FM收音机印制电路板的设计

1、FM收音机印制电路板的设计FM收音机印制电路板的设计必需的预备知识：1、印制电路板的定义、制作方法。P197中2、Protel99 SE PCB的启动及界面认识。P199-2023、Protel99 SE PCB 基本操作。P202-2224、布线及布线规则。P266-2675、PCBLib编辑器的启动及界面认识。P316-319元器件封装的创建：所谓元件封装图形，就是元件外轮廓形状及引脚尺寸， 它由元件引脚焊 盘大小、相对位置及安装时在元件面投影的外轮廓形状、尺寸等部分组成。反映 元件安装时的真实情况一一所占板面位置的形状及大小、焊盘大小及位置。但是，在Advpcb.ddb和Miscella

2、neous.ddb两个设计文件包内，都找不 到除三极管Q1、Q2和集成电路CD9088cB以外的封装图形(P208-209),所以, 我们首先要创建自己的元件封装图形库，才能进行印制板的进一步设计。1、在Documents文件夹里面创建一个自己的元件封装图形库文件(PCB Library Document)MYPCBLIB.LIB 并打开。P3162、我们先来创建耳机插座的封装：a.按元件列表窗下的“Rename”进行元件重命名“耳机插座”。b.按主工具栏中的二键，设定捕捉栅格宽度为10miL1000mil=1 英寸=2.54cmc.单击ToolsLibrary命令，选Layers标签，如图9

3、勾选，OK。图9d.适当放大绘图区，单击“Edit'Set ReferenceLocatiori'命令，移动 光标，设定坐标原点，或单击“ EditJumpReference命令，跳 转至坐标原点。e.利用绘图工具条，先放置焊盘，直径100mil （在焊盘定位之前， 按键盘Tab键，进入焊盘属性对话框，把“ X-Size”和“Y-Size” 分别改成100mil）。再切换到TopOverlLayer层,放置元件的外 轮廓线，最后切换到KeepOutLayer层，放置固定圆孔，半径20mil（放置圆圈时，其操作顺序是先确定圆心位置，然后是半径长 度，再就是起点和终点）。如图10,

4、其中尺寸都是按实际元件的 尺寸测量出来的。请大家精细绘制。每小格20mil,注意原点所 在的位置。线宽可取5-10miLf.耳机插座封装绘制完毕，存盘。3、接着绘制开关电位器封装：a.单击ToolsNew Component命令，出现一个元件创建向导，点击 其“Cancel”按钮，放弃使用向导。b.元件重命名为“开关电位器”，继续完成绘制，焊盘直径100mil, 如图11。注意：大小圆圈都要放置在 KeepOutLayer层上，因为开关电位器 安装时要打一个大圆孔，具上禁止布线，其中小圆圈是为打 大孔时定位用的。圆心都在原点。图104、绘制按键开关封装：如3、中的方法，继续绘制按键开关，元件重

5、命名为“按键开关” ， 焊盘直径为70mil,如图12。注意：中心圆圈代表按钮，外框内的两横线代表按键开关内部引脚“1 和“4”短路，“2”和“3”短路，都在TopOverLayer层上。5、绘制变容二极管封装如图13:元件重命名为“变容二极管”，焊盘直径70mil o注意：带“+”号一端焊盘必须编号为“1”，因为真实变容二极管这 端为正极，而原理图中变容二极管电气图形符号（BB910）的正极编号为“1”。在根据各引脚功能不同的真实元件而绘制出来的元件 封装图形中，各焊盘就被分别赋予了与其位置对应的真实元件引脚 所具有的功能（如正极，负极，E极，B极等），而原理图中相应元 件的电气图形符号在其

6、被绘制时各引脚已经分别赋予了不同的功 能，那么，具有相同功能的元件封装图形中的焊盘与电气图形符号 中的引脚，它们的编号必须相同。否则在电路板的绘制过程中会带 来违反原理图的连接错误。图11图13图146、绘制卧式电解电容封装，如图14:重命名为“卧式电解电容器”，焊盘直径70mil。注意：该封装正极编号为“ 1”。7、绘制立式电阻封装，如图15:命名为“立式电阻”，带圈焊盘，表示元件安装时该端要贴板安装。8、绘制瓷片电容（图16）、线圈（图17）和灯（图18）的封装： 分别命名为 “瓷片电容”，“线圈”和 “灯”、焊盘直径70mil至此，我们把要用到的元件封装都创建好了，下面，我们开始印制电路

7、板的设计。印制电路板的设计：1、在原理图.Sch中给各元件指定采用的封装。a.双击元件，进入元件属性对话框，在 Footprint框内填上所需的 封装名字，参考图19。ABCDE1Part TypeDesignatorFootprintDescription25TL1线网347 uL4axial-0.44犷u卜口axial-0.45100u 稣C14阱式电解电容器Electrolytic Capacitor6104 C5窗片电容Capacitor1104 C6豫片电容Capacitor8122R1立式电限9124 R3立式电阻101E1 C12饶片电容Capacitor11202016食片电容

8、CapacitorCapacitor1222103底片电容1322102黄片电容C郎或| 14221C1窗片电容Capacitor15223 R2立式电阻16331 C4食片电容Capacitor17332C0俺片电容Capacitor18332 07发片电雪Capacitor19403 010腐片电容Capacitor20403 011徽片电容Capacitor214C3eg鱼片电容Capacitor22471C15底片电容Capacitor23681C13发片电容Capacitor249D14 Q1Ito-92bMPN Tran si st or2590 15 Q2to-92bPNP Tr

9、ansistor击BB91DD1变等二楹管Varactar Diode27CD9CB6CBLJ1SOJ-1B26LAMPL2灯I 29PHONEJACK J1耳机雁座30swS1核锂并美31swS2接例开关32swS3极键开关33SWPOTSP1开娄电位器Q 1*1小封段15图19b.对于同类元件（如瓷片电容CAP）,可采用统一填写的方法，又 快又好。P114-116c.填写完以后，生成一个材料清单，如图19,检查有无漏填、错填或其它项目有错。2、在Documents目录下，建立一个 PCB设计文件收音机.PCB,并作适当设置。a.创建收音机.PCB并打开。P200-202b.设置工作层，执行

10、 DesignOptions命令，选Layers标签，如图20 设置。P202- 205图20c.设置元件移动步距、画线移动步距、电气栅格大小，执行DesignOptions命令，选 Options标签，如图21设置。图21d.元件封装库的装入，如图 22。P208-209C:Program FilesDesign Explorer 99 SELibraryPCBGeneric Footprints'图22e.执行DesignRules 命令，设置布线规则。P268 274Clearance Constraint （安全间距）：20milRouting Corners （拐角模式）:4

11、5DegreesRouting Layers （布线层及走线方向）：关闭Top Layer （选Not Used全开 Bottom Layer （选Any）Width Constraint （布线宽度）:20milf.设置元件旋转步角度为10及其它设定，执行ToolsPreference§ 选Options标签，如图23设置。P206-2083、在编辑区内画一个电路板的边框。P239-241a.切换到KeepOutLayer层，适当放大绘图区，设定坐标原点，光 标所在位置的坐标显示在窗口左下角。图23b.单击”导线”工具，通过不断重复“单击、移动”操作方式画出一个封闭的多边形框。导线

12、的线宽10mil,起点是原点，其它点坐标如下，单位是 mil: (0, 0)、(一170, 0)、(一170,一 60)、( 400, 60)、( 400, 0)、( 1050, 0)、( 1000, 300)、 ( 800, 950)、( 600, 1200)、(-350, 1350)、(350, 1350)、 (600, 1200)、(800, 950)、(1000, 300)、(1050, 0)、(400, 0)、(400, 60)、(170, 60)、(170, 0)、(0, 0)。4、通过“更新”方式实现原理图文件与印制板文件之间的信息交换。P234-239a.在原理图编辑 状态下，

13、执行“ DesignUpdate PCB”命令。b.在“Update Design'对话框中，把 Classes两个勾选取消。c. 一定要先预览更新情况，单击“ Preview Change'按钮，观察是c.否有错误提示，如果有，必须认真分析错误提示信息，找出错误原因，并单击“ Cancel”按钮，放弃更新，返回原理图编辑状态，改正后再执行更新操作，直到没有错误提示信息为止。（常见出错信息、原因以及处理方式见 P236）d.执行更新，单击“ Execute”按钮。e.切换回收音机.PCB文件，单击画即可观察到被装进去的元件封5、将印制板布线区外的元件移到区内。a.执行Tools

14、Auto Place命令，作如图25选择，按 OK。图25b.把未能移到区内的元件，手动移到区边。6、元件位置调整。a.双击任一元件，在元件属性对话框中，单击统一修改按钮 “Global”，先暂时隐藏元件的元件值字符串（选Comment标签,勾选两个“ Hide”框）,同时修改其大小（Height框填30mil, Width框填5mil,并勾选右边Height框和 Width框）,再修改元 件编号字符串大小（选 Designator标签，Height框填30mil, Width框填5mil,并勾选右边Height框和 Width框）。按OK。b.在右边浏览窗选" Components

15、'为浏览对象。c.因为涉及安装时与外壳匹配，某些元件需要精确定位。在右边 元件列表窗双击某一元件，进入元件属性对话框，对某些元件 进行精确定位（修改属性参数，并勾选“ Locked”框以锁定元 件位置）。以下为一些元件位置的精确坐标：D esignatorCommentFootprintLaj>erRotationX - LocationY - LocationDesignatorCommentFootprintLayftfRotationX Location丫 LocationDesignatorCommentFootprirrtLajierRotationX Location

16、丫 LocationDesignatorCmiuiiur ilFootprintLayerRotationX Location丫 LocationDesignator|L2CommentLAMPFootprint同Layei|Top Laver二|R otationl 80.000X - Location|0milY - Locationl 250miDesignatorCommentFootprintL和和RotationX - LocaliociY Location螺丝孔圆属性d. 利用旋转、移动操作对其余元件进行恰当定位，尽量减少交叉飞线的数目和长度，这是一个需要细致和耐心并且非常重要的

17、操作过程， 参照图26（其中有几个元件的焊盘位置已经过微调，见 e.） 。当然，提倡同学们发挥自己的聪明才智，把元件定位得更好。26e.在定位过程中，有些元件变成绿色，那是对元件靠得太近的错误标志，如果元件没有重叠（CD9088CB安装在 BottomLayer层，而其它元件在 TopLayer 层，不算重叠） ，不影响安装，焊盘间有足够的安全间距，可不以理会。但如果安全间距不足，则需要调整元件位置或微调焊盘位置。微调元件焊盘位置的方法：打开元件属性对话框，取消“ Lock Prims”框的勾选，即可 单独移动元件焊盘位置。不过，移动时一定要考虑元件因此安装的可行性、安全性。移动完再勾选上“

18、Lock Prims”框。不能 单独移动集成块、耳机插座等引脚较短元件的焊盘，否则会造成元件无法安装。 如图 26 中， 已经微调焊盘位置的元件有： L3、C8、C14、C11、SP1 （见 f.）0f. 元件 SP1 焊盘位置的调整。如果把焊盘2 和焊盘 4 对调位置，它们的飞线就不会交叉，因为焊盘2 和焊盘 4 是可调电阻的两端，没有极性，对它们调整不会带来安装的问题，可采取以下办法：先打开MYPCBLIB.LIB 文件，在浏览框选中“开关电位器” ， 双击焊盘， 在焊盘属性对话框中直接把焊盘编号2 改成 4，4改成2,然后，单击浏览框下的UpdatePCB按钮，调整成功（此 法不适用于集

19、成块） 。直接的焊盘位置移动，会带来定位不准，安装困难。g. 排 齐 元 件 ， 使 元 件 移 到 网 格 上 。 执 行 ToolsAlign ComponentsMove To Grid命令，在出现的对话框中改为“5mil”, OK。h. 元件定位好以后，还需把元件编号字符串通过移动、旋转操作进行恰当放置，以利辨别。由于元件比较拥挤，可能基本上都变绿了，我们可以执行 ToolsReset Error Markers命令，清除错 误标志，使版面更清晰。7、布线前，要先参考布线规律。P266-2678、元件定位好以后，我们可尝试自动布线（P284-285） ：a. 执行 Auto Route

20、All 命令， 在图 27 中， 填上 “5”， 单击 “Rout All”按钮，在图 28 中，单击“否” ，启动自动布线进程。A out in g PassesRduler PassesMarui act urine? P assesMemoryr Fan Out Used SMD Pins口 Patterr(位 Shape Router - Push And ShoveP Shape Router- RpUpF Clean During R outing P Clean After Routing 厂 Evenly Spce Tracks Add TestpoinliPre-routes

21、Routing GridF Lock AJI Pfe-foutexSet the preferred rauting grid to suit the track anti clea陷nc已 requiremeril. Advanced Houte will anale th日 board and advise 币由归 grid is inappropriate. Wh?ntvei it 裕 net pq转ibk tQ route on grid Adv Route will theri route gridless.Mil5.0001Route Al OKCancel | Hcfc图27图2

22、8b.待到布线结束后，执行 ToolsDesign Rule Check命令，在出现 的对话框中点击“ Run DRC”，版面即刷新并标志出违反布线规 则的连线。c.手工修改（参考图35）。由于电路板幅面较小，又是单层板（布 线层只有Bottom Layer）,而且有较多指定位置的元件，为了制 板的可靠而设定的线宽较宽，细小元件较多等等原因，造成自 动布线效果不理想，布通率低，违反布线规则的连线多，走线 太密，拐弯多等，如图 29 （为了显示清晰，已取消了 Top OverLayer工作层，参考图20,不勾选Top OverLayer）,所以， 必须进行手工修改,使走线尽可能合理。（P286

23、288）图29注意： 修改过程中，一些元件或者焊盘位置还可以调整， 这些元件主要有 C3、C5、D1、L4、Q1、Q2。对 于Q1、Q2焊盘的调整是在保证元件能贴板安装的 情况下，适当拉宽焊盘距离和增大焊盘尺寸，使手工焊接更容易和可靠：i .如上6.e.的方法，把Q1、Q2的焊盘1和焊盘3 分别向两侧拉开刚到外框的边缘。ii .在焊盘属性对话框，把“ Y-Size”中的60mil改 成 80mil。对于一些难以在Bottom Layer层走线连接或者无法 连接的节点，可采用在元件面用导线连接的方法： i.先在适当位置添加两个焊盘 P219,并在其属性 对话框中指定直径、孔径，再选“Advanc

24、ed”标签， 在“Net”栏中指定其所属网络（与需连接节点相 同）。ii. 在Bottom Layer层，把焊盘和节点连好。iii. 在TopOverLayer层，用飞线把两个焊盘连上， 代表在元件面的导线连接，如 J2、J3、J4。遇到连接不上的焊盘或导线，原因大概有：i.导线的通过会带来安全间距的不足。ii .所属的网络“ Net”不同，不可连接。iii .某些元件的个别焊盘（如 S1、S2、S3）或新 添加的焊盘还没有指定所属的网络“ Net”。某些元件（S1、S3）不用连接的焊盘，可以在它们 的属性框内把直径直接改为40mil,以增加安全问 距。修改过程中，导线不要太靠近机械钻孔位，以

25、免钻 孔时被损伤。9、同学们如果觉得自动布线后再手工修改操作比较麻烦，也可以在元 件定位好之后，直接手动布线，不过同样要注意手工修改的注意事 项。10、设置泪滴焊盘，以提高焊盘与印制导线连接处的宽度。执行 “ToolsTeardropsAdd命令，在出现的对话框（图30）中点选“Add”,点OK,即可添加泪滴焊盘。泪滴化的焊盘如图 31。图30图3111、添加标识性文字。a.添加你自己的姓名，执行“PlaceChines3命令，先在"AdvancedText System!'对话框中如图32设定，然后点击其中的“ Select' 键，选字体大小为“六号”，点确定，再点

26、击“ OK”，最后，在 “Chinese String'对话框中点击“ OK”，即出现你姓名的文字，按“Tab”键，在属性对话框中的Layer框内选“Bottom Layer”， 然后通过旋转、移动操作，在如图 35的位置放置。b.添加你的班号、学号，执行“PlaceString”命令，按“Tab”键， 在出现的对话框中参考图33设置，通过旋转、移动操作，在如 图35的位置放置。c.添加电源连接位置标记“+3V”、“V ”和飞线标号“J2”、“J3”、 “J4”。执行“ PlaceString” 命令，参考图34设置属性，如图35放置。在添加“ +3V”前，需先添加一个焊盘，并设定其属

27、性“net”为“+3V”，如图35放置。12、设计规则检查，执行“ ToolsDesign Rule Check”命令，在出现 的对话框中点击“ Run DRC”，即标志出违反布线规则的连线， 检查是否有致命性的错误并加以改正。P295-298至此，FM收音机印制板的设计基本完成图32图33PropertiesTextHeightWidthFontLaperRotation图34置C7四、FM收首机印制板图的打印输出(P312 315)1、为了安装元件时的方便，我们利用统一修改的方法，先把设计好的印制板图中元件的编号隐去，把元件值显示出来，并通过旋转、移动操作，把元件值贴元件放置好，以便打印装

28、配图。如图 36图362、因为提供的电路板面积（3900milxi950mil）较小以及热转印机本 身的特点，进行电路板制作的热转印操作前，需要两个同学的设计 图拼接在一起，才可打印到热转印纸上。a.在你的PCB设计文件中，执行EditSelectAll命令，你的设计图被 整个选中，再执行EditCopy命令，将十字光标移至图形上，按左 键确定。b.在Documents里面创建一个新的 PCB文件PCB2X4.PCB,打 开，执行EditPaste命令，把复制的图形定位到网格上粘贴（计算 面积方便、直观），然后解除选中。如图37c.再打开另一个合作的同学的文件包，找到他的设计文件打开，同 样利用Copy和Paste命令，把他的设计图形粘贴到 PCB2X4.PCB 文件中，必须注意，因为电路板面积的限制，一定要使两个图形颠倒靠在一起，而且占用面积不得超过 4X2个大网格（3900mil义 1950mil）o 如图 37d.为了避免因为图形局部打印效果不佳或热转印时效果不理想需重 新打印而浪费转印纸，必须把定位好的两个图形一起再复制23套（热转印纸型是A4）,以