電子制圖與PCB設計-基于Altium Designer 項目七 雙面印制電路板設計

項目七 雙面印制電路板設計蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03任務7.1印制電路板基礎知識7.1.1印制電路板的組成結(jié)構1．PCB分類（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（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）銅膜導線，是覆銅板經(jīng)過加工后留在PCB上的銅焊盤（Pad），使用焊錫連接元件引腳和導線的部件。導孔（Via），也稱過孔，是連接不同板層間導線的部件。元件封裝，是指實際電子元件焊接到電路板時所指示的輪廓和焊點位置。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

時必須先將元件針腳插入焊盤導孔中，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。項目七 雙面印制電路板設計（9）其他。一般PCB除了銅膜導線外，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)技術學院湯偉芳2023-07-03圖7-3針腳式封裝圖7-4表貼式（SMT）封裝項目七 雙面印制電路板設計蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-037.1.2印制電路板設計的一般原則1．印制電路板的產(chǎn)品原則在設計印制電路板時，其產(chǎn)品原則考慮如下：（1）絕緣性能；（2）耐高溫；（3）阻燃；（4）機械強度；（5）尺寸大??；（6）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。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)熱元件應該遠離熱敏元件。可以調(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：預留。功能布局：信號左進右出，上入下出。元件離電路板邊緣的距離：所有元件均應該放置在離板邊緣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)構要求。項目七 雙面印制電路板設計蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03（3）線間距（4）屏蔽與接地3．布線原則（1）線長

（2）線寬4．焊盤原則（1）焊盤尺寸（2）焊盤補淚滴（3）相鄰的焊盤要避免有銳角7.1.3印制電路板設計的一般步驟1．設計并繪制原理圖2．規(guī)劃電路板

3．設置工作參數(shù)5．載入原理圖信息（網(wǎng)絡表或PCB更新）8．設計規(guī)則（DRC）檢查4．導入元件封裝庫6．布局

7．布線9．保存輸出文件項目七 雙面印制電路板設計任務7.2

AD轉(zhuǎn)換電路雙面板設計7.2.1電路準備蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計編譯圖紙元件封裝檢查在原理圖環(huán)境中，單擊菜單

“工具→封裝管理器”命令，彈

出“Footprint

Manager-[項目七.

PrjPcb]”對話框，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。如有問題或修改，返回元件庫進行編輯。蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-033．生成原理圖元件集成庫單擊菜單“設計→生成集成庫”命令，在彈出的“復制的元件”對話框中默認設置，生成與項目同名的原理圖元件庫“AD轉(zhuǎn)換.IntLib”，單擊“保存”按鈕項目七 雙面印制電路板設計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┟睿鐖D7-9所示。彈出“PCB板向?qū)А睂υ捒?，如圖7-10所示。（3)----(10)單擊“下一步”按鈕蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計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)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計（2）工具欄【小提示】Room是一種高效布局的工具，缺點是每個子圖定義一個Room。可以拖動這個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。另外一個非常實用的功能是，如果有許多形式一樣的PCB布局和布線，要做好一個Room的布局和布線，然后使用“Design→room→copy

room

formats”命令來完成其他Room的布局和布線?！拘√崾尽俊皯贸绦颉惫ぞ邫诤汀安季€”工具欄的大部分功能，還可以使用菜單命令“放置→…”實現(xiàn)。蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計7.2.3設置電路板參數(shù)確定電路板的板層PCB的實際需要板層（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（頂層信號層）。Bottom

Layer（底層信號層）。Bottom

Solder（底層阻焊層）。Bottom

Overlay（底層絲印層）設置電路板板層

單擊菜單“設計→層疊管理”命令蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計系統(tǒng)提供的板層含義（在PCB編輯界面中）設定PCB編輯環(huán)境中板層顯示標簽單擊菜單“設計→板層顏色”命令（5）設定圖紙參數(shù)蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計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】如果在原理圖設計時就安裝了元件的PCB封裝模型或相關的集成庫，可省略此步。7.2.4裝載元件庫導入原理圖網(wǎng)絡信息裝載元件庫利用同步器將原理圖導入PCB在原理圖環(huán)境中，單擊菜單“設計→Update

PCB

Document

AD轉(zhuǎn)換.PcbDoc”命令。在PCB環(huán)境中，單擊菜單“設計→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)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計7.2.5布局1．PCB視圖操作（1）視圖的移動（2）視圖的縮放（3）整體顯示2．對象操作（1）對象的選擇和解除（2）元件的對齊操作（3）元件說明性文字調(diào)整（4）對象的移動（5）元件的方向調(diào)整3．手動布局操作在同步器將原理圖導入到PCB中時，所有的元件都會在PCB編輯區(qū)的左側(cè)出現(xiàn)，同時還能看見元件引腳之間的連接線（飛線或鼠線，表示連接關系）用鼠標框選所有元件或單獨選中并拖動元件到封閉的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)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計（3）手動布局調(diào)整：通過鼠標的拖動、元件的轉(zhuǎn)動和排列，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)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計7.2.6布線1．設置布線規(guī)則設置“設計→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象外還包括元件的外形這些無電氣意義的對象，在元件設計過程中如果外形線到焊盤間距較小，當最小間距設置值超過此值時，規(guī)則檢測就會對該元件一直報警。2．自動布線單擊“自動布線→全部”命令單擊“Situs布線策略”對話框中的“Route

All”按鈕關閉“Messages”對話框，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)技術學院湯偉芳2023-07-03（1）拆除不合理的布線（3）手動布線操作（2）重新對指定網(wǎng)絡自動布線（4）放置安裝孔項目七 雙面印制電路板設計圖7-55不合理的GND布線圖7-56刪除GND布線圖7-57重新對GND布線圖7-58自動布線后的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)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計圖7-61繪制后的GND銅膜圖7-62拖動前的銅膜圖7-63拖動后的銅膜圖7-64切換繪制不同層的銅膜蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計4．布線結(jié)果（DRC）檢查（1）在PCB環(huán)境中，單擊菜單“工具→設計規(guī)則檢查”命令蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計（3）關閉檢測信息對話框，設計完成的PCB文件如圖7-68所示。蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計2023-07-03蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳7.2.7

PCB報表輸出（1）在PCB環(huán)境中，單擊菜單“報告→Bill

of

Materials”命令元器件報表打印輸出設置單擊菜單“文件→頁面設置”命令單擊“高級”按鈕，彈出“PCB

Printout

Properties”對話框雙擊左上角的圖標，進入到“打印輸出特性”對話框添加打印層在圖7-72中單擊“編輯”按鈕，進入到“板層屬性”對話框在圖7-74中單擊“是”按鈕，返回“打印輸出特性”對話框在圖7-70中單擊“預覽”按鈕可觀察打印效果圖7-72“打印輸出特性”對話框圖7-70頁面設置圖7-71“PCB

Printout

Properties”對話框項目七 雙面印制電路板設計圖7-75“PCB打印設置”對話框圖7-74“板層屬性”對話框2圖7-73“板層屬性”對話框1圖7-75“PCB打印設置”對話框圖7-76打印預覽效果圖蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計練習題【練習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)絡表。（2）進行PCB設計。①用向?qū)０宸绞缴?800mil×1300mil

PCB板。②加載相應的封裝庫并導入網(wǎng)絡文件。③手動布局元件如圖7-78所示。進行布線規(guī)則設置：電源和地線布線寬度為30mil；其他導線布線寬度為20mil；設置IN、GND、Vcc、測試點焊盤。④做好雙面布板后，在TopOverlay層上，每塊PCB右上角寫學號—姓名（AA—XXX）蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計【練習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）圖紙中畫出如圖7-79所示的多諧振蕩電路，并生成網(wǎng)絡表。（2）進行PCB設計。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加載相應的封裝庫，導入網(wǎng)絡文件。③手動布局元件如圖7-80所示。進行布線

規(guī)則設置：電源和地線布線寬度為30mil；

其他導線布線寬度為20mil；設置in1、in2、

out三個測試點焊盤；雙層布線就如圖7-80所示進行布線。④在TopOverlay層上，每塊PCB右上角寫上學號及姓名。練習題蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院湯偉芳2023-07-03項目七 雙面印制電路板設計練習題【練習3】穩(wěn)壓電源電路如圖7-81所示，試設計該電路的印制電路板。設計要求：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。盡量不用過孔。蘇州經(jīng)