学习项目10二级放大电路DXP印制电路板设计与制作

DXP印制电路设计224学习项目10二级放大器双面印制电路板设计与制作10.1任务要求1．工作任务二级放大器单面印制电路板设计与制作。2．基本要求利用ProtelDXP的基本操作完成二级放大器单面印制电路板设计。制作二级放大器双面印制电路板。3．学习产出原理图、电路自动布线图、电气检查报告、网络表、材料清单、二级放大器双面印制电路板和学习总结。10.2学习目标1．原理图设计完成二级放大器的原理图设计。2．创建元件封装掌握利用向导创建元件封装的方法。3．单面印制电路板设计按照相关行业及国家规范与标准进行二级放大器单面印制电路板设计。4．技术文件生成网络表、输出电气检查报告和材料清单。5．单面印制电路板制作按照相关行业及国家规范与标准利用HW-3232线路板刻制机制作二级放大器单面印制电路板。10.3相关知识10.3.1印制电路板（PCB）设计1．印制电路板设计流程（1）原理图设计按照原理图设计流程先完成原理图的设计，图10-1。（2）启动PCB编辑器执行菜单命令File/New/PCB，即可打开PCB编辑器，如图10-2，执行菜单命令File/SaveAs将文件重命名“两级放大电路.PcbDoc”文件名，图10-3。（3）手动规划电路板前面我们已经生成了一个“两级放大器电路.PcbDoc”PCB文件，可以手动设置图纸的尺寸大小、栅格大小、图纸颜色等。使用环境设置和格点设置PCB板的使用环境设置和格点设置可以在设置对话框中进行。在主菜单栏中，执行命令Design/BoardOptions…,即可打开格点设置对话框，按图10-4设置好各参数，点击OK按钮，关闭该对话框。下面我们为该电路做一块单面电路板，尺寸大小为2000mil×1500mil。DXP印制电路设计225①绘制电路板物理边界：点击PCB编辑器页面下部图层转换按钮Mechanical1，将当前图层切换到机械层1，图10-5。单击布线工具栏Placement中的按钮，画一个2040mil×1540mil的封闭矩形。②将当前图层切换到禁止布线层（Keep-OutLayer），单击布线工具栏Placement中的按钮，在刚才画的矩形内部画一个2000mil×1500mil的封闭矩形。画好的图形如土图10-6所示。③确定新的坐标原点。执行菜单命令Edit/Origin/Set，点击电路板左下点为新的坐标原点。图10-1原理图的设计图10-2PCB编辑器DXP印制电路设计226图10-3文件重命名图10-4设置各参数图10-5图层切换DXP印制电路设计227图10-6绘制电路板（4）生成网络表在原理图中将所有元件的属性（特别是元件封装）填写好，生成网络表。（5）装入网络表及元件这一步工作是整个设计工作中一个非常重要的环节。对于每一个装入的元件必须有相应的封装形式，这是自动布线中所不能缺少的。对封装的说明包含在网络表文件中。因此，只有将网络表和元件装入后，才能开始印制电路板的自动布线工作。这里介绍利用网络表文件装入网络表和元件，其步骤如下：在SCH原理图编辑环境下，本例先打开“两级放大电路.SchDoc”文件。执行主菜单命令DesignUpdatePCB两级放大电路.PcbDoc，系统弹出如图10-7所示的EngineeringChangeOrder对话框。单击ValidateChanges按钮，系统将检查所有的更改是否都有效，如果有效，将在右边Check栏对应位置打勾，如果有错误，Check栏中将显示红色错误标识。一般的错误都是由于组件封装定义不正确，系统找不到给定的封装，或者设计PCB板时没有添加对应的集成库。此时则返回到SCH原理图编辑环境中，对有错误的组件进行更改，直到修改完所有的错误即Check栏中全为正确内容为止，如图10-8。单击ExecuteChanges按钮，系统将执行所有的更改操作，如果执行成功，Status下的Done列表栏将被勾选，执行结果如图10-9所示。单击Close按钮，将关闭该对话框，进人PCB编辑接口，如图10-10，这样就将网络表装入到PCB编辑器中了。图10-7EngineeringChangeOrder对话框DXP印制电路设计228图10-8有效变更检查后的EngineeringChangeOrder对话框图10-9更改操作完成图10-10加载网络表和元件后的PCB编辑器(6)元件手工调整布局将图10-10中的元件封装分别用鼠标选中，调整封装方向（连线尽量不交叉），手动调整后的布局如图10-11。DXP印制电路设计229图10-11手工调整布局(7)布线宽度设置主菜单中执行菜单命令DesingRules……，系统将弹出如图10-12所示的PCBRulesandConstraintsEditor(PCB设计规则和约束)对话框。在Width上右击鼠标，从弹出的快捷菜单中选择NewRule……选项。系统将自动当前设计规则为准，生成名为Width_1的新设计规则。按图10.12设置好各参数，Width（导线宽度）选项区域设置导线的宽度有三个值可以供设置，分别为Maxwidth（最大宽度）、PreferredWidth（最佳宽度）、Minwidth（最小宽度）三个值。系统对导线宽度的默认值为10mil，单击每个项直接输入数值进行更改。这里采用值40mil设置VCC导线宽度，点击OK按钮，关闭该对话框。图10-12PCB设计规则和约束对话框DXP印制电路设计230（8）自动布线如果没有特殊要求，可以实行全局布线。执行菜单命令AutoRoute(自动布线)All(全部)，打开“SitusRoutingStrategies”对话框中的按钮，即完成自动布线，如图10-13、10-14、10-15所示。图10-13自动布线图10-14完成自动布线DXP印制电路设计231图10-15自动布线报告（9）对地线进行敷铜单击放置工具栏中的按钮，出现放置敷铜对话框，图10-16。在该对话框中Net选GND，点“OK”确定。光标变为十字形，沿着禁止布线层（Keep-OutLayer）边框画一个封闭的矩形，单击鼠标右键，即可在TopLayer生成接地的多边形敷铜填充。按同样的方法对BottomLayer矩形敷铜，图10-17。完成敷铜后的效果及3D效果如图10.18。图10-16放置敷铜对话框DXP印制电路设计232图10-17BottomLayer矩形敷铜图10-18完成敷铜后的效果图10-193D效果DXP印制电路设计23310.3.2输出设计规则检查报告设计规则检查报告列出了设计规则的设置与修改内容。执行菜单Tools(工具)DesignRulsCheck(设计规则检查)，弹出如图10-20所示对话框。双击按钮，出现设计规则检查报告（DRC文件），图10-21。图10-20设计规则检查图10-21设计规则检查报告10.3.3制作二级放大器单面印制电路板（1）操作详见附录《HW-3232线路板刻制机使用说明书》。DXP印制电路设计234（2）选择测试元件。（3）焊接元件。（4）测试、检查、验收。10.4项目训练：UC3842开关电源双面电路板设计与制作。◆训练目的：巩固原理图设计方法，图样设置合理，正确编辑元件属性，连线正确，放置地线节点，标题栏和信息填写正确。掌握印制电路板设计的流程。能够规划电路板、进行元件封装库的添加、封装的选择和编辑、网络表的装入、手工调整布局和自动布线。能够输出PCB报表文件，制作单面印制电路板，进行元件的安插、焊接、检查和测试。◆设计要求：添加输入/输出接口、添加电源封装、加宽电源和地线为30mil。◆设计图纸如图10.22所示.（一）操作要点如图10-22所示的开关电源电路是以UC3842为核心的一种基本的中、小功率开关电源。图10-22基本开关电源电路1、电路原理图设计1)建立文件夹在D盘建立一个文件夹，名称为：UC3842。2)创建项目文件（1）启动ProtelDXP。（2）执行菜单命令［File］/［New］/［PCBProject］，系统建立一个项目文件，默认文件名为：PCBProject1.PRJPCB。（3）执行菜单命令［File］/［SaveProject］，将新建项目文件换命保存，选择文件路径并输入新建项目文件名UC3842，完成D:\UC3842\UC3842.PRJPCB项目文件的建立。3)创建一个新的原理图文件（1）执行菜单命令［File］/［New］/［Schematic］。（2）然后执行菜单命令［File］/［Save］，选择路径并输入文件名UC3842，建立一个原理图文件D:\UC3842\UC3842.SCHDOC。4)载入元件库该电路元件列表如表10.1所示。表10.1UC3842开关电源元件列表DXP印制电路设计235DXP印制电路设计236由表10.1可以看出UC3842开关电源电路涉及的元件除UC3842、变压器的原理图元件以及变压器和保险的元件封装需自己制作外，其余都是系统默认集成元件库MiscallaneousDevices.IntLib和MiscallaneousConnectors.IntLib内的元件。5)参数设置（1）执行菜单命令［Design］/［Options］，打开DocumentsOptions对话框。（2）将图纸尺寸设为A4，横向；将电气栅格属性设为10mil；将捕捉及可视格栅均设为10mil。6)放置元件将集成元件库MiscallaneousDevices.IntLib和MiscallaneousConnectors.IntLib内已有的元件放置在图中。放置元件时尽可能按相互间关系放置。但对于复杂的电路，元件放置一步到位的可能性不大。一般采用化整为零的方式，以某些关键元件为中心完成部分局域图布线，然后进行拚DXP印制电路设计237接、调整。也就是说，元件布置和布线常常是穿插进行的，并经常进行调整。7)制作UC3842和变压器原理图元件执行菜单命令［Design］/［MakeProjectLibrary］，系统建立一个项目专用元件库，将已放置在图面上的元件自动载入该库，文件名为：UC3842.SCHLIB。系统自动转到电路原理图元件编辑器中。（1）制作UC3842①单击元件编辑器中Add按钮，将新元件名重命名为UC3842。②利用［Place］/［Rectangle］命令绘制一个80mil（W）X120mil（H）的矩形。③执行菜单命令［Place］/［Pin］放置元件管脚。按Tab键编辑管脚属性，完成UC3842元件如图10-23所示。图10-23UC3842原理图元件（2）制作变压器元件①单击元件编辑器中Add按钮，将新元件名重命名为Trans1。②绘制变压器线圈可利用［Place］/［Arc］。这里我们采用另一种更简洁的方法：打开新建元件库UC3842.SCHLIB中的电感Inductor，选取线圈部分进行剪切或复制，再切换到变压器Trans1，进行粘贴，调整。③执行菜单命令［Place］/［Pin］放置元件管脚，完成变压器Trans1如图10.24所示。图10-24变压器Trans1元件④编辑2号空脚属性，使之隐藏。DXP印制电路设计238（3）分别选择元件UC3842和Trans1，单击元件编辑器中Place按钮,，将这两个元件放置到原理图编辑器。8)布线执行菜单命令［Place］/［Wire］进行布线工作。以某些关键元件为中心完成部分局域图布线，然后进行拚接、调整。布线完成后的原理图如图10.22所示。9)检查、修改利用ProtelDXP提供的各种校验工具，根据设定规则对绘制的原理图进行检查，并做进一步的调整和修改，保证原理图正确无误，为后续的电路板设计做准备。2、PCB设计1)创建PCB文档这个例子我们采用PCB生成向导方式来建立PCB文档。（1）执行菜单命令［File］/［NewfromTemplate］/［PCBBoardWizard］，系统弹出PCB文件生成向导欢迎画面，单击Next按钮继续。（2）在接下来的画面中选择英制为度量单位；选择Custo