第8章_PCB印制電路板基礎(chǔ)

1、第第8章章 PCB印制電路板基礎(chǔ)印制電路板基礎(chǔ) 8.1 印制電路板基礎(chǔ)印制電路板基礎(chǔ)8.2 進(jìn)入進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)編輯器設(shè)計(jì)編輯器8.3 設(shè)置電路板工作層設(shè)置電路板工作層8.4 設(shè)置設(shè)置PCB電路設(shè)計(jì)參數(shù)電路設(shè)計(jì)參數(shù)8.5 PCB電路設(shè)計(jì)步驟電路設(shè)計(jì)步驟 在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，完成原理圖繪制后，在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，完成原理圖繪制后，最終需要將電路中的實(shí)際元件安裝在印制最終需要將電路中的實(shí)際元件安裝在印制電路板（電路板（Printed Circuit BoardPrinted Circuit Board，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PCBPCB）上。上。原理圖原理圖的繪制解決了電路的的繪制解決了電路的邏輯邏輯連接連接，而電路

2、元件的，而電路元件的物理連接物理連接是靠是靠PCBPCB上的上的銅箔實(shí)現(xiàn)。銅箔實(shí)現(xiàn)。 1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:11-Apr-2008Sheet of File:H:何 勝 軍 honyasheng.ddbDrawn By:+5V+5V+5V1A2KD1LED1A2KD3LED1A2KD2LEDTRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U2NE5551122R15.1k1122R25.1KVCC1122C20.01uF1122C10.1uFB1C2E3Q1NPN1122LS1SPEAKER1122R6RES2

3、1122R7470K1122R94701122R8470K1122S1SW-PB1122S2SW-PB1122S3SW-PB1122S4SW-PB1122R3470K1122R4470K1122R5470K1122R102K1122J1POWERVCCPRE4CLK3D2CLR1Q5Q6U6ADM74LS74APRE10CLK11D12CLR13Q9Q8U6BDM74LS74APRE4CLK3D2CLR1Q5Q6U7ADM74LS74A12456U3ADM74LS2091012138U3BDM74LS2012456U4ADM74LS2091012138U4BDM74LS20123U1ADM74

4、LS00智智能能搶搶答答器器123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:11-Apr-2008Sheet of File:F:高 頻 電 路 高 頻 .ddbDrawn By:1234D1BRIDGE1Vin1GND2+12V3U1uA7812Vin2GND1-12V3U2uA7912Vin2GND1-5V3U4MC79L05Vin3GND2+5V1U3uA78L05CDLEDR110K+C1470+C2470+C4470+C6470+C70.1+C1010+C32K+C910+C810+C50.1GNDGND+5-5+5-515V*212

5、3456J2CON6+12+12-12-12GND123J3CON3GND8.1 印刷電路板基礎(chǔ)印刷電路板基礎(chǔ)8.1.1 印刷電路板的結(jié)構(gòu)印刷電路板的結(jié)構(gòu)1. 單面板：?jiǎn)蚊姘澹簝H一面敷銅，只能在敷銅的一僅一面敷銅，只能在敷銅的一面布線，布線困難，需要跳線連接不能面布線，布線困難，需要跳線連接不能連通的銅膜線。連通的銅膜線。2. 雙面板：雙面敷銅，雙面都可以布線。雙面板：雙面敷銅，雙面都可以布線。3. 多面板：三層以上的電路板，即包括內(nèi)多面板：三層以上的電路板，即包括內(nèi)層的電路板。層的電路板。8.1.2 元件封裝元件封裝1. 定義定義 元件封裝是指實(shí)際元件焊接到電路元件封裝是指實(shí)際元件焊接到電路

6、板上時(shí)所指示的外觀和焊盤位置。封裝板上時(shí)所指示的外觀和焊盤位置。封裝僅僅是空間的概念，不同的元件可以使僅僅是空間的概念，不同的元件可以使用同一個(gè)元件封裝，同種元件也可以有用同一個(gè)元件封裝，同種元件也可以有不同的封裝形式。不同的封裝形式。2. 元件封裝和原理圖元件的關(guān)系元件封裝和原理圖元件的關(guān)系 原理圖中的元件是元件符號(hào)，表示單元電路功原理圖中的元件是元件符號(hào)，表示單元電路功能模塊，和實(shí)際的物理元件沒有關(guān)系；能模塊，和實(shí)際的物理元件沒有關(guān)系； PCB設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)中的元件封裝是實(shí)際元件的物理尺寸。的元件封裝是實(shí)際元件的物理尺寸。屬性對(duì)應(yīng)關(guān)系屬性對(duì)應(yīng)關(guān)系 原理圖元件原理圖元件 元件封裝元件封裝封裝封裝

7、Footprint 封裝封裝Footprint 流水號(hào)流水號(hào)Designator 流水號(hào)流水號(hào)Designator 元件類型元件類型Part Type 注釋注釋Comment3. 元件封裝的分類元件封裝的分類 插針式封裝（插針式封裝（THTTHT）：）：安裝焊接時(shí)，元件引腳安裝焊接時(shí)，元件引腳將通過(guò)焊盤中心孔穿過(guò)將通過(guò)焊盤中心孔穿過(guò)PCB板，板，焊盤層屬性是焊盤層屬性是MultiLayerMultiLayer 表貼式封裝（表貼式封裝（SMTSMT）：）：安裝焊接時(shí)，引腳是貼安裝焊接時(shí)，引腳是貼附在附在PCB板表面上的，板表面上的，焊盤層屬性必須為單一焊盤層屬性必須為單一表面（表面（Toplay

8、erToplayer或或BottomlayerBottomlayer) ) 元元 件件 的的 封封 裝裝4. 元件封裝的名稱元件封裝的名稱 元件類型焊盤距離（焊盤數(shù)）元件外形尺寸元件類型焊盤距離（焊盤數(shù)）元件外形尺寸 如電阻的封裝如電阻的封裝AXIAL0.3中的中的0.3表示管腳間表示管腳間距為距為0.3英寸或英寸或300mil（1英寸英寸=1000mil）；）；雙雙列直插式列直插式IC的封裝的封裝DIP8中的中的8表示集成塊的管表示集成塊的管腳數(shù)為腳數(shù)為8。封裝類型封裝類型封裝名稱封裝名稱說(shuō)明（單位英寸）說(shuō)明（單位英寸）電阻類無(wú)源元件電阻類無(wú)源元件AXIAL0.3AXIAL1.0數(shù)字表示焊盤

9、間距數(shù)字表示焊盤間距無(wú)源電容元件無(wú)源電容元件RAD0.1RAD0.4數(shù)字表示焊盤間距數(shù)字表示焊盤間距有源電容元件有源電容元件RB.2/.4RB.5/1.0斜杠前的數(shù)字表示焊盤斜杠前的數(shù)字表示焊盤間距，斜杠后的數(shù)字表間距，斜杠后的數(shù)字表示電容外直徑示電容外直徑二極管二極管DIODE0.4、DIODE0.7數(shù)字表示焊盤間距數(shù)字表示焊盤間距晶體管晶體管TO-xxx或或TOxxxxxx表示晶體管的類型表示晶體管的類型可變電阻可變電阻VR1VR5 雙列直插式元件雙列直插式元件DIP-xx或或DIPxxxx表示引腳個(gè)數(shù)表示引腳個(gè)數(shù)單列直插式元件單列直插式元件SIP-xx或或SIPxxxx表示引腳個(gè)數(shù)表示引

10、腳個(gè)數(shù)石英晶體石英晶體XTAL1常見元件封裝常見元件封裝8.1.3 PCB中的其它設(shè)計(jì)對(duì)象中的其它設(shè)計(jì)對(duì)象1. 銅膜導(dǎo)線（銅膜導(dǎo)線（Track）銅膜導(dǎo)線：銅膜導(dǎo)線： 連接焊盤的銅線，具有電氣連接焊盤的銅線，具有電氣連接意義；連接意義；飛線（預(yù)拉線）：飛線（預(yù)拉線）：在電路進(jìn)行自動(dòng)布線時(shí)，供觀察用的類似橡皮筋的網(wǎng)絡(luò)連線，網(wǎng)絡(luò)飛線不是實(shí)際連線，沒有電氣連接意義。2. 焊盤（焊盤（Pad） 焊盤用于放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件引焊盤用于放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件引腳。腳。 焊盤的分類焊盤的分類 插針式：插針式焊盤必須鉆孔插針式：插針式焊盤必須鉆孔 表貼式：表面貼片式焊盤無(wú)須鉆孔表貼式：表面貼片式焊盤無(wú)須鉆

11、孔鉆孔 插針式焊盤 表面貼片式焊盤圖4-3 焊盤示意圖3.過(guò)孔（過(guò)孔（Via） 用于連通不同板層上的銅膜導(dǎo)線。用于連通不同板層上的銅膜導(dǎo)線。過(guò)孔的分類過(guò)孔的分類 穿透式（穿透式（ThroughThrough）過(guò)孔：是穿通所有敷銅層的過(guò)孔。過(guò)孔：是穿通所有敷銅層的過(guò)孔。 盲孔（盲孔（BlindBlind）/ /半隱藏式過(guò)孔：從頂層到內(nèi)層或從內(nèi)半隱藏式過(guò)孔：從頂層到內(nèi)層或從內(nèi)層到底層的過(guò)孔。層到底層的過(guò)孔。 埋孔（埋孔（BuriedBuried）/ /隱藏式過(guò)孔：在內(nèi)層之間的過(guò)孔。隱藏式過(guò)孔：在內(nèi)層之間的過(guò)孔。4. 填充（填充（Fill） 用于制作用于制作PCB插件的接觸面或大面積電源插件的接觸面

12、或大面積電源或地?；虻亍?.多邊形鋪銅（多邊形鋪銅（Polygon Plane） 用于大面積電源或接地，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾用于大面積電源或接地，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性。性。8.2 進(jìn)入進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)編輯器設(shè)計(jì)編輯器1. 方法方法 File/New 菜單菜單選擇選擇PCB Document圖標(biāo)圖標(biāo) 雙擊進(jìn)入設(shè)計(jì)界面雙擊進(jìn)入設(shè)計(jì)界面 File/ New 菜單菜單 Wizard頁(yè)面頁(yè)面雙擊雙擊Printed Circuit Board Wizard圖標(biāo)圖標(biāo)參數(shù)參數(shù)設(shè)置設(shè)置進(jìn)入進(jìn)入PCB管理器封裝庫(kù)瀏覽器元件封裝名稱瀏覽器元件封裝瀏覽器當(dāng)前工作層工 作 區(qū)2.編輯器界面縮放（編輯器界面縮放（P143）3.工具欄

13、（工具欄（P144）8.3 設(shè)置電路板工作層設(shè)置電路板工作層 板層分為敷銅層和非敷銅層，平常所說(shuō)的板層分為敷銅層和非敷銅層，平常所說(shuō)的幾層板是指敷銅層的層數(shù)。一般敷銅層上放置幾層板是指敷銅層的層數(shù)。一般敷銅層上放置焊盤、導(dǎo)線等完成電氣連接；在非敷銅層上放焊盤、導(dǎo)線等完成電氣連接；在非敷銅層上放置元件描述字符或注釋字符等；還有一些層面置元件描述字符或注釋字符等；還有一些層面用來(lái)放置一些特殊的圖形來(lái)完成一些特殊的作用來(lái)放置一些特殊的圖形來(lái)完成一些特殊的作用或指導(dǎo)生產(chǎn)。用或指導(dǎo)生產(chǎn)。 敷銅層敷銅層包括頂層（又稱元件面）、底層包括頂層（又稱元件面）、底層（又稱焊接面）、中間層、電源層、地線層等；（又稱

14、焊接面）、中間層、電源層、地線層等；非敷銅層非敷銅層包括印記層（又稱絲網(wǎng)層）、禁止布包括印記層（又稱絲網(wǎng)層）、禁止布線層、阻焊層、助焊層、鉆孔層等。線層、阻焊層、助焊層、鉆孔層等。 Protel 99SE提供提供32個(gè)信號(hào)層、個(gè)信號(hào)層、16個(gè)內(nèi)層、個(gè)內(nèi)層、16個(gè)機(jī)械層及其它多個(gè)非布線層。個(gè)機(jī)械層及其它多個(gè)非布線層。8.3.1 層管理器層管理器 執(zhí)行執(zhí)行Design Layer Stack Manager菜單命菜單命令，屏幕彈出令，屏幕彈出Layer Stack Manager（工作層面工作層面管理）對(duì)話框。管理）對(duì)話框。圖4-19 工作層面管理對(duì)話框（1） 按鈕功能按鈕功能 【Add Laye

15、r】按鈕可在頂層之下添加中間層按鈕可在頂層之下添加中間層Mid Layer，共可添加共可添加30層；層； 【Add Plane】按鈕可添加內(nèi)部電源按鈕可添加內(nèi)部電源/接地層，共接地層，共可添加可添加16層。層。 如果要?jiǎng)h除某層，可以先選中該層，然后單擊如果要?jiǎng)h除某層，可以先選中該層，然后單擊【Delete】按鈕；按鈕； 單擊單擊【Move Up】按鈕或按鈕或【Move Down】按鈕可按鈕可以調(diào)節(jié)工作層面的上下關(guān)系。以調(diào)節(jié)工作層面的上下關(guān)系。 選中某個(gè)工作層，單擊選中某個(gè)工作層，單擊【Properties】按鈕，可按鈕，可以改變?cè)摴ぷ鲗用娴拿Q（以改變?cè)摴ぷ鲗用娴拿Q（Name）和敷銅的厚和敷

16、銅的厚度（度（Copper thickness）。）。（2）Menu菜單菜單 見見P146圖圖8-17圖4-20 定義工作層8.3.2 層的分類層的分類信號(hào)層信號(hào)層(Signal layers)。信號(hào)層主要用于放置與信號(hào)信號(hào)層主要用于放置與信號(hào)有關(guān)的電氣元素，共有有關(guān)的電氣元素，共有32個(gè)信號(hào)層。個(gè)信號(hào)層。其中頂層其中頂層（Top layer）和底層（和底層（Bottom layer）可以放置元可以放置元件和銅膜導(dǎo)線，其余件和銅膜導(dǎo)線，其余30個(gè)為中間信號(hào)層（個(gè)為中間信號(hào)層（Mid layer130），），只能布設(shè)銅膜導(dǎo)線，置于信號(hào)層上只能布設(shè)銅膜導(dǎo)線，置于信號(hào)層上的元件焊盤和銅膜導(dǎo)線代表了電

17、路板上的敷銅區(qū)。的元件焊盤和銅膜導(dǎo)線代表了電路板上的敷銅區(qū)。 內(nèi)部電源內(nèi)部電源/接地層接地層(Internal plane layers)。共有共有16個(gè)個(gè)電源電源/接地層（接地層（Plane116），），主要用于布設(shè)電源線主要用于布設(shè)電源線及地線及地線，可以給內(nèi)部電源，可以給內(nèi)部電源/接地層命名一個(gè)網(wǎng)絡(luò)名，接地層命名一個(gè)網(wǎng)絡(luò)名，在設(shè)計(jì)過(guò)程中在設(shè)計(jì)過(guò)程中PCB編輯器能自動(dòng)將同一網(wǎng)絡(luò)上的焊編輯器能自動(dòng)將同一網(wǎng)絡(luò)上的焊盤連接到該層上。盤連接到該層上?；脽羝脽羝?12 機(jī)械層機(jī)械層(Mechanical layers)。共有共有16個(gè)機(jī)械層個(gè)機(jī)械層（Mech116），），一般用于設(shè)置印制板的機(jī)械外

18、形尺一般用于設(shè)置印制板的機(jī)械外形尺寸、數(shù)據(jù)標(biāo)記、裝配說(shuō)明及其它機(jī)械信息。寸、數(shù)據(jù)標(biāo)記、裝配說(shuō)明及其它機(jī)械信息。絲印層絲印層(Silkscreen layers)。主要用于放置元件的外形主要用于放置元件的外形輪廓、元件標(biāo)號(hào)和元件注釋等信息，包括頂層絲印層輪廓、元件標(biāo)號(hào)和元件注釋等信息，包括頂層絲印層(Top Overlay)和底層絲印層（和底層絲印層（Bottom Overlay）兩種。兩種。 助焊膜層（助焊膜層（Solder Mask layers）。）。涂在焊盤上，提高涂在焊盤上，提高可焊性能。分為頂層助焊層和底層助焊層。可焊性能。分為頂層助焊層和底層助焊層。(6)阻焊膜層（阻焊膜層（Pas

19、te Mask Layers）。）。涂在焊盤以外的地涂在焊盤以外的地方，阻止這些部位上錫。分為頂層阻焊層和底層阻焊方，阻止這些部位上錫。分為頂層阻焊層和底層阻焊層。層。(7)禁止布線層（禁止布線層（Keep Out Layer）。）。禁止布線層禁止布線層定義放置元件和布線區(qū)域范圍，一般禁止布線定義放置元件和布線區(qū)域范圍，一般禁止布線區(qū)域必須是一個(gè)封閉區(qū)域。區(qū)域必須是一個(gè)封閉區(qū)域。 (8)多層（多層（Multi Layer）。）。用于放置電路板上所用于放置電路板上所有的穿透式焊盤和過(guò)孔。有的穿透式焊盤和過(guò)孔。 (9)鉆孔層（鉆孔層（Drill Layers）。）。鉆孔層提供制造過(guò)程鉆孔層提供制造

20、過(guò)程的鉆孔信息，包括鉆孔指示圖（的鉆孔信息，包括鉆孔指示圖（Drill Guide）和鉆孔圖（和鉆孔圖（Drill Drawing）。）。8.3.3 層的設(shè)置層的設(shè)置1. 用用 Layer Stack Manager層管理器設(shè)置層管理器設(shè)置內(nèi)層及多層板內(nèi)層及多層板 執(zhí)行執(zhí)行Design Layer Stack Manager菜單命令。菜單命令。圖4-19 工作層面管理對(duì)話框2.用用菜單命令菜單命令Design Options打開或關(guān)閉層打開或關(guān)閉層（P147圖圖8-18）3.用用菜單命令菜單命令Design Mechanical Layers設(shè)置機(jī)設(shè)置機(jī)械層（械層（P148圖圖8-19）4.當(dāng)

21、前工作層選擇當(dāng)前工作層選擇 在布線時(shí)，必須先選擇相應(yīng)的工作層，在布線時(shí)，必須先選擇相應(yīng)的工作層，然后再進(jìn)行布線。然后再進(jìn)行布線。 設(shè)置當(dāng)前工作層可以用鼠標(biāo)左鍵單設(shè)置當(dāng)前工作層可以用鼠標(biāo)左鍵單擊工作區(qū)下方工作層標(biāo)簽欄上的某一個(gè)工擊工作區(qū)下方工作層標(biāo)簽欄上的某一個(gè)工作層實(shí)現(xiàn)，如圖所示。作層實(shí)現(xiàn)，如圖所示。 圖4-24 設(shè)置當(dāng)前工作層8.4 設(shè)置設(shè)置PCB電路設(shè)計(jì)參數(shù)電路設(shè)計(jì)參數(shù)8.4.1 用用Design Options菜單命令設(shè)置板層和柵格菜單命令設(shè)置板層和柵格1. Layers選項(xiàng)卡選項(xiàng)卡（1）打開或關(guān)閉板層）打開或關(guān)閉板層（2）System區(qū)域區(qū)域選中選中DRC Error將違反設(shè)計(jì)規(guī)則的圖

22、件顯示為高將違反設(shè)計(jì)規(guī)則的圖件顯示為高亮度；亮度；選中選中Connect顯示網(wǎng)絡(luò)飛線；顯示網(wǎng)絡(luò)飛線；選中選中Pad Holes顯示焊盤的鉆孔；顯示焊盤的鉆孔；選中選中Via Holes顯示過(guò)孔的鉆孔。顯示過(guò)孔的鉆孔。 可視柵格設(shè)置可視柵格設(shè)置Visible 1：第一組可視柵格間距，這組可視柵格第一組可視柵格間距，這組可視柵格只有在工作區(qū)放大到一定程度時(shí)才會(huì)顯示，一只有在工作區(qū)放大到一定程度時(shí)才會(huì)顯示，一般比第二組可視柵格間距小；般比第二組可視柵格間距??；Visible 2：第二組可視柵格間距，進(jìn)入第二組可視柵格間距，進(jìn)入PCB編輯編輯器時(shí)看到的柵格是第二組可視柵格。器時(shí)看到的柵格是第二組可視柵格。 2.Options選項(xiàng)卡選項(xiàng)卡 Snap X(Y）：）：設(shè)置光標(biāo)在設(shè)置光標(biāo)在X(Y)方向上的位移量。方