PROTELDXP2004模數(shù)混合PCB設(shè)計(jì)

第29-30講項(xiàng)目五模數(shù)混合PCB設(shè)計(jì)主要內(nèi)容一、電路原理二、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備三、設(shè)計(jì)PCB時(shí)考慮的因素四、PCB自動(dòng)布局及調(diào)整五、PCB自動(dòng)布線及調(diào)整六、模擬地和數(shù)字地的分離七、完成P223實(shí)訓(xùn)三的內(nèi)容一、電路原理

模擬信號(hào)采集電路實(shí)現(xiàn)的功能是采集模擬信號(hào)，并在數(shù)碼管上顯示出來。由AD0804采樣模擬電壓，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，輸出8位數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)8051，再由8051處理后送到共陽的七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示，電源采用穩(wěn)定的5V輸入，電路如圖6-59所示。本節(jié)通過模擬信號(hào)采集電路介紹模數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)方法，掌握模擬地和數(shù)字地的處理方法。元件類別元件標(biāo)號(hào)庫元件名元件所在庫元件封裝電解電容C3、C5CapPol1MiscellaneousDevices.IntLibRB.1/.2電容C1、C2、C4、C6CapMiscellaneousDevices.IntLibRAD-0.1三極管V1、V2、V32N3904MiscellaneousDevices.IntLibBCY-W3/E4電阻R1-R9Res2MiscellaneousDevices.IntLibAXIAL-0.4穩(wěn)壓二極管VD1DZenerMiscellaneousDevices.IntLibDIO10.46-5.3x2.8電位器RpPOT3自制VR5集成塊U1P80C51UBPNPhilipsMicrocontroller8-Bit.IntLibSOT129-1集成塊U2ADC0804CNTIConverterAnalogtoDigital.IntLibN020電感L1InductorMiscellaneousDevices.IntLibAXIAL-0.4晶振Y1XTALMiscellaneousDevices.IntLibBCY-W2/D3.1接插件J1、J2Header2MiscellaneousConnectors.IntLibHDR1X2數(shù)碼管LED1、LED2、LED3DpyBlue-CAMiscellaneousDevices.IntLibLEDDIP-10/C15.24RHD

在進(jìn)行模擬信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)前，必須先設(shè)計(jì)庫中不存在的元件圖形和元件封裝，原理圖中電位器的符號(hào)參照項(xiàng)目三介紹的方法設(shè)計(jì)，元件名設(shè)置為POT3；電解電容封裝RB.1/.2與項(xiàng)目三中使用的相同。元件的參數(shù)如表6-3所示。根據(jù)圖6-59繪制模擬信號(hào)采集電路原理圖，元件的參數(shù)參見表6-3，將原理圖另存為“模擬信號(hào)采集電路.SCHDOC”。將自行設(shè)計(jì)的元件封裝庫設(shè)置為當(dāng)前庫，依次將原理圖中的元件封裝修改為表6-3中對應(yīng)的封裝形式，并將原來元件自帶的封裝刪除，最后保存文件。二、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備三、設(shè)計(jì)PCB時(shí)考慮的因素

該電路是模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)混合的電路，由于數(shù)字電路工作在開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)時(shí)的脈沖會(huì)對附近電路造成干擾，因此需要采取措施防止數(shù)字部分對模擬部分的影響。電路采用雙面板進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要因素如下。⑴模擬和數(shù)字元件分開布置。在布局時(shí)，需要考慮哪些屬于模擬部分電路，哪些屬于數(shù)字電路，兩者之間的要分開放置，防止互相干擾。⑵電源分離。模擬電源和數(shù)字電源通常要分開，以避免相互干擾。如果把數(shù)字電源與模擬電源重疊放置，會(huì)產(chǎn)生耦合效應(yīng)，相互干擾。⑶地平面要分開:在分離電源的同時(shí)，模擬地和數(shù)字地也要相應(yīng)該進(jìn)行分離，以構(gòu)成兩個(gè)相互獨(dú)立的地平面，保證信號(hào)的完整性。一般在電路上可以在電源入口處通過一個(gè)0值電阻或小電感連接進(jìn)行簡單分離，如圖6-69所示。⑷印制板的尺寸設(shè)置為4340mil×2500mil。⑸電源插座J1和模擬信號(hào)輸入端插座J2放置在印制板的左側(cè)。⑹該電路工作電流不大，故連線寬度可以選擇細(xì)一些，電源線采用25mil，地線采用30mil，其余線寬采用15mil。⑺在印制板的四周設(shè)置3mm的螺絲孔。四、PCB自動(dòng)布局及調(diào)整1.自動(dòng)布線規(guī)則設(shè)置執(zhí)行菜單“設(shè)計(jì)”→“規(guī)則”，進(jìn)行布線規(guī)則設(shè)置。安全間距規(guī)則設(shè)置：VCC、VDD、AGND、DGND網(wǎng)絡(luò)為15mil，其它對象為10mil；短路約束規(guī)則：不允許短路；布線轉(zhuǎn)角規(guī)則：45°；導(dǎo)線寬度限制規(guī)則：AGND、DGND網(wǎng)絡(luò)為30mil，VCC、VDD網(wǎng)絡(luò)為25mil，其它網(wǎng)絡(luò)為15mil，優(yōu)先級依次降低；布線層規(guī)則：選中BottomLayer和TopLayer進(jìn)行雙面布線；其它規(guī)則選擇默認(rèn)，單擊“確認(rèn)”按鈕完成設(shè)置。五、PCB自動(dòng)布線及調(diào)整六、數(shù)字地和模擬地的分割

由于模擬信號(hào)采集電路是模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)混合的電路，在進(jìn)行元件布局時(shí)必須將模擬部分元件和數(shù)字部分元件分開布置，防止互相干擾；在電源上，通過小電阻R9隔離把數(shù)字電源和模擬電源；在地平面上將模擬地和數(shù)字地也做相應(yīng)分離，在電源入口處小電感L1連接。