《CB設(shè)計基礎(chǔ)》-(2)課件

第9章PCB設(shè)計基礎(chǔ)

本章將介紹PCB的結(jié)構(gòu)、與PCB設(shè)計相關(guān)的知識、PCB設(shè)計的原則、PCB編輯器的啟動方法及界面。1可整理ppt第9章PCB設(shè)計基礎(chǔ)9.1PCB的基本常識9.2PCB設(shè)計的基本原則9.3PCB編輯器的啟動2可整理ppt9.1PCB的基本常識9.1.1印制電路板的結(jié)構(gòu)可以分為：單面板（SignalLayerPCB）雙面板（DoubleLayerPCB）和多層板（MultiLayerPCB）3可整理ppt9.1.2PCB元件封裝

不同的元件有相同的封裝，同一個元件也可以有不同的封裝。所以在取用焊接元件時，不僅要知道元件的名稱，還要知道元件的封裝。1．元件封裝的分類（1）針腳式元件封裝（2）表貼式（SMT）封裝4可整理ppt9.1.2PCB元件封裝

不同的元件有相同的封裝，同一個元件也可以有不同的封裝。所以在取用焊接元件時，不僅要知道元件的名稱，還要知道元件的封裝。2．元件封裝的名稱元件封裝的名稱原則為：元件類型+焊盤距離（焊盤數(shù)）+元件外形尺寸5可整理ppt9.1.3常用元件的封裝1．電容類封裝有極性電容類（RB5-10.5～RB7.6-15）非極性電容類（RAD-0.1～RAD-0.4）6可整理ppt9.1.3常用元件的封裝2．電阻類封裝電阻類（AXIAL-0.3～AXIAL-1.0）可變電阻類（VR1～VR5）7可整理ppt9.1.3常用元件的封裝3．晶體管類封裝晶體三極管（BCY-W3）8可整理ppt9.1.3常用元件的封裝4．二極管類封裝二極管類（DIODE-0.5～DIODE-0.7）9可整理ppt9.1.3常用元件的封裝5．集成電路封裝集成電路DIP-xxx封裝、SIL-xxx封裝10可整理ppt9.1.3常用元件的封裝6．電位器封裝可變電阻類（VR1～VR5）11可整理ppt9.1.4PCB的其他術(shù)語1．銅膜導(dǎo)線與飛線銅膜導(dǎo)線是敷銅板經(jīng)過加工后在PCB上的銅膜走線，又簡稱為導(dǎo)線，用于連接各個焊點飛線只是形式上表示出網(wǎng)絡(luò)之間的連接，沒有實際的電氣連接意義12可整理ppt9.1.4PCB的其他術(shù)語2．焊盤和導(dǎo)孔焊盤是用焊錫連接元件引腳和導(dǎo)線的PCB圖件可分為3種：圓形（Round）方形（Rectangle）八角形（Octagonal）13可整理ppt9.1.4PCB的其他術(shù)語2．焊盤和導(dǎo)孔導(dǎo)孔，也稱為過孔。是連接不同板層間的導(dǎo)線的PCB圖件可分為3種：從頂層到底層的穿透式導(dǎo)孔從頂層通到內(nèi)層或從內(nèi)層通到底層的盲導(dǎo)孔和內(nèi)層間的屏蔽導(dǎo)孔14可整理ppt9.1.4PCB的其他術(shù)語3．網(wǎng)絡(luò)、中間層和內(nèi)層

網(wǎng)絡(luò)和導(dǎo)線是有所不同的，網(wǎng)絡(luò)上還包含焊點，因此在提到網(wǎng)絡(luò)時不僅指導(dǎo)線而且還包括和導(dǎo)線連接的焊盤、導(dǎo)孔中間層和內(nèi)層是兩個容易混淆的概念中間層是指用于布線的中間板層，該層中布的是導(dǎo)線內(nèi)層是指電源層或地線層，該層一般不布線，它是由整片銅膜構(gòu)成的電源線或地線15可整理ppt9.1.4PCB的其他術(shù)語4．安全距離為了避免導(dǎo)線、導(dǎo)孔、焊盤之間相互干擾，必須在它們之間留出一定的間隙，即安全距離5．物理邊界與電氣邊界電路板的形狀邊界稱為物理邊界，在制板時用機(jī)械層來規(guī)范用來限定布線和放置元件的范圍稱為電氣邊界，它是通過在禁止布線層繪制邊界來實現(xiàn)的16可整理ppt9.2PCB設(shè)計的基本原則9.2.1PCB設(shè)計的一般原則首先，要考慮PCB尺寸大小再確定特殊組件的位置最后對電路的全部零件進(jìn)行布局原則（1）按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。（2）以每個功能電路的核心組件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。17可整理ppt9.2PCB設(shè)計的基本原則9.2.1PCB設(shè)計的一般原則原則（3）在高頻信號下工作的電路，要考慮零件之間的分布參數(shù)。（4）位于電路板邊緣的零件，離電路板邊緣一般不小于2mm。（5）時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時鐘輸入端應(yīng)盡量相互靠近且遠(yuǎn)離其他低頻器件（6）電流值變化大的電路盡量遠(yuǎn)離邏輯電路。（7）印制板在機(jī)箱中的位置和方向，應(yīng)保證散熱量大的器件處在正上方。18可整理ppt9.2PCB設(shè)計的基本原則9.2.1PCB設(shè)計的一般原則2.特殊組件（1）盡可能縮短高頻器件之間的連線，減少它們的電磁噪聲。（2）應(yīng)加大電位差較高的某些器件之間或?qū)Ь€之間的距離，以免意外短路。（3）質(zhì)量超過15g的器件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。（4）對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)組件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。（5）應(yīng)留出印制電路板定位孔及固定支架所占用的位置。19可整理ppt9.2PCB設(shè)計的基本原則9.2.1PCB設(shè)計的一般原則3．布線（1）輸入/輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行（2）印制電路板導(dǎo)線間的最小寬度主要是由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強度和流過它們的電流值決定的。（3）功率線、交流線盡量布置在和信號線不同的板上，否則應(yīng)和信號線分開走線。20可整理ppt9.2PCB設(shè)計的基本原則9.2.1PCB設(shè)計的一般原則4．焊點焊點中心孔要比器件引線直徑稍大一些，焊點太大易形成虛焊5．電源線盡量加粗電源線寬度21可整理ppt9.2PCB設(shè)計的基本原則9.2.1PCB設(shè)計的一般原則6．地線（1）正確選擇單點接地與多點接地。（2）將數(shù)字電路電源與模擬電路電源分開。（3）盡量加粗接地線。（4）將接地線構(gòu)成死循環(huán)路。22可整理ppt9.2PCB設(shè)計的基本原則9.2.1PCB設(shè)計的一般原則7．去耦電容配置（1）電源輸入端跨接一個10～100μF的電解電容器（2）每個集成芯片的VCC和GND之間跨接一個0.01～0.1μF的陶瓷電容（3）對抗噪聲能力弱、關(guān)斷電流變化大的器件及ROM、RAM，應(yīng)在VCC和GND間接去耦電容（4）在單片機(jī)復(fù)位端“RESET”上配以0.01μF的去耦電容。（5）去耦電容的引線不能太長（6）開關(guān)、繼電器、按鈕等產(chǎn)生火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流23可整理ppt9.2PCB設(shè)計的基本原則9.2.1PCB設(shè)計的一般原則8．電路板的尺寸印制電路板大小要適中，過大時印制線條長，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高；過小，則散熱不好，同時易受臨近線路干擾。9．熱設(shè)計從有利于散熱的角度出發(fā)，印制電路板最好是直立安裝，板與板之間的距離一般不應(yīng)小于2cm，而且組件在印制板上的排列方式應(yīng)遵循一定的規(guī)則24可整理ppt9.2PCB設(shè)計的基本原則9.2.1PCB設(shè)計的一般原則9．熱設(shè)計對于采用自由對流空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路（或其他組件）按縱長方式排列對于采用強制空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路（或其他組件）按橫長方式排列25可整理ppt9.2.2PCB的抗干擾設(shè)計原則1．抑制干擾源常用措施如下：（1）繼電器線圈增加續(xù)流二極管。（2）在繼電器接點兩端并接火花抑制電路。（3）給電機(jī)加濾波電路。（4）布線時避免90°折線。（5）晶閘管兩端并接RC抑制電路。26可整理ppt9.2.2PCB的抗干擾設(shè)計原則2．切斷干擾傳播路徑常用措施如下：（1）充分考慮電源對單片機(jī)的影響。（2）如果單片機(jī)的I/O口用來控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離。（3）注意晶振布線。（4）電路板合理分區(qū)，如強、弱信號，數(shù)字、模擬信號，盡可能把干擾源與敏感器件遠(yuǎn)離。27可整理ppt9.2.3PCB可測性設(shè)計PCB可測性設(shè)計包括兩個方面的內(nèi)容：1．結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和應(yīng)用新的測試技術(shù)。（1）進(jìn)行模塊劃分。可按以下方法進(jìn)行劃分：①根據(jù)功能劃分（功能劃分）；②根據(jù)電路劃分（物理劃分）；③根據(jù)邏輯系列劃分；④按電源電壓的分隔劃分。（2）測試點和控制點的選取。（3）盡可能減少外部電路和反饋電路。28可整理ppt9.2.3PCB可測性設(shè)計PCB可測性設(shè)計包括兩個方面的內(nèi)容：2．應(yīng)用新的測試技術(shù)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和應(yīng)用新的測試技術(shù)。常用的可測性設(shè)計技術(shù)有掃描通道、電平敏感掃描設(shè)計、邊界掃描等。29可整理ppt9.3PCB編輯器的啟動9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器Pickatask欄內(nèi)選擇【PrintedCircuitBoardDesign】命令在設(shè)計界面中，單擊PCBDocuments欄最下部的【PCBBoardWizard】命令30可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器新電路板生成向?qū)?1可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器度量單位設(shè)置32可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器PCB模板的選擇33可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器PCB模板的選擇34可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器PCB外形尺寸設(shè)定對話框35可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器PCB的結(jié)構(gòu)（層數(shù)）設(shè)置對話框36可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器導(dǎo)孔樣式設(shè)置對話框37可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器表貼式元件設(shè)置對話框38可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器導(dǎo)線和過孔屬性設(shè)置對話框39可整理ppt9.3.1利用新電路板生成向?qū)覲CB編輯器PCB生成向?qū)гO(shè)置完成對話框40可整理ppt9.3.2其他方法啟動PCB編輯器執(zhí)行【File】/【New】/【PCB】命令，或單擊（Files）面板下部的New欄中的選項“PCBFile”，都可以創(chuàng)建PCB文件并啟動PCB編輯器。這樣創(chuàng)建的PCB文件，其各項參數(shù)均采用了系統(tǒng)默認(rèn)值。41可整理ppt習(xí)題1．簡述元件封裝的分類，并回答元件封裝的含義。2．簡述PCB設(shè)計的基本原則。3．創(chuàng)建一個PCB文件并更名為“MyPCB.PcbDoc”。42可整理ppt板層定義介紹

頂層信號層(TopLayer)：

也稱元件層,主要用來放置元器件,對于比層板和多層板可以用來布線；中間信號層(MidLayer)：

最多可有30層,在多層板中用于布信號線.

底層信號層(BootomLayer)：

也稱焊接層,主要用于布線及焊接,有時也可放置元器件.

頂部絲印層(TopOverlayer)：

用于標(biāo)注元器件的投影輪廓、元器件的標(biāo)號、標(biāo)稱值或型號及各種注釋字符。

43可整理ppt底部絲印層(BottomOverlayer)：

與頂部絲印層作用相同，如果各種標(biāo)注在頂部絲印層都含有，那么在底部絲印層就不需要了。內(nèi)部電源層(InternalPlane)：

通常稱為內(nèi)電層，包括供電電源層、參考電源層和地平面信號層。內(nèi)部電源層為負(fù)片形式輸出。機(jī)械數(shù)據(jù)層(MechanicalLayer)：

定義設(shè)計中電路板機(jī)械數(shù)據(jù)的圖層。電路板的機(jī)械板形定義通過某個機(jī)械層設(shè)計實現(xiàn)。44可整理ppt阻焊層(SolderMask-焊接面)：

有頂部阻焊層(TopsolderMask)和底部阻焊層(BootomSoldermask)兩層，是ProtelPCB對應(yīng)于電路板文件中的焊盤和過孔數(shù)據(jù)自動生成的板層，主要用于鋪設(shè)阻焊漆．本板層采用負(fù)片輸出，所以板層上顯示的焊盤和過孔部分代表電路板上不鋪阻焊漆的區(qū)域，也就是可以進(jìn)行焊接的部分．

錫膏層(PastMask-面焊面)：

有頂部錫膏層(TopPastMask)和底部錫膏層(BottomPastmask)兩層，它是過焊爐時用來對應(yīng)ＳＭＤ元件焊點的，也是負(fù)片形式輸出．板層上顯示的焊盤和過孔部分代表電