《电路板设计简介》PPT课件

电路设计与制版,第一章电路板设计简介,二.印刷电路板的发展过程,三.AltiumDesigner概况,四.印刷电路板的设计过程,六.演示电路板的设计过程,一.基本概念,五.印刷电路板的制作过程,七、国际著名半导体公司介绍,一.基本概念,以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果，而研制的电子CAD(ComputerAidedDesign)通用软件包，辅助进行电子电路的仿真、可编程逻辑器件设计、PCB设计等工作,1.EDA,ElectronicDesignAutomation,电子设计自动化,EDA软件的分类：,1）电路仿真软件,在计算机上进行电路设计，通过仿真分析，获得实际的信号波形及关键点的电流电压等参数，非常方便修改设计电路，以获得最佳设计效果。,优点：不需要制作实际电路，节约设计费用，直接发现设计问题，缩短开发周期,软件：MultiSim和PSPICE,2）电路板设计软件,使用计算机进行印刷电路板的辅助设计，把图纸交给电路板生产厂家，进行电路板的制作,常用软件：AltiumDesigner(PROTEL)；PADS（PowerPCB）、Cadence公司的Allegro和Orcad软件、Mentor等,早期的电路板设计采用人工画线,这些软件的区别：不同的公司研制，功能类似,一般来说：一个公司所有人员使用同一个电路板设计软件,AltiumDesigner软件界面：,Cadence公司的Allegro软件界面：,3）CPLD/FPGA设计软件,Altera公司：Quartus,Xilinx赛灵思公司：ISE,进行大规模可编程逻辑器件的设计,Modelsim仿真软件,2.PCB,PrintedCircuitBoard印刷电路板，又称电路板、线路板,PCB电路板的功能：,1）提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑,2）实现集成电路等各种电子元器件之间的连线和电气连接（信号传输）或电绝缘。,铜膜导线,3）为电子元器件的插装、焊接、检查、维修提供识别字符和图形。,PCB电路板的组成部分：,基板：电路板中间的绝缘体，使用的材料有树脂、陶瓷等。铜膜导线：连接各个焊盘，即连接各个元器件之间的管脚粘合剂：把铜膜导线和基板粘合在一起焊盘：银白色，上面有锡金属，焊接元器件管脚的位置，使用焊锡焊接过孔：连接不同的层，实现层与层之间的连接定位孔：没有电路网络，用于安装固定螺丝，固定电路板,焊盘：焊接元器件管脚的位置，使用焊锡焊接,定位孔,过孔,二.印刷电路板的发展过程,印刷电路板随着电子元器件的发展而发展，分为4个发展阶段：电子管分立器件:导线连接半导体分立器件:单层印刷板集成电路:双层印刷板超大规模集成电路:多层印刷板,电子管:体积大、重量重、耗电高,使用导线连接,电解电容,接线端子,电阻,第一个阶段：导线连接,第二个阶段：单层电路板,半导体器件：体积小、重量轻、耗电小、排列密集适用于单层印制板,上面：只放置元器件，没有焊盘和铜箔导线,下面：有元器件管脚之间的铜膜连线、焊接元器件管脚的焊盘,第三个阶段：双层电路板,集成电路的出现使布线更加复杂，单层板不能完成全部的布线，出现了双层板：上下两面都能够设计走线,随着超大规模集成电路、BGA封装的元器件的出现，双面板也不能适应布线的要求，出现了多层板。目前技术上可以作出100层以上的电路板，当前产品大规模使用的是48层板,第四个阶段：多层电路板,多层板：,BGA封装芯片,QFP封装芯片,正面,背面,三.AltiumDesigner概况,1、AltiumDesigner的发展历史2.安装环境要求3.AlitumDeisgnerSummer09的安装4.AltiumDesigner的组成部分5.AltiumDesigner的文件类型6.AltiumDesigner的功能7.AltiumDesigner的中文界面8.AltiumDesigner的自动备份9.AltiumDesigner与Protel的比较10.Protel设计的文件转为Altium设计的文件,1.AltiumDesigner发展演变,Protel是澳大利亚的公司，成立于1985年，2001年更名为Altium，主要产品是PCB设计的EDA平台,1991年：PROTEL公司推出PROTELFORWINDOWS1.01997年：推出Protel98，实现了原理图、布局、布线、仿真等功能的综合,1985年：美国ACCELTechnologies公司推出TANGO电路板设计软件，这是第一个用于电路板设计的软件,1988年：ACCEL公司改名为PROTEL，并推出PROTELFORDOS升级版本,TangoProtelAltiumDesigner,1999年：推出Protel99、Protel99SE。Protel99SE是一个精典版本，至今很多公司都还在使用。,2001年：Protel公司改名为Altium公司2002年：发布ProtelDXP2005年：推出AltiumDesigner6.02009年：推出AltiumDesignerSummer09.此版本相对于Protel99SE，在很多方面有了改进，使用更方便2011年：推出AltiumDesigner10，目前最高版本是AltiumDesigner15,AltiumDesigner软件在中国的市场占有率：有73%的工程师和80%的电子工程相关专业在校学生正在使用此软件,2.安装环境要求,CPU:Pentium43.0GHz或同等性能处理器RAM:1GB内存硬盘：至少3G显示器：128M显存的显示卡，1280*1024分辨率操作系统：WindowXP，Window7,3.AlitumDeisgnerSummer09的安装,演示安装过程、解载过程,促进软件的正版化促进知识产权的保护,4.AltiumDesigner的组成部分,软件的各个部分：标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏、面板、界面,项目面板：包含各个文件,4种设计界面：原理图编辑界面、PCB图编辑界面、原理图元件库编辑界面、PCB封装库编辑界面,原理图编辑界面,PCB图编辑界面,原理图元件库编辑界面,PCB封装库编辑界面,注意：不同的界面对应不同的菜单和工具栏,注意：恢复默认的显示界面的功能：使用菜单View/DesktopLayouts/Default,5.AltiumDesigner的文件类型,1）*.PrjPCB：PCB工程项目文件*.PrjFPg：FPGA工程项目文件*.PrjCor：Core工程项目文件*.PrjEmb：嵌入式系统工程项目文件,2）*.SchDoc：原理图文件3）*.PcbDoc:PCB电路板文件4）*.SchLib:原理图元件库文件*.PcbLib:PCB封装库文件*.IntLib：综合库，既有原理图元件库文件，也有封装库文件5)*.bom:指使用的所有元器件的清单,演示：,原理图文件,PCB图文件,封装库文件,原理图元件库文件,Protel的文件格式：1）*.ddb：工程项目文件2）*.Sch：原理图文件3）*.PCB:印制电路板文件4）*.Lib:原理图库文件或PCB封装库文件5）*.Net:网络表文件6）*.ERC：电器规则检查错误报表文件,6.AltiumDesigner的功能,1）电路原理图设计2）电路板设计3）电路仿真设计4）电路的信号完整性分析：信号的反射、串扰、延时、阻抗等5）可编程逻辑器件()设计6）支持多种32为软处理器，例如XilinxMicroBlaze等,7.AltiumDesigner的中文界面,菜单：DXP/Preference选择System-General界面选择UseLocalizedresource重新启动软件,缺点：有些汉化翻译的不够准确，,建议:初学者使用中文界面，熟练以后，使用英文界面,此软件还支持多种语言：德文、法文、日文,演示：,8.AltiumDesigner的自动备份,菜单:DXP/Preference选择System/Backup页面，选中Autosaveevery选项，激活自动备份功能,功能：设置备份的时间间隔、设置备份文件的存放路径,演示：,9.AltiumDesigner与Protel的比较,1）电路图的鼠标缩放功能：Protel不能使用鼠标中间键进行电路图的放大和缩小，而AD具有这个功能,2）项目文件的管理：Protel是所有的内容都保存在一个扩展名为ddb的文件中,3）AltiumDesigner不需要生成网络表,4）增加了FPGA处理模块，可以做软件设计,10.Protel文件和AltiumDesigner文件之间的转换,Protel工程文件的扩展名：DDB,1）AltiumDesigner对Protel是向下兼容的：Protel设计的文件可以使用AltiumDesigner打开,演示：,2）AltiumDesigner的设计文件可以保存为Protel版本的格式,a、把AltiumDesigner的扩展名为Schdoc的原理图文件，另存为Protel能打开的扩展名为sch的原理图文件,菜单：File/SaveCopyAs,演示：,b、把AltiumDesigner的扩展名为Pcbdoc的电路板文件，另存为Protel能打开的扩展名为pcb的电路板文件,菜单：File/SaveCopyAs,演示：,AltiumDesigner支持和其它电路板软件之间的相互转换：,例如：和PADS之间的转换、和AutoCAD之间的转换,四.印刷电路板的设计过程,1、设计分析2、新建PCB项目3、设计电路原理图4、建立网络表文件（Protel版本需要，AD不需要）5、设计PCB图6、把PCB图给电路板厂，制作电路板,1.工厂批量生产,工艺流程：,五、印刷电路板的制作过程,选材下料、内层制作、压合、钻孔、镀铜（孔金属化）、,外层制作、防焊锡印刷、文字印刷、,表面处理、外形加工、检验,(1)板材厚度(2)印制板实际尺寸(3)阻焊：在电路板上，在不需要焊接的地方，涂上阻焊材料，阻焊材料可以是绿色、蓝色、黑色、黄色等。,加工印制板的工艺要求：,绿色电路板,蓝色电路板,黑色电路板,黄色电路板,(4)丝印(5)镀锡镀金(6)通孔测试(7)厂家测试报告等,2.手工制作：单层电路板,所需要材料：感光电路板、两块大小适中的玻璃、透明菲林（或半透明硫酸纸）、显像剂、三氯化铁、钻孔工具,手工制作工艺流程图：第一步：准备PCB图,第二步：打印，把PCB图打印到银盐感光胶片（又称为菲林）上,用激光打印机来打印,第三步：曝光去掉感光电路板上的保护膜，感光电路板铜皮面被一层绿色的感光膜覆盖将打印好的菲林铺在感光电路板上，对好位置，使用玻璃压上,在台灯下曝光,第四步：显像调制显像剂将曝光后的感光电路板放入调制好的显像剂中，,第五步：蚀刻电路板将三氯化铁放入塑料盆的水中，放入电路板，大约十几分钟即可完成蚀刻过程,实际上就是：把感光电路板上，没有电路的铜金属腐蚀掉,最后一步：钻孔,最终的电路板：,3.电路板雕刻机,步骤：第一步：输入原理图；第二步：设计PCB图；第三步：设置雕刻软件的参数；第四步：雕刻,用途：用于小批量的电路板制作,缺点：需要购买雕刻机和敷铜板，只能制作单层板、双层板，不能加工多层板,精度：最小加工线径:4-8mil；最小加工线距:6-8mil,六.演示电路板的设计过程,阻容耦合共射放大电路,演示1:如何把理论电路，设计成电路板,电路原理图,接插件：又称为接线端子,说明：,D:PROGRAMFILESALTIUMDESIGNERSUMMER09LibraryMiscellaneousDevices.IntLib,1.原理图元件、封装所在的库,2.各个元件的封装,D:PROGRAMFILESALTIUMDESIGNERSUMMER09LibraryMiscellaneousConnectors.IntLib,电阻：AXIAL0.4，电容：RAD0.2，接插件：HDR1X2，三极管：BCY-W3/E4,自动布线图,演示2：往届学生画的电路板,演示3：公司工程师画的电路板,演示4:电脑主板的PCB图,TI：美国德州仪器公司（TexasInstruments）网址：主要的芯片：单片机MSP430系列DSP2000系列、5000系列、6000系列等集成运放、74系列芯片、其它常用芯