《多谐振荡器PCB》PPT课件

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1、第 3章 多 谐 振 荡 器 PCB图 的 设 计 教 学 目 的 及 要 求 ：v 1.熟 悉 印 刷 电 路 板 的 基 础 知 识v 2.熟 悉 掌 握 用 PCB向 导 来 创 建 PCB板v 3.熟 练 掌 握 用 封 装 管 理 器 检 查 所 有 元 件 的 封 装v 4.熟 练 掌 握 用 Update PCB命 令 原 理 图 信 息 导 入 到 目 标 PCB文 件 复 习 并 导 入 新 课v 第 2章 绘 制 多 谐 振 荡 器 电 路 原 理 图v 2.1 项 目 及 工 作 空 间 介 绍v 2.2 创 建 一 个 新 项 目 v 2.3 创 建 一 个 新 的 原

2、 理 图 图 纸v 2.3.1 创 建 一 个 新 的 原 理 图 图 纸 的 步 骤v 2.3.2 将 原 理 图 图 纸 添 加 到 项 目v 2.3.3 设 置 原 理 图 选 项v 2.3.4 进 行 一 般 的 原 理 图 参 数 设 置 v 2.4 绘 制 原 理 图v 2.4.1 在 原 理 图 中 放 置 元 件v 2.4.2 连 接 电 路v 2.4.3 网 络 与 网 络 标 记v 2.5 编 译 项 目 3.1 印 制 电 路 板 的 基 础 知 识v 印 制 电 路 板 英 文 简 称 为 PCB（ Printed Circle Board） 如 图 3-2所示 。 印

3、 制 电 路 板 的 结 构 原 理 为 ：在 塑 料 板 上 印 制 导 电 铜 箔 ， 用 铜箔 取 代 导 线 ， 只 要 将 各 种 元 件 安装 在 印 制 电 路 板 上 ， 铜 箔 就 可 以将 它 们 连 接 起 来 组 成 一 个 电 路 。 图 3-2 PCB板 1 印 制 电 路 板 的 种 类v 根 据 层 数 分 类 ， 印 制 电 路 板 可 分 为 单 面 板 、 双 面 板 和 多 层 板 。v （ l） 单 面 板v 单 面 印 制 电 路 板 只 有 一 面 有 导 电 铜 箔 ， 另 一 面 没 有 。 在 使 用单 面 板 时 ， 通 常 在 没 有 导

4、 电 铜 箔 的 一 面 安 装 元 件 ， 将 元 件 引脚 通 过 插 孔 穿 到 有 导 山 铜 箔 的 一 面 ， 导 电 铜 箔 将 元 件 引 脚 连接 起 来 就 可 以 构 成 电 路 或 电 子 设 备 。 单 面 板 成 本 低 ， 但 因 为只 有 一 面 有 导 电 铜 箔 ， 不 适 用 于 复 杂 的 电 子 设 备 。 （ 2） 双 面 板 双 面 板 包 括 两 层 ： 顶 层 （ Top Layer） 和 底 层 （ Bottom Layer） 。 与 单 面 板不 同 ， 双 面 板 的 两 层 都 有 导 电 铜 箔 ， 其 结 构 示 意 图 如 图 3

5、-3所 示 。 双 面 板的 每 层 都 可 以 直 接 焊 接 元 件 ， 两 层 之 间 可 以 通 过 穿 过 的 元 件 引 脚 连 接 ，也 可 以 通 过 过 孔 实 现 连 接 。 过 孔 是 一 种 穿 透 印 制 电 路 板 并 将 两 层 的 铜 箔连 接 起 来 的 金 属 化 导 电 圆 孔 。 图 3-3 双 面 板 （ 3） 多 层 板v 多 层 板 是 具 有 多 个 导 电 层 的 电 路 板 。 多 层 板 的 结 构 示 意 图 如图 3-4所 示 。 它 除 了 具 有 双 面 板 一 样 的 顶 层 和 底 层 外 ， 在 内 部还 有 导 电 层 ，

6、内 部 层 一 般 为 电 源 或 接 地 层 ， 顶 层 和 底 层 通 过过 孔 与 内 部 的 导 电 层 相 连 接 。 多 层 板 一 般 是 将 多 个 双 面 板 采用 压 合 工 艺 制 作 而 成 的 ， 适 用 于 复 杂 的 电 路 系 统 。 图 3-4 多 层 板 2 元 件 的 封 装v 印 制 电 路 板 是 用 来 安 装 元 件 的 ， 而 同 类 型 的 元 件 ，如 电 阻 ， 即 使 阻 值 一 样 ， 也 有 大 小 之 分 。 因 而 在 设计 印 制 电 路 板 时 ， 就 要 求 印 制 电 路 板 上 大 体 积 元 件焊 接 孔 的 孔 径

7、要 大 、 距 离 要 远 。 为 了 使 印 制 电 路 板生 产 厂 家 生 产 出 来 的 印 制 电 路 板 可 以 安 装 大 小 和 形状 符 合 要 求 的 各 种 元 件 ， 要 求 在 设 计 印 制 电 路 板 时 ，用 铜 箔 表 示 导 线 ， 而 用 与 实 际 元 件 形 状 和 大 小 相 关的 符 号 表 示 元 件 。 这 里 的 形 状 与 大 小 是 指 实 际 元 件在 印 制 电 路 板 上 的 投 影 。 这 种 与 实 际 元 件 形 状 和 大小 相 同 的 投 影 符 号 称 为 元 件 封 装 。 例 如 ， 电 解 电 容的 投 影 是 一

8、 个 圆 形 ， 那 么 其 元 件 封 装 就 是 一 个 圆 形符 号 。 （ l） 元 件 封 装 的 分 类v 按 照 元 件 安 装 方 式 ， 元 件 封 装 可 以 分 为 直 插 式 和 表 面 粘 贴 式两 大 类 。v 典 型 直 插 式 元 件 封 装 外 型 及 其 PCB板 上 的 焊 接 点 如 图 3-5所 示 。直 插 式 元 件 焊 接 时 先 要 将 元 件 引 脚 插 入 焊 盘 通 孔 中 ， 然 后 再焊 锡 。 由 于 焊 点 过 孔 贯 穿 整 个 电 路 板 ， 所 以 其 焊 盘 中 心 必 须有 通 孔 ， 焊 盘 至 少 占 用 两 层 电

9、 路 板 。 图 3-5 穿 孔 安 装 式 元 件 外 型 及 其 PCB焊 盘 v 典 型 的 表 面 粘 贴 式 封 装 的 PCB图 如 图 3-6所 示 。 此 类封 装 的 焊 盘 只 限 于 表 面 板 层 ， 即 顶 层 或 底 层 ， 采 用这 种 封 装 的 元 件 的 引 脚 占 用 板 上 的 空 间 小 ， 不 影 响其 他 层 的 布 线 ， 一 般 引 脚 比 较 多 的 元 件 常 采 用 这 种封 装 形 式 ， 但 是 这 种 封 装 的 元 件 手 工 焊 接 难 度 相 对较 大 ， 多 用 于 大 批 量 机 器 生 产 。 图 3-6 表 面 粘 贴

10、 式 封 装 的 器 件 外 型 及 其 PCB焊 盘 （ 2） 元 件 封 装 的 编 号v常 见 元 件 封 装 的 编 号 原 则 为 ： 元 件 封 装类 型 +焊 盘 距 离 （ 焊 盘 数 ） +元 件 外 型 尺寸 。 可 以 根 据 元 件 的 编 号 来 判 断 元 件 封装 的 规 格 。 例 如 有 极 性 的 电 解 电 容 ， 其封 装 为 RB.2-.4， 其 中 “ .2”为 焊 盘 间 距 ，“ .4”为 电 容 圆 筒 的 外 径 ， “ RB7.6-15”表示 极 性 电 容 类 元 件 封 装 ， 引 脚 间 距 为7.6mm， 元 件 直 径 为 15m

11、m。 3 铜 箔 导 线v 印 制 电 路 板 以 铜 箔 作 为 导 线 将 安 装 在 电 路 板 上 的 元件 连 接 起 来 ， 所 以 铜 箔 导 线 简 称 为 导 线 （ Track） 。印 制 电 路 板 的 设 计 主 要 是 布 置 铜 箔 导 线 。v 与 铜 箔 导 线 类 似 的 还 有 一 种 线 ， 称 为 飞 线 ， 又 称 预拉 线 。 飞 线 主 要 用 于 表 示 各 个 焊 盘 的 连 接 关 系 ， 指引 铜 箔 导 线 的 布 置 ， 它 不 是 实 际 的 导 线 。 4 焊 盘v 焊 盘 的 作 用 是 在 焊 接 元 件 时 放 置 焊 锡 ，

12、 将 元 件 引 脚 与 铜 箔 导线 连 接 起 来 。 焊 盘 的 形 式 有 圆 形 、 方 形 和 八 角 形 ， 常 见 的 焊盘 如 图 3-7所 示 。 焊 盘 有 针 脚 式 和 表 面 粘 贴 式 两 种 ， 表 面 粘 贴式 焊 盘 无 须 钻 孔 ； 而 针 脚 式 焊 盘 要 求 钻 孔 ， 它 有 过 孔 直 径 和焊 盘 直 径 两 个 参 数 。v 在 设 计 焊 盘 时 ， 要 考 虑 到 元 件 形 状 、 引 脚 大 小 、 安 装 形 式 、受 力 及 振 动 大 小 等 情 况 。 例 如 ， 如 果 某 个 焊 盘 通 过 电 流 大 、受 力 大 并

13、 且 易 发 热 ， 可 设 计 成 泪 滴 状 （ 后 面 章 节 会 介 绍 ） 。 图 3-7 常 见 焊 盘 5 助 焊 膜 和 阻 焊 膜v为 了 使 印 制 电 路 板 的 焊 盘 更 容 易 粘上 焊 锡 ， 通 常 在 焊 盘 上 涂 一 层 助 焊膜 。 另 外 ， 为 了 防 止 印 制 电 路 板 不应 粘 上 焊 锡 的 铜 箔 不 小 心 粘 上 焊 锡 ，在 这 些 铜 箔 上 一 般 要 涂 一 层 绝 缘 层（ 通 常 是 绿 色 透 明 的 膜 ） ， 这 层 膜称 为 阻 焊 膜 。 6 过 孔v 双 面 板 和 多 层 板 有 两 个 以 上 的 导 电

14、层 ， 导 电 层 之 间 相 互 绝 缘 ，如 果 需 要 将 某 一 层 和 另 一 层 进 行 电 气 连 接 ， 可 以 通 过 过 孔 实现 。 过 孔 的 制 作 方 法 为 ： 在 多 层 需 要 连 接 处 钻 一 个 孔 ， 然 后在 孔 的 孔 壁 上 沉 积 导 电 金 属 （ 又 称 电 镀 ） ， 这 样 就 可 以 将 不同 的 导 电 层 连 接 起 来 。 过 孔 主 要 有 穿 透 式 和 盲 过 式 街 中 问 剑 缤 3-8所 示 。 穿 透 式 过 孔 从 顶 层 一 直 通 到 底 层 ， 而 盲 过 孔 可以 从 顶 层 通 到 内 层 ， 也 可

15、以 从 底 层 通 到 内 层 。v 过 孔 有 内 径 和 外 径 两 个 参 数 ， 过 孔 的 内 径 和 外 径 一 般 要 比 焊盘 的 内 径 和 外 径 小 。 图 3-8 过 孔 的 两 种 形 式 7 丝 印 层v除 了 导 电 层 外 ， 印 制 电 路 板 还有 丝 印 层 。 丝 印 层 主 要 采 用 丝印 印 刷 的 方 法 在 印 制 电 路 板 的顶 层 和 底 层 印 制 元 件 的 标 号 、外 形 和 一 些 厂 家 的 信 息 。 3.2创 建 一 个 新 的 PCB文 件v在 将 原 理 图 设 计 转 换 为 PCB设 计 之 前 ， 需 要创 建

16、一 个 有 最 基 本 的 板 子 轮 廓 的 空 白 PCB。在 Altium Designer中 创 建 一 个 新 的 PCB设 计 的最 简 单 方 法 是 使 用 PCB向 导 ， 它 可 让 设 计 者根 据 行 业 标 准 选 择 自 己 创 建 的 PCB板 的 大 小 。在 向 导 的 任 何 阶 段 ， 设 计 者 都 可 以 使 用 Back按 钮 来 检 查 或 修 改 以 前 页 的 内 容 。 要 使 用 PCB向 导 来 创 建 PCB， 完 成以 下 步 骤 ： v 1 在 Files面 板 的 底 部 的 New from template单 元 单 击 PC

17、B Board Wizard创 建 新 的 PCB。 如 果 这 个 选 项 没 有 显 示 在 屏 幕 上 ， 单击 向 上 的 箭 头 图 标 关 闭 上 面 的 一 些 单 元 。 v 2 PCB Board Wizard打 开 ,设 计 者 首 先 看 见 的 是 介 绍 页 ,点 Next按 钮 继 续 。 v 3 设 置 度 量 单 位 为 英 制 （ Imperial） 。 注 意 ： 1000 mils = 1 inch(英 寸 )、 1 inch=2.54cm（ 厘 米 ） 。 v 4 向 导 的 第 三 页 允 许 设 计 者 选 择 要 使 用 的 板 轮 廓 。 在 本

18、 例中 设 计 者 使 用 自 定 义 的 板 子 尺 寸 ， 从 板 轮 廓 列 表 中 选 择Custom， 单 击 Next。 v 5 在 下 一 页 ， 进 入 了 自 定 义 板 选 项 。 在 本 例 电 路 中 ， 一 个 2 x 2 inch的 板 便 足 够 了 。 选 择 Rectangular并 在 Width和 Height栏键 入 2000。 取 消 Title Block & Scale、 Legend String 和 Dimension Lines 以 及 Corner Cutoff 和 Inner Cutoff复 选 框 如 图 3-9。 单 击 Next继

19、续 。 图 3-9 PCB板 形 状 设 置 v 6 在 这 一 页 允 许 选 择 板 子 的 层 数 。 例 子 中 需 要 两个 Signal Layers， 不 需 要 Power Planes， 所 以 将 Power Planes下 面 的 选 择 框 改 为 0。 单 击 Next继 续 。 v 7 在 设 计 中 使 用 过 孔 （ via） 样 式 选 择 Thruhole Vias only， 单 击 Next。 v 8 在 下 一 页 允 许 设 计 者 设 置 元 件 /导 线 的 技 术 （ 布线 ） 选 项 。 选 择 Through-hole components

20、选 项 ， 将 相邻 焊 盘 （ pad)间 的 导 线 数 设 为 One Track。 单 击 Next继 续 。 v 9 下 一 页 用 于 设 置 一 些 设 计 规 则 ， 如 线 的 宽 度 、焊 盘 的 大 小 ， 焊 盘 孔 的 直 径 ， 导 线 之 间 的 最 小 距 离如 图 3-10， 在 这 里 设 为 默 认 值 。 点 Next按 钮 继 续 。 10 单 击 Finish按 钮 。 PCB Board Wizard已 经 设 置 完 所 有 创 建 新PCB板 所 需 的 信 息 。 PCB编 辑 器 现 在 将 显 示 一 个 新 的 PCB文 件 ，名 为

21、PCB1.PcbDoc， 如 图 3-11所 示 。图 3-10 设 置 线 的 宽 度 、 焊 盘 的 大 小 ，焊 盘 孔 的 直 径 ， 导 线 之 间 的 最 小 距 离 v图 3-11 定 义 好 的 一 个 空 白 的PCB板 形 状 v 11 PCB向 导 现 在 收 集 了 它 需 要 的 所 有 的 信 息 来 创 建 设 计 者的 新 板 子 。 PCB编 辑 器 将 显 示 一 个 名 为 PCB1.PcbDoc的 新 的PCB文 件 。v 12 PCB文 档 显 示 的 是 一 个 空 白 的 板 子 形 状 （ 带 栅 格 的 黑 色区 域 ） 。 v 13 选 择

22、View Fit Board（ 热 键 V， F） 将 只 显 示 板 子 形 状 。 v 14 选 择 File Save As来 将 新 PCB文 件 重 命 名 （ 用 *.PcbDoc扩 展 名 ） 。 指 定 设 计 者 要 把 这 个 PCB保 存 在 设 计 者 的 硬 盘 上的 位 置 ， 在 文 件 名 栏 里 键 入 文 件 名 Multivibrator.PcbDoc并 单 击保 存 按 钮 。 v 15 如 果 添 加 到 项 目 的 PCB是以 自 由 文 件 打 开 的 ， 在Projects面 板 的 Free Documents单 元 右 击 PCB文 件 ，

23、选 择 Add to Project。 这 个 PCB文 件 已 经被 列 在 Projects下 的 Source Documents中 ， 并 与 其 他 项 目文 件 相 连 接 。 设 计 者 也 可 以直 接 将 自 由 文 件 夹 下 的Multivibrator.PcbDoc文 件 拖 到项 目 文 件 夹 下 。 保 存 项 目 文件 如 图 3-12所 示 。 图 3-12 Multivibrator.PcbDoc 文 件 在 项 目 文 件 夹 下 3.3用 封 装 管 理 器 检 查 所 有 元 件 的 封 装v 在 将 原 理 图 信 息 导 入 到 新 的 PCB之

24、前 ， 请 确 保 所 有 与 原 理 图和 PCB相 关 的 库 都 是 可 用 的 。 由 于 在 本 例 中 只 用 到 默 认 安 装的 集 成 元 件 库 ， 所 有 元 件 的 封 装 也 已 经 包 括 在 内 了 。 但 是 为了 掌 握 用 封 装 管 理 器 检 查 所 有 元 件 的 封 装 的 方 法 ， 所 以 设 计者 还 是 执 行 以 下 操 作 ：v 在 原 理 图 编 辑 器 内 ， 执 行 ToolsFootprint Manager命 令 ， 显示 如 图 3-13所 示 封 装 管 理 器 检 查 对 话 框 。 在 该 对 话 框 的 元 件列 表

25、（ Componene List） 区 域 ， 显 示 原 理 图 内 的 所 有 元 件 。用 鼠 标 左 键 选 择 每 一 个 元 件 ， 当 选 中 一 个 元 件 时 ， 在 对 话 框的 右 边 的 封 装 管 理 编 辑 框 内 设 计 者 可 以 添 加 、 删 除 、 编 辑 当前 选 中 元 件 的 封 装 。 如 果 对 话 框 右 下 角 的 元 件 封 装 区 域 没 有出 现 ， 可 以 将 鼠 标 放 在 Add按 钮 的 下 方 ， 把 这 一 栏 的 边 框 往上 拉 ， 就 会 显 示 封 装 图 的 区 域 。 如 果 所 有 元 件 的 封 装 检 查

26、完 都 正 确 ， 按 Close按 钮 关 闭 对 话 框 。 图 3-13 封 装 管 理 器 对 话 框 3.4导 入 设 计 v如 果 项 目 已 经 编 辑 并 且 在 原 理 图 中没 有 任 何 错 误 ， 则 可 以 使 用 Update PCB命 令 来 产 生 ECO（ Engineering Change Orders工 程 变 更 命 令 ） ， 它将 把 原 理 图 信 息 导 入 到 目 标 PCB文件 。 更 新 PCB v 将 项 目 中 的 原 理 图 信 息 发 送到 目 标 PCB：v 1 打 开 原 理 图 文 件Multivibrator.SchDoc

27、。v 2 在 原 理 图 编 辑 器 选 择Design Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc命 令 。 工程 变 更 命 令 (Engineering Change Order)对 话 框 出 现 。如 图 3-14所 示 。 图 3-14 工 程 变 更 命 令 对 话 框 v 3 单 击 Validate Changes按 钮 ， 验 证 一 下 有 无 不 妥 之 处 ， 如果 执 行 成 功 则 在 状 态 列 表 (Status)Check中 将 会 显 示 符 号 ；若 执 行 过 程 中 出 现 问 题 将 会 显 示 符 号 ， 关

28、 闭 对 话 框 。 检查 Messages面 板 查 看 错 误 原 因 ， 并 清 除 所 有 错 误 。v 4 如 果 单 击 Validate Changes按 钮 ， 没 有 错 误 ， 则 单 击Execute Changes按 钮 ， 将 信 息 发 送 到 PCB。 当 完 成 后 ，Done那 一 列 将 被 标 记 。 如 图 3-15所 示 。 图 3-15 执 行 了 Validate Changes、 Execute Changes后 的 对 话 框 v 5 单 击 Close按 钮 ， 目 标 PCB文 件 打 开 ， 并 且 元 件 也 放 在 PCB板 边 框

29、的 外 面 以 准 备 放 置 。 如 果 设 计 者 在 当 前 视 图 不 能 看 见元 件 ， 使 用 热 键 V、 D（ 菜 单 View Fit Document） 查 看 文 档 。如 图 3-16所 示 。 图 3-16 信 息 导 入 到 PCB v 6 PCB文 档 显 示 了 一 个 默 认 尺 寸 的 白 色 图 纸 ， 要 关 闭 图 纸 ，选 择 Design Board Options， 在 Board Options对 话 框 取 消 选择 Design Sheet。 小 结 ：v 3.1印 制 电 路 板 的 基 础 知 识v 3.2创 建 一 个 新 的 PCB文 件v 使 用 PCB向 导 来 创 建 PCB。v 在 Files面 板 的 底 部 的 New from template单 元 单 击 PCB Board Wizard创 建 新 的 PCB。v 3.3用 封 装 管 理 器 检 查 所 有 元 件 的 封 装v 在 原 理 图 编 辑 器 内 ， 执 行 ToolsFootprint Manager命 令v 3.4导 入 设 计 v 在 原 理 图 编 辑 器 选 择 Design Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc命 令 。