U盤CB板設(shè)計(jì)方案

《電子CAD－ProtelDXP電路設(shè)計(jì)》

任富民編著中等職業(yè)學(xué)校教學(xué)用書（電子技術(shù)專業(yè)）電子教案第11章U盤PCB板設(shè)計(jì)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章以制作U盤PCB板為例，介紹SMT多層板的制作技巧和編輯修改方法，以達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解多層板的含義，掌握多層板的創(chuàng)建方法。理解內(nèi)電層的含義，內(nèi)電層的屬性設(shè)置和分割方法掌握常用SMT元件的引腳封裝。掌握SMT元件引腳封裝的制作方法。掌握手工修改導(dǎo)線的常用方法。11.1確定和添加元件封裝

因?yàn)閁盤體積非常小巧，電路板面積很小，所以電路板中的元件絕大部分采用SMD元件，以節(jié)省電路板面積。根據(jù)前面章節(jié)的介紹，并結(jié)合元件的實(shí)際外形和管腳排列情況，而且部分元件還參考了元件供應(yīng)商提供的技術(shù)和封裝參數(shù)，確定合適的元件封裝如表所示。數(shù)碼搶答器元件封裝表

元件類型元件封裝封裝庫電阻RC1005-0402MiscellaneousDevices.IntLib無極性電容CC1005-0402發(fā)光二極管DSO-F2/D6.1有極性電容CC1608-0603ChipCapacitor-2Contacts.PcbLibU1（AT1201）SO-G5/Z3.6SOT23-5and6Leads.PcbLibU2（IC1114）F-QFP7X7-G48/X.3NFQFP(0.5mmPitch,Square)-CornerIndex.PcbLibU3（K9F0BDUDB）TSSO12X20-G48/P.5TSOP(0.5mmPitch).PcbLibUSB接口J1USB自制封裝庫UPAN.PcbLib寫保護(hù)開關(guān)SW1ZZSW晶體振蕩器Y1XTAL21.確定AT1201的封裝

2.確定IC1114的封裝

3.確定存儲器K9F0BDUDB的封裝

存儲器U3的封裝TSSO12X20-G48/P.511.1.2自制元件封裝

USB接口J1的外形和引腳封裝

寫保護(hù)開關(guān)SW1的外形和引腳封裝

晶體振蕩器Y1的外形和封裝

11.1.3添加元件引腳封裝

U盤所需的封裝庫

2.利用全局修改為各類元件添加封裝

由于U盤元件很多，而且大部分元件的封裝都采用貼片封裝形式，而不是采用原原理圖元件中的默認(rèn)封裝，所以如果采用逐個修改的方法，工作量將會很大，可以采取全局修改的方法。下面以全局修改電阻的封裝為例。全局修改電阻的封裝（1）將光標(biāo)移到U盤原理圖中的任意一個電阻上，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的對話框中選菜單，彈出如圖所示的查找相似對象對話框，在【Resistor】項(xiàng)后選擇【Same】，表示將選中圖紙中所有的電阻。查找所有電阻

修改電阻封裝可以看到圖紙中所有電阻均處于選中狀態(tài)，此時點(diǎn)擊工作區(qū)右下方的【Inspect】按鈕，彈出如圖所示的Inspect面板，將【CurrentFootprint】欄修改為“C1005－0402”，按回車鍵確認(rèn)輸入。11.2新建PCB文件并繪制電路板邊框

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和U盤外殼的限制，確定電路的長、高尺寸。經(jīng)過分析，確定本電路板長、高參考尺寸為：45×15mm，并且受外殼固定柱的限制，中間有一個半徑為1mm的半圓形的缺口，便于該電路板固定于U盤外殼中，如圖所示。11.2.1利用向?qū)е谱鱑盤PCB板

單擊【File】標(biāo)簽，將出現(xiàn)文件操作欄，選擇【PCBBoardWizards…】，將出現(xiàn)如圖所示的PCB板向?qū)g迎界面。尺寸單位選擇對話框

PCB板類型選擇對話框

PCB爐板用戶仍自定義宋對話框自動完成六單位轉(zhuǎn)換適當(dāng)減壺小禁止繁布線框鮮離電路狼板邊框燃的距離信號層崖、內(nèi)電順源層選玻擇對話梢框過孔類怖型選擇驕對話框元件類繡型選擇膨?qū)υ捒驅(qū)Ь€、過另孔、安全妙間距設(shè)置極對話框PCB獨(dú)板向?qū)劳瓿蓪Νh(huán)話框PCB屆板向?qū)гL完成的綁電路板修改尺妙寸標(biāo)注竭顯示單唱位修改后末的尺寸冊標(biāo)注11.2喝.2手頭工修改P抬CB板輪友廓11.3泥.1載鴉入元件引償腳封裝11.足3.2猛設(shè)置舊內(nèi)電層角的網(wǎng)絡(luò)難屬性1.績?nèi)鐖D所奪示，執(zhí)送行【Des緊ign】零/【La捉y(tǒng)er秋Stac買kMa孤nage群r…】，彈出如冒下頁圖所拉示的層堆杜棧管理器農(nóng)對話框。層堆棧管愿理器對話跡框修改內(nèi)誰電層1配的網(wǎng)絡(luò)蟻屬性雙擊層膀堆棧管趨理器對監(jiān)話框中伴的【Int柳erna嘗lPl偵ane1欣】層，彈出杏如圖所示涌的層屬性怠對話框，惰在【Net裁nam宏e】下拉列邪表框中社選“V滴CC”循，將該齡層作為乳電源V支CC內(nèi)荒電層。設(shè)置好網(wǎng)納絡(luò)屬性的稼內(nèi)電層11.丟4多鞋層板元飽件布局取調(diào)整元件載竟入PC田B板后狹，就可值以根據(jù)展元件的耳布局規(guī)竿律進(jìn)行課布局，弊由于U臂盤電路梳板面積少小元件垮多，元技件密度巧很高，加所以在食布局前塊，必須冒仔細(xì)規(guī)儉劃好元校件的布槽局方案段，U盤扇布局是怖否合理芹是整個荒項(xiàng)目的不關(guān)鍵，稈它關(guān)系燦到U盤棍電路板溜布線是伍否成功碧以及整詢個電路駝的穩(wěn)定猛性，因求為本項(xiàng)禾目采用游四層板簽，布線討已經(jīng)不熊是我們勺關(guān)注的鞭首要問鋼題。11.4糞.1確霧定布局方支案在高密度敞電路板中季，是否需新要雙面放仔置元件是郵設(shè)計(jì)者首術(shù)先要考慮巖的問題。帶一般情況快下，如果體在頂層能絨夠完成元訪件的布局斤，盡量不洞要將元件駛放置在底艘層，因?yàn)閼浺环矫鏁籼岣唠娐访宓脑O(shè)計(jì)史難度和成克本，另一銷方面也會打增加元件草裝配的工孔序和難度柳。但對于束U盤電路跌板而言，畝如果直接崗將元件放崖置在頂層國，由于電恢路板太小另，部分元添件連放置循的位置都殃沒有，所講以必須采扭取雙面放析置元件的期辦法。仔辰細(xì)分析原魂理圖可以茫知道，U虜盤主要由警以U2（握IC11鉆14）為挪核心的控林制器電路戀和以U3脅（K9F兔0BDU伶DB）組至成。所以封可以考慮尊將二部分短電路分別斬放置在頂孟層和底層啊，具體將雜U3（K芬9F0B霉DUDB響）為核心擁的存儲器刺電路放置礎(chǔ)在頂層元決件面，而掛將U2（講IC11揮14）為州核心的控愉制器電路甚放置在底寒層的焊接宜面。11.4抬.2設(shè)燥置布局參治數(shù)1.修蹄改圖紙參換數(shù)執(zhí)行菜修單命令【Des貴ign】賀/【Op傘tion微s…】，將彈出滅如圖所示彎的PCB孕圖紙選項(xiàng)挪，將光標(biāo)序移動?xùn)鸥瘛維n療ap如Gri代d】和元件播柵格【Co闊mpo旋nen序tG艇rid麗】均修改披為5m喬il，取并將電倉氣柵格【El夏ect務(wù)ric雨al奶Gri哪d】修改為旦5mi遠(yuǎn)l。修改P承CB圖悶紙參數(shù)2.量修改元蛇件安全泳間距由于電胡路板面持積太小議，元件備的安全雹間距可擔(dān)以設(shè)置纏得更小均一些，僅從而使攤元件可擇以排列掀得更緊帳密一些貧，如可扛以將其并修改到墾步距5請mil榴以下，呀。執(zhí)行菜單乖命令【Des爆ign】軟/【Ru婚les…襯】，彈出P閑CB板規(guī)諷則對話框逗，雙擊【Pl應(yīng)ace謊men杯t】選項(xiàng)，再遵雙擊【Com謝pone免ntC睛lear義ance局】選項(xiàng)后，斤選中【Com創(chuàng)pone桑ntC懸lear喪ance泥】選項(xiàng)，如和圖所示，嗽在右邊的牢規(guī)則欄中域?qū)ⅰ綠a交p】欄修改為計(jì)3mil旬。修改元件定安全間距11.4惕.3具凳體布局根據(jù)布壟局原則端，先確鹽定相對呆于元件敞外殼，彎插孔位仰置等有巷定位元猾件的位綱置。本堆項(xiàng)目中掌有定位賣要求的洗元件有姻二個，臘一個是殺寫保護(hù)吃開關(guān)S央W1，殖它必須膛與外殼族的寫保摘護(hù)開關(guān)臺孔對準(zhǔn)那，并且材開關(guān)的嗎撥動手積柄必須網(wǎng)向外。件另一個息為發(fā)光膛二極管砌LED缸1，它壤必須與雀外殼的臘小孔對偉準(zhǔn)。（1）確撲定寫保護(hù)圖開關(guān)SW允1的位置臨，測量外扁殼寫保明護(hù)開關(guān)象孔的尺接寸，確伐定SW導(dǎo)1的第薪2焊盤胞的定位巡壽尺寸如著圖所示奮。（2）撓將開關(guān)尤SW1逝的第2餅焊盤放照置到指左定位置（3）鎖址定SW1復(fù)的位置鎖定元件放置發(fā)光膀二極管L辛ED1的水位置2.修屠改元件標(biāo)昏注的尺寸夾大小從圖中伐可以看專到，元邁件標(biāo)注自的尺寸懂太大，州占了太悉多的面炮積，必歪須修改呆元件標(biāo)混注的尺削寸大小新。（1）將偽光標(biāo)移到紐奉標(biāo)注LE刮D1上，衰單擊鼠標(biāo)器右鍵，在蔽彈出的對飲話框中選喝菜單，彈響出所示的芒查找相似咱對象對話桂框，在【Des肝igna草tor】項(xiàng)后選禁擇【Sa逝me】，表示頁將選中圖圖紙中肢所有的玻元件編莖號。(3)搶此時點(diǎn)敏擊工作拾區(qū)右下振方的【In質(zhì)spe疤ct】按鈕，彈置出如圖所練示的In兆spec擔(dān)t面板，詢將【Tex傍tHe緞igh】字符高度選欄修改為浸原來的一巖半，即“需30mi疤l”，將【Tex性tWi騰dth】文字線條讀寬度修改吧為“5m往il”，快按回車鍵妥確認(rèn)輸入塔。3.碑確定頂肌層核心自元件的施位置4.脾確定電叼源模塊丸的布局依據(jù)下圖塘所示的電壯源原理圖懷，確定電灑源部分的接布局關(guān)系匆如下頁圖訴所示。同要時也將寫哀保護(hù)電路丙的電阻R步24放置悉在SW1漲的右邊，譯將LED朝1的限流鋼電阻R1遼1和電容串C25也柏一并放置紹到圖紙中禮。4.確吉定電源模房誠塊的布局5.偽確定底劫層元件巷的布局顯示底借層絲印雖層（2）嫂放置底捧層關(guān)鍵甩元件U艱2先在頂焦層放置磨好元件饅U2將元件癢U2翻偵轉(zhuǎn)到底爺層焊錫隔面放置底層束其它元件11.狹5.1脅內(nèi)電匯層分割多層板哥與雙面雙板不同桐的地方珍在于多艙了內(nèi)電宮層，內(nèi)行電層一織般用于假接地和槐接電源朝，使P渠CB板厘中大量勒的接地腹或接電茶源引腳震不必再角在頂層強(qiáng)或底層壯走線，躬而可以濫直接（維直插式略元件）酸或就近惕通過過艦孔(貼秒片元件堤)接到菊內(nèi)電層狠，極大族地減少語了頂層就和底層病的布線私密度，野有利于俗其它網(wǎng)泥絡(luò)的布繪線。但有時謙一個系符統(tǒng)中可受能存在姿多個電餐源和地趨，如常幼見的+鄭5V、肆+12憑V、-很12V豆、-5脾V等電量源，而愚接地網(wǎng)灘絡(luò)也有刑電源地脫，信號拍地，模決擬地、蘆數(shù)字地擾之分，古如果再蛋采用一職個電源有或接地匠網(wǎng)絡(luò)對束應(yīng)一個禽內(nèi)電層曉的方法第，勢必役導(dǎo)致內(nèi)企電層的惑數(shù)目太帽多，電線路板的案制作成悲本成倍把增加。海此時可去以采取抵內(nèi)電層繪分割的別辦法，隙將一個劍內(nèi)電層岸分割為肥幾個部貼分，將熔某個電務(wù)源或接槳地網(wǎng)絡(luò)輸引腳比蜓較密集此的區(qū)域莫劃分給誦該網(wǎng)絡(luò)頓，而將笛另一個客區(qū)域劃穴分給其攔它電源冰或接地奸網(wǎng)絡(luò)。1.將霧當(dāng)前層轉(zhuǎn)傾換為內(nèi)電小層1【I孟nter承nal適Plan咽e1】。2.菜隱藏其冬它無關(guān)猾層。由前面祥的布局限可知，破與VU催SB網(wǎng)歐絡(luò)連接寇的元件蔑全部位廚于頂層拔，為了予更好的訓(xùn)進(jìn)行區(qū)堵域劃分念，可以棍將底層浙信號層奪和底層中絲印層韻全部關(guān)縱閉，使艇底層元登件暫時僵不顯示丟，并將桐圖紙放主大并顯柄示與V磁USB貍網(wǎng)絡(luò)連摘接的焊瘦盤區(qū)域束。3.分棋割內(nèi)電層迎。選擇畫偵直線工閱具，沿登著包含升VUS挪B焊盤駁的區(qū)域寒畫出一云個封閉扣區(qū)域，蒙如圖所然示。4.修巴改分割后喬的內(nèi)電層磁網(wǎng)絡(luò)屬性氏。雙擊封閉豬區(qū)域中被眉分割出來馬的內(nèi)電層蔬，彈出如紅圖所示的寧內(nèi)電層屬筑性對話框擱，將其連箏接到【VU幣SB】網(wǎng)絡(luò)。11.硬5.2齒US煎B連接御插頭J吸1焊盤犁屬性修塑改USB連宇接插頭J區(qū)1連接固果定支架的垮0號焊盤科，由于原雨理圖中沒走有引腳與他其對應(yīng)，任一般希望鴨其接地，黑以提高電駝路的抗干踏擾能力，湯所以必須連將J1的輕二個0號休焊盤屬性跌修改為“類GND”主，以便自陪動布線時奶自動與內(nèi)獅電層GN嘗D相連。臘如圖所示扒?！?1.喚6多層轉(zhuǎn)板自動布討線11.謹(jǐn)6.1達(dá)設(shè)置窩多層板但布線參亮數(shù)執(zhí)行【De姨sig塵n】/禮【Ru叼les閑】菜單命卷令，設(shè)散置各項(xiàng)晃參數(shù)。睡其中最毅關(guān)鍵的士參數(shù)有壩安全間員距【Cl蓬ear英anc復(fù)e】，布線層溫面【Ro濕uti性ng臉Lay屈ers片】和導(dǎo)線殖寬度【W(wǎng)id丟thC登onst乒rain欣t】，其它參線數(shù)采用默納認(rèn)值即可遞。1.蘿設(shè)置安滿全間距安全間距犧指不同網(wǎng)務(wù)絡(luò)的導(dǎo)線濤與焊盤之優(yōu)間的最小珠距離，它裕的設(shè)置可棟以避免導(dǎo)悅線之間以邁及導(dǎo)線與鋤焊盤之間鞭距離太小冬而短路或宿大火，但皂它的大小功同時也決袋定了走線蛾的難度和碗導(dǎo)線的布割通率。在存U盤中，禮供電電壓灣很低，我餃們主要關(guān)濫心的是保訓(xùn)證導(dǎo)線的燒布通率，屯所以將安途全間距設(shè)努置為4m皮il，如忽圖所示。設(shè)置安全螺間距設(shè)置雙面籠板的布線坐層導(dǎo)線規(guī)齡則設(shè)置3.宇設(shè)置過曾孔尺寸4.設(shè)置加SMT焊暮盤拐角距戒離11.騰6.2圈多層若板自動真布線執(zhí)行菜單倡命令【Au顫to駕Rou極te】賄/【A沾ll】菜單命傅令，將碧彈出如識圖所示痛的自動虜布線策薪略選擇餅對話框存對話框槍，選用【Vi磨aM鼻ise寫r】選項(xiàng)，表息示將采用企具有建議株性最小過由孔限制的徐多層板布濕線策略進(jìn)博行布線，蒜點(diǎn)擊【Rou全teA介ll】按鈕，P升CB板編煎輯器開始代自動布線U盤自沈動布線饅結(jié)果元件引搜腳與內(nèi)彩電層的目連接方艱式直插式鋒元件引苗腳直接漂與內(nèi)電訊層相連貼片元件芽引腳通過黑過孔與內(nèi)府電層相連11.7造手工修踏改多層板鐮導(dǎo)線和覆感銅U盤PC成B板中自摩動布線完茂成后，有糠的導(dǎo)線彎置曲過多，猾繞行過遠(yuǎn)華，必須進(jìn)捷行修改，睜修改一般致采取先修鼻改繞行彎警曲現(xiàn)象比棵較明顯的挺長導(dǎo)線，外然后再微違調(diào)其它局犁部需要調(diào)篇整的短導(dǎo)眾線。1.粱頂層導(dǎo)機(jī)線分析利用前始面介紹冠的方法席，暫時殊將底層酬信號層洪和絲印痛層，以拉及頂層填絲印層唇隱藏起污來，使貧工作區(qū)河主要顯街示頂層孩導(dǎo)線，錯如圖武所示，湖可以明鴿顯的看導(dǎo)到有一亞處導(dǎo)線系繞行過賺遠(yuǎn)。該導(dǎo)線繞籌行過遠(yuǎn)2.麗分析底回層導(dǎo)線將頂層們信號層淹和絲印義層，以每及底層盯絲印層伴隱藏起學(xué)來，使勞工作區(qū)俘主要顯劑示底層類導(dǎo)線，甜如圖1獵1.6罵5所示噴，也可紹以明顯河的看到串有一處濕導(dǎo)線繞穩(wěn)行過遠(yuǎn)激。該導(dǎo)線繞哲行過遠(yuǎn)11.畫7.2印修改遷底層導(dǎo)爽線由于導(dǎo)線糞修改時必田須綜合考勞慮到二個敏信號層導(dǎo)納線的走線單情況，所夾以將底層隙和頂層信左號層均顯維示，而將錯底層和頂觸層絲印層展全隱藏。1.撤彩銷原導(dǎo)線先執(zhí)行菜網(wǎng)單命令【Too瓣ls】/至【Un-士Rout螞e】/【聲Conn兆ecti穴on】，出現(xiàn)十做字光標(biāo)，保對準(zhǔn)要撤凱銷的導(dǎo)線獲，點(diǎn)擊鼠致標(biāo)左鍵即桶可撤銷原償導(dǎo)線，如擱圖所示。撤銷導(dǎo)何線后留氣下的飛德線2.枯規(guī)劃新奏導(dǎo)線的注路徑，估并對其體它導(dǎo)線味作必要?dú)У男薷南刃薷奈值讓右孕薷牡钠菍?dǎo)線，雜該導(dǎo)線喪之所以垮繞行過購遠(yuǎn)，是簽因?yàn)榈卓瘜又杏行訉?dǎo)線擋乒住了其摩連通的塊路徑，改必須將激其調(diào)整饞，如圖眠所示。需調(diào)整杯的過孔需調(diào)整旋的導(dǎo)線調(diào)整過孔猶的位置調(diào)整好位均置的過孔調(diào)整導(dǎo)獲線的位認(rèn)置調(diào)整好犧位置的筐導(dǎo)線3.烘繪制新郵導(dǎo)線，紹并添加鋸必要的括過孔繪制底清層導(dǎo)線添加的棵過孔繪制頂層野導(dǎo)線繪制頂層龜導(dǎo)線修改頂睜層導(dǎo)線新繪制山的導(dǎo)線修改過鞠的導(dǎo)線修改過的替二條導(dǎo)線11.纖7.4兵連接逮未布通醉的導(dǎo)線脅，并微寨調(diào)其它精短導(dǎo)線需要微寨調(diào)的導(dǎo)株線未連接到歷內(nèi)電層的棉焊盤1.將辦貼片元件谷引腳連接加到內(nèi)電層(a)水放置過孔(1）械放置過棒孔。貼跳片元件柱引腳必帳須通過銳過孔才唯能連接瞧到內(nèi)電仍層，所拐以必須修在引腳著附近添香加過孔若，利用哀放置工宋具中的劇過孔工號具，在碗合適位犁置放置什一個過吵孔，如窗圖所示賤。（2）修死改過孔屬掘性。要使過咬孔能連呀接到V徑CC網(wǎng)眠絡(luò)，并里且使過厚孔和內(nèi)蔥電層V鴨CC相村連，必妻須修改構(gòu)過孔的針屬性，廟如下圖躲所示，浸根據(jù)過祖孔要連德接的網(wǎng)壟絡(luò)，將【Net拍】修改為燃“VC決C”，懇根據(jù)過肝孔要連躺接的層漸面，將【Sta衛(wèi)rtL勞ayer框】開始層僅面修改壇為【Int耗erna設(shè)lPl談ane切1】，因?yàn)閮?nèi)鉛電層In稀tern同alP悶lane郊1所接皆的正是“椒VCC”是網(wǎng)絡(luò)，將【End遇Lay予er】結(jié)束層嗎面修改湊為【Bo餅tto檔mL緊aye績r】，因?yàn)橐眠B接的焊辦盤位于底