電子制圖與PCB設(shè)計(jì)-基于Altium Designer 項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)

項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03任務(wù)7.1印制電路板基礎(chǔ)知識(shí)7.1.1印制電路板的組成結(jié)構(gòu)1．PCB分類(lèi)（2）雙面板（Double

Layer

PCB）（1）單面板（Signal

Layer

PCB）（3）多層板（Multi

Layer

PCB）2．組成結(jié)構(gòu)（以雙面板為例）頂層（Top

Layer）覆銅層。底層（Bottom

Layer）覆銅層。絲印層（Silkscreen

Overlay）。頂層絲印層（Top

Overlay）、底層絲印層（Bottom

Overlay）銅膜導(dǎo)線，是覆銅板經(jīng)過(guò)加工后留在PCB上的銅焊盤(pán)（Pad），使用焊錫連接元件引腳和導(dǎo)線的部件。導(dǎo)孔（Via），也稱過(guò)孔，是連接不同板層間導(dǎo)線的部件。元件封裝，是指實(shí)際電子元件焊接到電路板時(shí)所指示的輪廓和焊點(diǎn)位置。元件的封裝一般有針腳式封裝和表貼式（SMT）封裝。針腳式封裝元件在焊接

時(shí)必須先將元件針腳插入焊盤(pán)導(dǎo)孔中，貫穿電路板后再焊錫，如圖7-3所示。表貼式（SMT）封裝元件的安裝只限于頂層和底層，不用穿孔，如圖7-4所示。項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)（9）其他。一般PCB除了銅膜導(dǎo)線外，還有阻焊層（Solder

Mask）、頂層阻焊層（Top

Solder

Mask）、底層阻焊層（Bottom

SolderMask），作用是防止銅膜氧化和焊接短路蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03圖7-3針腳式封裝圖7-4表貼式（SMT）封裝項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-037.1.2印制電路板設(shè)計(jì)的一般原則1．印制電路板的產(chǎn)品原則在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)，其產(chǎn)品原則考慮如下：（1）絕緣性能；（2）耐高溫；（3）阻燃；（4）機(jī)械強(qiáng)度；（5）尺寸大?。唬?）成本高低。

2．元件布局原則高頻元件：注意干擾。高電位差的元件：防止短路、擊穿、安全間距和保護(hù)。質(zhì)量太大的元件：不宜安裝在電路板上。發(fā)熱與熱敏元件：發(fā)熱元件應(yīng)該遠(yuǎn)離熱敏元件?？梢哉{(diào)節(jié)的元件：方便、安全、與安裝配合。電路板安裝孔和支架孔：預(yù)留。功能布局：信號(hào)左進(jìn)右出，上入下出。元件離電路板邊緣的距離：所有元件均應(yīng)該放置在離板邊緣3mm以外的位置，或者至少距電路板邊緣的距離等于板厚。要符合工藝結(jié)構(gòu)要求。項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03（3）線間距（4）屏蔽與接地3．布線原則（1）線長(zhǎng)

（2）線寬4．焊盤(pán)原則（1）焊盤(pán)尺寸（2）焊盤(pán)補(bǔ)淚滴（3）相鄰的焊盤(pán)要避免有銳角7.1.3印制電路板設(shè)計(jì)的一般步驟1．設(shè)計(jì)并繪制原理圖2．規(guī)劃電路板

3．設(shè)置工作參數(shù)5．載入原理圖信息（網(wǎng)絡(luò)表或PCB更新）8．設(shè)計(jì)規(guī)則（DRC）檢查4．導(dǎo)入元件封裝庫(kù)6．布局

7．布線9．保存輸出文件項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)任務(wù)7.2

AD轉(zhuǎn)換電路雙面板設(shè)計(jì)7.2.1電路準(zhǔn)備蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)編譯圖紙?jiān)庋b檢查在原理圖環(huán)境中，單擊菜單

“工具→封裝管理器”命令，彈

出“Footprint

Manager-[項(xiàng)目七.

PrjPcb]”對(duì)話框，如圖7-8所示。單擊“元件列表”中的元件，則在界面右側(cè)可以看到

“元件封裝名稱”以及該元件的封裝圖形。如有問(wèn)題或修改，返回元件庫(kù)進(jìn)行編輯。蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-033．生成原理圖元件集成庫(kù)單擊菜單“設(shè)計(jì)→生成集成庫(kù)”命令，在彈出的“復(fù)制的元件”對(duì)話框中默認(rèn)設(shè)置，生成與項(xiàng)目同名的原理圖元件庫(kù)“AD轉(zhuǎn)換.IntLib”，單擊“保存”按鈕項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)7.2.2創(chuàng)建電路板1．利用PCB向?qū)?chuàng)建PCB文件單擊左側(cè)“Projects”工作面板上方的下拉按鈕，切換到“Files”對(duì)話框，收縮其他欄目，在“從模板新建文件”欄中選擇“PCB

Board

Wizard”（印制電路板向?qū)В┟?，如圖7-9所示。彈出“PCB板向?qū)А睂?duì)話框，如圖7-10所示。（3)----(10)單擊“下一步”按鈕蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)2．手工創(chuàng)建PCB文件（1）創(chuàng)建PCB編輯環(huán)境蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)（2）工具欄【小提示】Room是一種高效布局的工具，缺點(diǎn)是每個(gè)子圖定義一個(gè)Room。可以拖動(dòng)這個(gè)Room，把上面所有的元件放置到PCB中，然后調(diào)整Room中的元件布局。另外一個(gè)非常實(shí)用的功能是，如果有許多形式一樣的PCB布局和布線，要做好一個(gè)Room的布局和布線，然后使用“Design→room→copy

room

formats”命令來(lái)完成其他Room的布局和布線。【小提示】“應(yīng)用程序”工具欄和“布線”工具欄的大部分功能，還可以使用菜單命令“放置→…”實(shí)現(xiàn)。蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)7.2.3設(shè)置電路板參數(shù)確定電路板的板層PCB的實(shí)際需要板層（以雙面板為例，絕緣層除外）Top

Overlay（頂層絲印層）。Top

Solder（頂層阻焊層）。Top

Layer（頂層信號(hào)層）。Bottom

Layer（底層信號(hào)層）。Bottom

Solder（底層阻焊層）。Bottom

Overlay（底層絲印層）設(shè)置電路板板層

單擊菜單“設(shè)計(jì)→層疊管理”命令蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供的板層含義（在PCB編輯界面中）設(shè)定PCB編輯環(huán)境中板層顯示標(biāo)簽單擊菜單“設(shè)計(jì)→板層顏色”命令（5）設(shè)定圖紙參數(shù)蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)確定電路板的邊框繪制PCB外形（物理邊框）繪制禁止布線層（電路的電氣邊界）區(qū)域【小提示】如果在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)就安裝了元件的PCB封裝模型或相關(guān)的集成庫(kù)，可省略此步。7.2.4裝載元件庫(kù)導(dǎo)入原理圖網(wǎng)絡(luò)信息裝載元件庫(kù)利用同步器將原理圖導(dǎo)入PCB在原理圖環(huán)境中，單擊菜單“設(shè)計(jì)→Update

PCB

Document

AD轉(zhuǎn)換.PcbDoc”命令。在PCB環(huán)境中，單擊菜單“設(shè)計(jì)→Import

Changes

From

AD轉(zhuǎn)換.PrjPcb”命令。執(zhí)行以上命令后，彈出“工程更改順序”對(duì)話框，如圖7-36所示。單擊“生效更改”按鈕單擊“執(zhí)行更改”按鈕蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)7.2.5布局1．PCB視圖操作（1）視圖的移動(dòng)（2）視圖的縮放（3）整體顯示2．對(duì)象操作（1）對(duì)象的選擇和解除（2）元件的對(duì)齊操作（3）元件說(shuō)明性文字調(diào)整（4）對(duì)象的移動(dòng)（5）元件的方向調(diào)整3．手動(dòng)布局操作在同步器將原理圖導(dǎo)入到PCB中時(shí)，所有的元件都會(huì)在PCB編輯區(qū)的左側(cè)出現(xiàn)，同時(shí)還能看見(jiàn)元件引腳之間的連接線（飛線或鼠線，表示連接關(guān)系）用鼠標(biāo)框選所有元件或單獨(dú)選中并拖動(dòng)元件到封閉的Keep-Out

Layer（禁止布線層）內(nèi)部，如圖7-

40所示。蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)（3）手動(dòng)布局調(diào)整：通過(guò)鼠標(biāo)的拖動(dòng)、元件的轉(zhuǎn)動(dòng)和排列，將元件的布局調(diào)整到合適位置。如圖7-41所示。蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)7.2.6布線1．設(shè)置布線規(guī)則設(shè)置“設(shè)計(jì)→規(guī)則”（1）電氣規(guī)則（Electrical）【小提示】如果勾選“所有”的話，表示除了電氣意義的對(duì)象外還包括元件的外形這些無(wú)電氣意義的對(duì)象，在元件設(shè)計(jì)過(guò)程中如果外形線到焊盤(pán)間距較小，當(dāng)最小間距設(shè)置值超過(guò)此值時(shí)，規(guī)則檢測(cè)就會(huì)對(duì)該元件一直報(bào)警。2．自動(dòng)布線單擊“自動(dòng)布線→全部”命令單擊“Situs布線策略”對(duì)話框中的“Route

All”按鈕關(guān)閉“Messages”對(duì)話框，單擊菜單“察看→合適文件”命令

3．調(diào)整布線蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03（1）拆除不合理的布線（3）手動(dòng)布線操作（2）重新對(duì)指定網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)布線（4）放置安裝孔項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)圖7-55不合理的GND布線圖7-56刪除GND布線圖7-57重新對(duì)GND布線圖7-58自動(dòng)布線后的GND銅膜圖7-59刪除不合理的GND銅膜圖7-60手工繪制GND銅膜蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)圖7-61繪制后的GND銅膜圖7-62拖動(dòng)前的銅膜圖7-63拖動(dòng)后的銅膜圖7-64切換繪制不同層的銅膜蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)4．布線結(jié)果（DRC）檢查（1）在PCB環(huán)境中，單擊菜單“工具→設(shè)計(jì)規(guī)則檢查”命令蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)（3）關(guān)閉檢測(cè)信息對(duì)話框，設(shè)計(jì)完成的PCB文件如圖7-68所示。蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)2023-07-03蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳7.2.7

PCB報(bào)表輸出（1）在PCB環(huán)境中，單擊菜單“報(bào)告→Bill

of

Materials”命令元器件報(bào)表打印輸出設(shè)置單擊菜單“文件→頁(yè)面設(shè)置”命令單擊“高級(jí)”按鈕，彈出“PCB

Printout

Properties”對(duì)話框雙擊左上角的圖標(biāo)，進(jìn)入到“打印輸出特性”對(duì)話框添加打印層在圖7-72中單擊“編輯”按鈕，進(jìn)入到“板層屬性”對(duì)話框在圖7-74中單擊“是”按鈕，返回“打印輸出特性”對(duì)話框在圖7-70中單擊“預(yù)覽”按鈕可觀察打印效果圖7-72“打印輸出特性”對(duì)話框圖7-70頁(yè)面設(shè)置圖7-71“PCB

Printout

Properties”對(duì)話框項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)圖7-75“PCB打印設(shè)置”對(duì)話框圖7-74“板層屬性”對(duì)話框2圖7-73“板層屬性”對(duì)話框1圖7-75“PCB打印設(shè)置”對(duì)話框圖7-76打印預(yù)覽效果圖蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)練習(xí)題【練習(xí)1】建立“單管放大電路”工程，并建立“單管放大電路”原理圖文件。要求：（1）原理圖Q1、C1自制在1500mil×1000mil（寬高）圖紙中，單管放大電路如圖7-77所示，并生成網(wǎng)絡(luò)表。（2）進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。①用向?qū)０宸绞缴?800mil×1300mil

PCB板。②加載相應(yīng)的封裝庫(kù)并導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)文件。③手動(dòng)布局元件如圖7-78所示。進(jìn)行布線規(guī)則設(shè)置：電源和地線布線寬度為30mil；其他導(dǎo)線布線寬度為20mil；設(shè)置IN、GND、Vcc、測(cè)試點(diǎn)焊盤(pán)。④做好雙面布板后，在TopOverlay層上，每塊PCB右上角寫(xiě)學(xué)號(hào)—姓名（AA—XXX）蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)【練習(xí)2】建立“多諧振蕩電路”工程，并建立“多諧振蕩電路”原理圖文件。要求：（1）在900mil×600mil（寬高）圖紙中畫(huà)出如圖7-79所示的多諧振蕩電路，并生成網(wǎng)絡(luò)表。（2）進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。①用向?qū)０宸绞浇ⅰ岸嘀C振蕩電路PCB文件”，尺寸如圖7-80所示。②加載相應(yīng)的封裝庫(kù)，導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)文件。③手動(dòng)布局元件如圖7-80所示。進(jìn)行布線

規(guī)則設(shè)置：電源和地線布線寬度為30mil；

其他導(dǎo)線布線寬度為20mil；設(shè)置in1、in2、

out三個(gè)測(cè)試點(diǎn)焊盤(pán)；雙層布線就如圖7-80所示進(jìn)行布線。④在TopOverlay層上，每塊PCB右上角寫(xiě)上學(xué)號(hào)及姓名。練習(xí)題蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湯偉芳2023-07-03項(xiàng)目七 雙面印制電路板設(shè)計(jì)練習(xí)題【練習(xí)3】穩(wěn)壓電源電路如圖7-81所示，試設(shè)計(jì)該電路的印制電路板。設(shè)計(jì)要求：使用雙層電路板。電源地線的銅膜線寬度為25mil。一般布線的寬度為20mil。人工放置元件封裝，并排列元件封裝。人工連接銅膜線。布線時(shí)考慮頂層和底層都走線，頂層走水平線，底層走垂直線。盡量不用過(guò)孔。蘇州經(jīng)