实验41 电路原理图和印刷线路板设计与绘制.doc

实验41 电路原理图绘制与印刷线路板设计电路原理图与印刷线路板是从事电子工程、通信工程、计算机硬件、电子装备、电子仪器和家电产品设计开发的重要媒介，有着广泛的应用。随着集成电路的高度集成化，印刷线路板变得日益复杂，功能日益强大。学习并掌握电路原理图与印刷线路板设计与绘制，已经成为从事电子行业工作人员的一项基本技能。本实验要求学生在PROTEL软件环境下，独立完成给定电路原理图的绘制，并完成相应的印刷线路板的设计工作。一、实验原理1. 概述印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)，也被称为印制电路板或简称印制板。它是以绝缘基板为基础，以铜箔为导电层，经一定工艺加工，将电路的连接关系通过单层或多层导电图形与接触孔连接实现的。印制电路板几乎存在于所有的电子设备中，是电子设备中必须的重要部件，它起着电气和机械的双重连接作用。印制板上的标注字符还有助于元器件的插装及电气维修。在高频电路中，印制板本身还可充当电路元件，例如铜箔及绝缘基材可构成电容、微带线等。2. PROTEL简介PROTEL软件可分为原理图绘制(SCHEMATIC)和印制板设计(AUTOTRAX)两大部分。其中SCHEMATIC主要有三个可执行程序：原理图绘制程序(SCHEDIT.EXE)，原理图元器件库管理程序(SLM.EXE)和原理图打印程序(SCHPLOT.EXE)。AUTOTRAX主要有两个可执行程序：印制板设计程序(TRAXEDIT.EXE)和印制板图输出程序(TRAXPLOT.EXE)。3. PROTEL软件的使用(a) 原理图绘制进入PROTEL主菜单界面后，新建一个文件夹，以.ddb为后缀的文件，并选择合适的存储路径。文件夹弹出后，单击鼠标右键新建电路文档(SCHEMATIC DOCUMENT)，在该环境下进行元器件的引入、电路连接和参数修改。单击字母P即可实现各种元器件、连线和节点等的引入。鼠标左键为确认键，右键为取消键。把器件放置后，完成线路连接，逐个对元器件进行参数修改。对连接好的电路进行电学规则检查(ERC)，发现错误及时修改，重新进行检查，直到完全正确为止。如果要进行自动布线，则需对原理图进行后处理。(b) 绘制印刷线路板把原理图检查无误后，就开始印制板的设计了。在印制板中大致有TOP LAYER 顶层，可用于放置元器件及布线；BOTTER LAYER仅用于布线；KEEPOUT LAYER禁止布线层，用于绘制电路板的外围尺寸。默认的长度单位是mil，也有用毫米的，可以改变。封装由元器件的投影轮廓、管脚或引线对应的焊盘、器件标号及注释字符等组成。焊盘为封装模块中的一部分，也可以单独放置，用来固定元器件的管脚或引线。过孔又称金属化孔，是在钻孔后的基材壁上淀积金属层以实现不同层之间的连接。印制板上焊盘与焊盘之间的电气连接作用的铜箔导线。连线可以通过过孔从一个导电层转到另一个导电层。和绘制原理图类似，在设计印制板前先查阅、浏览封装模块库。在绘制原理图时，可将所有分立器件的封装名称一起输入。二、实验内容1. 下图给出了采用二极管桥式整流、电容滤波和稳压块稳压的交流到直流的转化电路。上部为+15V直流电压输出，下部为-15V直流电压输出。完成该电路原理图的绘制，器件信息详见表41.1。图41.1 15V双电源电路原理图2. 完成上图所示电路的印刷线路板设计，表41.2给出了各元器件的封装信息，要求印刷线路板在3000mil4000mil以内，铜箔线宽40mil（置于低层，Bottom Layer），线路板边界线铜箔宽度10mil（置于禁止布线层，Keep Out Layer），器件置于顶层(Top Layer)。表41.1 双电源电路中器件信息(Miscellaneous Devices.lib)Lib RefDesignatePart TypeLib RefDesignatePart TypeBRIDGE1B1BRIDGE1CAPC30.33ufELECTRO1C12200ufCON3A1CON3VOLTREGV1LM7815CRES1R130K表41.2 双电源电路中器件的封装信息(PCB Footprints.lib)FootprintBNCRB.2/.4TO-220FootprintRAD0.2SIP3AXIAL0.3DesignateB1C1V1DesignateC3A1R1CommentBRIDGE12200ufLM7815CComment0.33ufCon330KSampleSample注：LM7815C管脚为输入1、接地2和输出3，LM7915C管脚为接地1、输出2和输入3。三、实验思考题1. 简单描述一下什么是印刷线路板，它与集成电路有什么差别？2. 简要描述双电源模块的基本工作原理。3. 在上述电路的工作原理。4. 如何进行小规模电路的自动布线？布线中如何消除自激?四、参考资料1 李启炎主编，Protel 99SE应用教程印刷电路板设计，