项目简单印刷电路板PCB设计

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1、项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社简单印刷电路板简单印刷电路板PCB设计设计 深圳技师学院深圳技师学院 肖明耀肖明耀 项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社项目四课程学习目标学会配置PCB设计环境学会设计多谐振荡器的PCB图 学会设计直流稳压电源电路的PCB图 项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社设计多谐振荡器的设计多谐振荡器的PCB图图 PCB板的结构：印刷电路板（简称PCB）的制作材料主要是绝缘材料、金属铜箔及其焊锡等，覆铜主要用于电路板上的走线，焊锡一

2、般用于在过孔和焊盘表面，以便固定电子元件。根据印刷电路板层数的多少，一般将印刷电路板分为单面板、双面板和多层板3类。印刷电路板的基础知识印刷电路板的基础知识项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社有关电路板的几个基本概念印刷铜膜线：简称简称铜膜导线，是敷铜经腐蚀后形成的导线，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。绕如何布置导线来完成的。助焊膜和阻焊膜：顾名思义，助焊当然是便于焊接；助焊膜和阻焊膜：顾名思义，助焊当然是便于焊接；阻焊当然是阻止焊接。这主要是针

3、对有焊接点的地方阻焊当然是阻止焊接。这主要是针对有焊接点的地方涂些助焊膜利于焊接元件；在防止短路或不该连线地涂些助焊膜利于焊接元件；在防止短路或不该连线地方连接时加阻焊膜利于安全焊接。方连接时加阻焊膜利于安全焊接。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社焊盘和过孔焊盘和过孔焊盘、过孔：焊盘（Pad）的作用是放置、连接导线和元件引脚。焊盘需要注意的原则：焊盘需要注意的原则：l 形状上长短不一致时，需要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大。l需要在元件引脚之间走线时，选用长短不对称的焊盘往往事半功倍。l各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定

4、，原则是孔的尺寸比引脚直径大0.20.4mm。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社焊盘大小焊盘大小焊盘中心孔要比器件引线直径稍大些。焊盘太大容易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于（d+1.2）mm，其中d为引线的孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取（d+1.0）mm。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社焊盘的形状焊盘的形状圆形矩形8角形项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社过孔 过孔（过孔（ViaVia）的主要作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有）的主

5、要作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有3 3种。种。穿透式过孔（穿透式过孔（ThroughThrough）：从顶层一直打到底层的过孔。）：从顶层一直打到底层的过孔。半盲孔（半盲孔（BlindBlind）：从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从某个中间层通）：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。到底层的过孔。盲孔（盲孔（BuriedBuried）：只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层或底层的过孔。）：只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层或底层的过孔。尽量少用过孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各实体之间的间隙，尽量少用过孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各实

6、体之间的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙。特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙。需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层连接所需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层连接所用的过孔要大些。用的过孔要大些。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社元件封装元件封装 元件封装是指实际元件焊接到印刷电路板时所显示的外观和焊点的位置，是一个纯空间概念，不同元件可以共用同一个封装，同种元件也可以有多种不同的元件封装。元件封装一般分为两类，针插式封装、表面贴装式封装。针插式封装的元

7、件体积大，电路板必须钻孔，针插式元件插入孔中，才可以焊接。表面贴装式元件，体积小，不需要过孔，可以直接贴装在覆铜线路上，元件与走线可以在一个面上。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社元件封装的分类 大致可以可以分为两类，即针脚式元件和STM（表面粘贴式）元件。DIP封装 双列直插式。特点：适合PCB的穿孔，易于对PCB布线，操作方便 DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插式DIP、单层陶瓷双列直插式、引线框架式、塑料包封结构形式和陶瓷低熔玻璃封装形式。2.STM封装 表面粘贴式，适用于机器快速安装。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电

8、路图中国电力出版社中国电力出版社印刷电路板的制作知识印刷电路板的制作知识 PCB设计的基本流程：PCB设计一般分为原理图设计、配置PCB环境、规划电路板、引入网络表、对元件进行布局、PCB布线、规则检查、导出PCB文件及打印输出等。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社PCB设计的基本步骤启动Altium Designer 9软件设置单板PCB布局和布线的规则将原理图网表导入PCB设计软件元件的布局放置元件的布线连接生成生产文件建立元件库保存设计文件项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社规划电路板规划电路板

9、所谓规划电路板，就是根据电路的规模、项目的技术要求以及制造商的要求，具体确定电路板的物理外形尺寸和电气边界。电路板形状可以为正方形、矩形、圆形等其它特殊形状。元件的布局及导线的设置对电子电路设计是否性能最佳影响很大。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社元件的布局元件的布局元件的布局及导线的设置对电子电路设计是否性能最佳影响很大。以下是一般需要遵从的原则：PCB的尺寸大小。在确定特殊元件位置时要遵循以下原则：尽可能缩短高频元件之间的连线，设法减少它们的分别参数和相互间的电磁干扰。输入和输出元件应该尽量远离。某些元件或导线之间可能有较高的电位差，应该加

10、大它们之间的距离，以免放电引出意外事故。重量超过15g的元件，应当使用支架加以固定，而且应考虑散热问题，然后焊接。对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应该考虑整机的结构要求。应该留出印制板的定位孔和固定支架所占用的位置。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社元件按功能的布局元件按功能的布局 根据电路的功能单元，对电路的全部元件进行布局时，要符合以下原则：（1）按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使其布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致方向。以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元件应该均匀、整齐、紧凑地

11、排列在PCB上。（3）在高频状态下工作的电路，要考虑元件之间的分别参数。一般电路应该尽可能使元件平行排列。（4）位于电路板边缘的元件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板最佳形状为矩形。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社布线布线布线的方法以及布线的结果对PCB板的性能影响很大，一般要遵循以下原则：输入和输出端的导线应尽量避免相邻平行。最好在输入输出端的导线之间添加地线，以免发生反馈耦合。印制板导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选0.2-0.3mm导线宽度。当然，只要允许，还是尽

12、可能的用较宽的导线。尤其是电源和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线之间绝缘电阻与击穿电压决定。对于集成电路，只要工艺允许，可使间距小于58mm。印制板导线拐弯一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性质。此外，应该尽量避免使用大面积铜箔，否则，长时间受热时，容易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最坏做成栅格状，这样有利于排除铜箔与基板间的粘合剂受热产生的挥发性气体。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社各元件之间的接线各元件之间的接线在印制电路板中对各元件的连线应遵循以下规则：印制板中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以

13、用“钻”、“绕”两种办法解决。电阻、二极管、管状电容器等元件有立式和卧式两种安装方式。对于这两种不同的安装元件，印制板上的元件孔距是不一样的。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。总地线必须严格接高频中频低频逐级按弱电容到强电容的顺序排列，切不可随便乱接，级间宁可接线长点，也要遵循这一规定。否则可能产生自激以至无法工作。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社各元件之间的接线各元件之间的接线强电路引线应尽可能宽些，以降低布线电阻及其压降，可减少寄生耦合而产生的自激。阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长些，因为阻抗

14、高的走线容易发射和吸收信号，引起电路的不稳定。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。电位器安放位置应当满中整机结构安装及面板的布局要求，因此应尽可能放在板的边缘，旋转柄朝外。IC座，设计印制板图时，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脚位置是否正确。进出接线端布置，相关联的两引线端的距离不要太大，一般为0.2-0.3in左右。在保证电路性能要求的前提下，设计时应该力求合理走线，少用外接线，并按一定顺序要求走线，力求直观，便于安装。设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左向右和由上到下。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷

15、电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社PCB板电路的抗干扰措施板电路的抗干扰措施电源线设计 根据印制线路板的电流大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。同时同时，使电源线、地线的走向和数据传输的方向一致。这样有助于增强抗噪声能力。地线设计 地线设计原则：v 数字地与模拟地分开。低频电路的地应该尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路应尽量采用多点串联接地。地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状的大面积铜箔。v 接地线应尽量加粗 若接地线用很细的线条，使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线应在2-3mm以上。v 接地线构成闭环路 只由数字电路组成

16、的印制板，其接地电路布成团环路大多能提高噪声能力。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社去耦电容配置去耦电容配置 PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的去耦电容。去耦电容的一般配置原则：电源输入端跨接10100uF的点解电容器。如有可能，节100uF以上的更好。原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容。对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件，如RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入去耦电容。电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。此外，还应该注意以下两点：若印制板中有接触器、继电器、按钮

17、等元件，操作它们时均会产生较大的火花放电，必须采用RC电路来吸收放电电流。1.CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端口要接地或接正电源。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社创建和规划创建和规划PCB利用向导生成 手动规划电路板 项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社利用向导创建和规划利用向导创建和规划PCB启动Altium Designer 9，点击工作区底部的“File”按钮，弹出“Files”工作面板 点击“Files”工作面板中“从模板新建文件”选项下的“PCB Board Wiz

18、ard”选项，启动“Altium Designer New Board Wizard（PCB板设计向导）”单击“下一步”按钮，选择板单位为Metric（公制）单击“下一步”按钮，“选择PCB板类型”为“Custom”用户自定义电路板 单击“下一步”按钮，“选择板详细信息”设置为矩形(Rectangular)，定义PCB尺寸为50mm40mm的矩形电路板单击“下一步”按钮，“选择层数”设置为两个信号层。单击“下一步”按钮，“选择过孔类型”为仅通孔式过孔。单击“下一步”按钮，“组件及布线工艺”设置为穿孔式安装元件。不断单击“下一步”按钮，直至完成PCB规划。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电

19、路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社手动规划电路板手动规划电路板创建空白的PCB文档 设置PCB物理边界 设置PCB 板电气边界 印制电路板选项 设置项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社印制电路板选项印制电路板选项 设置设置 度量单位可选择Imperial(英制)或Metric(公制)。捕获栅格，分别设置水平X、垂直Y方向的捕获栅格间距。可视栅格其作用类似于坐标线。元件栅格，用来设置元件移动的间距，一般选择默认20mil 电气栅格，用于对给定范围内的电气点进行搜索和定位。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国

20、电力出版社加载元器件封装库加载元器件封装库 调出元件封装管理器。点击编辑区下方“System”标签选择“库”，即可调出库工作面板，元件封装管理器。点击元件库工作面板上方的“元器件库”按钮，弹出“可用库”对话框。点击该对话框的“已安装”标签，显示出当前已经加载的元件库。点击对话框下方“安装”按钮，选择安装需要的元件封装库。添加完所有需要的元件封装库后，点击“关闭”按钮，完成加载元器件封装库操作。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社元件库操作元件库操作 浏览元件库 当装入元件库后，可以对装入的元件库进行浏览，选择自己需要的元件。2.搜索元件封装 搜索元

21、件封装时，经常会遇到两种情形，一种情形是已经知道该元件封装在哪个库中，那么可以按照前面讲述的元件库加载方法直接加载该元件库，并选为当前库，然后在“库”工作面板搜索关键字栏中直接输入该封装相关信息。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社放置元件封装放置元件封装 在元件封装管理器中选中某个元件封装，点击上方Place按钮，即可在 PCB 设计图纸上放置该元件封装。执行“放置”菜单下的“器件”命令，或者单击工具栏的放置器件按钮。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社修改封装属性修改封装属性 在元件封装放置状态下，

22、按键盘“Tab”键，或者放定好后双击该元件，即可打开元件封装属性对话框。元件属性选项区域的设置 指定者、注释选项区域的设置 封装选项区域的设置 项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社手工布线设计单面印制电路板手工布线设计单面印制电路板 在原理图编辑器中绘制原理图。编译设计项目，检查原理图。新建PCB 文件以及规划电路板外观大小。加载元器件封装库和导入网络表 布局元器件 手工布线 项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社技能训练技能训练训练目标学会设计多谐振荡器的PCB图学会生成元件清单文件训练步骤与内容项目四

23、项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社训练步骤与内容训练步骤与内容 PCB设计准备 创建原理图文件 创建PCB 文件 导入设计(加载元器件封装库和导入网络表)手动元件布局 添加网络连接 设置布线规则 手工布线 项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社原理图原理图项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社加载元件封装库 在PCB浏览器窗口中，单击“Browse”下拉列表框，选择“Library”项，单击“Add/Remove”按钮，添加/删除封装库，弹出添加/删除封装库的对话框

24、，在系统自带的元件封装库“D:Program FilesDesign Explorer 99 SELibraryPCB”目录中进行选择，该目录中有三个文件夹，根据原理图元件对应的封装进行选择相应的封装库文件。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社元件布局元件布局 项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社PCB图图项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社补泪滴补泪滴补泪滴能够使焊盘更坚固，防止机械制板时焊盘与导线之间断开。执行“Tool工具”菜单下的“Teardrops

25、泪滴焊盘”子菜单下“Add添加”命令，弹出泪滴设置对话框，选择为所有的焊盘和过孔添加弧状泪滴。单击“OK”按钮，执行补泪滴操作。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社覆铜覆铜覆铜能增强电路板的抗干扰能力。选择敷铜的工作层执行“Place放置”菜单下的“Polygon Plane多边形覆铜”命令，弹出设置多边形对话框。在“Connect to Net”连接网络后的下拉列表中选择“GND”地线，即把覆铜都连接到地线网络。选中“Pour Over Same Net”表示将覆盖相同的网络，选择“Remove Dead Copper”表示去掉死铜。覆铜的栅格大

26、小“Grid Size”以及走线宽度“Track Width”一般保持默认值，选中“Lock Primitives”表示锁定原来的PCB元件及布线。设置栅格的形状为“Octagons”八角形或“Arcs”圆弧形 1.点击“OK”按钮，光标变成为十字形，移动鼠标在PCB的敷铜区点击，形成多边形区域,进行多边形覆铜。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社设计规则检查设计规则检查 执行“Tool工具”菜单下的“Dedign Rule Check设计规则检查”命令，弹出设计规则检查对话框.在“Report”报告选项卡中设定要检测的规则项目。点击“RunDRC

27、”按钮，可以启动DRC检查，检查后生检查报告。项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社设计直流稳压电源电路设计直流稳压电源电路项目四项目四 设计设计PCBPCB印刷电路图印刷电路图中国电力出版社中国电力出版社绘制直流稳压电源电路的绘制直流稳压电源电路的PCB 设计直流稳压电源电路创建网络表打开PCB文件 设置电路板原点 单击“Keepout”禁止布线层选项卡 绘制长为60mm宽为40mm的电路板的边框的四条边线 绘制四个安装孔，直径为3mm，每个孔的中心距边线5mm 单击“TopLayer”顶层选项卡导入设计(加载元器件封装库和导入网络表)设置布局规则 执行自动布局命令，选择群集式布局方式，单击“OK”按钮，在PCB上自动布局。手动PCB的布局 设置布线规则 执行自动布线命令 手动调整布线 补泪滴增加覆铜 进行设计规则检查，观察检查结果 导出PCB设计文件