电子CAD课件5

LOGO第5章PCB手工布线5.1印制电路板概述5.1.1电路板简介1.电路板的三个作用1)为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。2)提供电路的电气连接。3)用标记符号将板上所安装的各个元器件标注出来，便于插装、检查和调试。2.电路板有四大优点1)具有重复性2)板的可预测性3)所有信号都可以沿导线任一点直接进行测试，不会因导线接触引起短路。4)电路板的焊点可以在一次焊接过程中将大部分焊完。5.1印制电路板概述5.1.2电路板的结构1.电路板材料早期的电路板基板的绝缘材料主要是胶木板，而现在以环氧树脂板材居多，发展趋势是板材厚度越来越薄，韧性越来越强，层数越来越多。2.电路板板层1)单层板单层板是指只在电路板的其中一个面(焊接面)上进行布线，而所有元器件、元器件标号以及文字标注等都在另一个面(元器件面)上放置的电路板。5.1印制电路板概述焊盘铜膜导线元器件面绝缘材料焊接面单层板结构示意图2)双层板双层板是在绝缘板两面进行布线，其中一面作为【TopLayer】(顶层)，另一面作为【BottomLayer】（底层）。顶层和底层通过过孔进行电气连接。双层板上的元器件通常放置在顶层，但有时为了缩小电路板体积也可两层都放。5.1印制电路板概述过孔顶层底层底层铜膜导线顶层铜膜导线双层板结构示意图3)四层板四层板是在双层板的基础上增加电源层和地线层。5.1印制电路板概述顶层过孔电源层顶层铜膜导线地线层底层铜膜导线四层板结构示意图3.电路板的主要设计对象1)元器件封装所谓元器件封装，是指表示实际元器件焊接到电路板的外观和焊点位置关系的组合图形。既然元器件封装只是零件的外观和焊点位置的指示，那么纯粹的元器件封装仅仅是空间的概念。因此，不同的元器件可以共用同一个元器件封装，但前提是它们的外形尺寸以及引脚阵列是相同的。另外，同类元器件也可以有不同的元器件封装。5.1印制电路板概述电阻的封装形式元器件封装大致分为两大类，即直插式封装和表面贴片式封装。(1)直插式封装：所谓直插式就是元器件的引脚是一根根的长导线，为固定元器件一般从顶层穿下，在底层焊盘处焊接，焊盘的金属化孔贯穿整个电路板。（2）表面贴片式封装：表面贴片式元器件是基于表面贴装技术面制作的一种元器件，它把元器件直接焊接在电路板的表面，元器件体积小，并且电路板不需要钻孔。5.1印制电路板概述直插式元器件封装表面贴片式元器件封装2)焊盘焊盘是电路板和元器件的连接点。焊盘和元器件对应，也分为直插式焊盘和表面贴装式焊盘。直插式焊盘的中心处有金属化孔，它贯穿所有的板层。表面贴装式焊盘一般没有金属化孔，焊盘所在层既是元器件层，也是焊接层。3)铜膜导线铜膜导线用于连接各个焊盘、过孔，是具有实际电气连接意义的导线。5.1印制电路板概述4)过孔双面板和多层板有两个以上的导电层，导电层之间相互绝缘，如果需要将某一层和另一层进行电气连接，可以通过过孔实现。过孔主要有穿透式和盲过式两种形式。穿透式过孔从顶层一直通到底层，而盲过孔可以从顶层通到内层，也可以从底层通到内层。穿透式过孔盲过孔过孔的两种形式外径过孔的参数孔径5.2PCB设计流程电路板的设计过程简单来说,就是在印制板图纸上放置元器件封装,再用铜膜导线将放置的元器件连接起来。它的一般设计过程如下：1.启动PCB编辑器2.规划电路板3.设置设计参数4.装入网络表或元器件5.元器件的布局6.自动布线7.手工调整8.文件保存输出5.3启动PCB编辑器5.3.1启动PCB编辑器选择新建文件为PCB电路板图文件新建PCB文件5.3启动PCB编辑器设计管理器菜单栏主工具栏快捷工具栏电路板的层次工作窗口状态栏PCB编辑器启动后的界面5.3.2PCB编辑器界面介绍PCB编辑器主要由菜单栏、主工具栏、设计管理器、工作窗口、电路板设计工具栏和状态栏、命令栏组成。在工作窗口上方是文件标签，下方是工作层标签。5.3启动PCB编辑器1.PCB编辑器界面的管理2.工具栏的管理5.4参数设置5.4.1系统参数设置Preferences对话框交互式布线模式选择90o大光标90o小光标45o小光标光标的三种类型5.4参数设置颜色选项卡选择颜色对话框5.4.2其他参数设置文档选项对话框1.【Grids】栅格设置2.【ElectricalGrid】电气栅格设置3.【MeasurementUnit】计量单位5.4参数设置点状栅格线状栅格栅格类型2.【ElectricalGrid】电气栅格设置3.【MeasurementUnit】计量单位设置系统使用的计量单位。在Protel99SE中，有两种计量单位可供选择，即【Imperial】(英制单位)和【Metric】(公制单位)。英制单位为“mil”(密尔)，1mil=0.0254mm；公制单位为“mm”(毫米)。5.5规划电路板5.5.1电路板层的种类DocumentOptions对话框1.【SignalLayers】信号板层区域用来设定信号层打开状态。信号层主要是电气布线的敷铜板层。2.【InternalPlane】内部板层区域用来设定内部板层打开状态。内部板层主要是用于布置电源和接地线。3.【Mechanical】机械板层区域一般用于设置电路板的外形、大小、数据标记等有关信息。4.【Masks】阻焊板层区域用来设定阻焊板层打开状态。5.5规划电路板5.【Silkscreen】丝印层区域用来设定丝印层打开状态。丝印层主要用于绘制元器件外形轮廓以及标识元器件标号等。6.【Other】其他设置区域【KeepOut】：禁止布线层【MultiLayer】：多层/通孔层【Drillguide】：钻孔导引层【DrillDrawing】：钻孔图层7.【system】区域设置【DRCErrors】：DRC错误【Connections】：飞线【PadHoles】：焊盘通孔【ViaHoles】：过孔通孔【VisibleGrid1】：第一格点【VisibleGrid2】：第二格点8.其他按钮【AllOn】：全开【Alloff】:全关【Used0n】:用了才开5.5规划电路板5.5.2手工设计一个PCB板1.设置电路板类型图层堆栈管理器对话框【Menu】菜单选择电路板类型单面板图层对话框单面板的工作层面5.5规划电路板2.电路板的边界规划电路板的边界规划包括物理边界规划和电气边界规划。其中，物理边界用来定义电路板的物理外形，而电气边界则用来限定布线范围和元器件放置的区域。电路板的边界规划首先需要规划物理边界，即确定电路板的外形尺寸。用户可在机械层上确定电路板物理边界。电气边界是通过在禁止布线层绘制边界来实现的。通常用户应将电气边界的范围规划成在物理边界的范围内。将当前的工作层面切换到禁止布线层已规划的电路板3.预放置安装孔放置安装孔就是根据PCB板的安装要求，在需要放置固定安装孔的位置放上适当大小的焊盘。5.5规划电路板放置安装孔5.6装载元器件的封装装载元器件封装库的方法与装载元器件符号库基本相同，具体操作过程如下：添加和移除元器件库对话框5.7放置对象5.7.1放置元器件封装1.通过菜单命令【Place】或元器件工具图标放置元器件封装放置元器件对话框查看元器件对话框元器件随着光标而移动2.通过元器件浏览器放置元器件PCB元器件封装管理器5.7放置对象3.元器件封装的属性元器件基本属性对话框元器件序号字符属性对话框5.7.2放置焊盘1.放置焊盘2.焊盘属性焊盘属性对话框焊盘的三种基本形状5.7放置对象5.7.3放置过孔1.放置过孔过孔的形状2.过孔的属性过孔属性对话框5.7.4放置字符串在设计电路板时，常常需要在一些部位放置说明文字，如电路板的各种标注文字，这些文字称为字符串。字符串一般放置在丝印层或机械层。1.字符串的放置2.字符串属性的设置5.7放置对象放置字符串选择是否镜像字符串内容字体所在的层字符串属性设置对话框3.字符串的编辑1)字符串的选取2)字符串的移动3)字符串的旋转选中字符串旋转字符串5.7.5放置填充1.放置矩形填充5.7放置对象绘制矩形填充矩形填充属性对话框2.放置多边形填充填充所在层相连的网络栅格间距多边形线宽填充样式多边形环绕焊盘样式多边形填充设置对话框绘制多边形填充过程5.7放置对象5.7.6放置坐标放置坐标是指将当前光标所在位置的坐标值放置在工作层上。坐标通常放在非电气层上。1.坐标的放置放置坐标2.坐标属性的设置坐标属性对话框5.7放置对象5.7.7放置尺寸标注放置尺寸是指将某些对象的尺寸标注（如电路板尺寸等）放置在电路板上。尺寸标注通常放在机械层上。1.尺寸标注的放置放置尺寸标注2.尺寸标注属性的设置尺寸标注属性对话框布局前的电路板5.8元器件手工布局5.8.1印制板布局原则5.8.2元器件手工布局1.元器件的移动元器件的移动2.元器件的旋转元器件属性对话框旋转角度3.元器件的翻转元器件翻转确认对话框翻转后的电容4.选中整体移动、旋转、翻转5.利用菜单命令对齐元器件和均匀尺寸对齐元器件对话框布局好的电路板6.元器件标注的调整调整后的电路板5.9手工布线5.9.1印制板布线注意事项5.9.2元器件连线1.画线前的准备工作层的选择布线设置对话框线条宽度设置对话框2.两个元器件引脚对齐情况下的直线连线连线前连线后，光标上继续粘着线条完成直线连线的线条5.9手工布线3.两个元器件引脚不对齐情况下的折线连线先平后折先折后平4.几种特殊的连接形式任意角度直线连接形式90°连接形式90°连接对偶形式圆弧连接（1）圆弧连接（1）对偶形式圆弧连接（2）圆弧连接（2）对偶形式5.9手工布线5.不同板层之间的连线——过孔的使用线条被同层线条阻挡通过过孔在不同层交叉连线6.元器件重新标注元器件重标注对话框5.10实训辅导实训1手工绘制单管放大电路1.实训目的1）熟悉电路板手工布线的步骤。2）掌握电路板手工布局的方法。2.实训内容规划好的电路板规划好的电路板布局好的电路板布好线的电路板5.10实训辅导实训2绘制指示灯显示电路1.实训目的1)进一步巩固电路板手工布局、布线的基本操作方法。2)学会使用手工布线的方法布双面电路板。2.实训内容布局前的PCB板图布局后的电路图布线后的电路图