行菜单命令Design|Create Netlist。第5步:新建一个PCB文件“Li13_1.pcb”。第6步:打开“Li13_1.pcb”文件,其中Advpcb.Ddb元件库已默认加载。第7步:创建机械层。执行菜单命令Design|Mechanical Layers。在弹出的对话框中选择Mechanical 4,按图13.6设置。,图13.6 创建机械层对话框,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科
9、课件 讲义友情收集提供,13,创建后,用左键单击一下屏幕下方的工作层标签,激活Mechanical 4,如图13.7所示。,图13.7 机械层Mechanical 4标签,选择当前层为Mechanical 4,按Page Up键将屏幕放大到合适状态。单击主工具栏上的 按钮,将锁定栅格设置为5mil。单击Placement Tools工具栏中的 按钮,在屏幕左下角设置当前原点。,第8步:按照尺寸要求,在Mechanical 4工作层绘制电路板的物理边界。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,14,单击Placement Tools工
10、具栏中的 按钮,按尺寸要求绘制物理边界。,第9步:绘制电路板的电气边界 选择当前层为KeepOut Layer,单击Placement Tools工具栏中的 按钮,沿物理边界外侧绘制电路板的电气边界。第10步:恢复绝对原点 执行菜单命令Edit|Origin|Reset恢复绝对原点。第11步:装入网络表 执行菜单命令Design|Load Nets装入网络表文件“Li13_”。装入元件后的界面如图13.8所示。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,15,图13.8 装入元件后的界面,第12步:设置自动布局参数 执行菜单命令Desi
11、gn|Rules,在弹出的Design Rules对话框中选择Placement选项卡。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,16,图13.9 Placement选项卡,双击规则“Permitted Layers Rule”,设置放置元件的工作层,按图13.10所示进行设置。这里设置将元件放置在顶层Top Layer。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,17,图13.10 Permitted Layers Rule规则的设置,第13步:自动布局 执行菜单命令Tool
12、s|Auto Placement|Auto Placer,按图13.11所示设置,进行自动布局。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,18,图13.11 自动布局选项设置,自动布局后的结果如图13.12所示。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,19,图13.12 自动布局后的结果,第14步:根据原理图调整元件布局 根据元件就近原则进行布局。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,20,图13.13 调整布
13、局后的结果,第15步:根据元件之间的飞线,进行手工布线 因为本例要求设计单面板,应在Bottom Layer工作层布线。将当前层改为Bottom Layer。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,21,单击Placement Tools工具栏中的 按钮,根据元件之间的飞线进行手工布线。,注意:在画线时元件引脚间的飞线将随光标一起移动,如果没有飞线移动,说明连接错误。,图13.14 手工布线结果,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,22,根据电路板图产生网络表文件 执行
14、菜单命令Design|Netlist manager,在弹出的Netlist manager对话框中单击左下角的menu按钮,在下一级菜单中选择Create Netlist From Connected Copper,系统弹出要求确认的对话框,选择yes,即可产生网络表文件。,第16步:检查布线后的电路板图与原理图是否一致 检查的思路是分别根据原理图和PCB图产生两个网络表文件,再利用系统提供的网络表比较功能检查两图是否一致。,图13.15 根据PCB图产生的网络表文件,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,23,在图13.15中,
15、li13_1.sch是原理图文件,Generated li13_1.Net是根据PCB图产生的网络表文件,即根据PCB图产生的网络表文件名有一个前缀Generated。将两个网络表文件进行比较 打开原理图文件,执行菜单命令Reports|Netlist Compare,在Select对话框中选择Generated li13_1.Net(如图13.16所示),单击ok按钮。,图13.16 根据PCB图产生的网络表文件,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,24,此时系统仍弹出Select对话框,再选择li13_1.Net(如图13.1
16、6所示),单击ok按钮。系统产生网络表比较文件li13_1.Rep,如图13.17所示。,图13.17 网络表比较文件,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,25,在比较结果中,不匹配的网络统计、多余的网络统计数均应为0,如图13.17所示,说明原理图与电路板图的电气连接完全一致。第17步:按照线宽的要求,分别将信号线、电源线、接地线调整到规定值。调整信号线宽度的操作步骤:双击任意一条信号线,如R3与R4之间的连线,在宽度Width处输入20mil,如图13.18所示。而后单击Global按钮,按图13.18设置后单击ok按钮,使所
17、有的铜膜导线的线宽均为20mil。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,26,图13.18 信号线宽的设置,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,27,调整电源线宽度:双击电源线,如U1的14引脚与J1第3引脚之间的连线。设置线宽为30mil,单击Global按钮,在Net旁的下拉列表中选择Same,如图13.19所示,单击ok按钮,可使所有的电源线宽均变为30mil。,图13.19 电源线宽的设置,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各
18、学科 课件 讲义友情收集提供,28,调整接地线宽度:双击接地线,如U1的第7引脚与J1第1引脚之间的连线。设置线宽为40mil,单击Global按钮,在Net旁的下拉列表中选择Same,单击ok按钮,可使所有的接地线宽均变为40mil。第18步:标注 将当前层设为TopOverLay,单击Placement Tools工具栏中的 按钮,对输出端、电源和接地的引出端进行标注。如图13.20所示。,图13.20 例13.1Pcb图,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,29,【例13.2】用自动布线的方法绘制图13.21所示电路图对应的
19、PCB图。要求:1.绘制双面电路板图。2.电路板尺寸:长1660mil,高1000mil。3.信号线宽度10mil,电源线Vcc宽度20mil,接地线GND宽度30mil。4.用焊盘分别将Vo、Vcc和接地端引出,并进行标注。5.在电路板四角放置4个螺丝孔,直径为100mil。,图13.21 例13.2电路原理图,13.3 利用自动布线的方法绘制PCB板图,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,30,表13.2 例13.2电路原理图元件属性列表,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友
20、情收集提供,31,分析:本例中元件555芯片的Sch元件符号需进行引脚的编辑,但PCB封装无需进行编辑。本例要求设计双面板,操作步骤中在介绍双面板设置的同时也介绍了单面板的设置,供读者参考。在自动布线中线宽的设置方法。放置螺丝孔的方法。第1步:新建一个原理图文件“Li13_2.sch”第2步:打开“li13_2.sch”,加载元件库Miscellaneous Devices.ddb和Protel DOS Schematic Libraries.ddb。第3步:编辑555元件符号,将555元件符号复制到自己建的Sch元件库文件中,按图进行编辑。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学
21、企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,32,在原理图文件的管理器窗口找到555元件,如图13.22所示。单击Edit按钮,打开555元件画面,将其复制到自己建的Sch元件库文件中。如图13.23所示。,图13.22 绘制完毕的PCB板图,图13.23 将555元件复制到自己建的Sch元件库文件中,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,33,根据图13.21对555元件符号的引脚进行重新编辑。去掉引脚4的反向标志:双击引脚4,去掉Dot旁的 设置所有引脚的引脚名不显示:双击任意一个引脚,去掉第一个Show旁的,单击Glob
22、al按钮,而后单击ok,关闭对话框,则所有引脚的引脚名均不显示。按照图13.21移动引脚位置。第4步:绘制原理图 第5步:根据原理图产生网络表文件,执行菜单命令Design|Create Netlist。(参见例13.1第4步)第6步:新建并打开一个PCB文件“Li13_2.pcb”第7步:创建机械层。执行菜单命令Design|Mechanical Layers。(参见例13.1第7步)第8步:按照尺寸要求,在机械层Mechanical 4绘制电路板的物理边界(参见例13.1第8步),教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,34,第9
23、步:在禁止布线层KeepOut Layer绘制电路板的电气边界(参见例13.1第9步)第10步:执行菜单命令Edit|Origin|Reset恢复绝对原点。第11步:装入网络表,执行菜单命令Design|Load Nets。(参见例13.1第11步)第12步:设置自动布局参数,执行菜单命令Design|Rules,在弹出的Design Rules对话框中选择Placement选项卡,选择规则“Permitted Layers Rule”,设置放置元件的工作层(参见例13.1第12步)第13步:自动布局,执行菜单命令Tools|Auto Placement|Auto Placer,进行自动布局。
24、(参见例13.1第13步)第14步:根据原理图调整元件布局。调整后的布局如同13.31所示。,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,35,第15步:设置自动布线规则 执行菜单命令Design|Rules,在弹出的Design Rules对话框中选择Routing选项卡。设置布线工作层 单面板设置:选择“Routing Layers”规则,单击对话框右下角的Properties按钮,按图13.24对TopLayer和BottomLayer进行设置。,图13.24 单面板的设置,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文
25、学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,36,双面板设置:选择“Routing Layers”规则,单击对话框右下角的Properties按钮,按图13.25对TopLayer和BottomLayer进行设置。注:系统的默认设置是双面板。,图13.25 双面板的设置,教育 法律 会计 销售 心理 教学 物流 经济学 企业 文学 各行业各学科 课件 讲义友情收集提供,37,设置安全间距 选择“Clearance constraint”规则,单击对话框右下角的Properties按钮,在本例中将安全间距设置为15mil,如图13.26所示。注:应跟据电路板的实际情况和电路的工作原理设置安全间距。
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