FM收音機印制電路板的設(shè)計要點

1、FM收音機印制電路板的設(shè)計FM收音機印制電路板的設(shè)計必需的預(yù)備知識：1印制電路板的定義、制作方法。P197中2、Protel99 SE PCB的啟動及界面認識。P199-2023、Protel99 SE PCB 基本操作。P202-2224、布線及布線規(guī)則。P266-2675、 PCBLib編輯器的啟動及界面認識。P316-319元器件封裝的創(chuàng)建：所謂元件封裝圖形，就是元件外輪廓形狀及引腳尺寸， 它由元件引腳焊 盤大小、相對位置及安裝時在元件面投影的外輪廓形狀、尺寸等部分組成。反映 元件安裝時的真實情況一一所占板面位置的形狀及大小、焊盤大小及位置。但是，在Advpcb.ddb和Miscella

2、neous.ddb兩個設(shè)計文件包內(nèi)，都找不 到除三極管Q1、Q2和集成電路CD9088CB以外的封裝圖形(P208-209)，所以, 我們首先要創(chuàng)建自己的元件封裝圖形庫，才能進行印制板的進一步設(shè)計。1、在Documents文件夾里面創(chuàng)建一個自己的元件封裝圖形庫文件(PCB Library Document)MYPCBLIB.LIB 并打開。P3162、我們先來創(chuàng)建耳機插座的圭寸裝：a. 按元件列表窗下的“Rename”進行元件重命名“耳機插座”。b. 按主工具欄中的E3鍵，設(shè)定捕捉柵格寬度為10mil。1000mil=1 英寸=2.54cmc. 單擊Tools'Library命令，選L

3、ayers標(biāo)簽，如圖9勾選，0K。Mechanical labels廠 MechariicdlMasksr Top SoMer 廠 Bottom Soldei 廠 T op Paste廠 Bottom PasteSvatem17 ORC Enois» CorrectionsSilkscreenP T op 0 vedaiJ廠 Bottom OverlayP Pad Holes時 Via HoletheiP Keepoutp Multi laer 廠 Drill guide 廠 DriEI Rawing17 Visile GHd 1 (20niil二|7 VisibleGiid2 Jl

4、OOOmii三|All OnAil OffUsed OnCancelDocwent OptionsLdpe綣 | Optiorts |Signal layersInternal plains廠 T opLaer廠EidtomL郵已圖9d. 適當(dāng)放大繪圖區(qū)，單擊“Edit'Set Reference'Locatior”命令，移動 光標(biāo)，設(shè)定坐標(biāo)原點，或單擊“ EditJumpRefere ncd'命令，跳 轉(zhuǎn)至坐標(biāo)原點。e. 利用繪圖工具條，先放置焊盤，直徑100mil （在焊盤定位之前， 按鍵盤Tab鍵，進入焊盤屬性對話框，把“ X-Size”和“Y-Size” 分別改

5、成100mil）。再切換到TopOverILayer層，放置元件的外 輪廓線，最后切換到KeepOutLayer層，放置固定圓孔，半徑20mil（放置圓圈時，其操作順序是先確定圓心位置，然后是半徑長 度，再就是起點和終點）。如圖10,其中尺寸都是按實際元件的 尺寸測量出來的。請大家精細繪制。每小格20mil，注意原點所 在的位置。線寬可取5- 10mil。f. 耳機插座封裝繪制完畢，存盤。3、接著繪制開關(guān)電位器封裝：a. 單擊Tools'New Component命令，出現(xiàn)一個元件創(chuàng)建向?qū)Вc擊 其“Cance”按鈕，放棄使用向?qū)?。b. 元件重命名為“開關(guān)電位器”，繼續(xù)完成繪制，焊盤直

6、徑100mil， 如圖11。注意：大小圓圈都要放置在 KeepOutLayer層上，因為開關(guān)電位器 安裝時要打一個大圓孔，其上禁止布線，其中小圓圈是為打 大孔時定位用的。圓心都在原點。圖104、繪制按鍵開關(guān)封裝：如3、中的方法，繼續(xù)繪制按鍵開關(guān)，元件重命名為“按鍵開關(guān)”，焊盤直徑為70mil，如圖12。注意：中心圓圈代表按鈕，外框內(nèi)的兩橫線代表按鍵開關(guān)內(nèi)部引腳“ 1 和“4”短路，“2”和“ 3”短路，都在TopOverLayer層上。5、繪制變?nèi)荻O管封裝如圖13：元件重命名為“變?nèi)荻O管”，焊盤直徑70mil。注意：帶“+”號一端焊盤必須編號為“1”，因為真實變?nèi)荻O管這 端為正極，而原理

7、圖中變?nèi)荻O管電氣圖形符號（BB910）的正極編號為“ 1”。在根據(jù)各引腳功能不同的真實元件而繪制出來的元件 封裝圖形中，各焊盤就被分別賦予了與其位置對應(yīng)的真實元件引腳 所具有的功能（如正極，負極，E極，B極等），而原理圖中相應(yīng)元 件的電氣圖形符號在其被繪制時各引腳已經(jīng)分別賦予了不同的功 能,那么，具有相同功能的元件封裝圖形中的焊盤與電氣圖形符號 中的引腳，它們的編號必須相同。否則在電路板的繪制過程中會帶 來違反原理圖的連接錯誤。6、繪制臥式電解電容封裝，如圖14:重命名為“臥式電解電容器”，焊盤直徑70mil。 注意：該封裝正極編號為“ 1”。7、繪制立式電阻封裝，如圖15：命名為“立式電阻

8、”，帶圈焊盤，表示元件安裝時該端要貼板安裝8繪制瓷片電容（圖16）、線圈（圖17）和燈（圖18）的封裝： 分別命名為 “瓷片電容”，“線圈”和 “燈”、焊盤直徑70mil 注意：燈圭寸裝的方框是放置在 KeepOutLayer層上。至此，我們把要用到的元件封裝都創(chuàng)建好了，下面，我們開始印制電路板的設(shè)計 印制電路板的設(shè)計：1、在原理圖.Sch中給各元件指定采用的封裝。a. 雙擊元件，進入元件屬性對話框，在Footprint框內(nèi)填上所需的封裝名字，參考圖19。Description12 3ABC151817181920211223242526272829303133A223331332332403

9、R2立式電阻C4瓷片電蓉C8俛片電容C10403 C11403 C9471 C15681 C139014 Q19015 Q2BB910CD908SCB_PHOMEJACKSWSWSWSWPOTD1U1叵JI515253SP1瓷片電容 悅片電容 饒片電窖 悅片電容 瓷片電蓉 瓷片電零_ to-92b to-92b 變客二極管 S0J-16 S'"'- 耳機播座撞鋰開羌 按謹(jǐn)幵芙CapacitorCapacitorCapacitorCapacitorCapacitorNPN TransistorPNP TransistorVaractor DiodeCapacitorCa

10、pacit orCapacitor447 u KL3axial-C.45100u 蚯C14臥式電解電奪器Electrolytic Capacitor6104 C5悅片電客Capacitor1104 C6瓷片電蓉Capacitor8122 R1立式電陽g124R3立式電陽10181 C12饒昨電客Capacitortl202C16悅片電客Capacitor12221C3說片電容Capacitor13221C2燒片電容Capacitor14221C1儻片電容CapacitorPart Type 5T47 jDesignator Footprrnt L1線ISL4axial-C.4Sh&et

11、l /圖19b. 對于同類元件（如瓷片電容CAP）,可采用統(tǒng)一填寫的方法，又 快又好。P114-116c. 填寫完以后，生成一個材料清單，如圖19，檢查有無漏填、錯填或其它項目有錯。2、在Documents目錄下，建立一個 PCB設(shè)計文件收音機.PCB, 并作適當(dāng)設(shè)置。a. 創(chuàng)建收音機.PCB并打開。P200-202b. 設(shè)置工作層，執(zhí)行 Design'Options命令，選Layers標(biāo)簽，如圖 20 設(shè)置。P202- 205Frefsrtncisl?x|1_越時盤 1 Option |Signal lasers r T opLiei p BcttomL-erInternal pla

12、nesMechanical lasers 廠 MechanicallMasksI- Top SoidftrhiilkrrAHnther17 Top Overlav唐 KeepoutI- Bottom SolderI- T op Paste廠 Bottom Pastep BoUomOverlap啟 Multi JayierI- Diff guide廠 DRI drawingp DRC Ekoisp Connectionsp Pad Holesp Via Holesw Visible Grtdlp Visible Grid 23plOOOmiV|Al OnAl OffUsed OnOKCancel

13、Help圖20c. 設(shè)置元件移動步距、畫線移動步距、電氣柵格大小，執(zhí)行Design'Options命令，選 Options標(biāo)簽，如圖21設(shè)置。圖21d. 元件封裝庫的裝入，如圖 22。P208-209C:Program Files'Desig n Explorer 99 SELibraryPCBGe neric Footpri nts搜尋©:|日a：）7旦國司固圓 Documents隱麗收音機.Jj?rogram Tile 二J實驗中柑_J試題営理系統(tǒng)21偸Dcriptioii :冊收音SLdJbFCB Libraries3|Frot*l£il&(*

14、. ddb)Selected Files;CAProgram F.Vkd¥pcb.ddbPCB Footprints.libC:Program F.Mcellaneous ddbMiscellaneous.libD IF附收音機 ddbWYPCBLiB LIBAddRemoveUKCancel圖22e. 執(zhí)行Design'Rules 命令，設(shè)置布線規(guī)則。P268 274 Clearanee Constraint （安全間距）：20milRouting Corners （拐角模式）：45DegreesRouting Layers （布線層及走線方向）：關(guān)閉Top Layer （

15、選Not Used）全開 Bottom Layer （選 Any）Width Constraint （布線寬度）：20milf. 設(shè)置元件旋轉(zhuǎn)步角度為10及其它設(shè)定，執(zhí)行Tools'Preference§ 選Options標(biāo)簽，如圖23設(shè)置。P206-2083、在編輯區(qū)內(nèi)畫一個電路板的邊框。P239-241a. 切換到KeepOutLayer層，適當(dāng)放大繪圖區(qū)，設(shè)定坐標(biāo)原點，光 標(biāo)所在位置的坐標(biāo)顯示在窗口左下角。圖23b. 單擊回“導(dǎo)線”工具，通過不斷重復(fù)“單擊、移動”操作方式畫出一個封閉的多邊形框。導(dǎo)線的線寬 10mil，起點是原點，其 它點坐標(biāo)如下，單位是 mil:(0，

16、0)、(- 170, 0)、(- 170,60)、( 400, 60)、( 400, 0)、( 1050, 0)、( 1000, 300)、 (800, 950)、( 600, 1200)、( 350, 1350)、(350, 1350)、 (600, 1200)、(800, 950)、(1000, 300)、(1050, 0)、(400,0)、(400, 60)、(170, 60)、(170, 0)、(0, 0)。4、通過“更新”方式實現(xiàn)原理圖文件與印制板文件之間的信息交換。P234-239a. 在原理圖編輯 狀態(tài)下，執(zhí)行“ Design'UpdatePCB”命令。b. 在“ Upd

17、ate Design"對話框中，把 Classes欄兩個勾選取消。c. 一定要先預(yù)覽更新情況，單擊“ Preview Chang6'按鈕，觀察是否有錯誤提示，如果有，必須認真分析錯誤提示信息，找出錯 誤原因，并單擊“ Canee”按鈕，放棄更新，返回原理圖編輯狀 態(tài)，改正后再執(zhí)行更新操作，直到?jīng)]有錯誤提示信息為止。（常見出錯信息、原因以及處理方式見 P236）d. 執(zhí)行更新，單擊“ Execute”按鈕。e. 切換回收音機.PCB文件，單擊畫即可觀察到被裝進去的元件封裝。5、將印制板布線區(qū)外的元件移到區(qū)內(nèi)。a.執(zhí)行ToolsAuto Place命令，作如圖25選擇，按 0K。

18、Auto PlacePreferences |金 Cluster Placet Clustautoplaeei - gwo卯雪 eempon«ikteinto clustersby conneci ivtyj then places clustStatistical Placer eeomet rically. MoraMRiiitadl tn rlav彳聲iri唱 «ri fh a 1 nwnsr rrtffinnTnant+17 Quick Component PlcemeriJ圖25b.把未能移到區(qū)內(nèi)的元件，手動移到區(qū)邊。6、元件位置調(diào)整。a. 雙擊任一元件，在元件屬

19、性對話框中，單擊統(tǒng)一修改按鈕“Global”，先暫時隱藏元件的元件值字符串（選Comment標(biāo)簽, 勾選兩個“ Hide”框），同時修改其大?。℉eight框填30mil， Width框填5mil，并勾選右邊Height框和 Width框），再修改元 件編號字符串大?。ㄟx Designator標(biāo)簽，Height框填30mil， Width框填5mil，并勾選右邊Height框和 Width框）。按OK。b. 在右邊瀏覽窗選“ ComponentS'為瀏覽對象。c. 因為涉及安裝時與外殼匹配，某些元件需要精確定位。在右邊元件列表窗雙擊某一元件，進入元件屬性對話框，對某些元件 進行精確定位

20、（修改屬性參數(shù)，并勾選“Locked ”框以鎖定元件位置）。以下為一些元件位置的精確坐標(biāo)：Desig natorCommentFootprintLayerRotationX Locati onY LocationDesignatorCommentFootprintLayerRotationX Location丫 LocationDesignatorCommentFootprintLayerRotationX LocationY LocationDesig natorCommentFootprintLayerRotationX LocationY Location螺絲孔圓屬性d. 利用旋轉(zhuǎn)、移動

21、操作對其余元件進行恰當(dāng)定位，盡量減少交叉 飛線的數(shù)目和長度，這是一個需要細致和耐心并且非常重要的 操作過程，參照圖 26（其中有幾個元件的焊盤位置已經(jīng)過微調(diào)， 見e.）。當(dāng)然，提倡同學(xué)們發(fā)揮自己的聰明才智，把元件定位得 更好。3oIa35*s歲3圖26e.在定位過程中，有些元件變成綠色，那是對元件靠得太近的錯誤標(biāo)志，如果元件沒有重疊（CD9088CB安裝在 BottomLayer層，而其它元件在 TopLayer 層，不算重疊），不影響安裝，焊 盤間有足夠的安全間距，可不以理會。但如果安全間距不足， 則需要調(diào)整元件位置或微調(diào)焊盤位置。微調(diào)元件焊盤位置的方 法：打開元件屬性對話框，取消“ Loc

22、k Prims”框的勾選，即可 單獨移動元件焊盤位置。不過，移動時一定要考慮元件因此安 裝的可行性、安全性。移動完再勾選上“ Lock Prims ”框。不能 單獨移動集成塊、耳機插座等引腳較短元件的焊盤，否則會造 成元件無法安裝。 如圖 26 中，已經(jīng)微調(diào)焊盤位置的元件有： L3、 C8、C14、C11、SP1 （見 f.）。f. 元件 SP 1焊盤位置的調(diào)整。如果把焊盤 2和焊盤 4對調(diào)位置， 它們的飛線就不會交叉，因為焊盤 2和焊盤 4 是可調(diào)電阻的兩 端，沒有極性，對它們調(diào)整不會帶來安裝的問題，可采取以下 辦法：先打開 MYPCBLIB.LIB 文件，在瀏覽框選中“開關(guān)電位 器”，雙擊

23、焊盤，在焊盤屬性對話框中直接把焊盤編號 2改成 4， 4改成2,然后，單擊瀏覽框下的UpdatePCB按鈕，調(diào)整成功（此 法不適用于集成塊）。直接的焊盤位置移動，會帶來定位不準(zhǔn)， 安裝困難。g. 排 齊 元 件 ， 使 元 件 移 到 網(wǎng) 格 上 。 執(zhí) 行 ToolsAlign Components'Move To Grid命令，在出現(xiàn)的對話框中改為“5mil”， OK。h. 元件定位好以后，還需把元件編號字符串通過移動、旋轉(zhuǎn)操作 進行恰當(dāng)放置，以利辨別。由于元件比較擁擠，可能基本上都 變綠了，我們可以執(zhí)行 Tools'Reset Error Markers命令，清除錯 誤標(biāo)

24、志，使版面更清晰。7、布線前，要先參考布線規(guī)律。 P266-2678、元件定位好以后，我們可嘗試自動布線（ P284-285）：a.執(zhí)行Auto RouteAll命令，在圖27中，填上“5”，單擊“ Rout All ” 按鈕，在圖 28 中，單擊“否”，啟動自動布線進程。SetupRouting Passes Router PassesManufacturing PassesI- Mem(xv廠 Fan Out Used SMD PinsP PalternP Shape Router - Push And ShoveR Shape Router - Rip Up« Clean Du

25、ring Routing 雨 Own After Routing l Evenly Space Tiacks 廠 Add i etpoinlsPreoutesRouting Grid|7 Lock All Pre-routesSet the preferred routing grid to suit the track and ckearance requirements. Advanced Route will anolyse the board wrd advise if this grid is inappropiate. Whenever it is not possible to

26、jpute on th唯 grid Advanced R aute will then route gridless.5 0001Rants AllOKCancelHelp圖27圖28b. 待到布線結(jié)束后，執(zhí)行 Tools'Design Rule Check命令，在出現(xiàn) 的對話框中點擊“ Run DRC”，版面即刷新并標(biāo)志出違反布線規(guī) 則的連線。c. 手工修改（參考圖35）。由于電路板幅面較小，又是單層板（布線層只有Bottom Layer），而且有較多指定位置的元件，為了制 板的可靠而設(shè)定的線寬較寬，細小元件較多等等原因，造成自 動布線效果不理想，布通率低，違反布線規(guī)則的連線多，走線

27、 太密，拐彎多等，如圖 29 （為了顯示清晰，已取消了TopOverLayer工作層，參考圖20，不勾選Top OverLayer），所以， 必須進行手工修改，使走線盡可能合理。（P286- 288）圖29注意： 修改過程中，一些元件或者焊盤位置還可以調(diào)整，這些元件主要有 C3、C5、D1、L4、Q1、Q2。對 于Q1、Q2焊盤的調(diào)整是在保證元件能貼板安裝的 情況下，適當(dāng)拉寬焊盤距離和增大焊盤尺寸， 使手 工焊接更容易和可靠：i. 如上6.e.的方法，把Q1、Q2的焊盤1和焊盤3 分別向兩側(cè)拉開剛到外框的邊緣。ii. 在焊盤屬性對話框，把“ 丫-Size”中的60mil改 成 80mil。對于

28、一些難以在Bottom Layer層走線連接或者無法 連接的節(jié)點，可采用在元件面用導(dǎo)線連接的方法：i. 先在適當(dāng)位置添加兩個焊盤 P219,并在其屬性 對話框中指定直徑、孔徑，再選“Advaneed”標(biāo)簽， 在“ Net ”欄中指定其所屬網(wǎng)絡(luò)（與需連接節(jié)點相 同）。ii. 在Bottom Layer層，把焊盤和節(jié)點連好。iii. 在TopOverLayer層，用飛線把兩個焊盤連上， 代表在元件面的導(dǎo)線連接，如 J2、J3、J4。遇到連接不上的焊盤或?qū)Ь€，原因大概有：i. 導(dǎo)線的通過會帶來安全間距的不足。ii. 所屬的網(wǎng)絡(luò)“ Net”不同，不可連接。iii. 某些元件的個別焊盤（如 S1、S2、

29、S3）或新 添加的焊盤還沒有指定所屬的網(wǎng)絡(luò)“ Net”。某些元件（S1、S3）不用連接的焊盤，可以在它們 的屬性框內(nèi)把直徑直接改為40mil，以增加安全間 距。修改過程中，導(dǎo)線不要太靠近機械鉆孔位，以免鉆 孔時被損傷。9、同學(xué)們?nèi)绻X得自動布線后再手工修改操作比較麻煩，也可以在元 件定位好之后，直接手動布線，不過同樣要注意手工修改的注意事 項。10、設(shè)置淚滴焊盤，以提高焊盤與印制導(dǎo)線連接處的寬度。執(zhí)行“ToolsTeardropsAdc”命令，在出現(xiàn)的對話框（圖30）中點選“Add”,點OK，即可添加淚滴焊盤。淚滴化的焊盤如圖31。Teardrop Options；Options |11 Ge

30、neral17 AU Pads17 AU Vias廠 Selected ObiecU OnlyI- Force Teafdiop$ 廠 Create RepoftCancelHelp叫 IAction恪Addf- FleRiovefeardrop Style(* ArcC track圖31廠14NetC1L :NetSP1_3圖3011、添加標(biāo)識性文字。a. 添加你自己的姓名，執(zhí)行“Place'Chinese命令，先在“Advaneed Text System”對話框中如圖32設(shè)定，然后點擊其中的“ Select' 鍵，選字體大小為“六號”，點確定，再點擊“ OK”，最后，在“

31、Chinese String'對話框中點擊“ OK”，即出現(xiàn)你姓名的文字， 按“Tab”鍵，在屬性對話框中的Layer框內(nèi)選“ Bottom Layer”， 然后通過旋轉(zhuǎn)、移動操作，在如圖 35的位置放置。b. 添加你的班號、學(xué)號，執(zhí)行“Place'String”命令，按“Tab”鍵， 在出現(xiàn)的對話框中參考圖33設(shè)置，通過旋轉(zhuǎn)、移動操作，在如 圖35的位置放置。c. 添加電源連接位置標(biāo)記“ +3V”、“V ”和飛線標(biāo)號“J2”、“J3”、 “J4”。執(zhí)行“ PlaceString” 命令，參考圖34設(shè)置屬性，如圖35放置。在添加“ +3V”前，需先添加一個焊盤，并設(shè)定其屬性“n

32、et”為“ +3V”，如圖35放置。12、設(shè)計規(guī)則檢查，執(zhí)行“ Tools'Design Rule Check”命令，在出現(xiàn) 的對話框中點擊“ Run DRC”，即標(biāo)志出違反布線規(guī)則的連線， 檢查是否有致命性的錯誤并加以改正。P295-298至此，F(xiàn)M收音機印制板的設(shè)計基本完成StriTiffPropertiesAttributeTewlHeightWidthFontL冊e(RotaiiarX ” LocationY - LocationMrrorLockedSelection圖32圖33圖34NN5133Q22Cl 2圖35四、FM收音機印制板圖的打印輸出(P312 315)1、為了

33、安裝元件時的方便，我們利用統(tǒng)一修改的方法，先把設(shè)計好的印制板圖中元件的編號隱去，把元件值顯示出來，并通過旋轉(zhuǎn)、移動操作，把元件值貼元件放置好，以便打印裝配圖。如圖36圖362、因為提供的電路板面積(3900milxi950mil)較小以及熱轉(zhuǎn)印機本 身的特點，進行電路板制作的熱轉(zhuǎn)印操作前，需要兩個同學(xué)的設(shè)計 圖拼接在一起，才可打印到熱轉(zhuǎn)印紙上。a. 在你的PCB設(shè)計文件中，執(zhí)行EditSelectAII命令，你的設(shè)計圖被 整個選中，再執(zhí)行Edit'Copy命令，將十字光標(biāo)移至圖形上，按左 鍵確定。b. 在Documents里面創(chuàng)建一個新的 PCB文件 PCB2X 4.PCB，打 開，執(zhí)行EditPaste命令，把復(fù)制的圖形定位到網(wǎng)格上粘貼(計算 面積方