数模混合课程设计PCB制作步骤

1 数模混合课程设计数模混合课程设计 1 电路原理图与电路电路原理图与电路 PCB 图绘制要求图绘制要求 1 电路原理图绘制要求 利用 Protel99se 绘制本课件所提供的模拟电路和数字电路的原理图 按照 我们所提供的元器件确定元件封装 进行 ERC 检查无误后生成网络表 2 PCB 绘图要求 1 采用单面板制图 板框尺寸为长 15cm 宽 10cm 模拟电路除变压器 整流桥和滤波电容外 其余均和数字电路画在一张 PCB 图上 注意模拟地和数 字地要分开 应留出稳压电路的输入接口 2 焊盘之间只允许走一根铜膜线 3 信号线 电源线及地线的最小铜膜线宽度为 40mil 4 要求所有元件焊盘孔直径为 20mil 外直径 80mil 5 安全间距设置为 20mil 6 采用人工布局的方式对元件进行布局 采用自动布线和手动布线相结 合的方式布线 2 电路原理图电路原理图 模拟电路模拟电路 可调稳压电源电路可调稳压电源电路 1 2 J1 CON2 32 1 VV ADJ INOUT U1LM317 C1 0 1U R1 240 C2 1U 5V AGND BOT 3 TOP 1 TAP 2W1 5K 12 34 JP1 HEADER 2X2 VCC GND 12V 可调稳压电源电路原理图元件表可调稳压电源电路原理图元件表 2 补充 画补充 画原理图时时 J1 JP1 R1 C1 2 均在均在 Miscellaneous Devices lib 中查找 而中查找 而 U1 W1 则在则在 Simulation Symbols lib 中查找 画中查找 画 PCB 时时 JP1 的封的封 装装 TS100V2X2 在在 2 54mm Connectors lib 中中 其余均在其余均在 pcbfootprints lib 中 中 注注 意库里的意库里的 LM317 和电位器和电位器 RPOT 的元件引脚和实际元件引脚不一致 应先将的元件引脚和实际元件引脚不一致 应先将 元件库里元件库里 LM317 和电位器和电位器 RPOT 元件的引脚进行修元件的引脚进行修改 改 数字电路数字电路 计数器电路计数器电路 TRIG 2 OUT 3 4 CVOLT 5 THOLD 6 DISCHG 7 8 1 RESETVCC GND U2 NE555 C3 10UC4 0 1U R2 47K R3 47K VCC GND CLK 14 CLK EN 13 RESET 15 Q0 3 Q1 2 Q2 4 Q3 7 Q4 10 Q5 1 Q6 5 Q7 6 Q8 9 Q9 11 Cout 12 U3CD4017B a 1 b 15 c 14 d 13 e 12 f 3 g 2 Qbo 11 Qco 10 CPu 9 CPd 7 R 5 TE 4 LE 6 VCC 16 GND 8 U5 CD40110 GND a 1 b 15 c 14 d 13 e 12 f 3 g 2 Qbo 11 Qco 10 CPu 9 CPd 7 R 5 TE 4 LE 6 VCC 16 GND 8 U4 CD40110 VCC VCC GND GND a bf c g d e 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp GND 3 GND 8 X1 SM420501K a bf c g d e 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp GND 3 GND 8 X2 SM420501K R5 300 R6 300 GND GND R4 470 VCC 1 1 2 2 H1 LED GND S1 SW SPST 3 时钟秒计数电路原理图元件表时钟秒计数电路原理图元件表 补充 画原理图时补充 画原理图时 S1 H1 R2 R3 R4 R5 R6 C3 C4 均在均在 Miscellaneous Devices lib 中查找 而中查找 而 U2 则在则在 TIMER lib 中查找中查找 X1 X2 可在可在 7segdisp lib 中查找 并中查找 并修修 改引脚与参考图一致改引脚与参考图一致 U3 在在 NSC CMOS Logic Databook1988 commercial lib 中查找 中查找 U4 U5 需自建元件库画元件 需自建元件库画元件 画画 PCB 时时 RB 1 2 的封装及的封装及 S1 X1 X2 的封装自画的封装自画 其 其 余元件封装均在余元件封装均在 pcbfootprints lib 中 中 4 3 怎样用怎样用 Protel 画原理图和画原理图和 PCB 参考 参考 3 1 画元件图画元件图 1 新建文件夹新建文件夹 注意保存路径注意保存路径 然后在文件夹内新建项目然后在文件夹内新建项目 命名为命名为 NEWDISN 在在 Documents 窗口分别新建窗口分别新建原理图文件原理图文件 PCB 文件文件 元件库文件元件库文件 封装库文封装库文 件 件 2 打开元件库文件 新建元件打开元件库文件 新建元件 CD40110 并保存 并保存 3 打开原理图文件 在元件库窗口加入打开原理图文件 在元件库窗口加入 Miscellaneous Devices ddb Nsc Databooks ddb Sim ddb 以及新建项目以及新建项目 NEWDISN ddb 5 4 修改修改 sim ddb 元件库里元件库里 7Segdisp lib 中的元件中的元件 AMBERCA 如附录如附录 1 数码显示数码显示 管所示的引脚定义 管所示的引脚定义 a bf c g d e VCC 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 9 原元件引脚定义 a bf c g d e 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp GND 3 GND 8 修改后引脚定义 5 修改修改 sim ddb 元件库里元件库里 REGULATOR lib 中的元件中的元件 LM317 如附录如附录 1 数码显数码显 示管所示的引脚定义 示管所示的引脚定义 修改后引脚定义原元件引脚定义 13 2 VV ADJ INOUT 32 1 VV ADJ INOUT 6 修改修改 Miscellaneous Devices lib 元件库里的元件元件库里的元件 LED 引脚定义 将元件引脚引脚定义 将元件引脚 号分别由号分别由 A 和和 K 改为改为 1 和和 2 图略 图略 7 修改修改 sim ddb 元件库里元件库里 Simulation Symbols lib 中的元件中的元件 RPOT 如下图所示如下图所示 的引脚定义 的引脚定义 修改后引脚定义原元件引脚定义 6 注意注意 在元件库里元件的引脚已隐藏在元件库里元件的引脚已隐藏 为方便大家观察其引脚定义为方便大家观察其引脚定义 现将其引脚现将其引脚 显现出来显现出来 7 在原理电路图中元件的属性栏里添加每个元件的封装在原理电路图中元件的属性栏里添加每个元件的封装 比如数码显示管元件 在元件属性栏添加封装名 NEW DIP10 但该封装名 在软件自带的封装库里是没有的 因此需要同学们自己创建封装库并画出该数 码显示管的封装图 3 2 画元件封装图画元件封装图 8 创建自己的封装库元件 以数码显示管创建自己的封装库元件 以数码显示管 SM420501K 为例 为例 7 按键封装的画法按键封装的画法 电路实物制作时所提供的按 键为4个引脚 实物是双开 关 而画原理图时的元件 只有两个引脚 我们只需要 一个开关 此时画按键封 装时可将其中两个焊盘引脚 号做相同定义 另两个焊盘 引脚号也做相同定义 数码显示管的封装尺寸数码显示管的封装尺寸 按键的封装尺寸按键的封装尺寸 8 发光二极管和电解电容的封装发光二极管和电解电容的封装 RB 1 2 的尺寸的尺寸 自建封装库元件要点自建封装库元件要点 会画元件封装图是非常有用的 除了那些常用的标称元件 很多元会画元件封装图是非常有用的 除了那些常用的标称元件 很多元 件的封装在封装库中都是找不到的 件的封装在封装库中都是找不到的 在画元件封装时 最好预备一把好的卡尺用来测量电路制作的实在画元件封装时 最好预备一把好的卡尺用来测量电路制作的实 物元件的尺寸 物元件的尺寸 还需要用计算器进行公英制之间的转换 还需要用计算器进行公英制之间的转换 1inch 1000mil 1mm 40mil 1mil 0 0254mm 画好元件的画好元件的 PCB 封装后 别忘了在编辑菜单中给元件设置参考点 封装后 别忘了在编辑菜单中给元件设置参考点 非常重要非常重要 修改软件自带封装修改软件自带封装TS100V2X2TS100V2X2的焊盘引脚号的焊盘引脚号 修改前修改前修改后修改后 9 3 3 画原理图画原理图 9 绘制原理图并打印 请同学们自己在外面打印 绘制原理图并打印 请同学们自己在外面打印 1 2 J1 CON2 32 1 VV ADJ INOUT U1LM317 C1 0 1U R1 240 C2 1U 5V AGND BOT 3 TOP 1 TAP 2W1 5K 12 34 JP1 HEADER 2X2 VCC GND 12V TRIG 2 OUT 3 4 CVOLT 5 THOLD 6 DISCHG 7 8 1 RESETVCC GND U2 NE555 C3 10UC4 0 1U R2 47K R3 47K VCC GND CLK 14 CLK EN 13 RESET 15 Q0 3 Q1 2 Q2 4 Q3 7 Q4 10 Q5 1 Q6 5 Q7 6 Q8 9 Q9 11 Cout 12 U3CD4017B a 1 b 15 c 14 d 13 e 12 f 3 g 2 Qbo 11 Qco 10 CPu 9 CPd 7 R 5 TE 4 LE 6 VCC 16 GND 8 U5 CD40110 GND a 1 b 15 c 14 d 13 e 12 f 3 g 2 Qbo 11 Qco 10 CPu 9 CPd 7 R 5 TE 4 LE 6 VCC 16 GND 8 U4 CD40110 VCC VCC GND GND a bf c g d e 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp GND 3 GND 8 X1 SM420501K a bf c g d e 7 6 4 2 1 9 10 a b c d e f g 5 dp dp GND 3 GND 8 X2 SM420501K R5 300 R6 300 GND GND R4 470 VCC 1 1 2 2 H1 LED GND S1 SW SPST 10 对电路进行对电路进行 ERC 检查检查 10 11 生成网络表生成网络表 3 4 画画 PCB 图图 12 打开打开 PCB 文件 在封装库窗口加入文件 在封装库窗口加入 pcbfootprints lib 2 54mm Connectors lib 以及自建封装库文件以及自建封装库文件 NEW FOOTPRINTS lib 11 13 在在 PCB 文件窗口用直接定义电路板的方法画出机械层和禁止布线层 其文件窗口用直接定义电路板的方法画出机械层和禁止布线层 其 中机械层为敷铜板的尺寸中机械层为敷铜板的尺寸 15cmX10cm 禁止布线层的尺寸为 禁止布线层的尺寸为 14cmX9cm 14 在在 PCB 窗口加载网络表窗口加载网络表 15 按照按照 PCB 绘制要求进行设计规则的设置绘制要求进行设计规则的设置 12 线线 宽宽 设设 置置 注注 可根据实际情况调整线宽可根据实际情况调整线宽 但应注意本次设计所有线的线宽都不能小于但应注意本次设计所有线的线宽都不能小于 40mil 为减少跳线 也可全部线宽设置都设置为 为减少跳线 也可全部线宽设置都设置为 40mil 安全间距设置安全间距设置 13 板层设置板层设置 将将PCB设为单面板设为单面板 焊盘直径及孔径设置焊盘直径及孔径设置 双击任一元件封装的任一焊盘 在弹出的窗口修改双击任一元件封装的任一焊盘 在弹出的窗口修改 X Size Y Size 为为 80mil Hole Size 为为 20mil Layer 层改为层改为 Bottom Layer 再单击 再单击 Global 按按 钮 在弹出窗口的右下脚钮 在弹出窗口的右下脚 Change Scope 栏选择栏选择 All Primitives 单击 单击 OK 即可 即可 14 焊盘及孔径的设置界面焊盘及孔径的设置界面 16 手动布局手动布局 虽然 Protel 99SE 能够自动布局 但实际上电路的布局几乎都是手动布局完 成的 这是因为软件本身智能化程度不足 无法按照我们的实际需要来完成元 件的布局 布局的基本原则是以电路原理图上各功能电路的排列来安排 PCB 图的器件 布局 功能电路是核心 布局要围绕这个核心进行 提示 关于布局请参考教材 提示 关于布局请参考教材 15 手动布局的结果手动布局的结果 仅供参考的布局仅供参考的布局 17 以自动布线方式对电路进行预布线以自动布线方式对电路进行预布线 图中高亮绿图中高亮绿 色表示导线色表示导线 无法布通 无法布通 可通过人工可通过人工 干预修改布干预修改布 线线 18 以手动方式进行修改或重新布线以手动方式进行修改或重新布线 注意 实在布不通的线将线拉近后注意 实在布不通的线将线拉近后 留出焊盘孔 焊接元件时一般在电留出焊盘孔 焊接元件时一般在电 路板的顶层用细铁线直接连通即可 路板的顶层用细铁线直接连通即可 本次课程设计推荐用焊接元件时 本次课程设计推荐用焊接元件时 剪下的多余元器件引脚来连接 剪下的多余元器件引脚来连接 16 布线最后结果布线最后结果 有三个地方未布通有三个地方未布通 关于布线的要求 关于布线的要求 利用手动的方式修改自动布线的结果时利用手动的方式修改自动布线的结果时 对于无法布通的线留出外连线的接对于无法布通的线留出外连线的接 口一般以不超过口一般以不超过 5 个为宜个为宜 手动布线是手动布线是 Protel99se 软件布线中一项很重要的技能软件布线中一项很重要的技能 请同学们务必掌握请同学们务必掌握 关于印制导线走线与形状关于印制导线走线与形状 布线应注意尽量走布线应注意尽量走 135 度角或直角 应避免锐角出现 另外走线应平滑 简度角或直角 应避免锐角出现 另外走线应平滑 简 捷 导线宽度应合适 地线应尽可能宽 以减小地线阻抗 捷 导线宽度应合适 地线应尽可能宽 以减小地线阻抗 19 打印打印 PCB 图图 在在 PCB 窗口点窗口点 File Print Preview 即打印预览按钮 即打印预览按钮 生成 生成 PPC 图像文件图像文件 17 保留所有板层的保留所有板层的PPCPPC图像文件图像文件 注意注意 本图像文件同学们用普通纸打印出来供检查本图像文件同学们用普通纸打印出来供检查 布线情况以及调试时排除故障时对照用 布线情况以及调试时排除故障时对照用 特别提醒 特别提醒 请自备请自备A4A4纸在外打印 纸在外打印 去除掉丝印层和禁止布线层的去除掉丝印层和禁止布线层的PPCPPC图像文件图像文件 18 附件 供对照检查的标准电路图附件 供对照检查的标准电路图 1 2 J1 CON2 32 1 VV ADJ INOUT U1LM317 C1 0 1U