PCB实验报告2

1、PCB实验报告2设计说明书内容一、设计要求和条件1.1 设计要求(1) 掌握印制电路板布线流程。(2) 掌握印制电路板设计的基本原则。根据已有的PCB实物板，抄画出PCB图。(4) 设计中所用到的元件封装必须符合实际的元件尺寸。绘制PCB图时，要求将信号线、电源线、地线的宽度区分开(6) 要求两引脚之间的连线最短。(7) 要求使用双面板布线。(8) 要求PCB图布局布线美观，抗干扰性能强。(9) PCB 图绘制成功后，要求将原理图画出。1.2 设计条件(1) 使用万用表辅助查找元件引脚之间的连接。(2) 在制作出网络表的前提下进行设计。(3) 使用 Protel DXP 专业软件进行设计。二、

2、设计目的(1) 理解别人的设计思路，提高自身的看图能力。(2) 学会绘制元件封装。(3) 掌握实物板中所用元器件的基本功能。(4) 学会制作网络表以及添加网络连接。在保证一定质量的前提下，能够快速的绘制出 PCB图三、设计方案论证3.1 设计思路对于学生而言，抄画PCB板无非有两种方法，一种是先画出原理图，再画出PCB另一种直接画出PCB图。在刚得知设计任务的时候，我的脑子也一直思维定势 的认为肯定要先画出原理图，才能进一步的绘制PCB图。后来经过老师的指导，我才知道，依据实物板中元件的走线，可以给元件封装添加网络连接，能省去绘制原 理图这一步骤，也简化了设计的难度。当然这两种方法都是值得尝试

3、的。3.2 设计方案方案一 : 根据实物板理解其原理，制作出库中没有的元件，将其调出并绘制出 原理图，再导入PCE进行布局布线。方案二：利用Protel DXP软件直接建立PCB文件，并将板子中用到的元件封装 画出，再在库中调出，放置在合适的位置、添加网络标号、布局、布线。3.3 设计流程图(1) 方案一的设计流程 ：设计说明书内容 根据实物板制作元件 绘制出电路原理图 根据实物制作封装导入PCB绘制印制板DRC检测完成(2) 方案二的设计流程 ：设计说明书内容根据实物板制作元件封装在PCB下调出封装添加网络连接绘制9 PCB图drC佥测完成两种方案经过一番对比之后，我发现方案一能使人更好的理

4、解其布线原理，且 绘制流程符合标准流程，对初学者来说是一种很好的学习方法，但是需要花费大量 的时间去研究元件引脚的连接问题。而方案二的流程很简单，跳过了对原理图的绘 制，能够节约大量时间。由于此设计的重点是得到 PCB图，所以我认为应该直接从 元件的封装入手，然后将其调出，添加网络标号，只要细心观察实物板的连线，精 心布局，此方案定能达到事半功倍的目的。故我选择了方案二。3.4 布线方案方案一: 采用自动布线法。将元件的位置摆放好后，便可使用系统内部的自动 布线功能，几秒内就可将一个庞大的复杂的电路布线成功，但可惜的是，布出来的 PCB图效果极差，导线的走线极不平滑，会有尖角产生，两个相距很近

5、的连接在一 块儿的焊盘，也可能会被绕了一大圈后才能连上，这也是用机器布线的一大弊端。方案二: 采用手动布线法。此方法的每一个环节都需要人为操作，要想布出一 个既美观又实用的PCB图，那是需要耗费大量的时间和精力的。但就目前的技术而 言，以质量为前提条件，手动布线是最常用的一种方法，因此，我选择方案二。3.5 实物板中用到的特殊元件(1)ATmega1280设计说明书内容p i* JI ST ：n i I F e n q nrr I ? I - I i I q r I T U s r(2)FT232RLTXDvccic30VCC.RXDftTS*CTBitiiFT232RLl7MCRESET*D

6、SR*OSCrO3CORbrCBU&13W3DUTG hl DCB-UK3CB-JS425ia26设计说明书内容(3) LM2576A右兀7DC np:;:i；5 0 v Hfrjj.atefiOutput 3 0A LoaeEN A(4)L M298NVSilorrriSENSFA15io12门UT2门EOTJT413143.6封装的绘制绘制封装的第一步是设置好图纸参数，由于我国主要使用公制单位毫米(Metric)，所以要将软件默认的英制单位(Imperial)改为公制单位，并在“ PCB板 选择项”中将其相关参数进行修改，具体修改为何值因人而异。修改完毕后就可以 开始绘制封装了。当我们测量

7、完元件引脚间距及其相关参数后，在放置焊盘的过程中经常会遇到 距离控制不精确的问题，在这里有一种方法：首先放置一个焊盘并将其设置为圆心 点。然后根据左下角的坐标轴放置接下来的焊盘，在移动焊盘的过程中我们还可以 根据放置的距离对“捕获网格”进行修改，这样就能放置处精确的距离。在丝印层 (Top Overlay)绘制封装的过程中应使其符合元件的实际大小，以保证能够顺利安装元件。完成元件绘制后应该将元件设置在中心点，设置方法如下: 编辑 ?设置参考点？中心。因为在PCB的绘制过程中，各个元件都是以中心点为移动和旋转的参考点，如果元件偏离中心点太远可能会导致无法放置到想要的位置。所以这点非常重要，初学者

8、很容易遗漏和元件原理图一样，元件封装图也可以在软件自带元件封装库中找到。由于元 件封装的命名有通用标准，我们只要知道所需绘制元件的封装名即可在软件自带封 装库中找到。本设计中所用到的元件封装如附录所示。3.7 PCB 板绘制及布线规则电路板设计的流程中最后一步就是 PCB板的绘制，也是最为重要的一步，它的好坏将直接影响其电路的好坏。其布线原则十分复杂，需要拥有多年的电路设计经 验的人士才能熟练掌握的技巧，特别是在高频电路尤为重要。因此，在这里不做过 多讨论，只对其基本原则进行讨论。(1) 元件布局虽然 Protel DXP 能够自动布局，但是实际上电路板的布局几乎都是手工完成的。要进行设计说明

9、书内容布局时，一般遵循如下规则 :1、按照电路功能布局如果没有特殊要求，尽可能按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左 边进入、从右边输出，从上边输入、从下边输出。 按照电路流程，安排各个功能 电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持方向一致。 以每个功能电路为核 心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和 缩短各个元件之间的引线和连接。数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。2、元件放置的顺序首先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，如电源插座、指示灯、开关和连 接插件等。 再放置特殊元件，例如发热元件、集成电路等。 最后放置小元件，例 如电阻、电容、二极管等

10、。(2) 网络连接1、装载了网络表之后，在打开的 PCB文件中执行Design?Netlist?Edit nets 命令，系统将弹出“网络表管理器”对话框。2、此时，可以在 Net in Class 列表中选择需要连接的网络，然后双击该网络 名或者单击下面的“ Edit ”按钮，系统将弹出 Edit Net 编辑网络对话框，此时可 以选择添加连接该网络的元件引脚。(3) 布线的规则1、线长: 铜膜线应尽可能短，在高频电路中更应该如此。铜膜线的不拐弯处应 为圆角或斜角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。 当双面板布线时，两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行

11、，以 减少寄生电容。2、线宽: 铜膜线的宽度应以能满足电气特性要求而又便于生产为准则，它的最小值取决于流过它的电流，但是一般不宜小于0.2mm。只要板面积足够大，铜膜线宽度和间距最好选择0.3mm。一般情况下，11.5mm的线宽，允许流过2A的电 流。例如地线和电源线最好选用大于 1mm 的线宽。3、线间距:相邻铜膜线之间的间距应该满足电气安全要求，同时为了便于生 产，间距应该越宽越好。最小间距至少能够承受所加电压的峰值。4、大面积填充 : 电路板上的大面积填充的目的有两个，一个是散热，另一个是用屏蔽减少干扰，为避免焊接时产生的热使电路板产生的气体无处排放而使铜膜脱落，应该在大面积填充上开窗，

12、后者使填充为网格状。使用敷铜也可以达到抗干扰 的目的，而且敷铜可以自动绕过焊盘并可连接地线。5、地线: 尽量加粗地线。若地线很细，接地电位会随电流的变化而变化，导致 电子系统的信号受到干扰，特别是模拟电路部分，因此地线应该尽量宽，一般以大 于 1mm 为宜。(4) DRC检查规则当PCB板绘制完成后，要怎样检查其是否符合设计规格呢，这时就要用到“设 计规则检查”这项功能。DXF提供了自动查错功能，而其约束规则是由自己设定 的。只要按照“布线规则”在“ PCB规则和约束编辑器”中找到相应的规则修改即 可。里面几乎包括了所有布线原则，如果在绘制的过程中违反了规则，系统将把错 误的部分显示为绿色，这

13、时你就要想办法将其修改。绿色导线即为不符合规则的导 线。那么要如何将其改为正确的呢答案很简单，只要在“PCBB则和约束编辑器”中找到导线宽度规则将其修改即可。具体操作如下：设计？规则，打开“ PCBg则和约束编辑器”找到 Design Rules?Routing?width 。将其最小线宽和最大线宽 做相应的修改即可解除错误。因此，规则是十分重要的，必须熟悉“PCBB则和约束编辑器”中的各项参数的含义。(5) 补泪滴设置一切工作做完之后，便可对整个 PCB图补泪滴以加固焊盘。可以通过执行选项 命令工具 ?泪滴来进行设置。设计说明书内容四、设计结果与分析4.1 设计结果(1)PCB 图t.观1!

14、 * a 4 # * *1 -T_11i V原理图设计说明书内容4.2结果分析由PCB图可以看出，PCB板的长为110mm宽为73mm采用的是双面板布线， 顶层为红线，底层为蓝线，图中的走线几乎都是以芯片ATmega128（为核心，从始至终都围绕着它进行布局布线，所以这些地方打的过孔也比较多，图中有些元件相 距较远，导致两个焊盘之间的距离较远，所以有些导线拉的很长，但在布线时，也 已尽最大的努力来避免类似的情况发生。图中的另一个特点是走线的粗细不同，即 地线电源线 信号线。这种关系牵涉到一个很重要的问题，既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源线、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产

15、品的 性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以我们对电源线、地线的布线非常慎 重，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：通常信号线宽为:0.20.3mm,最细宽度可达0.050.07mm,电源线为12.5 mm,以使电源线、 地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证板子的质量。PCB图画出之后，原理图的绘制问题也就迎刃而解，总体来看，本设计所用到 的元件并不多，主要有 ATmega1280 FT232RL L298N FT232RT等。在绘制原理图 时，可以用网络标号代替导线，将整个电路模块化，这里将其分为 5个模块，显得 简单、明了。 五、设计体会刚刚拿到板子的那一刻

16、起，给我的第一印象就是全是密密麻麻的走线，脑子里 一团雾水，仔细一看板子，发现上面的元器件大部分都标着名称，于是我们就以这 个线索为着眼点，开始搜集相关的信息。比如 ATmega1280 FT232RT、LM2576、 L298N,这些元器件都是我们在课堂上没有接触过的，如果不把这些芯片的管脚功 能及个数弄清楚，在布局布线时很容易出错。当我们把陌生的元件资料搜集好之 后，便开始利用 Protel DXP 软件建立元件库和封装库，封装的尺寸可用尺子在 PCB板子上测量出来，元件库中所画元件的尺寸，能保证和原理图中的其他元件相 匹配就可以了。有些元件的封装在库中也能找到，但是我们还是要以实物为准，

17、建 立一个属于自己的库，只有这样，才能为后续的布线工作做好充分的准备。基础工作做好之后，我们就进入了一个非常重要的一个环节添加元件和网 络连接，这是一项很艰巨的任务，需要对板子进行仔仔细细的观察，不可放过和漏 掉一条走线，由于要抄画的板子是双面板，所以两面都有走线，这也为设计增添了 不少障碍，只考人眼是不行的，这时万用表便成了不可或缺的工具。确定了两个元 件之间的连接关系后，我们要人为的添加网络连接，这一点老师在课堂上是强调过 的，但是由于隔的时间比较久，我们都有些生疏了，幸亏课本上有相关步骤和方 法，我们这才一步步的做出了所有元件的网络连接。整个设计中最关键的一块儿要数布线了，双面板与单面板相比要容易一些，这 其中少不了的是过孔，它的作用是连通各层之间的线路，当从顶层过度到底层