開題報(bào)告(基于Protel DXP設(shè)計(jì)四層印制電路板)演示文稿課件

1、 開題報(bào)告基于Protel DXP設(shè)計(jì)四層印制電路板 2011年3月14日 課題研究的目的和意義 PCB（Printed Circuit Board，印制電路板）是當(dāng)代電子組件中最活躍的產(chǎn)業(yè)，其行業(yè)增長速度一般都高于電子組件產(chǎn)業(yè)3個(gè)百分點(diǎn)左右。根據(jù)各因素分析，2007年仍將保持較快增長，需求升級(jí)與企業(yè)轉(zhuǎn)移是推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的基本動(dòng)力，而HDI板，柔性板，IC封裝板（BGA，CSP）等品種將成為主要增長點(diǎn)。 PCB作為各種電子產(chǎn)品的基本零組件，其行業(yè)發(fā)展受下游終端場頻需求和整個(gè)IT行業(yè)景氣度影響很大。2005年世界印刷電路市場規(guī)模約420億美元，其中日本產(chǎn)值113億美元，仍然居于世界第一位，2006

2、年達(dá)到117億美元，增長4%；中國產(chǎn)值比較保守的統(tǒng)計(jì)為108.3億美元，增長4%；到2006年將達(dá)到120.5億美元，增長11%，上升為第一位；韓國產(chǎn)值51億美元，到2006年將達(dá)到57億美元，增長5.7%；北美46億美元（其中美國產(chǎn)值42.57億美元），歐洲2005年產(chǎn)值約為37億美元。 中國大陸現(xiàn)在是全球最大的PCB制造國，主要以剛性板為主,主要產(chǎn)品處于中低端,有向高階產(chǎn)品邁進(jìn)的趨勢;產(chǎn)品以在通訊設(shè)備,計(jì)算機(jī), 消費(fèi)性電子產(chǎn)上的應(yīng)用為主.中國大陸的大型，中型PCB公司多為中國臺(tái)灣,中國香港,日本和美國投資的公司，這些公司的PCB產(chǎn)值占到中國大陸總產(chǎn)值的80%以上。2007年以來中國政府陸續(xù)

3、頒布了財(cái)政，稅務(wù)，環(huán)保勞工等各項(xiàng)法令，加上2008年國內(nèi)的自然災(zāi)害、通貨膨脹(特別是工 業(yè)材料價(jià)格的上漲)和全球經(jīng)濟(jì)的不景氣等，使得中國大陸PCB制造商在建造新廠、擴(kuò)大產(chǎn)能等方面較以往要保守一些；但由于人民幣的升值和電子信息產(chǎn)業(yè)的需求帶動(dòng)中國的PCB產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持較高的增長率。 課題研究的主要內(nèi)容 此次課題研究的主要內(nèi)容是通過一個(gè)相對復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)其相應(yīng)的印制電路板；研究與熟練掌握Protel繪圖軟件工具的應(yīng)用，并對多層印制電路板的設(shè)計(jì)有充分的了解與實(shí)踐，能掌握和解決一個(gè)工程實(shí)際應(yīng)用問題。課題研究的必要性 集成電路（IC）等組件的集成度急速發(fā)展，迫使PCB向高密度化發(fā)展。從目前情況來，PC

4、B高密度化還跟不上IC集成度的發(fā)展。 信號(hào)傳輸高頻化和高速數(shù)字化，迫使PCB走微小孔與埋/盲孔化，導(dǎo)致精細(xì)化，介質(zhì)層均勻薄型化等，即高密度化發(fā)展和基礎(chǔ)組件PCB發(fā)展。 多層板是電子技術(shù)向高速度,多功能,大容量和便攜低耗方向發(fā)展的必然產(chǎn)物.隨著電力機(jī)車向高速度,微機(jī)控制方向的發(fā)展,多層板在機(jī)車電子工業(yè)上的應(yīng)用亦愈來愈普遍。與雙面板相比，多層板有以下四個(gè)方面的優(yōu)越性：(1)多層板設(shè)計(jì)靈活。很容易在不同層效任何需要的地方保留銅箔，這些銅箔既可消除各關(guān)鍵電路之間的電耦合，使噪聲干擾或信號(hào)串抗減到最低，也可用來屏蔽內(nèi)層與外層的某些關(guān)鍵電路的干擾；還可以利用大面積銅箔來解決集成快散熱問題；(2)多層板使線

5、路走線路徑縮短， 從而提高信號(hào)傳輸速度，將多層板內(nèi)層信號(hào)線與地網(wǎng)設(shè)計(jì)成傳輸線形式，很容易控制其特性阻抗；(3)多層板通過布線層鼓的變化，可縮小其面積，增加其電子產(chǎn)品的功能和容量；(4)多層板還增加了保密性可以將線路全部設(shè)計(jì)到內(nèi)層，使其它競爭者不易破壞其連線關(guān)系，最終提高了先進(jìn)電子產(chǎn)品的生存期。 Protel DXP 2004不是單純的PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是SCH（原理圖）設(shè)計(jì)、SCH（原理圖）仿真、PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)、Auto Router（自動(dòng)布線器）和FPGA設(shè)計(jì)等，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和PCB圖

6、的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。與較早的版本Protel99相比，Protel DXP 2004不僅在外觀上顯得更加豪華、人性化，而且極大地強(qiáng)化了電路設(shè)計(jì)的同步化，同時(shí)整合了VHDL和FPGA設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其功能大大加強(qiáng)了 設(shè)計(jì)步驟1 .創(chuàng)建PCB文件 利用PCB向?qū)Щ蛘呤止し?，?Files面板的底部，展開New From Template欄，選擇PCB Board Wizard板向?qū)鳎?依據(jù)提示輸入PCB板采用的單外形、 需要的層、 過孔風(fēng)格等。新建好的PCB文檔自動(dòng)加Project 中的PCBS下， 并使用默認(rèn)名字 PCB1

7、.PCBDOC 。 手工法 若需要用手工繪制的方法建立新的PCB，則執(zhí)行菜單 FileNewPCB命令。這時(shí)在項(xiàng)目中的PCBS目錄下添加一個(gè) 新PCB文件，并在工作區(qū)窗口打開它。 對新創(chuàng)建的文件需重新命名， 在Projects面板，光標(biāo)右擊該文件，從彈出的快捷菜單中選擇Save as即可。 繪制時(shí)需單擊工作窗口底部的層標(biāo)簽 ，再由PlaceKeepout 命令來單獨(dú)定義。 印制電路板尺寸要適當(dāng)，過大，線條長，阻抗大，抗噪聲能力下降；過小，則不易散熱，且臨近的線條、器件易互相干擾。 為保證連線和元件不會(huì)和板外框靠得太近，電氣邊界距離物理邊界要有一個(gè)加工的安全間距。 3.加載PCB元件封裝庫 由于

8、Protel DXP實(shí)現(xiàn)了真正的雙向同步設(shè)計(jì)，在PCB設(shè)計(jì)過程中，可以不生成網(wǎng)絡(luò)表，直接通過單擊原理圖編輯器的PCB設(shè)計(jì)同步器按鈕(Designupdate PCB) ，直接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和元件的裝入；同樣PCB電路板設(shè)計(jì)過程中，單擊網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入按鈕(Designupdate Schematics)，實(shí)現(xiàn)原理設(shè)計(jì)圖網(wǎng)絡(luò)和元件的裝入和更新。 但為了支持多種需求，也可以從網(wǎng)絡(luò)表傳遞設(shè)計(jì)所需要的元件及連接信息。 對于一些所需要特殊的元器件的封裝或不存在的封裝庫，就必須自制。與制作元件庫類似，執(zhí)行菜單FileNewPCB Library ，進(jìn)入PCB庫文件編輯器就可進(jìn)行封裝庫的制作。 4.建立設(shè)計(jì)規(guī)則 高速邏

9、輯結(jié)合更小更復(fù)雜的封裝技術(shù)對PCB設(shè)計(jì)者提出越來越高的要求，像從前那樣先布線，后檢查的做法，已不能勝任今天的設(shè)計(jì)需求。如果要求設(shè)計(jì)一般的雙面板印制電路就沒有必要自己去設(shè)置布線規(guī)則了，因?yàn)橄到y(tǒng)默認(rèn)設(shè)置就是雙面布線。 從菜單中選擇DesignRules，可打開“ PCB Rules and Contraints Editor”對話框。Protel的設(shè)計(jì)規(guī)則非常豐富， 共分十類：電氣規(guī)則，布線規(guī)則，元件規(guī)則等，幾乎覆蓋設(shè)計(jì)任務(wù)的全部過程。 大部分設(shè)計(jì)規(guī)則是可以在設(shè)計(jì)過程中監(jiān)控的。打開在線規(guī)則設(shè)計(jì)檢查功能（選擇ToolsDesign Rules Check命令），除Un-Routed Net Cons

10、traint規(guī)則外，所有的規(guī)則沖突對象會(huì)立即以綠色（默認(rèn)的DRC錯(cuò)誤顏色）高亮的形式在PCB板上表現(xiàn)出來。 (5)電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元 件的布局應(yīng)該考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求，以方便調(diào)節(jié)為準(zhǔn)。 (6)應(yīng)留出印制電路板的定位孔和固定支架所占的位置。 (7)對于元件大小、輕重相差很大的板子，需要均勻布放，考慮板子是否會(huì)變形、曲翹等。 6.布線 布線是將邏輯連接轉(zhuǎn)換為物理連接的過程，這些物理連接包括：連線、過孔、焊盤、弧線、填充、多邊形覆銅和電源層 等。Potel DXP提供了手工布線和自動(dòng)布線兩種。 6.1 布線方法 由于現(xiàn)在PCB板設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜、高密度，往往對一些有特殊要求

11、的連線，需要預(yù)先手工布放。好的設(shè)計(jì)習(xí)慣是打開電氣網(wǎng)絡(luò)，使連線可以輕松連接到一個(gè)不在捕獲網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)體；打開在線DRC,監(jiān)控布線過程，違反規(guī)則的設(shè)計(jì)被立即顯示出來。完成預(yù)布線后，為了在自動(dòng)布線時(shí)保持不變，需要對預(yù)布線鎖定,打開菜單EditFind Similar Objects,選擇要鎖定的對象。 自動(dòng)布線與交互式布線相結(jié)合可以很好地提高布線成功率和效率.自動(dòng)布線的結(jié)果為手工調(diào)整提供參考，如果自動(dòng)布線能夠達(dá)到100或者90以上.說明元件的布局基本合理，手工修改調(diào)整走線也不會(huì)有太多的障 6.2 布線注意事項(xiàng) (1)輸入和輸出的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，最好添加線問地線，以免發(fā)生反饋耦合。 (2)導(dǎo)線的

12、最小寬度由導(dǎo)線與絕緣基板問的粘附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。對于集成電路，通常選02 0.3mm導(dǎo)線寬度.當(dāng)然條件允許，盡可能用較寬的線，線寬應(yīng)滿足地線 電源線信號(hào)線的要求。 (3)導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線問絕緣電阻和擊穿電壓決定,一般要求 2000V電位差之間線距離應(yīng)該大于2mm。在布線密度低的情況下，間距應(yīng)該盡可能的大。通常線間距最好不要低于0.3mm。 (4)印制電路板導(dǎo)線拐彎一般取圓弧形，直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會(huì)影響電氣性能。在雙面布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線應(yīng)該相互垂直、斜交或彎曲走線，避免相互平行，以減少寄生電容。 7.創(chuàng)建PCB生產(chǎn)文件 在PCB設(shè)計(jì)完成后，要打

13、印或生成各類文件用于板的生產(chǎn)、裝配，以至完成成品。通過菜單ProjectOutput jobs命令,(若安裝的是DXP SP2后，菜單改為ProjectProject Options),可進(jìn)行各種輸出設(shè)置。 8.結(jié)束語 隨著EDA技術(shù)的不斷發(fā)展，Protel DXP會(huì)成為您設(shè)計(jì)印刷電路板的一個(gè)好幫手，但是要設(shè)計(jì)出一塊優(yōu)良的PCB板，還需要不斷地去學(xué)習(xí)和實(shí)踐，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。實(shí)施計(jì)劃 (1) 在圖書館和網(wǎng)絡(luò)查閱資料。（1周）(2) 撰寫開題報(bào)告，外文文獻(xiàn)翻譯，并修改，開題答辯。（2-4周）(3) 設(shè)計(jì)或查找一個(gè)相對復(fù)雜的電路原理圖，并分析其工作原理，了解其功能作用 （5-7周）。(4) 熟悉并使用Protel DXP工具軟件繪制原理圖，生成PCB板圖（四層），并完成功能模擬仿真實(shí)驗(yàn)。（6-11周）(6) 課題結(jié)果分析，多層印制電路板制作工藝要求，Protel DXP工具軟件的應(yīng)用體會(huì)。 （12-13周）(7) 撰寫畢業(yè)論文，提交論文初稿，論文答辯資料準(zhǔn)備。（14-15周）(8) 論文定稿，畢業(yè)論文答辯。（16周）主要參考文獻(xiàn)1 江思敏Protel 2004電路原理圖及PCB設(shè)計(jì)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20062 張明峰Protel 2004電路設(shè)計(jì)