印刷电路板设计制作

4印制电路板设计与制作,电子技术实训,4印制电路板设计制作,熟悉印制电路板的基础知识掌握PCB板设计方法了解印制电路板的制作工艺流程，掌握单面板的制作技能。,基本要求,4印制电路板设计制作,4.1概述4.2印制电路板设计4.3板图设计的要求和制版工艺文件4.4印制电路板的制造工艺4.5印制电路板CAD4.6PCB项目实训,教学内容,4.1概述,4.1.1印制电路板简介4.1.2印制电路板种类,教学内容,4.1概述,4.1.1印制电路板简介,1.印制电路板的功能,提供电阻、电容、二极管、三极管、集成电路等电子元器件固定、装配的机械支撑；,实现分立元件、集成电路等电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘；,为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。,4.1概述,4.1.1印制电路板简介,2.印制电路板发展过程,印制电路板随着电子元器件的发展而发展，由此可以分为下面几个发展阶段：,返回,4.1概述,4.1.2印制电路板种类,1.单面印制电路板,早期的电路板主要连接较大体积的元器件，由于制造工艺水平不够高，主要是以单面板为主，常用于直插元件。,4.1概述,4.1.2印制电路板种类,2.双面印制电路板,集成电路的出现使电路板的布局更加的复杂，因此出现了双面板，即：两面都可以走线的电路板。,4.1概述,4.1.2印制电路板种类,3.多层印制电路板,随着超大规模集成电路、BGA等元器件的出现，双面板也不能适应布线的要求，出现了多层板（参见下一页图）。当前产品多数使用的是48层板（目前技术上可以做出20层以上的电路板），多层板特点：,解决电磁干扰问题，提高了电路系统的可靠性；由于可布线层数多，走线方便，布通率高，连线短，印制板面积也较小。,4.1概述,多层板结构图,4.1概述,多层板实物图（计算机主板),4.1概述,4.1.2印制电路板种类,4.软（绕）性印制电路板,软性印制板最突出的特点是具有挠性，能折叠、弯曲、卷绕。它也有单层、双层及多层之分，被广泛用于计算机、笔记本电脑、照相机、摄像机、通信、仪表等电子设备上。,返回,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法4.2.2印制电路板排版布局4.2.3印制电路板上焊盘及导线4.2.4印制电路板上的干扰及抑制,教学内容,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法,1.电路具体要求及参数的确定,电路工作原理和组成；各功能电路的相互关系及信号流向；找出干扰源和易受干扰的敏感元器件等；电路板工作环境及工作机制；电路工作的主要参数；原理图中的元器件型号、封装等。,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法,2.印制电路板结构、种类确定,1)印制电路板结构的确定,简单或功能惟一电路:采用单板结构中等及以上复杂电路:采用多板结构,2)印制电路板种类的确定,单面板：常用于分立元件电路；双面板：多用于集成电路较多的电路。,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法,3.确定板材、板厚、形状、尺寸,印制电路板的制作板材是覆铜板，覆铜板又分为单面板和双面板，单面板结构如下：,铜箔(厚度35-70m),单面板,覆铜面,基板面,基板（材料可以是：纤维、玻璃布、纸板，厚度有多种规格）,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法,双面板,铜箔(厚度35-70m),铜箔(厚度35-70m),基板（材料可以是：纤维、玻璃布、纸板，厚度有多种规格）,覆铜板A面,覆铜板B面,双面板结构如下图：,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法,1)板材选用,产品的技术要求产品工作环境产品工作频率同时兼顾经济性,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法,2)板材厚度确定,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法,3)形状和尺寸的确定,印制电路板外形选择一般尽量简单，最好选用矩形，避免采用异形板，可以降低成本。,印制板的尺寸还要考虑整机的内部结构和板上元器件的数量、尺寸及安装、排列方式。,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法,4.确定与板外连接方式,1)导线连接方式特点：简单、廉价、可靠，不易维修。,4.2印制电路板设计,4.2.1印制电路板设计方法,2)接插件连接,特点：维修、调试、组装方便；产品成本提高，对印制板制造精度及工艺要求高。,返回,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,1.布局原则,1)信号流向布放原则,信号的流向安排左输入、右输出或上输入、下输出。避免输入、输出，高、低电平部分交叉。,2)就近原则,要考虑每个元器件的形状、尺寸、极性和引脚数目，以缩短连线为目的，调整它们位置及方向。,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,3)布放顺序原则,以每个功能电路为核心元器件（集成电路）为中心，围绕它来进行布局：,属于同一功能模块电路的元器件尽可能布设在一起。,把容易产生相互影响或电磁干扰的元器件，应尽可能远离或采取屏蔽措施。,应尽可能避免金属壳的元器件相互触碰，以免因放电、击穿引起意外短路。,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,4)散热原则,易发热元器件应布置在靠近外壳或通风较好的地方并装上散热器，对于温度敏感的元器件，不宜放在热源附近或设备内的上部。,散热片,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,5)增加机械强度的原则,主要针对大而重的元器件：如电源变压器、大电解电容、带散热片的大功率晶体管等，布局时要注意其对整个电路板的重心、承受重力和震动产生的机械应力的影响，印制板应采用机械边框或支架加固，以免变形。必要时可将这些元器件转移到在底座上。,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,6)便于操作、安全的原则,调节元件（如电位器、可变电容器或可调电感线圈等）要考虑整机结构的安排。,为了保证调试、维修安全，特别要注意带高压的元器件（如显示器的阳极高压电路元件），尽量布置在操作时人手不易触及的地方。,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,元器件在整个版面上分布均匀、疏密一致。,元器件不要占满印制电路板版面，整个印制板要留有边框，通常为510mm。,元器件应该布设在印制板的一面，每个元器件的引出脚要单独占用一个焊盘。,2.元器件布局与安装,1)元器件布设原则,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,元器件的布设不能上下交叉（参见下图），相邻的两个元器件之间，要保持一定安全距离（一般环境中的间隙安全电压是200V/mm）。,元器件布设合理,元器件布设不合理,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,元器件的安装高度要尽量降低（稳定性好），一般不要超过5mm。,干扰器件的放置应尽量减小干扰。如发热元件放置于下风处；怕热元件放置于上风处，并远离发热元件等。,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,2)元器件的安装固定方式,一般元器件在印制板上的安装固定方式有卧式和立式两种，如下图所示。,元器件的安装图,4.2印制电路板设计,4.2.2印制电路板排版布局,元器件的排列格式分为不规则(适合于高频电路)和规则(适合于非高频电路)两种，如下图所示。,3)元器件的排列格式,元器件的排列格式图,返回,4.2印制电路板设计,4.2.3印制电路板上的焊盘及导线,元器件在印制板上的固定，是靠电极引线焊接在焊盘上实现的。元器件彼此之间的电气连接，依靠印制导线。,1.焊盘,元器件通过板上的引线孔，用焊锡焊接固定在印制板上，印制导线把焊盘连接起来，实现元器件在电路中的电气连接。引线孔及其周围的铜箔称为焊盘。,4.2印制电路板设计,4.2.3印制电路板上的焊盘及导线,1)焊盘的形状,圆形焊盘,椭圆焊盘,岛形焊盘,4.2印制电路板设计,4.2.3印制电路板上的焊盘及导线,2)焊盘外径,D,d,焊盘,引线孔,对单面板，假设焊盘孔为d，焊盘直径为D，则：D（d+1.3）mm,对双面板，取D2dmm,4.2印制电路板设计,4.2.3印制电路板上的焊盘及导线,3)孔的设计,D,d,焊盘,引线孔,引线孔（参见右图）。,如：元器件引线直径为d1，焊盘孔经为d则：d（d1+0.3）mm,4.2印制电路板设计,4.2.3印制电路板上的焊盘及导线,过孔。也称连接孔，为不同层间电气连接(参见下图）。通常过孔的直径取0.6mm0.8mm，密度高时可减少到0.4mm。,4.2印制电路板设计,4.2.3印制电路板上的焊盘及导线,2.印制导线,1)印制导线的布局顺序,印制导线布局的时候，应该先考虑信号线，后考虑电源线和地线。,为了减小导线间的寄生耦合，在布线时尽量避免输入和输出端的导线相邻平行，最好用地线隔开。,4.2印制电路板设计,4.2.3印制电路板上的焊盘及导线,2)印制导线的走向和形状,印制导线走向以自然为佳，拐弯一般取圆弧形（参见下图），而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。,4.2印制电路板设计,4.2.3印制电路板上的焊盘及导线,3)印制导线的宽度,电源线和接地线在设计时要适当加宽，一般取1.52.0mm。在条件允许的情况下：地线宽度电源线宽度信号线宽度。,当要求印制导线的电阻和电感比较小时，可采用较宽的信号线；当要求分布电容比较小时，可采用较窄的信号线。,一般导线的宽度可按1A/mm估算。,4.2印制电路板设计,4.2.3印制电路板上的焊盘及导线,4)印制导线的间距,在设计时，印制导线间距通常采用11.5mm。,在设计单面板时，遇到导线交叉的情况，可采用跨接线（参见右图），但这种跨接线应该尽量少且跳线长度不得超过25mm。,5)避免导线的交叉,返回,4.2印制电路板设计,4.2.4印制电路板上的干扰及抑制,1.地线布置引起的干扰及抑制,地线产生的干扰,1)地线布置不当引起的干扰,地线布置不当引起的干扰参见右图，由于A、B之间存在感抗，即使流经的电流很小，在A-B间产生的信号也足以造成不可忽视的干扰。,4.2印制电路板设计,4.2.4印制电路板上的干扰及抑制,2)地线产生干扰抑制,并联分路式（如下图所示）。,并联分路式接地,大面积覆盖接地。,4.2印制电路板设计,4.2.4印制电路板上的干扰及抑制,2.电源产生的干扰与抑制,主要是原理设计或印制电路板设计不合理(参见右图)。,1)电源产生的干扰原因,4.2印制电路板设计,4.2.4印制电路板上的干扰及抑制,2.电源产生的干扰抑制,尽量使强电、弱电电路分割开,设置滤波电容,电源入口；电源线在板内走线大于100mm处；集成芯片供电电源处。,4.2印制电路板设计,4.2.4印制电路板上的干扰及抑制,减小磁性元件对印制导线的干扰。,3.电磁干扰及抑制,1)电磁干扰的产生,平行线效应、天线效应、元器件之间电磁干扰等,2)电磁干扰的抑制,避免印制导线之间的寄生耦合；,设置屏蔽地线；,返回,4.3板图设计的要求和制版工艺文件,4.3.1板图设计4.3.2制版工艺文件,教学内容,4.3.1板图设计,根据信号流向或排版方向，重新排列元器件的位置，使元器件在同一平面上按照电路接通，并且彼此的连线不能交叉。,1.板图设计的一般原则,如果遇到交叉，就要重新调整元器件的排列位置与方向，来解决或避免这种情况。,4.3板图设计的要求和制版工艺文件,4.3.1板图设计,在单面板上采用“跳线”来保证不交叉单线连接（参见下图）。,跳线,4.3板图设计的要求和制版工艺文件,4.3.1板图设计,2.板图设计要求,在确定的制板面积上，根据元器件的位置及尺寸，实际排定印制导线时，应尽量做到短、少、疏。,要求电路板版面尺寸、焊盘位置、印制导线的连接与走向、板上各孔和尺寸及位置等明确标注出来，同时在设计文档中注明电路板的各项技术要求。,4.3板图设计的要求和制版工艺文件,返回,4.3.2制版工艺工件,4.3板图设计的要求和制版工艺文件,板的材质、厚度、板的外形及尺寸、公差；焊盘外径、内径、线宽、焊盘间距及尺寸、公差；焊盘钻孔的尺寸、公差及孔金属化的技术要求；印制导线和焊盘的镀层要求（指镀金、银、铅锡合金等）；板面助焊剂、阻焊剂的使用等。,返回,4.4.1印制电路板的生产工艺4.4.2印制电路板的检验,教学内容,4.4印制电路板的制造工艺,4.4印制电路板的制造工艺,4.4.1印制电路板的生产工艺,1.工厂批量生产印制电路板,PCB板的生产，涉及化工、电子、计算机、机械和印制等多方面技术设备，以双面板为例的PCB板的生产工艺流程为：底片(光绘)选材下料钻孔金属孔化覆膜图形转移电镀去膜蚀刻表面涂敷检验,4.4印制电路板的制造工艺,4.4.1印制电路板的生产工艺,2.实验室制作印制电路板,手工制作工艺流程图,返回,4.4印制电路板的制造工艺,4.4.2印制电路板的检验,印制板外形尺寸与厚度，特别是与插座导轨配合的尺寸。导电图形的完整和清晰，有无短路或断路、毛刺等。表面质量：是否光滑、平整，是否有凹凸不平点或划伤的痕迹。检查焊盘孔及其他孔的位置及孔径，有无漏打或打偏情况。,1.外观检验,4.4印制电路板的制造工艺,4.4.2印制电路板的检验,镀层质量：镀层平整光亮，无凸起缺损。涂层质量：阻焊剂均匀牢固，位置准确，助焊剂均匀。板面平整无翘曲。字符标志应清晰、干净，无渗透、划伤、断线等现象。,4.4印制电路板的制造工艺,4.4.2印制电路板的检验,1)连通性检验可用数字万用表二极管挡对导电图形的连通性进行检验，重点是双面板的金属化孔和多层板的连通性能。,2.电气性能检验,2)绝缘性能检验在一定的温度和湿度下检测同一层不同导线之间或不同层导线之间的绝缘电阻，以确认印制板的绝缘性能。,4.4印制电路板的制造工艺,4.4.2印制电路板的检验,可焊性。检验焊料对导电图形的润湿性能。,3)工艺性能检验,镀层附着力。将质量好的透明胶带粘到要测试的镀层上，按压均匀后快速掀起胶带一端扯下，镀层无脱落为合格。,返回,4.5印制电路板CAD,4.5.1关于AltiumDesigner4.5.2集成元件库创建4.5.3电路原理图的设计4.5.4PCB板图设计,教学内容,4.5印制电路板CAD,4.5.1关于AltiumDesigner,1.Altiumdesigner组成,电路原理图(SCH)设计印制电路板(PCB)设计电路仿真可编程逻辑电路设计信号完整性分析,4.5印制电路板CAD,4.5.1关于AltiumDesigner,1)电路原理图设计,电路原理图设计系统由电路原理图（SCH）编辑器、原理图元器件库（SCHLib）编辑器和各种文本编辑器等组成。,电路原理图设计系统主要功能：,绘制和编辑电路原理图;制作和修改原理图元器件符号或元器件库等;生成原理图与元器件库的各种报表。,4.5印制电路板CAD,4.5.1关于AltiumDesigner,2)印制电路板设计,印制电路板（PCB）设计系统由印制电路板（PCB）编辑器、元器件封装编辑器（PCBLib）和板层管理器等组成。,印制电路板设计主要功能：,印制电路板设计与编辑；元器件的封装与管理；板型的设置与管理。,4.5印制电路板CAD,2.PCB项目设计基础,创建PCB项目,创建元器件符号库和封装库并绘制元器件符号及封装,创建原理图文件并设计原理图,创建PCB文件并设计PCB,4.5.1关于AltiumDesigner,1)PCB项目设计工作流程,4.5印制电路板CAD,3.AltiumDesigner设计管理器,1)工作区（参见下一页图）,AltiumDesigner主要文档编辑区域,不同种类的文档在相应的文档编辑中进行编辑，例如原理图文档使用SchematicEditor编辑、PCB文档使用PCBEditor编辑等。,执行菜单命令“开始所有程序AltiumDesigner”或者双击桌面上AltiumDesigner快捷图标，即可启动AltiumDesigner。,4.5.1关于AltiumDesigner,4.5印制电路板CAD,主菜单栏,DXP系统菜单,面板,工作区面板,工作区,工作区面板切换按钮,文档栏,4.5印制电路板CAD,2)Workspace面板,默认设置：一些面板放置在应用程序的左边，一些面板可以弹出的方式在右边打开。,3)菜单栏,主要有DXP系统菜单和主菜单。DXP系统菜单主要用于各种操作命令及局部参数设置等。,4.5.1关于AltiumDesigner,4.5印制电路板CAD,4.系统参数设置,执行“DXPPreferences”命令，弹出系统参数设置对话框。,1)系统常规参数设置,单击“SystemGeneral”进入系统常规参数设置界面，主要用来设置系统的基本特性。,4.5.1关于AltiumDesigner,4.5印制电路板CAD,例如下图，勾选确定后重启系统即变为中文界面。,设置中文界面,4.5.1关于AltiumDesigner,4.5印制电路板CAD,2)原理图常规参数设计,单击“SchematicGeneral”进入原理图常规参数设置界面，主要用来设置原理图的基本特性。,4.5.1关于AltiumDesigner,4.5印制电路板CAD,5.项目操作,1)新项目的创建,执行菜单“FileNewProjectPCBProject”命令，系统将创建一个PCB项目工程，其默认的文件名为PCB_Project1.PrjPCB参见右图。,新建项目,4.5.1关于AltiumDesigner,4.5印制电路板CAD,2)项目的保存及命名,执行“FileNewSaveProject”命令或将鼠标移到PCB_Project1.PrjPCB处，单击“鼠标右键SaveProject”，此时系统弹出对话框，指定这个项目工程保存的位置和文件名（练习一），单击“保存”按钮即可，参见右图。,4.5.1关于AltiumDesigner,4.5印制电路板CAD,3)项目的打开和关闭,执行“FileOpenProject”命令，在弹出的窗口中选中要打开的项目，单击“打开”即可打开选中的工程。,将鼠标移到项目面板的工作区中的“练习一.PrjPCB”位置，点击鼠标右键，弹出右键菜单，执行“CloseProject”命令，即可关闭项目。,4.5.1关于AltiumDesigner,4.5印制电路板CAD,4)向项目添加与移除文件,向项目添加文件。执行菜单“ProjectAddNewtoProject”（添加新的原理图）或“AddExistingtoProject”（已有原理图或PCB文件）命令，在弹出的窗口中选中需要添加到项目的文件，单击打开，即可把选中的文件添加到项目。,4.5.1关于AltiumDesigner,4.5印制电路板CAD,从项目中移除文件。执行“FileClose”命令，把当前编辑中的文件先关闭，将鼠标移到项目面板中要移除的文件上，点击鼠标右键后弹出菜单，执行“RemovefromProject”命令，确定后即可把相应的文件移除。,4.5.1关于AltiumDesigner,返回,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,执行菜单“FileNewProjectIntegratedLibrary”命令，系统将创建一个默认文件名为Integrated_Library.Libpkg的集成库。,以创建数码管库文件为例：,1.新建一个集成元器件库文件,将鼠标移到Integrated_Library.Libpkg处，单击“鼠标右键SaveProject”，可将文件改名(如数码管)、保存等。,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,1)在工程项目中添加一个SchematicLibrary文件，并将文件改名为数码管元件.SchLib保存。,2.原理图库创建,原理库文件创建、命名、保存,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,执行菜单“PlaceRectangle”命令，在图纸中心放置一个大小合适的矩形。,2)元件符号绘制及参数设置,元器件符号绘制,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,执行菜单“PlaceLine和PlaceEllipse”命令绘制“8.8.8.”。,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,执行菜单“PlacePin”命令放置10个管脚，管脚的节点朝向元件的外侧。同时双击管脚修改其属性（参见右图）。,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,绘制完成的数码管图,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,元器件属性设置,执行“ToolsComponentProperties”菜单命令，弹出库元器件属性对话框，其元器件属性设置部分参见右图。,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,元器件封装设置,库元器件属性对话框，其封装部分如图右图所示。单击Add按钮，选中Footprint确定后弹出封装浏览框。如没有现成的封装，则需要创建。,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,1)在数码管工程中添加一个PcbLibrary文件，并将文件改名为数码管封装保存。,3.封装库创建,封装库文件创建、命名、保存,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,2)设置环境参数,执行菜单“ToolsLibraryoptions”命令，进入环境设置对话框（参见下一页），主要设置元器件栅格和捕获栅格，可以根据需要调整。,点击左上角标志或按“Ctrl+Q”键，可以进行单位（英制mil和公制mm）转换。,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,封装库文件环境设置对话框,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,根据数码管实际外形尺寸（参见下一页)，在TopOverlay层执行菜单“PlaceLine”命令精确绘制元件的外形。,3)元器件封装绘制,绘制元器件封装外形轮廓,执行菜单“PlaceFillCircle”命令绘制小数点。,点击导线或小数点，在弹出的对话中可修改导线精细及小数点大小。,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,数码管实际尺寸,绘制完成的数码管外形图,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,放置焊盘,执行菜单“PlacePad”命令精确放置12个焊盘。焊盘没放下来之前按“Tab”键或放下来后，双击焊盘，进入焊盘属性设置对话框（参见下一页图），修改焊盘编号。,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,焊盘属性设置对话框,放置焊盘的数码管外形图,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,HoleInformation/孔洞信息：一般比引脚略大一点，形状由元器件引脚决定。,Designator/焊盘标志：必须与原理图库中元器件符号中的引脚号一一对应。,SizeandShape/焊盘尺寸和外形：一般为空洞尺寸的2-3倍，通常1号焊盘为方形。,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,执行菜单“EditSetReferencePin1”命令设置参考点在第一个管脚上，也可设置在其他位置。,坐标原点,设置元器件封装的参考点,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,执行菜单“ToolsComponentProperties”命令修改封装名称，封装名称前后统一。,修改封装名称,4.5印制电路板CAD,4.5.2集成元器件库创建,执行“ProjectCompileIntegratedLibrary数码管.LibPkg”菜单命令，对集成库文件进行编译，在当前文件夹下ProjectOutputsfor数码管目录将自动生成新的集成库目标文件数码管.IntLib。,4.编译集成库,返回,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,1)新建原理图文件,在进入SCH设计前，需建立一个新的原理图文件，扩展名为.SchDoc。,2)设置工作环境参数,可根据实际电路的复杂程度来设置图样的大小，一般情况下图样大小设为A4。,1电路原理图的设计流程,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,3)添加元器件库,元器件保存在元器件库里面，放置元器件之前必须先把需要用到的元器件对应元器件库添加。,4)放置元器件,从元器件库中选取所需元器件，摆放到图样合适的位置，并对元件的名称、封装进行定义和设定。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,5)原理图连线,根据实际电路的需要，利用SCH提供的各种工具、指令进行连线，构成一幅完整的电路原理图。,6)建立网络表,要完成印制电路板的设计，还需要生成一个网络表文件。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,7)原理图的电气检查及编译、调整,当完成原理图连线后，利用AltiumDesigner提供的错误检查报告修改原理图，直到原理图通过电气检查。,8)原理图报表输出,AltiumDesigner对设计好的原理图和各种报表进行存盘和输出打印，为PCB板的设计做好准备。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,以555定时电路（参见下图）为例，介绍原理图的绘制方法。,2.原理图绘制实例训练,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,1)新建一个PCB项目工程,PCB项目工程的创建、保存及命名参见4.5.2PCB项目设计基础。,新建PCB项目,PCB项目保存及命名,4.5印制电路板CAD,2)新建一个原理图文件,在工程项目中添加一个Schematic文件，并将文件改名为555定时电路.SchDoc保存。,原理库文件创建、命名、保存,4.5.3电路原理图设计,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,3)原理图工作环境设置,执行菜单“DesignDocumentOptions”命令，系统将弹出下一页对话框，在其中选择SheetOptions选项卡进行设置图纸的大小、方向、网格大小及标题栏。,4.5印制电路板CAD,原理图工作环境设置对话框,4.5.3电路原理图设计,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,MiscellaneousDevices.IntLib:包含常用的电阻、电容、二极管、三极管等的符号；,MiscellaneousConnectors.IntLib:包含常用的接插器件等；,常用元器件库,4)加载/移除元件库及查找元器件,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,厂家名称.IntLib：包含各自厂家生产的元器件的符号和封装，可以在安装目录下的“库”文件夹中找到。,如NE555库文件可在“AltiumDesignerWinter09LibrarySTMicroelectronicsSTAnalogTimerCircuit.IntLib找到。,如果集成元器件库里没有,则需要自主设计其原理图符号及封装（参见本章4.5.2）,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,执行“DesignAdd/RemoveLibrary”命令或在Libraries面板上单击“Libraries”按钮，系统弹出下一页对话框，通过此对话框就可以装载或卸载元件库。,加载/移除元件库,根据教材表4.7装载所需要的元件库。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,加载或移除元件库对话框,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,查找元器件,执行菜单“ToolsFindComponent”命令或在Libraries面板上单击“Search”按钮，系统弹出下一页搜索库窗口，输入要搜索的元器件名称等信息，确定搜索范围，单击“Search”即可对元器件的搜索。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,高级搜索库窗口,搜索结果,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,5)元器件放置及排列,绘制原理图首先要进行元件的放置。在放置元件时，设计者必须知道555定时电路所有元件所在的库（参见下一页PPT表格），从中取出元器件。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,通过输入元件名来选取元件,如果知道元件的编号名称，如8050三极管编号为NPN,可通过执行菜单命令：,“PlacePart”或直接单击布线栏上的按钮，系统弹出下一页所示的对话框，用户可以选择需要放置的元件。,元器件放置方法,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,放置元件对话框,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,从元件库管理器的元件列表中选取,以选取NPN三极管为例：,在面板Libraries栏中的下拉列表中选取“MiscellaneousDevices.IntLib”库，然后在元件列表框中使用滚动条选中NPN（参见下一页图），双击鼠标左键，屏幕上将会出现一个可随鼠标指针移动的元件图形，将它移到图纸适当的位置，然后单击鼠标左键使其定位。,4.5印制电路板CAD,从元件库管理器选取元器件,4.5.3电路原理图设计,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,完成元器件放置。依次从元件库中选择、放置编辑原理图所需的元件。,原理图所有元器件的放置,完成电源和接地端放置。在布线工具栏中单击“”、“”按钮，把鼠标移到合适位置，点击鼠标左键即可放置所需要的电源和接地端。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,完成元器件放置的原理图,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,元器件属性设置,双击元器件即可打开相应的元器件属性窗口，参见下一页图。Designator（标识栏）输入元器件的编号，如R1、R2；C1、C2等，Comment（注释栏）输入元器件的型号、参数等，查看是否已有封装，如果有是否正确，否则需重新指定元器件的封装。,4.5印制电路板CAD,元器件属性设置,4.5.3电路原理图设计,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,元件的移动,a元件的选取。在图纸的合适位置按住鼠标左键，光标变成十字状，拖动光标到合适位置，松开鼠标，即可将矩形区域内的所有元件选中，参见右图。,元器件在图纸上位置的调整,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,b元件的移动。用鼠标左键单击被选中的元件组中的任意一个元件不放，待十字光标出现即可移动被选择的元件组到合适的位置，然后松开鼠标左键即可。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,元件的旋转,选中某个元件后单击“Space”键，就可以让元件以900旋转；或选中元件后，执行“EditMoveRotateSelection”或“RotateSelectionClockwise”命令也可实现元件的旋转，参见下图。,选中需要旋转的电阻,旋转后的电阻,4.5印制电路板CAD,元件经过编辑和调整后的电路图,4.5.3电路原理图设计,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,6)元件间连线和放置节点,要进行连线操作，可单击绘图工具栏上的按钮,或执行“PlaceWire”命令。,元件间的连接操作,电路节点的放置,十字交叉的连线是不会自动添加节点，需执行“PlaceManualJunction”命令放置节点（参见一页）。在节点上双击鼠标左键，可打开下一页PPT对话框对节点进行设置。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,节点修改对话框,自动产生节点,手动添加节点,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,7)编译原理图的电气连接,原理图完成后，可以执行菜单“ProjectCompilePCBProject”命令进行编译。,编译后执行菜单“ViewWorkspacePanelsSystemMessages”命令，即可显示555定时电路项目编译检查结果。如果电路绘制正确，Messages面板是空白的；如果报告给出错误，则需要检查电路并确认所有的导线和连接是否正确。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,8)查看封装管理器,执行菜单“ToolsFootprintManager”命令可以查看，参见下一页图。注意：元器件的注释（Comment）、封装栏（Footprint）不能有空白,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,生成网络表文件,9)生成原理图报表,执行“DesignNetlistforProjectProtel”命令，系统就会生成一个555定时电路.NET文件。,从项目管理器列表中的“Generated”中，选择并双击NetlistFiles中所产生的555定时电路.NET文件，系统将进入AltiumDesigner的文本编辑器，并打开该.NET文件，参见下一页。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,系统自动生成的网络表,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,生成元件列表,元件的列表主要用于整理一个电路或一个项目文件中的所有文件，主要包括元件的名称、标注、封装等内容。,打开原理图文件，执行“ReportsBillofMaterial”命令，系统会弹出下一页所示的窗口，在此窗口可以看到原理图的元件列表（参见下一页）。,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,原理图的元件列表,4.5印制电路板CAD,4.5.3电路原理图设计,10)原理图打印输出,原理图绘制结束后，往往要通过打印机或绘图仪输出，以供设计人员参考、备档。用打印机输出，首先要对页面进行设置，然后设置打印机，包括打印机的类型、纸张大小、原理图纸等内容。,返回,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,1.PCB绘图的基础知识,1)PCB印刷电路板选用,单面板。单面敷铜，通常用于直插器件（THT）电路。,双面板。双面都敷有铜的印制电路板，双面都可以布线焊接，是一种常用的电路板。,多层板。一般用于复杂的电子电路。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,TopLayer：顶层铜箔走线层（默认红色）。BottomLayer：底层铜箔走线层（默认蓝色），单面板一般只用底层走线；双面板则用顶层和底层走线。Mechanical-Layer1-4：机械层，用于尺寸标注等。,2)板层设计,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,TopOverlayer：顶层丝印层，用于字符的丝网露印（默认黄色）；BottomOverlayer：(可选）底层丝印层；Keep-OutLayer：边框层，主要用于绘制印制电路板的边框尺寸；Multi-Layer：复合层，主要用于放置焊盘；,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,SolderMask阻焊层：在PCB电路板布上铜箔导线后，还要印刷一层阻焊层,通常为绿色，防止焊接时短路。对于双面板或者多层板，阻焊层分为“TopSolder顶层阻焊层”和“BottomSolder底层阻焊层”两种。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,3)过孔、印刷导线、焊盘的设计过孔、印刷导线、焊盘的设计参见本多媒体课件4.2.3节。,4)元器件的封装,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,元器件的封装就是实际元器件焊接到印刷电路板的焊接位置与焊接形状，包括了实际元器件的外形尺寸，所占空间位置，各管脚之间的间距等。,元件封装的分类,插针式封装（THT）,双列直插式集成电路封装,插针式封装元件安装焊接时，元件引脚将通过焊盘中心孔穿过PCB板，焊盘层属性是MultiLayer。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,常用插针式分立元件封装图,电阻,无极性电容,电解电容,三极管（TO-226）,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,表贴式封装（SMT）,表贴式封装元件安装焊接时，引脚是贴附在PCB板表面上的，焊盘层属性必须为单一表面（Toplayer或Bottomlayer)。,表贴式元件封装,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,元件封装的编号,元件封装的编号一般为“元件类型+焊盘距离（焊盘数）+元件外形尺寸”。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,可以根据元件封装编号来判别元件封装的编号规格。如电阻的封装AXIAL0.3中的0.3表示管脚间距为0.3英寸或300mil（1英寸=1000mil）；双列直插式IC的封装DIP8中的8表示集成块的管脚数为8（参见下一页）。,元件封装中数值的意义,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,常用元器件封装,4.5印制电路板CAD,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,2.PCB板设计流程,1)新建PCB文件,建立一个新的PCB文件，扩展名为.PcbDoc。,2)PCB工作环境设置,主要是板参数设置，如度量单位、跳转栅格、组件栅格、电栅格、可视化栅格等。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,3)导入原理图的设计,在确保原理图元器件有相应的封装、PCB编辑下加载了相应封装库的前提下，从原理图SCH更新PCB，把原理图的信息全部更新到PCB上来。,4)布线规则设置,对比较复杂的电路，采用自动布线，需要详细的布线设置；对于简单的电路，只需要设置线宽、间距、板层等。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,5)规划电路板大小,根据电路的复杂程度或配合外壳形状的需要确定PCB的外形及尺寸。,6)PCB布局,布局好每一个元器件在PCB板上的位置，注意做到抑制干扰源，切断干扰传播路径，保证满足电磁干扰要求。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,7)PCB自动布线和手工布线,简单的电路：如果要求布线质量好的话，一般采用手动布线。,复杂的电路：采用手动自动手动布线流程；,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,设计规则检查,PCB设计完成后，为了保证所进行的设计工作如元器件布局、布线等符合所定义的设计规则，必须通过设计检查。,Gerber文件输出,Gerber文件一种国际标准的光绘格式文件，将设计好的PCB文件转换为Gerber文件和钻孔数据后交付工厂加工。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,1)新建一个PCB文件,PCB文件创建命名保存,3.PCB板设计实例训练,以555定时电路PCB设计为例。,打开已经存在的555定时电路原理图文件，通过执行“FillNewPCB”菜单命令，新建一个PCB文件，单击鼠标右键保存为“555定时电路.PcbDoc”,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,2)PCB工作环境设置,PCB工作环境设置主要是板参数设置，执行菜单“DesignBoardOptions”命令，进入下一页PPT板参数设计窗口。,MeasurementUnit/度量单位。用于PCB编辑状态下设置的度量单位，可选择英制（Imperial）或公制（Metric）度量单位(可通过Ctrl+Q键切换）。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,板参数设置窗口,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,SnapGrid/可捕捉格点或栅格。用于设置图样获获格点的距离即工作区的分辨率，也就是鼠标移动的最小距离。,ComponentGrid/元器件格点或组件栅格。一般选默认值。,ElectricalGrid/电气栅格。用于系统在给定范围内进行电气点的搜索和定位。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,VisibleGrid/可视化栅格。选项区域中的“Markers/标记”选项用于选择所显示格点的类型：Lines线状的；Dots点状的。Grid1/栅格1和Grid2/栅格2分别用于设置“可见格点1”和“可见格点2”的值，也可使用系统默认的值。,4.5印制电路板CAD,4.4.4PCB板的设计,3)规划电路板大小,确定工作层面。在PCB编辑器的工作状态下，单击工作窗口下方的“Keep-OutLayer”标签，即可设定。,确定电路板的边界。执行“PlaceLine”菜单命令，等光标变成十字光标后，就可以绘制PCB板边界。,设定原点。可执行“EditOriginSet”菜单命令在PCB边框的左下角设定原点。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,4)导入原理图,在PCB编辑器中执行“DesignImportChangeFrom555定时电路.PrjPcb”命令，单击“ExecuteChanges”按钮，系统开始执行原理图的传送。如果没有错误，自动选中“Done”，参见下一页PPT图。单击“Close”按钮，可关闭对话框。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,完成原理图的传送对话框,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,执行“ViewFitDocument”命令，显示出所有元件以及元器件之间的连接关系。,更新后的PCB图,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,5)布线规则设置,在PCB编辑环境下，执行“DesignRules”命令打开规则设置对话框（参见下一页图）。,对话框左侧显示的是布线规则的类型；右侧显示对应布线规则的设置属性；左下角“Priorities/优先权”按钮，可以对同时存在的多个布线规则进行优先权设置。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,规则设置对话框,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,设置间距,最小间距设置,执行“DesignRules”命令，选中左下图Electrical下的Clearance选项修改最小电气间距，设定最小间距为0.3mm。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,设置导线的宽度,导线宽度的设置,执行“DesignRules”命令，选中Routing下的Width选项可修改布线的宽度。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,信号线宽度设置。将信号线Signal线宽改为0.4mm：鼠标单击Width，Name栏改为single，线宽改为0.mm。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,电源线（VCC）设置。将VCC线宽改为0.8mm：鼠标右键单击Width，选择“NewRule”，Name栏改为+12V，Net选择+12V，线宽改为0.8mm。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,地线（GND）宽度设置。用同样的方法把GND线的线宽改为0.5-1mm.,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,线宽优先权设置,单击规则设置对话框该左下角“Priorities”按钮，可以对同时存在的多个布线规则进行优先权设置，如下图所示。,4.5印制电路板CAD,4.5.4PCB板的设计,设置布线层：单面板、双面板确定,设置布线层,选中规则设置对话框左侧RoutingRoutingLayers显示布线层的放置。系统默认的双面板，如果需要设置为单面板，