FM收音机印制电路板的设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上FM收音机印制电路板的设计一、 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。P316319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所占板面位置的形状及大小、焊盘大小及位置。但是，在Adv

2、pcb.ddb和Miscellaneous.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. 按主工具栏中的键，设定捕捉栅格宽度为10mil。1000mil=1英寸=2.54cmc. 单击ToolsLibrar

3、y命令，选Layers标签，如图9勾选， OK。 图9d. 适当放大绘图区，单击“EditSet ReferenceLocation”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

4、10，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510mil。f. 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，其上禁止布线，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，

5、元件重命名为“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。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被绘制

6、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12 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。注意：灯封装的方框是放置在KeepOutLayer层上。 图

7、15 图16 图17 图18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。 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Des

8、ignOptions命令，选Layers标签，如图20设置。P202205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。P268274Clearance Constraint（安全间距）：20milRouting Corners（拐角模式）：45DegreesRoutin

9、g 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ToolsPreferences，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。导线的线宽10mil，起点是原点，其它点坐

10、标如下，单位是mil：（0，0）、（170，0）、（170，60）、（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）。c. 画出电路板的边框如图24。图244、 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，执行“DesignUpdate PCB”命令。b. 在“Updat

11、e Design”对话框中，把Classes栏两个勾选取消。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，单击即可观察到被装进去的元件封装。5、 将印制板布线区外的元件移到区内。a. 执行ToolsAuto Place命令，作如图25选择，按OK。 图25b. 把未能移到区内的元件

12、，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”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

13、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： 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。 图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

14、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“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.）。f. 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

15、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，

16、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 RouteAll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。 图27图28b. 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

17、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。（P286288） 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“

18、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“Advanced”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。 ii

19、i. 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，以增加安全间距。 修改过程中，导线不要太靠近机械钻孔位，以免钻孔时被损伤。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

20、性文字。a. 添加你自己的姓名，执行“PlaceChinese”命令，先在“Advanced Text 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

21、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33 图34 图35四、FM收音机印制板图的打印输出（P312315）1、 为了安装元件时的方便，我们利用统一修

22、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，以便打印装配图。如图36 图36 2、因为提供的电路板面积（3900mil×1950mil）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PCB2×4.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PCB2×4.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4×2个大网格（3900mil×1950mil）。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