信號分配電路PCB板手動設計-教學課件

《PCB板制作與調試》課程教學資源建設建設院校：主要參與單位寧波職業(yè)技術學院杭州職業(yè)技術學院寧波華祐微電腦有限公司寧波思朗智能科技開發(fā)有限公司上一個任務的自動布線，結果并不如人意，原因何在？二、音頻分配電路PCB板手動設計1、布線的優(yōu)化問題：距離最短2、布線的角度：理想的是45°、90°。布局不好自動布線參數(shù)設置不盡合理，造成以下問題：如何來提高印刷板的設計質量？1、要有足夠的操作功底：軟件操作、參數(shù)設置2、要有全局的布局意識：難！重要！布局案例1二、音頻分配電路PCB板手動設計布局案例2二、音頻分配電路PCB板手動設計一、任務目標1．能力目標：能根據(jù)需要繪制各種元件封裝，能完成雙面板的手動布局、布線，能根據(jù)需要實施敷銅、放置文字標注和圖標，能根據(jù)需要打印PCB圖。2．知識目標：能熟練說出封裝制作的方法，能熟練說出手動設計的要點和各種常用命令的功能。3．素質目標：培養(yǎng)仔細做事的習慣；培養(yǎng)與設計人員協(xié)作意識。二、工作任務在任務2-1中我們看出，自動設計后的圖紙往往不太理想，對于不是非常復雜的系統(tǒng)，在實際工作中，這類電路更多地采用全手動方法來完成。本任務以“信號分配電路”為例，介紹手動設計的過程、方法和技巧。圖5-0所示是我們本次設計對應的原理圖，工作原理圖看考任務1-2所述。二、音頻分配電路PCB板手動設計任務2目標二、音頻分配電路PCB板手動設計原理圖檢查封裝、制作封裝檢查修改手動布線規(guī)劃PCB邊框

布局*任務實施流程

（層、線焊盤）參數(shù)設置層切換1、原理圖：只要電氣關系明確、標注清楚（可以無參數(shù)、無封裝）二、音頻分配電路PCB板手動設計檢查封裝、制作封裝制作核對封裝，如果庫內沒有，自己制作封裝：核對情況：本次任務中，電解電容封裝不美觀、尺寸偏大。音頻輸入、出口封裝沒有需要自己制作。如下圖：檢查封裝、制作封裝制作封裝制作根據(jù)實際工作情況，我們對封裝的處理大致分為三種情況，歸納如下：2）增添封裝(FootPrintLibraryAdd)。1）修改庫內已有的封裝3）自己建專門的封裝庫4）從其它PCB文件中提取5）現(xiàn)場修改測量尺寸---修改（操作）1、修改庫內已有的封裝

演示修改過程：要用坐標定位圖5-3當前庫內封裝列表當前已加載封裝庫顯示當前選中的封裝找到VR4封裝，如圖5-3，點擊出現(xiàn)圖5-4。圖5-4當前庫內封裝列表封裝編輯用工具封裝編輯區(qū)系統(tǒng)指定坐標原點1、修改庫內已有的封裝

圖5-5焊盤尺寸焊盤編號焊盤孔徑焊盤形狀焊盤坐標圖5-62）雙擊2號焊盤修改其Y坐標，如圖5-5，封裝變?yōu)閳D5-6所示。1、修改庫內已有的封裝

3）修改封裝外形：刪除部分線，用圓弧代替。圖5-7圖5-6技巧：線的拉伸、移動，并使連接處自然對齊。圖5-8(c)圖5-8(b)圖5-8(d)1、修改庫內已有的封裝

2、庫內添加封裝

(FootPrintLibraryAdd)1）進入封裝編輯環(huán)境：在元件庫中選任意元件，點擊”EDIT”進入封裝編輯環(huán)境。如圖所示：圖5-92）添加新封裝：執(zhí)行如圖5-10所示的Tools\NewComponent...

圖5-10按“Cancel“取消進入自制環(huán)境圖5-11圖5-12系統(tǒng)自動生成的新封裝名封裝列表編輯區(qū)坐標原點編輯常用工具坐標參數(shù)庫內添加封裝

(FootPrintLibraryAdd)圖5-133）封裝改名：在元件列表中找到系統(tǒng)自動生成的新封裝，名稱為PCBCOMPONENT，通過菜單或右鍵。圖5-144）放置焊盤：一個放在原點，另外一個任意放置，雙擊此焊盤，將其坐標坐標數(shù)據(jù)為：3mm，：0mm，填入即可。圖5-152、庫內添加封裝

(FootPrintLibraryAdd)圖5-16（b）圖5-16（a）半徑圓心坐標線寬5）繪制封裝外形：將工作層切換到（絲印層），取用畫圓弧工具放置一個圓弧，雙擊后打開圓弧屬性框，如圖5-16（a）所示，根據(jù)簡單計算可知，這個圓弧的半徑為4mm，其圓點坐標為（1.5，0），將這些參數(shù)輸入，并按，圓弧已放置完畢，如圖5-16（b）所示。2、庫內添加封裝

(FootPrintLibraryAdd)2、庫內添加封裝

(FootPrintLibraryAdd)6）繪制極性標志：取用畫線工具在電容負極處繪制極性標志（在原理圖中電解電容的正極為1號腳，所以封裝的1號也必須是正極，這一點很重要，否則設計后會出現(xiàn)錯誤的！）。繪制后如下圖所示。保存：按保存按鈕并退出元件封裝編輯環(huán)境。三極管插槽電源座發(fā)光二極管數(shù)碼管晶振3、新建封裝庫3、新建封裝庫1）建立封裝文件：新建“封裝.DDB”中，進入后在Documents中建立“插座.lib”，如圖5-18（a）、（b）所示。圖5-18(a)圖5-18(b)2)建立新封裝：雙擊圖5-18（b）中，進入封裝編輯環(huán)境，如圖5-19所示，系統(tǒng)默認元件封裝名字為“PCBCOMPONENT”。修改名字為AV_6圖5-19圖5-233、新建封裝庫3）測量實物：音頻插孔是標準器件，有2孔、4孔、6孔等，根據(jù)本任務輸出、輸入的插孔數(shù)（共16孔），我們決定采用6孔2個，4孔1個，下面以制作6孔的音頻插孔（實物照片如圖5-20所示）為例進行介紹，首先對實物的外形和管腳距離等參數(shù)進行測量，并做好記錄。。圖5-203、新建封裝庫4)放置焊盤：在圖5-19中，按照所測管腳距離放置9個焊盤，其中1號放置在原點，其它各焊盤通過雙擊來填寫坐標數(shù)據(jù)（可以參照前面電位器修改部分的相關操作），將焊盤大小設置成2.5mmx2.5mm，從而保證焊盤與實物對應，放置后如圖5-21所示。圖5-215)繪制外形：切換到，取用繪線工具繪制音頻插座的邊框。如圖5-22所示，外形的繪制沒有嚴格規(guī)定，盡量要求與實物有形似，同時外形要稍大于實物尺寸，否則造成裝配時空間不夠。圖5-223、新建封裝庫用同樣的方法我們制作一個AV_4的音頻插座。此時“插座.lib”中已經(jīng)有了兩個元件封裝。如圖5-24所示。圖5-24封裝名稱3、新建封裝庫4、從其它文件中獲取封裝在實際工作中我們還可以從其他產品的設計圖紙中來獲取封裝，即“拿來主義”，這樣可以省卻很多的精力，經(jīng)過歸類、整理，我們自己的個性化封裝庫將會更加充實和豐富。下面介紹如何從現(xiàn)有的PCB設計圖紙中來獲取封裝。圖5-251）打開設計文件2）生成庫文件：圖5-26執(zhí)行圖5-26中的Design\MakeLiberay...命令，生成了與文件同名的封裝庫文件，如圖5-27所示，設計文件是PIC200.PCB，生成后庫文件是PIC200.lib，左邊是生成封裝的具體列表，點擊某個封裝，在工作區(qū)可以看到其具體形狀。圖5-27PCB文件封裝庫文件生產的封裝列表哦4、從其它文件中獲取封裝3）導出庫文件：點擊圖5-27中菜單下面的，打開文檔，里面有兩個文件，如圖5-29所示，在文件PIC200.lib處右擊鼠標，在出現(xiàn)菜單中選擇Export...（導出），如圖5-30所示。圖5-29圖5-304、從其它文件中獲取封裝學生訓練學生訓練完成3個封裝：三極管、數(shù)碼管、AV_4音頻分配板的手工設計任務表述原理圖檢查封裝、制作封裝檢查修改手動布線、敷銅規(guī)劃PCB邊框

布局*音頻分配板的手工設計--任務實施流程

（層、線焊盤）參數(shù)設置層切換規(guī)劃板子規(guī)劃板子：114.5mmx48.5mm布局2、按照樣板放置封裝：布局3、設置相關參數(shù)：焊盤、板層；設置特殊焊盤的網(wǎng)絡名稱，如地線，電源線，并設置線寬。相關參數(shù)：焊盤1.8x1.8、板層:雙面板。設置特殊焊盤的網(wǎng)絡名稱，如地線，電源線，并設置線寬。圖5-36過孔內徑過孔外徑線寬線所在層參數(shù)設置布局完成后，開始手動布線。雙面板的布線相對容易，畢竟頂層（即上層）不通時可以“借道”底層（即下層），即上、下層走線時可以互補，但也必須遵循一定的規(guī)律，否則也會使布線受阻，影響整體布線。一般地，上、下層布線方向能錯開為好，比如上層主要走豎（垂直）線，那么下層就以走橫（水平）線為主，這樣才能更加充分地利用上、下層的互補性，使得雙面板設計得更加美觀.手工布線圖5-37圖5-39技巧1)一般上層與下層采用交叉布線，即上層水平走線的話，下層就用垂直走線。技巧2)從上層要轉到下層時，只要切換工作層即可。自動產生過孔。圖5-42手工布線敷銅圖5-43數(shù)字電路、高頻電路、單片機電路，在設計印制板時，為使系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定，除了合理布局外，常用的方法是大面積敷銅，即用大面積銅膜將電路“包”起來，而且銅膜一般接地，下面實施敷銅技術。在敷銅之前，有個問題首先要解決，也就是怎么讓銅膜接地，地在哪里？第一個問題從工具條中取用敷銅工具時，會出現(xiàn)如圖5-43所示對話框。：選上鉤后代表覆蓋相同的網(wǎng)絡。：選上鉤后代表自動去除孤立的銅膜。第二個問題是要在圖紙中設定“地”，也即指定某些焊盤，其網(wǎng)絡名為“地”（系統(tǒng)規(guī)定用“GND”），下面我們來人工添加網(wǎng)絡名稱“GND”，并將某些焊盤的網(wǎng)絡名設定為“GND”。敷銅圖5-44網(wǎng)絡管理打開圖5-44網(wǎng)絡管理器，如圖5-45所示。圖5-45點擊此按鈕，添加網(wǎng)絡名添加網(wǎng)絡名稱：點擊圖5-45所示中間的add按鈕，添加網(wǎng)絡名稱，如圖5-46所示。圖5-46輸入網(wǎng)絡名在圖5-46中欄輸入GND，點擊出現(xiàn)圖5-47所示窗口，按完成網(wǎng)絡名的輸入。已經(jīng)添加的網(wǎng)絡名圖5-47敷銅圖5-48(b)圖5-48(a)下面將某些焊盤網(wǎng)絡名設定為“GND”：打開焊盤屬性窗：根據(jù)原理圖可知，IC3、IC4、IC5的7號腳接地，其他元件的接地情況讀者可自行核查，下面以IC3的7號腳為例介紹設定的方法。雙擊該焊盤，出現(xiàn)焊盤屬性框，如圖5-48（ａ）所示。設定焊盤網(wǎng)絡名：在圖5-48（a）上面選擇項，出現(xiàn)圖5-48（ｂ）。在下拉框中選擇GND，如圖5-49所示，這樣我們已經(jīng)將IC3的7號腳的網(wǎng)絡名設定為“GND”，同樣的方法將所有接地焊盤的網(wǎng)絡名都設定為“GND”。圖5-49敷銅通過以上兩步，我們可以進行敷銅操作，具體如下：在工具欄中提取敷銅按鈕，出現(xiàn)圖5-50，在下拉列表框中選擇GND，其它參數(shù)如圖5-50所示。敷銅圖5-50設置完成后按按鈕即可將底層敷銅，如圖5-51（a）、（b）、（c）、（b）所示，（用鼠標在板子的四角點一下將板子圍成一個封閉的框即可），敷銅完成后如圖5-52所示，用同樣方法可將頂層也敷銅，如圖5-53所示，仔細查看發(fā)現(xiàn)接地線通過敷銅都連起來了。：網(wǎng)格尺寸。敷銅可以產生網(wǎng)格狀的銅膜，也可以產生無網(wǎng)格的銅膜，這個填數(shù)據(jù)0則產生無網(wǎng)格的銅膜。：如果選擇網(wǎng)格狀的敷銅，則網(wǎng)格線寬度由此數(shù)據(jù)決定。(a)（b）（c）（d）圖5-51圖5-52圖5-53敷銅完成布局、布線等，其實并未完成所有的設計，作為產品為了便于生產線裝配和日后維護，需要對有些部位進行特殊的標注，比如對信號輸入、輸出端口進行標注，使維護人員知道信號的走向；對接線端名稱進行標注，有利于安裝等等；有些甚至需要將公司的網(wǎng)頁、LOGO等信息標注上，這就是文字、圖標的放置。文字、圖標的放置可以分為兩種效果，一種是放置在絲印層（TopOverLay），其效果就是板子上出現(xiàn)白色的油漆字，另外一種把它放在底層（BottomLayer，雙面板也可以放在頂層TopLayer），這種效果就好象是從銅膜中雕刻出來的。兩種方法我們所做的工作一樣，只是放置的層不同，下面以放置在絲印層（TopOverLay）為例進行介紹。放置文字、圖標1）文字添加提取工具欄中的文字添加按鈕，在按鍵盤上的“Tab”鍵，出現(xiàn)如圖5-54所示的對話框，在框中填入“GND”，其它參數(shù)不變，如圖5-55所示。文字線寬文字高度文字放置層選擇標注文字圖5-55圖5-54設置完成按出現(xiàn)如圖5-56(a)所示，按鍵盤上的空格鍵可調整放置角度，本任務中我們“GND”放置在輸入信號的插座旁，如圖5-56(b)所示；然后將S0~S8、+12V都放置到信號插座邊上，如圖5-57所示。圖5-56(b)圖5-56(a)放置文字、圖標提示：放置在底層的文字、圖標必須做“X”方向鏡像處理，也即在設計圖紙中看到的是水平顛倒的，否則印制板加工后會出現(xiàn)文字、圖標左右顛倒情況。圖5-572）圖標添加部分產品需要將公司特有的標志（如公司LOGO）印刷在印制板中，以提升公司的形象，拓展產品的市場，方法如下：繪制圖標：切換到絲印層（TopOverLay），取用布線工具或，在工作區(qū)空白處繪制公司圖標，如圖5-58所示，為了使圖標精致，繪制時有時需要將線設置成細些（拉線時按“Tab”鍵進行設置），光標移動步長設置小些（按鍵盤