PCB元器件的創(chuàng)建與PCB電路板設(shè)計

1、 PCB元器件的創(chuàng)建一、實驗?zāi)康?、了解PCB元器件庫文件的創(chuàng)建方法。2、掌握PCB元件封裝的復(fù)制方法。3、掌握PCB元件庫封裝的創(chuàng)建方法二、實驗儀器計算機 DXP2004軟件三、任務(wù)1、新建PCB庫文件2、制作電話接聽器中的開關(guān)、變壓器元件的PCB元器件。3、將常用的電子元件的PCB封裝復(fù)制到新建的元件庫文件中四、實驗過程4.1 PCB庫文件的創(chuàng)建執(zhí)行菜單 Library命令；或者在Project工作面板中點擊右鍵，選擇Add New to Project/PCB Library,新建一個PCB元件庫文件。然后保存為MYLIB.PCBLIB。4.2 創(chuàng)建新的PCB元件4.2.1 PCB元器件

2、創(chuàng)建的相關(guān)常識PCB元器件是指元器件的封裝形式，反映了元器件的外形和焊點的位置。PCB元器件上表示的焊點編號、大小和位置一定要與實際元件一一對應(yīng)。PCB電路板設(shè)計中，用的單位有英制（mil）和公制（mm）兩種，兩者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：1mm=40mil。在PCB電路板設(shè)計和PCB元器件設(shè)計中，兩種單位的自動切換的快捷方式為“Q”,即按下鍵盤Q鍵就可以自動切換。系統(tǒng)將PCB設(shè)計和PCB元件庫設(shè)計編輯界面劃分為寬度為100mil的方格，鼠標移動工程中，在左下角的狀態(tài)欄中可以指示對應(yīng)的坐標值，如下圖1所示。 圖1 PCB元件庫編輯區(qū)在創(chuàng)建新的PCB元件的時候，要將新的元件放置在坐標的原點附近。原點的定

3、位方法為Ctrl+End鍵。也可以通過菜單命令對平面坐標重新定義坐標的原點。執(zhí)行菜單Edit/Set Reference命令，如下圖2所示，有三個選項的設(shè)置。Pin 1：表示將新建元件的第一個引腳設(shè)置為坐標的原點 Center:表示將新建元件的中間位置設(shè)置為坐標的原點。Location:將鼠標任意指定的位置設(shè)置為坐標原點。 PCB元器件庫創(chuàng)建的常用主要工具有：焊盤（Pad）、直線(Line)、圓弧工具。直線、圓弧要放置在電路板的Top Overlay層。焊盤放置在Multi-Layer層。焊盤、直線、圓弧的放置命令在菜單Place下選擇。 測量物體尺寸的工具的快捷方式為Ctrl+M。4.2.2

4、設(shè)計新的PCB元器件（1）開關(guān)設(shè)計 打開前邊新建的文件MYLIB.PCBLIB，選擇PCB Library工作面板，將PCB元器件編輯管理器打開，雙擊元器件“PCB COMPONENT_1”，打開“PCB Library Component”對話框，將元器件的名稱設(shè)為SW。然后，在Multi-Layer放置三個焊盤，焊盤的編號Designator分別為1、2、3，內(nèi)徑Hole Size為30mil，外邊形狀X-Siza=100mil，Y-Size=100mil。焊盤1的設(shè)置如下： 圖 3 Pad設(shè)置對話框三個焊盤在同一垂直線上，焊盤之間的距離為250mil。在焊盤外圍，用一個長方形圍住。長方形

5、的用直線連接，放在Top Overlay，呈現(xiàn)黃色。焊盤1對應(yīng)平面坐標的原點。設(shè)計好的開關(guān)封裝如圖4所示。（2）變壓器PCB封裝設(shè)計PCB元器件編輯管理器工作面板中，點擊右鍵，選擇New Blank Component，雙擊 “PCB COMPONENT_1”元件，將變壓器的名字保存為TPCB。然后用Ctrl+End命令，定位坐標的中心點。在編輯區(qū)域，放置四個焊盤并設(shè)置邊框。如圖6所示。焊盤的內(nèi)徑30mil, 外邊形狀X-Siza=100mil，Y-Size=100mil。焊盤1與焊盤3的中心距離為12mm，焊盤1與焊盤2的中心距離為5mm，焊盤1的中心離上邊的邊框5mm，離左邊框的距離為1.

6、6mm。（3）麥克風PCB封裝PCB元器件編輯管理器工作面板中新建麥克風的封裝MIC，封裝參數(shù)如下圖7所示，焊盤的距離為100mil，圓的半徑為132mil。（4）電解電容封裝PCB元器件編輯管理器工作面板中新建電解電容的封裝RB.1/.2,兩個焊盤的距離為100mil，圓的半徑為100mil，形狀跟圖7的麥克風PCB封裝類似，將1腳標志為正極。4.2.3系統(tǒng)庫當中的PCB封裝在DXP2004軟件中，包含有常用的電阻元件的封裝。各類常用元件的封裝的名稱和參數(shù)如下描述。（1）電阻直插電阻的封裝名稱為AXIAL-0.3、AXIAL-0.4、AXIAL-0.5、AXIAL-0.6、AXIAL-0.7

7、、AXIAL-0.8、AXIAL-0.9、AXIAL-1.0。名稱后邊的數(shù)字表示電阻兩個焊點之間對應(yīng)的距離，0.3表示300mil, 0.4表示400mil,依次類推。常用電阻的封裝結(jié)構(gòu)如下圖8所示。AXIAL-0.4是最常用的。（2）無極性電容 直插式無極性電容的封裝名稱為RAD-0.1、RAD-0.2、RAD-0.3、RAD-0.4。數(shù)字0.1表示兩個焊盤的距離為100mil，0.2為200mil，0.3為300mil，0.4為400mil。常用直插式無極性電容的封裝結(jié)構(gòu)圖如圖9所示。RAD-0.1是最常用的。(3)電解電容系統(tǒng)Miscellaneous Devices.InlLib庫中電

8、解電容的封裝名稱有CAPPR2-5×6.8，CAPPR1.5×4.5，CAPPR5.5×5等等。通常，電解電容的兩個焊盤的距離為100mil或200mil，實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實際的焊盤距離選擇封裝。(4)二極管：DIODE-0.4，DIODE-0.7。(5)三極管:TO-92A,BCY-W3(6)直插式集成塊DIP-8,DIP-12,DIP-16等等。通常后邊的數(shù)字表示集成塊有幾個引腳，如8腳的集成塊就用DIP-8的封裝，40腳的集成塊就用DIP-40的封裝。（7）排針封裝通用排針的封裝在習題Miscellaneous Connetctors封裝庫中，名字為HDR

9、m×n，其中，m表示有幾排，n表示每排有多少個。如HDR1×2表示單排2個口的插針。五、思考題1、PCB Library元件庫文件該如何創(chuàng)建2、如何在PCB元器件編輯管理器工作面板中新建一個空白的元件，并修改名字3、新建元件的時候，焊盤放在哪個層面？元件的外圍如直線、圓弧等放在哪個層面？4、英制與公制用哪個快捷方式切換。兩種單位的轉(zhuǎn)換公式是什么？5、常用的元件如電阻、電容、二極管、三極管、集成塊、排針的封裝是什么？6、測量距離的快捷方式是什么？ PCB電路板設(shè)計一、實驗?zāi)康?、掌握PCB電路板單面板設(shè)計的方法2、掌握布線規(guī)則設(shè)置、層面選擇、層面設(shè)置的方法。3、掌握PCB電路

10、設(shè)計完成后的規(guī)則檢查和修改完善的方法。二、實驗器材：電腦、DXP2004軟件三、實驗任務(wù)：完成電話接聽器原理圖的PCB電路板設(shè)計四、實驗過程4.1 創(chuàng)建PCB文件 執(zhí)行菜單B命令；或者在Project工作面板中點擊右鍵，選擇Add New to Project/PCB,新建一個PCB文件。然后保存為：電話接聽器.PCBDOC。選擇工作層面為，執(zhí)行Place/Line命令，繪制一個65mm×60mm的矩形框，作為電氣邊界和物理邊界。4.2 設(shè)置原理圖文件要完成原理圖文件向PCB文件的轉(zhuǎn)換，必須給原理圖文件中的每個元件指定元件封裝。雙擊原理圖的中文件，如電阻R1，進入Component

11、properties對話框，如下圖1所示，看看Footprint中的設(shè)置是否為AXIAL-0.4,如果不是，則雙擊Footprint,進入PCB Model對話框，如圖2所示。將Footprint設(shè)置為AXIAL-0.4。 圖1元件屬性 圖2 元件封裝屬性設(shè)置 在圖2中，在Name中輸入AXIAL-0.4，PCB Library中設(shè)為any，如果在Select Footprint中看不到選擇的元件模型，在可以點擊Browse按鈕，進行查找。將電話接聽器原理圖中的各類元件封裝按下表設(shè)置。元件名稱元件編號PCB封裝描述PCB元器件所在庫名稱插件JHDR1×2Miscellaneous C

12、onnectors集成塊U1DIP-8Miscellaneous Devices二極管D1D4DIO10.46-5.3×2.8Miscellaneous Devices三極管Q1Q4TO-92AFSC Comm Telephone Circuit電阻R1R20AXIAL-0.4Miscellaneous Devices電容C1RAD-0.3Miscellaneous Devices電容C2C7,C9,C14RAD-0.1Miscellaneous Devices電解電容C8、C10C13CAPPR2-5×6.8Miscellaneous Devices揚聲器Y1、Y2HDR

13、1×2Miscellaneous Connectors麥克風MKMK自制開關(guān)KSW自制變壓器TTPCB自制4.3 原理圖向PCB電路板轉(zhuǎn)換打開原理圖文件“電話接聽器.SchDoc”文件，然后，執(zhí)行Design/Updata PCB Document 電話接聽器.PCBDoc命令。進入Engineering Change Order對話框，如下圖3所示。 圖3 工程訂單變化對話框 進入圖3后，點擊Validate Changes（使變化生效）按鈕，對原理圖進行檢查，如果檢測沒有錯誤，則在Status Check(狀態(tài)檢測)下用表示；如果出現(xiàn)了錯誤，在用表示。出現(xiàn)了錯誤，要根據(jù)錯誤的提示

14、信息，關(guān)閉對話框，回到原理圖中，繼續(xù)修改，直到?jīng)]有一個錯誤為止。執(zhí)行Validate Changes按鈕，Status Check(下全部用提示沒有正確后，點擊Execute Changes（執(zhí)行變化）按鈕，就可以把原理圖的連接信息通過網(wǎng)絡(luò)表映射到PCB圖中。此時，在PCB電路圖中會列出原理圖中的所有元件的網(wǎng)絡(luò)表信息，如圖4所示。 圖4 網(wǎng)絡(luò)表和元器件的載入結(jié)果4.4對元器件進行人工布局剛載入網(wǎng)絡(luò)表和元件，要進行元件布局，才能進行布線。雖然軟件具有自動布局的功能，但基本都是靠人工布局完成，電話接聽器中沒有特殊的元器件，可以按照功能進行布局。以每個功能電路為核心，圍繞這個核心電路進行布局，元件安

15、排應(yīng)該均勻、整齊、緊湊，原則是減少和縮短各個元件之間的引線和連接。數(shù)字電路部分應(yīng)該與模擬電路部分分開布局。圖中，可以三極管、集成塊為核心，進行元件手工布局的結(jié)果如下圖5所示。 圖 5 元件手工布局的結(jié)果4.5布線規(guī)則設(shè)置完成元件布局之后，可以準備手工布線。在手工布線之前，先要設(shè)置手工布線的導(dǎo)線寬度。在圖5所示的PCB電路圖設(shè)計界面，點擊鼠標右鍵，選擇Design/Rules,就可進入設(shè)計規(guī)則設(shè)置對話框，手工布線的時，有幾個規(guī)則需要設(shè)置。（1）導(dǎo)線寬度如下圖6所示，在Routing下的Width選項中，Min Width表示布線的最小寬度，Max Width表示設(shè)置最大的導(dǎo)線寬度，Preferr

16、ed Width表示當前選擇的布線寬度，必須在最大值和最小值之間。 圖6 布線寬度設(shè)置2）安全間距Clearance點擊圖6中的Electrical下的Clearance選項，進入圖7所示的安全間距設(shè)置對話框。安全間距表示連接導(dǎo)線，放置元件的時候，元件與元件之間、導(dǎo)線與導(dǎo)線之間或者導(dǎo)線與焊盤之間允許的最小距離。默認為10mil。4.6 手工布線完成不行規(guī)則的設(shè)置之后，可以進行手工布線。將pcb的層面選擇為Bottom Layer，進行單面板布線。布線后的結(jié)果如下圖8所示。 圖8 手工布局后的結(jié)果4.7手工布線之后的線路完善處理（1）修改焊盤的大小。由于實驗室生產(chǎn)電路板的時候，用的鉆頭的直徑比較

17、大，通常要求PCB圖中的焊盤的外部直徑至少要80mil，內(nèi)徑要30mil。圖8所示的元件的焊盤的修改可以用鼠標雙擊要修改的焊盤，進入Pad對話框，直接修改X-Size和Y-Size尺寸來修改，也可以用Find Similai Object命令來修改。將鼠標移到圖8所示的電容C1的1腳，單擊鼠標左鍵，然后點擊右鍵，選擇Find Similai Object，進入圖9所示的對話框。在圖9中，通過設(shè)定匹配的參數(shù)，來選擇元件。如將圖中X-Size47.244和Y-Size=47.244的全部焊盤挑選出來，將圖9中的X-Size的設(shè)置為Same, Y-Size設(shè)為Same就行了。然后點擊Apply按鈕確

18、認。這時，PCB圖中，就會將符合匹配要求的焊點用高亮度顯示，其它圖形變暗。然后，再點擊OK按鈕，進入Inspector對話框，修改符合條件的X-Size與Y-Size的外邊直徑，如圖10所示。修改了PadX Size和PadY Size后，要按下回車確認。修改完后，點擊圖10右上腳的，關(guān)閉對話框，回到PCB編輯界面。此時，PCB編輯界面上的圖形仍然時選中的焊盤高亮度顯示，其它都很暗。點擊PCB界面右下角的Clear按鈕或者菜單下邊的快捷圖標可回復(fù)到正常的顯示。用這種方法，將電阻、電解電容、集成塊、揚聲器、插件的焊盤的X Size與Y-SIZE改為80mil。如果在修改元件焊盤的尺寸之后，PCB

19、圖中出現(xiàn)了綠色的警告，說明元件焊盤與導(dǎo)線或者焊盤與焊盤靠得過于近了甚至短路了，要稍微移動元件的位置或者對元件進行局部的修改。（2）加淚滴執(zhí)行菜單Tools/Teardrops命令，跳出的對話框中選擇OK，就會自動地給每個焊盤加上淚滴。加淚滴前后導(dǎo)線與焊盤交接處的變化如圖11所示。從圖可知，加了淚滴之后，導(dǎo)線跟焊盤的接觸面積增大了，焊盤的的牢固性也就加強了。（3）添加文字標準 文字標注分英文和中文兩種。英文字母與數(shù)字可以利用菜單Place/String命令，或者快捷圖標來添加。放置之前，按下Tab鍵，進入字符串String屬性修改對話框如圖12所示。在Text中輸入英文字母或數(shù)字，Layer中選擇層面,如果層面設(shè)置為Bottom Layer,則要將Mirror(鏡像)選項選中。在DXP2004的String中，不能輸入中文字符，必須加一個字符漢化插件才能寫入中文字符。打開“PCB圖加入中文字文件夾”中的font文件，中文字