項(xiàng)目3四層PCB的設(shè)計(jì)-任務(wù)8

1、印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造多層印制板設(shè)計(jì)與制造多層印制板設(shè)計(jì)與制造印制板電路板的設(shè)計(jì)與制造印制板電路板的設(shè)計(jì)與制造項(xiàng)目項(xiàng)目3 3 四層四層PCBPCB的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)任務(wù)8 設(shè)計(jì)四層設(shè)計(jì)四層PCB印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造任務(wù)任務(wù)8 設(shè)計(jì)四層設(shè)計(jì)四層PCB8.1 高速高速PCB的電磁兼容的電磁兼容8.2 內(nèi)電層分割方法內(nèi)電層分割方法8.3 設(shè)計(jì)四層設(shè)計(jì)四層PCB8.4 拓展訓(xùn)練拓展訓(xùn)練印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造8.1 高速高速PCB的電磁兼容的電磁兼容 對(duì)電磁兼容通俗的解釋是：這種技術(shù)的目的在于，使電氣裝置或系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境條件下，既不

2、受電磁環(huán)境的影響，也不會(huì)給環(huán)境以這種影響。1.板層的排布板層的排布 多層板布線層的分配見(jiàn)表8-1。其中，S表示信號(hào)層、G表示地層、P表示電源層。 PCB層數(shù)的確定方法見(jiàn)表8-2。 印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造 表表8-1 層數(shù)層數(shù)1 12 23 34 45 56 67 78 84 4S1S1G1G1P1P1S2S26 6S1S1G1G1S2S2P1P1G2G2S3S36 6S1S1G1G1S2S2S3S3P1P1S4S48 8S1S1G1G1S2S2G2G2P1P1S3S3G3G3S4S48 8S1S1G1G1S2S2P1P1G2G2S3S3P2P2S4S4印制電路板的設(shè)計(jì)與制

3、造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造PCB層數(shù)的確定方法層數(shù)的確定方法PIN PIN 密度密度信號(hào)層數(shù)信號(hào)層數(shù)板層數(shù)板層數(shù)1.01.02 22 20.6-1.00.6-1.02 24 40.4-0.60.4-0.64 46 60.3-0.40.3-0.46 68 80.2-0.30.2-0.38 812120.20.210101414注：注：PIN PIN 密度密度= =板面積（平方英寸）板面積（平方英寸）/ /（板上管腳總數(shù)（板上管腳總數(shù)/14/14） 表表8-2 印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造2.地線的地線的EMC原則原則（1）正確選擇單點(diǎn)與多點(diǎn)接地,如圖8-1。單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地多點(diǎn)接地

4、多點(diǎn)接地圖圖8-1印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造（2）數(shù)字地與模擬地分開(kāi) 電路板上既有高速數(shù)字電路又有模擬電路時(shí)沒(méi)有那個(gè)將它們的地線隔離后再分別于電源端相連 圖圖8-2 印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造8.2 內(nèi)電層分割方法內(nèi)電層分割方法 在系統(tǒng)提供的眾多工作層中，有兩層電性能圖層，即信號(hào)層與內(nèi)電層 。 信號(hào)層：信號(hào)層：被稱(chēng)為正片層，一般用于純線路設(shè)計(jì)，包括外層線路和內(nèi)層線路。 內(nèi)電層：內(nèi)電層：被稱(chēng)為負(fù)片層，即不布線、不放置任何元件的區(qū)域完全被銅膜覆蓋，而布線或放置元件的地方則是排開(kāi)了銅膜的。印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造8.2.1 內(nèi)電層內(nèi)電層 1.添

5、加內(nèi)電層添加內(nèi)電層 PCB設(shè)計(jì)中，內(nèi)電層的添加及編輯是通過(guò)“圖層堆棧管理器”來(lái)完成的。 在PCB 編輯器中，執(zhí)行“Design”“Layer Stack Manager”命 令，打開(kāi)“Layer Stack Manager”。單擊選取信號(hào)層，新加的內(nèi)電層將位于其下方。在這里選取的信號(hào)層，之后單擊“Add Plane”按鈕，一個(gè)新的內(nèi)電層即被加入到選定的信號(hào)層的下方，如圖8-3所示。 印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造對(duì)話框內(nèi)可以設(shè)置內(nèi)電層的名稱(chēng)、銅皮厚度、連接到的網(wǎng)絡(luò)及障礙物寬度等。 圖圖8-3 印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造2.顯示添加的內(nèi)電層顯示添加的內(nèi)電層 執(zhí)行“

6、Design”“Board Layers & Colors”命令，在打開(kāi)的標(biāo)簽頁(yè)“Board Layers & Colors”，選中所添加的內(nèi)電層的“Ground”后面的“Show”復(fù)選框，使其可以在PCB工作窗口中顯示出來(lái)。如圖8-4。 圖圖8-4印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造 回到編輯窗口中，單擊板層標(biāo)簽中的“Ground”，所添加的內(nèi)電層即顯示出來(lái)，在其邊界圍繞了一圈Pullback 線，如圖8-6所示。 圖圖8-6印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造8.2.2 內(nèi)電層分割內(nèi)電層分割（1）單擊板層標(biāo)簽中的內(nèi)電層標(biāo)簽“Ground”，切換為當(dāng)前的工作層

7、并單層顯示。（2）執(zhí)行“Place” “ Line”命令，光標(biāo)變?yōu)槭中?，放置光?biāo)在一條“Pullback”線上，可打開(kāi)“Line Constrains”對(duì)話框設(shè)置線寬，如圖8-8。印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造圖圖8-8印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造（3）單擊鼠標(biāo)右鍵退出直線放置狀態(tài)，此時(shí)內(nèi)電層被分割成了兩個(gè)，連接網(wǎng)絡(luò)都為“GND”，在PCB面板中可明顯地看到，如圖8-9所示。 圖圖8-9印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造 雙擊其中的某一區(qū)域，會(huì)彈出“Split Plane”對(duì)話框，如圖8-10所示，在該對(duì)話框內(nèi)可為分割后的內(nèi)電層選擇指定網(wǎng)絡(luò)。圖圖8-1

8、0印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造8.3 設(shè)計(jì)四層設(shè)計(jì)四層PCB1.繪制邊框繪制邊框 按照?qǐng)D8-11所示繪制U盤(pán)的邊框。 圖圖8-11印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造2.元器件布局元器件布局按照?qǐng)D8-12和8-13進(jìn)行底層和頂層布局。 圖圖8-12圖圖8-13印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造3.布線布線（1）布線規(guī)則設(shè)置將間距設(shè)置為0.2mm，如圖8-14所示。走線寬度設(shè)置如圖8-15所示。過(guò)孔設(shè)置如圖8-16所示。 圖圖8-14圖圖8-15印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造（2）自動(dòng)布線 對(duì)布局后的電路板進(jìn)行自動(dòng)布線。方法是：執(zhí)行菜單命令：Aut

9、o RouteAll，在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊按鈕進(jìn)行自動(dòng)布線。圖8-17和8-18分別為底層和頂層布線參考圖。 圖圖8-16印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造圖圖8-17圖圖8-18印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造3.電源層內(nèi)電層分割電源層內(nèi)電層分割 按照前面結(jié)束的方法進(jìn)行內(nèi)電層分割，分割的參考圖如圖8-19所示。圖圖8-19印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造4.覆銅覆銅 執(zhí)行菜單命令PlacePolygon Pour彈出對(duì)話框，然后按照如圖8-20所示進(jìn)行設(shè)置。然后對(duì)頂層和底層進(jìn)行覆銅。圖8-21和8-22分別為頂層和底層覆銅后的參考圖。 圖圖8-20印制電路板

10、的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造底底層層頂頂層層圖圖8-21 圖圖8-22 印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造8.4 拓展訓(xùn)練拓展訓(xùn)練1. 繪制電路的原理圖繪制電路的原理圖頂層系統(tǒng)框圖如圖8-23所示。然后依次繪制各個(gè)電路模塊部分的電路原理圖如圖8-248-33,詳見(jiàn)教材。詳見(jiàn)教材。 圖圖8-23 印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造2.PCB設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 繪制完成原理圖后，新建一個(gè)PCB文檔將項(xiàng)目文件和原理圖文件全部加以保存。返回到系統(tǒng)框圖位置執(zhí)行菜單命令DesignUpdate PCB Document，完成PCB數(shù)據(jù)的更新。 設(shè)置印制電路板為68004500mil，放置元件進(jìn)行布局（注意電路中有幾種不同的電源+5V、+3.3V、D5V、E5V等，將其盡可能分開(kāi)，以確保對(duì)電源層的處理），圖8-34所示為元器件布局圖。 印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造圖圖8-34印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造完成元件布局后對(duì)印制板進(jìn)行層設(shè)置，如圖8-35所示。安全間距設(shè)置如圖8-36所示，走線寬度設(shè)置如圖8-37所示。 圖圖8-35印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造圖圖8-36圖圖8-37印制電路板的設(shè)計(jì)與制造印制電路板的設(shè)計(jì)與制造在完成PCB規(guī)則設(shè)計(jì)后對(duì)PCB進(jìn)行