电路CAD第5章印刷电路板设计基础.ppt
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1、2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,1,第五章印刷电路板(PCB)设计基础,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,2,预备知识:印刷电路板(PCB)的相关概念5.1 PCB的基本设计流程5.2 PCB文件的创建5.3 手工创建的PCB的参数设置5.4 PCB的规划 5.5 网络表的导入 5.6 PCB中元件封装的布局 5.7 PCB布线 5.8 PCB的设计管理器附录,知识点,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,3,预备知识:印刷电路板(PCB)的相关概念,印刷电路板(Printed Circuit Board)印制电路板是通过一定的制作工艺
2、,在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电性能良好的铜薄膜,然后根据具体PCB图的要求,在覆铜板上蚀刻出PCB图上的导线,并钻出安装定位孔以及焊盘和过孔。,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,4,印刷电路板(PCB)的设计是电路设计的最终目的,想要让设计的电路投入实际的应用,就必须将它转化为印刷电路板!,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,5,印刷电路板的分类 根据板材的不同,可将印刷电路板分为纸质覆铜板、玻璃布覆铜板和挠性塑料制作的挠性敷铜板。其中,挠性敷铜板能够承受较大的变形,通常用来做印制电缆。,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,6,单面
3、板:电路板一面敷铜,另一面没有敷铜。布线只能在敷铜的一面完成(另一面放置元件)。单面板成本低,但只适用于比较简单的电路设计。双层板:电路板的两面(top layer/bottom layer)都敷铜,所以两面都可以布线和放置元件。中间为绝缘层!顶面和底面之间的电气连接是靠过孔或焊盘实现的。由于两面都可以布线,所以双面板适合设计比较复杂的电路,应用也最为广泛。多层板:一般指3层以上的电路板。在双层板的基础上增加了内部电源层、接地层及多个中间信号层。加工工艺难度增大,制作成本增加。比如:手机的电路板,常见的是6层板或8层板!,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,7,多层板剖面,T
4、op Layer(元件面),Bottom Layer(焊接面),针脚式元件,SMD元件,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,8,铜膜线(Track):简称导线,在焊盘与焊盘之间起电气连接的作用。通过过孔是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。飞线/预拉线(Ratsnest):用来表示连接关系的线。它只表示焊盘之间有连接关系,是一种形式上的连接,并不具备实质性的电气连接关系。飞线是在引入网络表后生成的,而飞线所指的焊盘间一旦完成实质性的电气连接,则飞线自动消失。根据电路板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线。,2023/10
5、/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,9,铜膜线(Track),2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,10,飞线/预拉线(Ratsnest),2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,11,焊盘(Pad):作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚。过孔(Via):作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有3种。穿透式过孔、通过过孔(Through):从顶层一直打到底层的过孔。盲孔(Blind):从顶层遇到某个中间层的过孔,或者是从某个中间层通到底层的过孔。隐蔽过孔(Buried):只在中间层之间导通,而没有穿透到顶层或底层的过孔。,安全间距(Clearance):为了避
6、免导线、过孔、焊盘及元件间的距离过近而造成相互干扰,就必须在它们之间留出一定的间距,这个间距就是安全间距。,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,12,印刷电路板,铜膜线,过孔,焊盘,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,13,PCB图例,Pad,Via,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,14,5.1 PCB的基本设计流程,检查与手工调整,保存与输出文件,电路板参数的设置,图1 PCB的设计步骤,电路板的规划,准备原理图和网络表,网络表的导入,元器件的布局,布线,如果加载网络表时提示有错!,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础
7、,15,5.2 PCB文件的创建,方法1 手工创建PCB文件方法2 向导创建PCB文件,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,16,图2 手工创建PCB文件,方法1:手工创建PCB文件,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,17,主工作区,浏览管理器,图3 手工创建PCB的编辑器界面,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,18,图4 向导创建PCB文件,方法2:向导创建PCB文件,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,19,主工作区,图5 向导创建PCB的编辑器界面,PCB的物理边界,PCB的电气边界,2023/10/26,电路C
8、AD:印刷电路板设计基础,20,主工具栏(只介绍与原理图中不同的工具按钮),3D显示,当PCB绘制完毕后,选中按钮将PCB图以三维立体图方式呈现出来。以加强实际效果,打开元件封装库管理(添加或移去元件封装库,等效于Library 下Add/Remove按钮),浏览一个元件封装库中的元件,设置捕捉栅格,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,21,执行菜单命令 View|Toolbars|Placement Tools,则显示放置工具栏。该工具栏主要为用户提供各种图形绘制以及布线命令。,活动工具栏-放置工具栏(Placement Tools),2023/10/26,电路CAD:印刷
9、电路板设计基础,22,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,23,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,24,PCB图纸的度量单位有两种:一种是英制的Imperial,系统尺寸为英制的“mil”,1英寸=1000mil;另一种是公制的Metric,系统尺寸为mm,1英寸=25.4mm。1mm=40mil。执行菜单命令 View|Toggle Units 就能实现这两种单位之间的相互转换。也可以按快捷键Q进行转换。转换后工作区坐标的单位和其他长度信息的单位都会转换为mm(或mil)。一般用mil单位。,公制(Metric)与英制(Imperial)的转换,2023
10、/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,25,5.3 手工创建的PCB的参数设置,5.3.4 加载元件封装库,5.3.3 PCB编辑器参数的设置,5.3.1 PCB的默认设置,5.3.2 对当前工作层的设置,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,26,5.3.1 PCB默认双层板设计,具备如下工作层:,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,27,层(Layer)Protel软件中的“层”不是虚拟的,而是印刷电路板材料本身实实在在的铜箔层。现今由于电子线路的元件密集安装、抗干扰和布线等特殊要求,一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅上下两面可供走线,在板的中间
11、还设有能被特殊加工的夹层铜箔。,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,28,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,29,5.3.2 对当前工作层的设置(两种方法),(1)点击鼠标右键弹出菜单,(2)Design|Options,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,30,其他层,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,31,信号层(Signal layers)(32层)顶层(TopLayer)和底层(BottomLayer)必为打开状态;内部电源/接地层(Internal plane layers)(16层)电源和地线,通常是完整铜
12、箔;机械层(Mechanical layers)(16层)机械特性有关的标注尺寸信息和定位孔;(Mechanical1)禁止布线层(KeepOut Layer)(1层)用于绘制印制电路板的边框;(KeepOutLayer)多层(MultiLayer)(1层)包括在每一层都可见的电气符号(焊盘和过孔)。丝印层(Silkscreen layer)(2层)放置元件轮廓、标注说明文字等,包括顶、底层丝印层;(TopOverlay),Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作层面:,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,32,阻焊层(Solder mask layers)(2层)匹
13、配焊盘,且是自动产生的;针脚式元件的PCB板有此层锡膏防护层(Paste mask layers)(2层)作用与阻焊层相似;表面贴装式元件的PCB板有此层钻孔位置层(Drill Layers)(2层)主要和制板厂商有关;,DRC Errors(DRC错误)-用于显示违反设计规则检查的信息Connection(连接)-用于显示飞线等,除此之外,用户还可设置是否显示:,Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作层面(续):,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,33,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,34,电介质(绝缘层),2023/10/26,电路CAD
14、:印刷电路板设计基础,35,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,36,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,37,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,38,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,39,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,40,5.3.3 PCB编辑器参数的设置(两种方法),(1)点击鼠标右键弹出菜单,(2)Tools|Preferences,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,41,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,42,2023/10/26,电路CAD:
15、印刷电路板设计基础,43,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,44,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,45,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,46,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,47,5.3.4 加载元件封装库:点击Add|Remove按钮,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,48,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,49,常用PCB元件库:Advpcb.ddb/PCB Footprints.libMiscellaneous.ddb/Miscellaneous.libGener
16、al IC.ddb/General IC.libTransistor.ddb/Transistor.lib,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,50,5.4.1 PCB的物理边界,5.4.2 PCB的电气边界,5.4 PCB的规划,5.4.3 两类边界的关系,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,51,5.4.1 PCB的物理边界,PCB的物理边界就是PCB的大小!,PCB的物理边界是在机械层定义的,默认状态下设定在Mechanical1工作层面上。不是只有在Mechanical1层才能设置PCB物理边界,在所有的机械层都可以。,2023/10/26,电路CA
17、D:印刷电路板设计基础,52,5.4.2 PCB的电气边界,PCB的电气边界是指PCB上布线的区域!,PCB的电气边界用来限定布线和元件放置的范围,它是通过在禁止布线层KeepOut Layer绘制实现的。,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,53,5.4.3 两类边界的关系,一般,PCB的物理边界略大于电气边界。实际上,在手工创建PCB时,只定义电气边界,没有绘出物理边界,可视为电气边界和物理边界等大小。,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,54,网络标的载入是从原理图到PCB转化的关键步骤!,加载网络表的方法:Design|Load Nets,5.5 网
18、络表的导入,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,55,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,56,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,57,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,58,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,59,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,60,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,61,删除网络表中没有的元件,更新元件封装,操作顺序,操作内容,错误内容,表示网络表文件没有错误可以执行(Execute),2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基
19、础,62,首先要观察所提示的是哪类错误*;其次进行修改,有两种途径:一是从原理图及原理图元件库文件中修改相应的元器件属性,重新生成网络表,再从PCB文件中重新加载新生成的网络表,直至提示无错,点击“Execute”;二是从PCB封装库中修改相应的元器件属性,更新PCB文件,再重新加载网络表,直至提示无错,点击“Execute”,如果在加载网络表时提示有错误,怎么办?,*参见附录3:网络表导入时的常见错误,2023/10/26,电路CAD:印刷电路板设计基础,63,5.6.1 PCB文件所编辑的对象类型,5.6.2 元件封装的自动布局,5.6.3 元件封装的手工布局,5.6 PCB中元件封装的布
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- 电路 CAD 印刷 电路板 设计 基础
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