实验项目4

实验项目名称：印刷电路板的设计实验学时：4学生姓名：实验地点：4-214试验时间：2014-3-28实验成绩：批改老师：戴勤批改时间：2012-4-20实验项目4印刷电路板的设计一、实验目的和要求1、掌握通过手工方式和系统内置的向导，新元件封装的制作方法与操作步骤。2、掌握对元件封装库进行管理的基本操作。3、掌握由原理图生成网络表4、理解电路板的物理边界和电气边界的区别及绘制方法，了解由向导生成电路板的过程。5、重点掌握自动布线规则的设置及自动布线有关命令的使用，理解DRC校验的功能。6、掌握几种手工调整布线的操作技巧，如将焊盘或元件接入到网络内的操作步骤，对导线、焊盘或字符串进行全局编辑的操作方法等。二、实验仪器和设备已安装Protel99se软件的PC一台三、实验内容1、给出发光二极管的SCH元件，如图4.1所示。请绘制出其对应的元件封装，如图4.2所示。两个焊盘的X-Size和Y-Size都为60mil，HoleSize为30mil，阳极的焊盘为方形，编号为A，阴极的焊盘为圆形，编号为K，外形轮廓为圆形，半径为120mil，并绘出发光指示。图4.1发光二极管的SCH元件图4.2发光二极管的PCB元件2、NPN型三极管的SCH元件，如图4.3所示，其对应元件封装选择TO-5，如图4.4所示。由于在实际焊接时，TO-5的焊盘1对应发射极，焊盘2对应基极，焊盘3对应集电极，它们之间存在引脚的极性不对应问题，请修改TO-5的焊盘编号，使它们之间的保持一致，并重命名为TO-5A。图4.3SCH元件图4.4PCB元件3、通过封装制作导向，绘制出实验二中元件ICS512对应的封装SOP-8，如图4.5所示。焊盘的X-Size为80mil,Y-Size为24mil。第一引脚的焊盘为矩形，其余焊盘的两端为半圆形。纵向相邻焊盘之间的距离为50mil，横向相邻焊盘之间的距离为220mil。图4.5SOP-8封装4、通过封装制作导向，绘制出实验二中开关DIPSW8对应的封装DIP-16，如图4.6所示。焊盘的X-Size和Y-Size均为50mil，HoleSize为30mil。第一引脚焊盘为方形，其余焊盘为圆形。纵向相邻焊盘之间的距离为100mil，横向相邻焊盘之间的距离为300mil。图4.6DIP-16封装5、手工绘制二极管IN4007的封装RAD-0.2。如图4.7所示。两个焊盘的X-Size和Y-Size都为60mil，HoleSize为30mil，二极管阳极的焊盘为方形，阴极的焊盘为圆形，外形轮廓为距形，并绘出方向指示。图4.7二极管的封装RAD-0.26、使用电路板生成向导，新建一个边长为1500mil的正方形电路板，在电路板的四角开口，尺寸为100mil×100mil，无内部开口，双层板，过孔不电镀，使用针脚式元件，元件管脚间只允许一条导线穿过，最小走线宽度为10mil，走线间距15mil。所使用元件如表4.1所示。电气原理图和PCB布局如图4.8所示。操作练习内容如下：1)分别使用直接装载和利用设计同步器两种方法装入网络表和元件。2)分别使用群集式和统计式两种方法进行自动布局，并使用手工方法对布局进行调整。3)采用全局自动布线。4)在电路板上添加三个焊盘，标注为VCC、GND和CLK，并把他们连入相应的网络。表4.1元件一览表元件名称元件标号元件所属SCH库元件封装元件所属PCB库RES2R1、R2MiscellaneousDevices.ddbAXIAL0.4Advpcb.DdbCAPC1MiscellaneousDevices.ddbRAD0.1Advpcb.DdbCRYSTALY1MiscellaneousDevices.ddbXTAL1Advpcb.Ddb74LS00U1A、U1B、U1CProtelDOSSchematicLibraries.ddbDIP14Advpcb.Ddb图4.8电气原理图和PCB布局图7、使用电路板生成向导，新建一个边长为1800mil的正方形电路板，在电路板的四角开口，尺寸为100mil×100mil，无内部开口，双层板，过孔电镀，使用针脚式元件，元件管脚间只允许一条导线穿过，最小走线宽度为20mil，走线间距15mil。加载Advpcb.ddb元件封装库，所使用元件如表4.2所示。电气原理图和PCB布局如图4.9所示。操作练习内容如下：1）利用设计同步器装入网络表和元件。2）先对集成电路555进行预布局（以555为布局的中心），再使用群集式方法进行自动布局，并使用手工方法对布局进行调整。3）先对电阻R1进行手工预布线，然后再采用自动布线完成其它布线任务。4）采用全局编辑，对电源和接地的走线线宽变为30mil。表4.2元件一览表元件名称元件标号元件所属SCH库元件封装元件所属PCB库RES1R1、R2MiscellaneousDevices.ddbAXIAL0.3Advpcb.DdbCAPC1、C2MiscellaneousDevices.ddbRAD0.1Advpcb.DdbUA555U1ProtelDOSSchematicLibraries.ddbDIP8Advpcb.Ddb4HEADERJP1MiscellaneousDevices.ddbPOWER4Advpcb.Ddb图4.9电气原理图和PCB分布8、利用设计同步器或网络表文件，装入实验二原理图2.2的网络表和元件，绘制PCB板框，设置为板长1800mil，宽1200mil，按照电路的功能进行元件的手工布局与调整，可参照图4.10的布局。四、实验结果与分析五、思考题1、SCH元件库与PCB元件库有何区别？如何解决Protel中存在的元件引脚编号不一致的问题？答：SCH是电子元器件的一种标识，而PCB元件库里的是电子元器件的封装，也就是电子元件的具体外观尺寸。只需修改引脚编号即可。2、在进行PCB设计中，装入网络表和元件发生网络宏错误时，应如何解决？答：返回原理图修改其网络表的封装属性，然后更新网络报表。3、简述Protel99SE提供了哪些元件布局的规则？群集式和统计式布局方式各适用于什么场合？答：五种元件布局的规则：1、ComponentClearancecontraints元件间距限制规则2、Componentorientationsrule元件布局方向规则3、Netstoignore网络忽略规则4、Permittedlayersrule允许层规则5、RoomdefinitionRoom定义规则群集式布局适用于元件较少（少于100个）的电路，统计式布局适用于元件较多（多于100个）的电路。4.印刷电路板根据导电图形的层数，一般分为哪几类，各有何特点？答：印刷电路板根据导电图形的层数，一般分为：信号层，主要用于放置与信号相关的电气元素。内层电源/接地层，主要用于布置电源和接地线。机械层，一般用于设置PCB的物理大小、数据标记、过孔、及其他信息。组焊层及锡膏防护层，主要用于防治阻焊剂。丝印层，主要用于显示元件封装轮廓和标注。5.原理图与电路板图中的元件有何不同？元件的封装方式分几类？答：原理图中的元件只是画出了元件的外形，没有具体的大小，而电路板图中的元件具体描绘了元件的物理大小、数据标记、过孔及其他信息。元件的封装分为二类：一是分立元件的封装，二是集成元件的封装。6.在印刷电路板中，焊盘与过孔的作用有何不同？答：过孔就是PCB上的钻孔，通常作层间导电用，也可用于散热。焊盘就是在过孔上的盘，和插器件的焊盘一样。然而在protel等设计软件中，当放置过孔VIA时，就同时将钻孔和钻孔上的盘放置好了。7.绘制印刷电路板图一般包括哪些步骤？在各步中主要完成什么工作？答：1、打开PCB编辑器后，打击工作区下方的标签KeerOutLayer,将当前工作层设置为KeepOutLayer2、执行Place/Keepout/Track菜单命令，光标变成“+”字，将光标移动到适当位置，按回车键或者单击，即可定下一条边界，然后，拖动鼠标，将光标移动到下一个合适位置，单击。即可确定第一条边的终点。3、同样的方法绘制其他三条边界线。4、边框绘制好后，右击退出该命令状态。8.PCB编辑器的工作界面主要由哪几部分组成？答：PCB编辑器的工作界面主要由：主界面、元件编辑器、主工具栏、绘图工具栏、元件封装管理器和状态栏与命令栏六部分组成。