PCB版設(shè)計(jì)原理概述(doc 10頁(yè)).doc

利用Altium Designer先畫(huà)出原理圖，然后進(jìn)行下面的過(guò)程 PCB版的設(shè)計(jì)1創(chuàng)建PCB文件在自己所建的PCB工程里面創(chuàng)建PCB版，創(chuàng)建PCB版有種方法本次使用模板創(chuàng)建，點(diǎn)擊左邊的File/從模板新建文件/PCB Templatces 在彈出的窗口中選擇A4模板。此時(shí)彈出A4模板創(chuàng)建的PCB板。PCB版里面里面的一般的環(huán)境設(shè)置和原理圖里面的基本一樣，一般采用默認(rèn)的即可不需要過(guò)太多的改動(dòng)。對(duì)于不同需要的可進(jìn)行不同的改動(dòng)。2 基本層的說(shuō)明基本工作層面說(shuō)明： 信號(hào)層（Signal Layers）：用來(lái)放置元件、導(dǎo)線等與電氣信號(hào)有關(guān)的電氣元素。對(duì)于制作雙面板而言，要選中頂層銅膜布線面（Top Layers）和底層銅膜布線面（Bottom Layers）。絲印層（Silkscreen）：用于繪制元件的外形輪廓，元件序號(hào)和標(biāo)注字符等。一般選中頂層（Top overlay）即可。防護(hù)層（Mask）：表面用來(lái)防護(hù)的。禁止布線層（Keep Out Layer）：用于規(guī)定放置元件和布線的區(qū)域。多層面（Multi layer）：用于快速把對(duì)象（例如，焊盤(pán)和過(guò)孔）加入到所有的信號(hào)層。3 元件的轉(zhuǎn)入從畫(huà)好的原理圖轉(zhuǎn)入到PCB板中，此時(shí)一定要確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)表已經(jīng)生成和原理圖中所有的元器件都有封裝，可以在原理圖中點(diǎn)擊工具/封裝管理器菜單查看是否所有的元器件是否都有自己的封裝，否則在導(dǎo)入的時(shí)候會(huì)出錯(cuò)，在確認(rèn)所有的元器件都有封裝之后現(xiàn)在即可對(duì)原理圖導(dǎo)入到PCB文件中。從原理圖中導(dǎo)入和從PCB中引入都可以。本次使用從PCB中引入。點(diǎn)開(kāi)PCB頁(yè)面設(shè)計(jì)環(huán)境下點(diǎn)擊設(shè)計(jì)/Import Changes From此時(shí)會(huì)生成圖5-1的頁(yè)面。圖1 元件導(dǎo)入此時(shí)點(diǎn)擊生成更改，在執(zhí)行更改即可在PCB中看見(jiàn)用room所包含的所導(dǎo)入的元件。4 元件的布局可以使用自動(dòng)布局然后在手動(dòng)調(diào)整點(diǎn)擊工具/期間布局/自動(dòng)布局可見(jiàn)圖5-2的頁(yè)面，圖2 自動(dòng)布局此時(shí)系統(tǒng)提供了兩種布局方式，元器件較多時(shí)可以選擇第二種，本次實(shí)驗(yàn)可以選擇第一種。在元器件較少的時(shí)候也可以根據(jù)不同模塊來(lái)進(jìn)行手動(dòng)布局本次采用手動(dòng)布局，布局完之后如圖5-3所示：圖3 手動(dòng)布局5 對(duì)PCB板子大小進(jìn)行調(diào)整規(guī)定禁止布線層，在底下一層選擇Keep Out Layer點(diǎn)擊連線設(shè)計(jì)禁止布線層。同樣的方法設(shè)計(jì)物理層，一般情況下物理層可以和板子的外徑一樣也可以和禁止布線層一樣大。本次使用和板子外徑一樣。規(guī)定板子的外徑，設(shè)計(jì)/板子形狀/重新定義板子外形，此時(shí)可以把板子外徑和物理層一樣大。設(shè)置原點(diǎn)，點(diǎn)擊編輯/原點(diǎn)/設(shè)置讓原點(diǎn)設(shè)置在板子的左下角。在板子的四周設(shè)置四個(gè)過(guò)孔，用于以后固定板子用，孔徑為3mm。設(shè)置完之后如圖5-4所示： 圖4 板子外形設(shè)計(jì)6 自動(dòng)布線在對(duì)自動(dòng)布線之前要對(duì)布線的規(guī)則進(jìn)行設(shè)定。自動(dòng)布線的一般規(guī)則（1） 畫(huà)定布線區(qū)域PCB邊小于等于1mm區(qū)域，以及狀孔周圍1mm內(nèi)禁止布線。（2） 電源線和地線盡可能寬，不應(yīng)小于18mil，信號(hào)線不應(yīng)低于12mil，CPU出入線不應(yīng)低于10mil或者8mil，線間距不應(yīng)低于10mil。（3） 正常過(guò)孔不低于30mil。（4） 雙列直插、焊盤(pán)60mil，孔徑40mil。（5） 1/4W電阻：51*55，10805標(biāo)貼，直插時(shí)焊盤(pán)62mil，孔徑42mil，無(wú)極電容：51*55，10805標(biāo)貼，直插時(shí)焊盤(pán)50mil，孔徑28mil.（6） 注意：電源線與地線應(yīng)盡可能呈放射狀，以及信號(hào)線不能出現(xiàn)回環(huán)布線。打開(kāi)設(shè)計(jì)/規(guī)則菜單如圖5-5所示，在里面按照上面的規(guī)則和其他的具體的規(guī)則進(jìn)行設(shè)置。盡量把規(guī)則考慮的周詳一些，因?yàn)檫@直接影響著你的自動(dòng)布線，自動(dòng)布線就是根據(jù)你設(shè)計(jì)的規(guī)則由電腦根據(jù)內(nèi)定的程序來(lái)布線，所以規(guī)則設(shè)置的不合理可能直接導(dǎo)致你的PCB板子設(shè)計(jì)達(dá)不到需要的設(shè)計(jì)要求。每一個(gè)板子都是有自已特有的規(guī)則，并不是所有的板子都一樣的，具體的情況依實(shí)際而定。圖5 規(guī)則在規(guī)則設(shè)置完之后可以進(jìn)行自動(dòng)布線點(diǎn)擊自動(dòng)布線/全部彈出如圖5-6頁(yè)面。圖6 自動(dòng)布線如圖15所示點(diǎn)擊Route All 運(yùn)行自動(dòng)布線，之后再手動(dòng)調(diào)整布線網(wǎng)絡(luò)。此后本次設(shè)計(jì)的PCB板基本完成。如圖5-7所示：圖7 PCB圖7 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查設(shè)計(jì)規(guī)則檢查是PCB設(shè)計(jì)的最后一道工序，通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)則的檢查能直接的發(fā)現(xiàn)你設(shè)計(jì)的PCB板子是否存在問(wèn)題，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并且根據(jù)提示的問(wèn)題進(jìn)行反復(fù)的修改，直到進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查之后沒(méi)有問(wèn)題才能結(jié)束你的設(shè)計(jì)。印刷布線圖的基本設(shè)計(jì)方法和原則要求& v9 X! Z, v; ?2 B- B: U/ _% p) W; e+ n一、印刷線路元件布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)討論W6 O6 p% q. / z- a& L% N5 ?& Q m# 1 w! 一臺(tái)性能優(yōu)良的儀器，除選擇高質(zhì)量的元器件，合理的電路外，印刷線路板的元件布局和電氣連線方向的正確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是決定儀器能否可靠工作的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)同一種元件和參數(shù)的電路，由于元件布局設(shè)計(jì)和電氣連線方向的不同會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，其結(jié)果可能存在很大的差異。因而，必須把如何正確設(shè)計(jì)印刷線路板元件布局的結(jié)構(gòu)和正確選擇布線方向及整體儀器的工藝結(jié)構(gòu)三方面聯(lián)合起來(lái)考慮，合理的工藝結(jié)構(gòu)，既可消除因布線不當(dāng)而產(chǎn)生的噪聲干擾，同時(shí)便于生產(chǎn)中的安裝、調(diào)試與檢修等。* s 7 J; |* . V8 F/ & d& C S) V* k# n* C下面我們針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行討論，由于優(yōu)良“結(jié)構(gòu)”沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的“定義”和“模式”，因而下面討論，只起拋磚引玉的作用，僅供參考。每一種儀器的結(jié)構(gòu)必須根據(jù)具體要求（電氣性能、整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局等要求），采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)幾種可行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和反復(fù)修改。: y; D- M& g ?, 4 2 C+ 3 X- t G4 i1 : o印刷板電源、地總線的布線結(jié)構(gòu)選擇-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：模擬電路和數(shù)字電路在元件布局圖的設(shè)計(jì)和布線方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中，由于放大器的存在，由布線產(chǎn)生的極小噪聲電壓，都會(huì)引起輸出信號(hào)的嚴(yán)重失真，在數(shù)字電路中，TTL噪聲容限為0.4V0.6V,CMOS噪聲容限為Vcc的0.30.45倍,故數(shù)字電路具有較強(qiáng)的抗干擾的能力。6 ! b% D 8 O& & W: X% i0 k+ Z2 b/ Q/ N& K3 X良好的電源和地總線方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證，相當(dāng)多的干擾源是通過(guò)電源和地總線產(chǎn)生的，其中地線引起的噪聲干擾最大。3 B9 + R& |/ W0 t9 F, u5 s. M* E/ Q4 x5 9 n2 l# h8 r, R二、印刷電路板圖設(shè)計(jì)的基本原則要求+ O. B1 p. H5 r( p& J4 . G5 I* L5 W H6 ; w i2 t1 y印刷電路板的設(shè)計(jì)，從確定板的尺寸大小開(kāi)始，印刷電路板的尺寸因受機(jī)箱外殼大小限制，以能恰好安放入外殼內(nèi)為宜，其次，應(yīng)考慮印刷電路板與外接元器件（主要是電位器、插口或另外印刷電路板）的連接方式。印刷電路板與外接元件一般是通過(guò)塑料導(dǎo)線或金屬隔離線進(jìn)行連接。但有時(shí)也設(shè)計(jì)成插座形式。即：在設(shè)備內(nèi)安裝一個(gè)插入式印刷電路板要留出充當(dāng)插口的接觸位置。; V5 z# D F% z( y) O7 * w6 R! M/ g+ Z( q對(duì)于安裝在印刷電路板上的較大的元件，要加金屬附件固定，以提高耐振、耐沖擊性能。- q |: E* v: - t( I1 i. W; e8 1 X/ m0 - E% N布線圖設(shè)計(jì)的基本方法 s V9 . % L; F3 R - k3 l0 7 Q3 rT. x6 W首先需要對(duì)所選用元件器及各種插座的規(guī)格、尺寸、面積等有完全的了解；對(duì)各部件的位置安排作合理的、仔細(xì)的考慮，主要是從電磁場(chǎng)兼容性、抗干擾的角度，走線短，交叉少，電源，地的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置定出后，就是各部件的連線，按照電路圖連接有關(guān)引腳，完成的方法有多種，印刷線路圖的設(shè)計(jì)有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與手工設(shè)計(jì)方法兩種。$ Q7 I8 A/ K, u. sR% D* h8 D# B w% T2 x最原始的是手工排列布圖。這比較費(fèi)事，往往要反復(fù)幾次，才能最后完成，這在沒(méi)有其它繪圖設(shè)備時(shí)也可以，這種手工排列布圖方法對(duì)剛學(xué)習(xí)印刷板圖設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)也是很有幫助的。計(jì)算機(jī)輔助制圖，現(xiàn)在有多種繪圖軟件，功能各異，但總的說(shuō)來(lái)，繪制、修改較方便，并且可以存盤(pán)貯存和打印。 l5 W% 7 S* B * I# k0 P a2 : - u! w/ v( y) 接著，確定印刷電路板所需的尺寸，并按原理圖，將各個(gè)元器件位置初步確定下來(lái)，然后經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整使布局更加合理，印刷電路板中各元件之間的接線安排方式如下： Y6 E- + o! XH1 B% G) p; $ N; g6 F/ n% S# ?（）印刷電路中不允許有交叉電路，對(duì)于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即，讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過(guò)去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過(guò)去，在特殊情況下如何電路很復(fù)雜，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)也允許用導(dǎo)線跨接，解決交叉電路問(wèn)題。3 a; S+ 0 G|5 z) j0 uW+ b8 s/ w) 3 f（）電阻、二極管、管狀電容器等元件有“立式”，“臥式”兩種安裝方式。立式指的是元件體垂直于電路板安裝、焊接，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省空間，臥式指的是元件體平行并緊貼于電路板安裝，焊接，其優(yōu)點(diǎn)是元件安裝的機(jī)械強(qiáng)度較好。這兩種不同的安裝元件，印刷電路板上的元件孔距是不一樣的。! s) y1 ?4 K9 V/ z D3 s7 O. v3 C4 p3 : （）同一級(jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近，并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級(jí)接地點(diǎn)上。特別是本級(jí)晶體管基極、發(fā)射極的接地點(diǎn)不能離得太遠(yuǎn)，否則因兩個(gè)接地點(diǎn)間的銅箔太長(zhǎng)會(huì)引起干擾與自激，采用這樣“一點(diǎn)接地法”的電路，工作較穩(wěn)定，不易自激。- G/ w8 r) m% Q/ w# X) y6 S/ D# Z; E! 3 n（）總地線必須嚴(yán)格按高頻中頻低頻一級(jí)級(jí)地按弱電到強(qiáng)電的順序排列原則，切不可隨便翻來(lái)復(fù)去亂接，級(jí)與級(jí)間寧肯可接線長(zhǎng)點(diǎn)，也要遵守這一規(guī)定。特別是變頻頭、再生頭、調(diào)頻頭的接地線安排要求更為嚴(yán)格，如有不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生自激以致無(wú)法工作。8 P; G$ K- O6 Q3 O! L1 A5 L0 g! N# l3 O調(diào)頻頭等高頻電路常采用大面積包圍式地線，以保證有良好的屏蔽效果。* d3 pp8 _/ i$ R7 n6 Z) e/ C6 o I2 r8 R: P（）強(qiáng)電流引線（公共地線，功放電源引線等）應(yīng)盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。% o: s1 |$ o( V0 g* R% s2 i& i* H P! L |! Z2 Y- V6 h2 ?（）阻抗高的走線盡量短，阻抗低的走線可長(zhǎng)一些，因?yàn)樽杩垢叩淖呔€容易發(fā)笛和吸收信號(hào)，引起電路不穩(wěn)定。電源線、地線、無(wú)反饋元件的基極走線、發(fā)射極引線等均屬低阻抗走線，射極跟隨器的基極走線、收錄機(jī)兩個(gè)聲道的地線必須分開(kāi)，各自成一路，一直到功效末端再合起來(lái)，如兩路地線連來(lái)連去，極易產(chǎn)生串音，使分離度下降。: & G- ; _2 u% u z3 y* D( D/ m9 z, K, w$ B$ RO3 ; q三、印刷板圖設(shè)計(jì)中應(yīng)注意下列幾點(diǎn)6 W) L2 F- k6 $ T3 I) n, U. W! d# v# |+ _; T3 O1 M4 * |8 T布線方向：從焊接面看，元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線方向最好與電路圖走線方向相一致，因生產(chǎn)過(guò)程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測(cè)，故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查，調(diào)試及檢修（注：指在滿足電路性能及整機(jī)安裝與面板布局要求的前提下）。% m3 V E. 9 / j2 h. R5 J c/ W7 e8 M7 K1 q各元件排列，分布要合理和均勻，力求整齊，美觀，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈蟆? b1 , o4 # T* ( _$ U7 H6 t. 6 u: G) r電阻，二極管的放置方式：分為平放與豎放兩種：2 E+ e7 D% P5 Cz2 C v7 R, f8 7 r6 m; Y+ c* V（）平放：當(dāng)電路元件數(shù)量不多，而且電路板尺寸較大的情況下，一般是采用平放較好；對(duì)于1/4W以下的電阻平放時(shí),兩個(gè)焊盤(pán)間的距離一般取4/10英寸，1/2W的電阻平放時(shí),兩焊盤(pán)的間距一般取5/10英寸；二極管平放時(shí)，1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取45/10英寸。6 * D2 d$ | T! S) T4 F% P8 s l# v% c% . f, j（）豎放：當(dāng)電路元件數(shù)較多，而且電路板尺寸不大的情況下，一般是采用豎放，豎放時(shí)兩個(gè)焊盤(pán)的間距一般取12/10英寸。( % S* B/ S. AV) g& W: f$ b- v3 x6 l6 K; 6 p電位器：IC座的放置原則4 k! g% e. KQ _$ E. O5 N. U: A, j9 F u（）電位器：在穩(wěn)壓器中用來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，故設(shè)計(jì)電位器應(yīng)滿中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)輸出電壓升高，反時(shí)針調(diào)節(jié)器節(jié)時(shí)輸出電壓降低；在可調(diào)恒流充電器中電位器用來(lái)調(diào)節(jié)充電電流折大小，設(shè)計(jì)電位器時(shí)應(yīng)滿中順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)，電流增大。3 M+ v: |5 e5 * 8 - KQ1 g5 x Q$ |: q e電位器安放位軒應(yīng)當(dāng)滿中整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局的要求，因此應(yīng)盡可能放軒在板的邊緣，旋轉(zhuǎn)柄朝外。6 O) _ R( j% n- i8 a/ i F+ m! S/ o+ XM, g5 t h Y1 k（）IC座：設(shè)計(jì)印刷板圖時(shí)，在使用IC座的場(chǎng)合下，一定要特別注意IC座上定位槽放置的方位是否正確，并注意各個(gè)IC腳位是否正確，例如第1腳只能位于IC座的