印制电路板设计实例

印制电路板设计实例下面以甲乙类放大器的印制电路板单、双层PCB板的设计过程。甲乙类放大器印制电路板单层板设计R127KR227KR35KR45KQ12N3904Q22N3904D11N4001D21N4001Q32N39461234J1CON412J2CON212J3CON2+C110u+C2200u序号元件值元件封装元件名说明R127KAXIAL0.3RES2R227KAXIAL0.3RES2R35KAXIAL0.3RES2R45KAXIAL0.3RES2C110uRB-.2/.4ELECTRO1ElectrolyticCapacitorC2200uRB-.2/.4ELECTRO1ElectrolyticCapacitorD11N4001DIODE0.4DIODEDiodeD21N4001DIODE0.4DIODEDiodeQ12N3904TO-46NPNNPNTransistorQ22N3904TO-46NPNNPNTransistorQ32N3906TO-46PNPPNPTransistorJ1CON4SIP-4CON4ConnectorJ2CON2SIP-2CON2ConnectorJ3CON2SIP-2CON2ConnectorPCB自动布线技术操作步骤1、绘制电路原理图2、生成网络表3、建立PCB文件、定义电路板（可以直接定义电路板，也可以使用向导定义电路板。同时进行PCB设计环境的设置，确定工作层等）。4、加载PCB元件库（常用PCB元件库有PCBFootprint.Lib、GeneralIC.lib、InternationalRectifiers.lib、Miscellaneous.lib、Transistors.lib等）。5、加载网络表6、元件的布局7、设计规则设置8、自动布线9、人工布线调整10、PCB电气规则检查及标注调整11、PCB报表输出12、PCB输出1、绘制电路原理图2、生成网络表3、建立PCB文件、定义电路板•建立PCB文件•确定工作层•确定工作层【SignalLayers】：信号层(SignalLayers)。对于双面板而言，顶层(TopLayer)和底层(BottomLayer)这两个工作层必须设置为打开状态，而信号层的其他层面均可以处于关闭状态。【TopLayer】：顶层，也是元件层。【BottomLayer】：底层，也是焊接层。【InternalPlanes】：内电源或地层，主要用于放置电源或地线，通常是一块完整的铜箔。【MechanicalLayers】：机械层，用于放置一些与电路板的机械特性有关的标注尺寸信息和定位孔.【Masks】：TopSolder:顶层阻焊层。BottomSolder:底层阻焊层。它用于在设计过程中匹配焊盘，并且是自动产生的TopPaste:顶层锡膏层。BottomPaste:底层锡膏层。锡膏防护层的作用与阻焊层相似，但在使用“hotre-flow”（热对流）技术安装SMD元件时，锡膏防护层用来建立阻焊层的丝印。【SilkscreenLayers】：丝印层(SilkscreenLayer)，用于放置元件标号、说明文字等。【OtherLayers】分组框：其他层面(OtherLayers)，根据实际需要选择。【Keep-OutLayer】：禁止布线层，用于绘制印制电路板的边框。【Multi-Layer】：多层，包括焊盘和过孔这些在每一层都可见的电气符号。【DrillGuide】：钻孔定位层，此层主要和制板厂商有关。【DrillDrawing】：钻孔层，此层主要和制板商有关。•确定工作层•定义电路板4、加载PCB元件库(执行菜单命令Design/Add/RemoveLibrary…或点击Add/Remove….按钮)5、加载网络表(执行菜单命令Design／LoadNets…)*注意：注意修改错误的方法:•a.回到原理图中修改：如导线未连接好、封装值、网络编号•b.在网络表中修改：如修改元件的引脚号、网络连接•c.在PCB中修改：如修改封装值的引脚号直到没有错误为止。常见的错误和警告：“Error:FootprintxxxnotfoundinLibrary”：错误：封装xxx没有在库中发现。一般为元件所在的封装库文件没有加载。“Warning:Alternativefootprintxxx”：警告：封装xxx管脚悬空。如果是原理图中该管脚实际就没有用到，就是空着的，就不必理会这个警告；如果该管脚用到了，现在系统提出了警告，你就应该回到原理图设计器，检查该管脚上的布线，最后重新生成网络表，重复加载网络表操作。“Error:Componentnotfound”：错误：没有发现元件封装。原因可能是没有加载库文件，或是在原理图设计时没有指定该元件的封装形式。应该回到原理图设计器，检查某个元件是否指定封装。最后重新生成网络表，加载所需元件封装库文件，重复加载网络表操作。“Error:Nodenotfound”：封装可以找到，但是管脚号和焊盘号不一致，例如二极管A改为1，K改为2．1．元件布局的一般原则（1）按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。（2）以每个电路的核心元件为中心，围绕它进行布局，元件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各个元件之间的引线和连接。（3）易受干扰的元件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。（4）某些元件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引起短路。带强电的元件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。（5）较重的元件，应当用支架加以固定，然后焊接。（6）发热元件应放在有利于散热的位置，必要时可装散热器。（7）热敏元件应远离发热元件。（8）对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局，应考虑整机的结构。若是机内调节，应放在印制板上方便调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。（9）位于电路板边缘的元件，离电路板边缘一般在2mm以上。（10）电路板的最佳形状为矩形，长宽比例为3∶2或4∶3。电路板面尺寸大于200mm×150mm时，应考虑电路板所受的机械强度。6、元件的布局PCB设计的一般原则2．布线的一般原则（1）输入和输出的导线应尽量避免相邻平行。（2）印制板导线最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。（3）导线宽度不宜大于焊盘尺寸。（4）印制板导线不能有急剧的拐角和拐弯，拐角不得小于90°，最佳的拐弯方式是采取圆弧形。（5）模拟电路和数字电路的地线应分开布线以减少相互干扰。（6）在设计PCB时，不允许有交叉的铜膜走线，对于可能交叉的线条，可以用“钻”或“绕”的办法解决。（7）设计PCB图时，在使用IC座的场合下，一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确，并注意各个IC脚位置是否正确。6、元件布局图自动布局对话框（ClusterPlacer）（1）自动布局执行菜单命令Tool/AutoPlacement/AutoPlacer…，弹出如图所示的自动布局对话框（ClusterPlacer）。系统提供两种自动布局方式：1．群组式自动布局群组式自动布局方式如图所示。此方式适合元件数小于100个的电路，说明：执行该方式布局前，可以执行菜单命令Design/Rules…，打开DesignRules（设计规则）对话框，选择Placement（布局）选项卡设定自动布局的参数。这些规则仅对ClusterPlacer（群组式布局）方式有效。统计式自动布局方式如图所示。此方式基于统计学的算法来布局元件，使元件间的连接导线长度尽量最短，它适合元件数量超过100个的电路。2．统计式自动布局图自动布局对话框（StatisticalPlacer）各选项的意义如下：●GroupComponents：将网络中电气连接关系密切的元件归为一组。●RotateComponents：，允许元件旋转以便找出一个最佳布局方向，从而达到较好的布局效果。●PowerNets：输入网络名称●GroundNets：与PowerNets相似，通常是地线网络名称。●GridSize：设置元件自动布局时的栅格间距。注意：在运行自动布局前，应确保已经定义了一个PCB板的电气边界，并确保电气边界的属性选择为Keepout。否则，不能执行自动布局。3．停止自动布局执行Tool/AutoPlacement/StopAutoPlacer命令用于停止正在自动布局的操作。选择统计式自动布局，结果如图所示。图自动布局的稳压电源图•对象的编辑操作前面我们学习有关移动、旋转、翻转、选取等操作，本处再学习复制、剪切、粘贴、删除等操作。1．剪切：执行菜单命令Edit/Cut或单击图标2．复制：执行菜单命令Edit/Copy。3．粘贴：执行菜单命令Edit/Paste或单击图标图9-21选择性粘贴属性对话框4．选择性粘贴：执行菜单命令Edit/PasteSpecial,将进入选择性粘贴属性对话框，如图所示。5．清除对象：执行菜单命令Edit/Clear将删除被选取的对象。6．删除对象：执行菜单命令Edit/Delete，移动光标到要删除的对象，单击鼠标左键将删除对象。手工调整布局图手工调整后的稳压电源布局图手工调整元件布局实际上就是对元件进行移动、旋转、翻转、调整元件标注等操作。手工调整后的稳压电源布局图如图所示。调整布局实际上就是进行元件封装的位置调整，而调整布局的目的是为了便于布线。图调整布局的图形R130kR220kR36.2kR615kR42.7kR74kR520kR81kVT19013VT29013C110uC210uC410uC31uC51uVCCViVo.12J2CON212J1CON212J3CON2ViVoVCC..图两级共射放大电路原理图进行自动布线之前，要根据电路的实际需要，进行相应的布线规则设置。自动布线的设计规则执行菜单命令Design/Rules…，系统会弹出如图所示的设计规则对话框，这里仅对自动布线的一些规则进行说明。图设计规则（布线参数）对话框7、布线规则设置图设计规则（布线参数）对话框（1）设置安全间距参数双击ClearanceConstraint（安全间距）选项，可进入安全间距设置对话框，如图所示。（2）设置布线拐角模式双击RoutingCorners（布线拐角）选项，将弹出如图所示的布线拐角规则设置对话框。图布线拐角规则设置对话框。（3）设置布线工作层图布线层规则设置对话框双击RoutingLayers（布线层）选项，将弹出如图所示的布线层规则设置对话框。●RuleAttribute：该项用于设定自动布线时所使用的布线层以及对应层的走线方式。（4）设置布线优先级双击RoutingPriority选项，将弹出布线优先级设置对话框。（5）设置布线的拓扑结构双击RoutingTopology选项，将弹出布线拓扑规则设置对话框。（6）设置过孔类型双击RoutingVia-Style选项，将弹出布线过孔类型设置对话框各个工作层布线的走向方式有NotUsed（不使用）、Horizontal（水平方向）、Vertical（垂直方向）、Any（任意方向）等11种。采用双面板和多层板时，一般默认设置TopLayer（顶层）为Horizontal，BottomLayer（底层）为Vertical。当我们需要作单面板时，应把TopLayer设为NotUsed，BottomLayer设为Any。本例中我们设置成为单面板。（3）设置布线工作层图9-27布线宽度设置对话框（7）设置走线宽度●RuleAttributes：该规则属性包括MinimumWith（最小走线宽度）、MaximumWith（最大走线宽度）、PreferredWith（优先选用走线宽度）。这里我们把MaximumWith和PreferredWith走线宽度都设20mil。双击WidthConstraint选项，将弹出如图所示的布线宽度设置对话框。8、自动布线自动布线的菜