PCB版设计原理概述

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共9页利用Altium Designer先画出原理图，然后进行下面的过程 PCB版的设计1创建PCB文件在自己所建的PCB工程里面创建PCB版，创建PCB版有种方法本次使用模板创建，点击左边的File/从模板新建文件/PCB Templatces 在弹出的窗口中选择A4模板。此时弹出A4模板创建的PCB板。PCB版里面里面的一般的环境设置和原理图里面的基本一样，一般采用默认的即可不需要过太多的改动。对于不同需要的可进行不同的改动。2 基本层的说明基本工作层面说明： 信号层（Signal Layers）：用来放置元件、导线

2、等与电气信号有关的电气元素。对于制作双面板而言，要选中顶层铜膜布线面（Top Layers）和底层铜膜布线面（Bottom Layers）。丝印层（Silkscreen）：用于绘制元件的外形轮廓，元件序号和标注字符等。一般选中顶层（Top overlay）即可。防护层（Mask）：表面用来防护的。禁止布线层（Keep Out Layer）：用于规定放置元件和布线的区域。多层面（Multi layer）：用于快速把对象（例如，焊盘和过孔）加入到所有的信号层。3 元件的转入从画好的原理图转入到PCB板中，此时一定要确认网络表已经生成和原理图中所有的元器件都有封装，可以在原理图中点击工具/封装管理器

3、菜单查看是否所有的元器件是否都有自己的封装，否则在导入的时候会出错，在确认所有的元器件都有封装之后现在即可对原理图导入到PCB文件中。从原理图中导入和从PCB中引入都可以。本次使用从PCB中引入。点开PCB页面设计环境下点击设计/Import Changes From此时会生成图5-1的页面。图1 元件导入此时点击生成更改，在执行更改即可在PCB中看见用room所包含的所导入的元件。4 元件的布局可以使用自动布局然后在手动调整点击工具/期间布局/自动布局可见图5-2的页面，图2 自动布局此时系统提供了两种布局方式，元器件较多时可以选择第二种，本次实验可以选择第一种。在元器件较少的时候也可以根据

4、不同模块来进行手动布局本次采用手动布局，布局完之后如图5-3所示：图3 手动布局5 对PCB板子大小进行调整规定禁止布线层，在底下一层选择Keep Out Layer点击连线设计禁止布线层。同样的方法设计物理层，一般情况下物理层可以和板子的外径一样也可以和禁止布线层一样大。本次使用和板子外径一样。规定板子的外径，设计/板子形状/重新定义板子外形，此时可以把板子外径和物理层一样大。设置原点，点击编辑/原点/设置让原点设置在板子的左下角。在板子的四周设置四个过孔，用于以后固定板子用，孔径为3mm。设置完之后如图5-4所示： 图4 板子外形设计6 自动布线在对自动布线之前要对布线的规则进行设定。自动

5、布线的一般规则（1） 画定布线区域PCB边小于等于1mm区域，以及状孔周围1mm内禁止布线。（2） 电源线和地线尽可能宽，不应小于18mil，信号线不应低于12mil，CPU出入线不应低于10mil或者8mil，线间距不应低于10mil。（3） 正常过孔不低于30mil。（4） 双列直插、焊盘60mil，孔径40mil。（5） 1/4W电阻：51*55，10805标贴，直插时焊盘62mil，孔径42mil，无极电容：51*55，10805标贴，直插时焊盘50mil，孔径28mil.（6） 注意：电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信号线不能出现回环布线。打开设计/规则菜单如图5-5所示，在里面按

6、照上面的规则和其他的具体的规则进行设置。尽量把规则考虑的周详一些，因为这直接影响着你的自动布线，自动布线就是根据你设计的规则由电脑根据内定的程序来布线，所以规则设置的不合理可能直接导致你的PCB板子设计达不到需要的设计要求。每一个板子都是有自已特有的规则，并不是所有的板子都一样的，具体的情况依实际而定。图5 规则在规则设置完之后可以进行自动布线点击自动布线/全部弹出如图5-6页面。图6 自动布线如图15所示点击Route All 运行自动布线，之后再手动调整布线网络。此后本次设计的PCB板基本完成。如图5-7所示：图7 PCB图7 设计规则检查设计规则检查是PCB设计的最后一道工序，通过设计规

7、则的检查能直接的发现你设计的PCB板子是否存在问题，及时的发现问题，并且根据提示的问题进行反复的修改，直到进行设计规则检查之后没有问题才能结束你的设计。印刷布线图的基本设计方法和原则要求& v9 X! Z, v; ?2 B- B: U/ _% p) W; e+ n一、印刷线路元件布局结构设计讨论W6 O6 p% q. / z- a& L% N5 ?& Q m# 1 w! 一台性能优良的仪器，除选择高质量的元器件，合理的电路外，印刷线路板的元件布局和电气连线方向的正确结构设计是决定仪器能否可靠工作的一个关键问题，对同一种元件和参数的电路，由于元件布局设计和电气连线方向的不同会产生不同的结果，其结

8、果可能存在很大的差异。因而，必须把如何正确设计印刷线路板元件布局的结构和正确选择布线方向及整体仪器的工艺结构三方面联合起来考虑，合理的工艺结构，既可消除因布线不当而产生的噪声干扰，同时便于生产中的安装、调试与检修等。* s 7 J; |* . V8 F/ & d& C S) V* k# n* C下面我们针对上述问题进行讨论，由于优良“结构”没有一个严格的“定义”和“模式”，因而下面讨论，只起抛砖引玉的作用，仅供参考。每一种仪器的结构必须根据具体要求（电气性能、整机结构安装及面板布局等要求），采取相应的结构设计方案，并对几种可行设计方案进行比较和反复修改。: y; D- M& g ?, 4 2

9、C+ 3 X- t G4 i1 : o印刷板电源、地总线的布线结构选择-系统结构：模拟电路和数字电路在元件布局图的设计和布线方法上有许多相同和不同之处。模拟电路中，由于放大器的存在，由布线产生的极小噪声电压，都会引起输出信号的严重失真，在数字电路中，TTL噪声容限为0.4V0.6V,CMOS噪声容限为Vcc的0.30.45倍,故数字电路具有较强的抗干扰的能力。6 ! b% D 8 O& & W: X% i0 k+ Z2 b/ Q/ N& K3 X良好的电源和地总线方式的合理选择是仪器可靠工作的重要保证，相当多的干扰源是通过电源和地总线产生的，其中地线引起的噪声干扰最大。3 B9 + R& |/

10、 W0 t9 F, u5 s. M* E/ Q4 x5 9 n2 l# h8 r, R二、印刷电路板图设计的基本原则要求+ O. B1 p. H5 r( p& J4 . G5 I* L5 W H6 ; w i2 t1 y印刷电路板的设计，从确定板的尺寸大小开始，印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制，以能恰好安放入外壳内为宜，其次，应考虑印刷电路板与外接元器件（主要是电位器、插口或另外印刷电路板）的连接方式。印刷电路板与外接元件一般是通过塑料导线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即：在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。; V5 z# D F% z( y) O7

11、* w6 R! M/ g+ Z( q对于安装在印刷电路板上的较大的元件，要加金属附件固定，以提高耐振、耐冲击性能。- q |: E* v: - t( I1 i. W; e8 1 X/ m0 - E% N布线图设计的基本方法 s V9 . % L; F3 R - k3 l0 7 Q3 rT. x6 W首先需要对所选用元件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解；对各部件的位置安排作合理的、仔细的考虑，主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度，走线短，交叉少，电源，地的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后，就是各部件的连线，按照电路图连接有关引脚，完成的方法有多种，印刷线路图的设计有计算机辅助设计

12、与手工设计方法两种。$ Q7 I8 A/ K, u. sR% D* h8 D# B w% T2 x最原始的是手工排列布图。这比较费事，往往要反复几次，才能最后完成，这在没有其它绘图设备时也可以，这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很有帮助的。计算机辅助制图，现在有多种绘图软件，功能各异，但总的说来，绘制、修改较方便，并且可以存盘贮存和打印。 l5 W% 7 S* B * I# k0 P a2 : - u! w/ v( y) 接着，确定印刷电路板所需的尺寸，并按原理图，将各个元器件位置初步确定下来，然后经过不断调整使布局更加合理，印刷电路板中各元件之间的接线安排方式如下： Y6 E

13、- + o! XH1 B% G) p; $ N; g6 F/ n% S# ?（）印刷电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即，让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去，在特殊情况下如何电路很复杂，为简化设计也允许用导线跨接，解决交叉电路问题。3 a; S+ 0 G|5 z) j0 uW+ b8 s/ w) 3 f（）电阻、二极管、管状电容器等元件有“立式”，“卧式”两种安装方式。立式指的是元件体垂直于电路板安装、焊接，其优点是节省空间，卧式指的是元件体平行并紧贴于电路板安装，焊接，其优点是元件安装的机

14、械强度较好。这两种不同的安装元件，印刷电路板上的元件孔距是不一样的。! s) y1 ?4 K9 V/ z D3 s7 O. v3 C4 p3 : （）同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远，否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激，采用这样“一点接地法”的电路，工作较稳定，不易自激。- G/ w8 r) m% Q/ w# X) y6 S/ D# Z; E! 3 n（）总地线必须严格按高频中频低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则，切不可随便翻来复去乱接，级与级间宁肯可接线长点，也要遵守这一规定。特别是变

15、频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格，如有不当就会产生自激以致无法工作。8 P; G$ K- O6 Q3 O! L1 A5 L0 g! N# l3 O调频头等高频电路常采用大面积包围式地线，以保证有良好的屏蔽效果。* d3 pp8 _/ i$ R7 n6 Z) e/ C6 o I2 r8 R: P（）强电流引线（公共地线，功放电源引线等）应尽可能宽些，以降低布线电阻及其电压降，可减小寄生耦合而产生的自激。% o: s1 |$ o( V0 g* R% s2 i& i* H P! L |! Z2 Y- V6 h2 ?（）阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些，因为阻抗高的走线容易发笛和吸

16、收信号，引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈元件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线，射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开，各自成一路，一直到功效末端再合起来，如两路地线连来连去，极易产生串音，使分离度下降。: & G- ; _2 u% u z3 y* D( D/ m9 z, K, w$ B$ RO3 ; q三、印刷板图设计中应注意下列几点6 W) L2 F- k6 $ T3 I) n, U. W! d# v# |+ _; T3 O1 M4 * |8 T布线方向：从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面

17、进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。% m3 V E. 9 / j2 h. R5 J c/ W7 e8 M7 K1 q各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。3 b1 , o4 # T* ( _$ U7 H6 t. 6 u: G) r电阻，二极管的放置方式：分为平放与竖放两种：2 E+ e7 D% P5 Cz2 C v7 R, f8 7 r6 m; Y+ c* V（）平放：当电路元件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放较好；对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取

18、4/10英寸，1/2W的电阻平放时,两焊盘的间距一般取5/10英寸；二极管平放时，1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取45/10英寸。6 * D2 d$ | T! S) T4 F% P8 s l# v% c% . f, j（）竖放：当电路元件数较多，而且电路板尺寸不大的情况下，一般是采用竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取12/10英寸。( % S* B/ S. AV) g& W: f$ b- v3 x6 l6 K; 6 p电位器：IC座的放置原则4 k! g% e. KQ _$ E. O5 N. U: A, j9 F u（）电位器：在稳压器中用来调节输出电压

19、，故设计电位器应满中顺时针调节时输出电压升高，反时针调节器节时输出电压降低；在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流折大小，设计电位器时应满中顺时针调节时，电流增大。3 M+ v: |5 e5 * 8 - KQ1 g5 x Q$ |: q e电位器安放位轩应当满中整机结构安装及面板布局的要求，因此应尽可能放轩在板的边缘，旋转柄朝外。6 O) _ R( j% n- i8 a/ i F+ m! S/ o+ XM, g5 t h Y1 k（）IC座：设计印刷板图时，在使用IC座的场合下，一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确，并注意各个IC脚位是否正确，例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者

20、左上角，而且紧靠定位槽（从焊接面看）。5 l7 m; C: 9 k! U5 i$ do/ I1 q2 f1 C进出接线端布置, R0 P E5 V# l+ A) i: G U* . k6 e. B; B% Q0 G; X3 , N7 A（）相关联的两引线端不要距离太大，一般为23/10英寸左右较合适。- i8 Tz1 A0 D9 h/ Z6 E* 7 i0 |/ q, X- K# J* S9 s, U（）进出线端尽可能集中在1至2个侧面，不要太过离散。# t* . i: 1 4 Q) Q$ R9 D+ a7 3 h- R# B2 v2 n设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。_2

21、V, D0 b# 5 & O$ T+ q6 K9 e0 1 E! H( # j3 j在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。# q7 L% C0 a1 G% C, e! 1 K! n$ I- W- V6 Q设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。& z9 w7 k! J8 O: h8 B. h7 x) o; 6 S* , 3 s l% S布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符；: j# L: Z/ K6 2 . O- k9 $ o6 G0 b l/ h; 设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。第 9 页 共 9 页