電子CAD課件5

1、LOGO第第5章章 PCB 手工布線手工布線5.1 印制電路板概述印制電路板概述5.1.1 5.1.1 電路板簡介電路板簡介1.電路板的三個作用1) 為電路中的各種元器件提供必要的機械支撐。2) 提供電路的電氣連接。3) 用標記符號將板上所安裝的各個元器件標注出來，便于插裝、檢查和調(diào)試。2. 電路板有四大優(yōu)點1) 具有重復性2) 板的可預測性3) 所有信號都可以沿導線任一點直接進行測試，不會因?qū)Ь€接觸引起短路。4) 電路板的焊點可以在一次焊接過程中將大部分焊完。5.1 印制電路板概述印制電路板概述5.1.2 電路板的結構1. 電路板材料早期的電路板基板的絕緣材料主要是膠木板，而現(xiàn)在以環(huán)氧樹脂板

2、材居多，發(fā)展趨勢是板材厚度越來越薄，韌性越來越強，層數(shù)越來越多。2. 電路板板層1) 單層板單層板是指只在電路板的其中一個面(焊接面)上進行布線，而所有元器件、元器件標號以及文字標注等都在另一個面(元器件面)上放置的電路板。5.1 印制電路板概述焊盤銅膜導線元器件面絕緣材料焊接面單層板結構示意圖 2) 雙層板雙層板是在絕緣板兩面進行布線，其中一面作為【Top Layer】(頂層)，另一面作為【Bottom Layer】（底層）。頂層和底層通過過孔進行電氣連接。雙層板上的元器件通常放置在頂層，但有時為了縮小電路板體積也可兩層都放。5.1 印制電路板概述過孔頂層底層底層銅膜導線頂層銅膜導線雙層板結

3、構示意圖 3) 四層板四層板是在雙層板的基礎上增加電源層和地線層。5.1 印制電路板概述頂層過孔電源層頂層銅膜導線地線層底層銅膜導線四層板結構示意圖3. 電路板的主要設計對象1) 元器件封裝所謂元器件封裝，是指表示實際元器件焊接到電路板的外觀和焊點位置關系的組合圖形。既然元器件封裝只是零件的外觀和焊點位置的指示，那么純粹的元器件封裝僅僅是空間的概念。因此，不同的元器件可以共用同一個元器件封裝，但前提是它們的外形尺寸以及引腳陣列是相同的。另外，同類元器件也可以有不同的元器件封裝。5.1 印制電路板概述電阻的封裝形式元器件封裝大致分為兩大類，即直插式封裝和表面貼片式封裝。(1) 直插式封裝：所謂直

4、插式就是元器件的引腳是一根根的長導線，為固定元器件一般從頂層穿下，在底層焊盤處焊接，焊盤的金屬化孔貫穿整個電路板。（2）表面貼片式封裝：表面貼片式元器件是基于表面貼裝技術面制作的一種元器件，它把元器件直接焊接在電路板的表面，元器件體積小，并且電路板不需要鉆孔。5.1 印制電路板概述直插式元器件封裝表面貼片式元器件封裝2) 焊盤焊盤是電路板和元器件的連接點。焊盤和元器件對應，也分為直插式焊盤和表面貼裝式焊盤。直插式焊盤的中心處有金屬化孔，它貫穿所有的板層。表面貼裝式焊盤一般沒有金屬化孔，焊盤所在層既是元器件層，也是焊接層。3) 銅膜導線銅膜導線用于連接各個焊盤、過孔，是具有實際電氣連接意義的導線

5、。5.1 印制電路板概述4) 過孔雙面板和多層板有兩個以上的導電層，導電層之間相互絕緣，如果需要將某一層和另一層進行電氣連接，可以通過過孔實現(xiàn)。過孔主要有穿透式和盲過式兩種形式。穿透式過孔從頂層一直通到底層，而盲過孔可以從頂層通到內(nèi)層，也可以從底層通到內(nèi)層。 穿透式過孔 盲過孔 過孔的兩種形式 外徑過孔的參數(shù)孔徑5.2 PCB設計流程設計流程電路板的設計過程簡單來說,就是在印制板圖紙上放置元器件封裝,再用銅膜導線將放置的元器件連接起來。它的一般設計過程如下：1. 啟動PCB編輯器2. 規(guī)劃電路板3. 設置設計參數(shù)4. 裝入網(wǎng)絡表或元器件5. 元器件的布局6. 自動布線7. 手工調(diào)整8. 文件保

6、存輸出5.3 啟動啟動PCB編輯器編輯器5.3.1 啟動PCB編輯器選擇新建文件為PCB電路板圖文件 新建PCB文件5.3 啟動啟動PCB編輯器編輯器設計管理器菜單欄主工具欄快捷工具欄電路板的層次工作窗口狀態(tài)欄PCB編輯器啟動后的界面5.3.2 PCB編輯器界面介紹PCB編輯器主要由菜單欄、主工具欄、設計管理器、工作窗口、電路板設計工具欄和狀態(tài)欄、命令欄組成。在工作窗口上方是文件標簽，下方是工作層標簽。5.3 啟動啟動PCB編輯器編輯器1. PCB編輯器界面的管理2. 工具欄的管理5.4 參數(shù)設置參數(shù)設置5.4.1系統(tǒng)參數(shù)設置Preferences對話框交互式布線模式選擇90o大光標90o小光

7、標 45o小光標光標的三種類型5.4 參數(shù)設置參數(shù)設置顏色選項卡選擇顏色對話框5.4.2其他參數(shù)設置文檔選項對話框1.【Grids】柵格設置2.【Electrical Grid】電氣柵格設置3.【Measurement Unit】計量單位5.4 參數(shù)設置參數(shù)設置點狀柵格線狀柵格柵格類型2.【Electrical Grid】電氣柵格設置3.【Measurement Unit】計量單位設置系統(tǒng)使用的計量單位。在Protel 99 SE中，有兩種計量單位可供選擇，即【Imperial】(英制單位)和【Metric】(公制單位)。英制單位為“mil”(密爾)，1mil=0.0254mm；公制單位為“m

8、m”(毫米)。5.5 規(guī)劃電路板規(guī)劃電路板5.5.1 電路板層的種類Document Options對話框1. 【Signal Layers】信號板層區(qū)域用來設定信號層打開狀態(tài)。信號層主要是電氣布線的敷銅板層。2. 【Internal Plane】內(nèi)部板層區(qū)域用來設定內(nèi)部板層打開狀態(tài)。內(nèi)部板層主要是用于布置電源和接地線。 3. 【Mechanical】機械板層區(qū)域一般用于設置電路板的外形、大小、數(shù)據(jù)標記等有關信息。 4. 【Masks】阻焊板層區(qū)域用來設定阻焊板層打開狀態(tài)。5.5 規(guī)劃電路板規(guī)劃電路板5. 【Silkscreen】絲印層區(qū)域用來設定絲印層打開狀態(tài)。絲印層主要用于繪制元器件外形輪

9、廓以及標識元器件標號等。 6. 【Other】其他設置區(qū)域【Keep Out】：禁止布線層【Multi Layer】：多層/通孔層【Drill guide】：鉆孔導引層【Drill Drawing】：鉆孔圖層7. 【system】區(qū)域設置【DRC Errors】：DRC錯誤【Connections】：飛線【Pad Holes】：焊盤通孔【Via Holes】：過孔通孔【Visible Grid1】：第一格點【Visible Grid2】：第二格點8.其他按鈕【All On 】：全開【All off】:全關【Used 0n】:用了才開5.5 規(guī)劃電路板規(guī)劃電路板5.5.2 手工設計一個PCB板1

10、. 設置電路板類型圖層堆棧管理器對話框【Menu】菜單 選擇電路板類型單面板圖層對話框單面板的工作層面5.5 規(guī)劃電路板規(guī)劃電路板2. 電路板的邊界規(guī)劃電路板的邊界規(guī)劃包括物理邊界規(guī)劃和電氣邊界規(guī)劃。其中，物理邊界用來定義電路板的物理外形，而電氣邊界則用來限定布線范圍和元器件放置的區(qū)域。電路板的邊界規(guī)劃首先需要規(guī)劃物理邊界，即確定電路板的外形尺寸。用戶可在機械層上確定電路板物理邊界。電氣邊界是通過在禁止布線層繪制邊界來實現(xiàn)的。通常用戶應將電氣邊界的范圍規(guī)劃成在物理邊界的范圍內(nèi)。將當前的工作層面切換到禁止布線層已規(guī)劃的電路板 3. 預放置安裝孔放置安裝孔就是根據(jù)PCB板的安裝要求，在需要放置固定

11、安裝孔的位置放上適當大小的焊盤。5.5 規(guī)劃電路板規(guī)劃電路板放置安裝孔5.6 裝載元器件的封裝裝載元器件的封裝裝載元器件封裝庫的方法與裝載元器件符號庫基本相同，具體操作過程如下：添加和移除元器件庫對話框5.7 放置對象放置對象5.7.1 放置元器件封裝1. 通過菜單命令【Place】或元器件工具圖標 放置元器件封裝放置元器件對話框 查看元器件對話框元器件隨著光標而移動2. 通過元器件瀏覽器放置元器件PCB元器件封裝管理器5.7 放置對象放置對象3.元器件封裝的屬性元器件基本屬性對話框 元器件序號字符屬性對話框5.7.2 放置焊盤1. 放置焊盤2. 焊盤屬性焊盤屬性對話框焊盤的三種基本形狀5.7

12、 放置對象放置對象5.7.3 放置過孔1. 放置過孔過孔的形狀2.過孔的屬性過孔屬性對話框5.7.4 放置字符串在設計電路板時，常常需要在一些部位放置說明文字，如電路板的各種標注文字，這些文字稱為字符串。字符串一般放置在絲印層或機械層。1. 字符串的放置2. 字符串屬性的設置5.7 放置對象放置對象放置字符串選擇是否鏡像字符串內(nèi)容字體所在的層字符串屬性設置對話框3. 字符串的編輯1) 字符串的選取2) 字符串的移動3) 字符串的旋轉(zhuǎn)選中字符串旋轉(zhuǎn)字符串5.7.5 放置填充1. 放置矩形填充5.7 放置對象放置對象繪制矩形填充 矩形填充屬性對話框2. 放置多邊形填充填充所在層相連的網(wǎng)絡柵格間距多

13、邊形線寬填充樣式多邊形環(huán)繞焊盤樣式多邊形填充設置對話框繪制多邊形填充過程5.7 放置對象放置對象5.7.6 放置坐標放置坐標是指將當前光標所在位置的坐標值放置在工作層上。坐標通常放在非電氣層上。1. 坐標的放置 放置坐標2. 坐標屬性的設置坐標屬性對話框5.7 放置對象放置對象5.7.7 放置尺寸標注放置尺寸是指將某些對象的尺寸標注（如電路板尺寸等）放置在電路板上。尺寸標注通常放在機械層上。1. 尺寸標注的放置放置尺寸標注2. 尺寸標注屬性的設置尺寸標注屬性對話框布局前的電路板5.8 元器件手工布局元器件手工布局5.8.1 印制板布局原則5.8.2 元器件手工布局1. 元器件的移動元器件的移動

14、2. 元器件的旋轉(zhuǎn)元器件屬性對話框旋轉(zhuǎn)角度3. 元器件的翻轉(zhuǎn)元器件翻轉(zhuǎn)確認對話框翻轉(zhuǎn)后的電容4. 選中整體移動、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)5. 利用菜單命令對齊元器件和均勻尺寸對齊元器件對話框布局好的電路板6. 元器件標注的調(diào)整調(diào)整后的電路板5.9 手工布線手工布線5.9.1 印制板布線注意事項5.9.2 元器件連線1. 畫線前的準備工作層的選擇布線設置對話框線條寬度設置對話框2. 兩個元器件引腳對齊情況下的直線連線連線前連線后，光標上繼續(xù)粘著線條完成直線連線的線條5.9 手工布線手工布線3. 兩個元器件引腳不對齊情況下的折線連線先平后折先折后平4. 幾種特殊的連接形式任意角度直線連接形式90連接形式90連接對偶形式圓弧連接（1）圓弧連接（1）對偶形式圓弧連接（2）圓弧連接（2）對偶形式5.9 手工布線手工布線5. 不同板層之間的連線過孔的使用線條被同層線條阻擋通過過孔在不同層交叉連線6. 元器件重新標