第三章DXP電子電路設(shè)計(jì)

第三章DXP電子電路設(shè)計(jì)§3.1電路原理圖庫(kù)和原理圖的設(shè)計(jì)(.sch)1.電路原理圖中圖庫(kù)的設(shè)計(jì)（元件設(shè)計(jì)）；2.電路原理圖的設(shè)計(jì)；原理圖的設(shè)計(jì)是PCB設(shè)計(jì)的一個(gè)重要過(guò)程，原理圖(schematicdiagram)的產(chǎn)生一般視為PCB生產(chǎn)過(guò)程的第一步，它也是電子工程技術(shù)人員對(duì)產(chǎn)品設(shè)想的具體實(shí)現(xiàn)，是由許多邏輯元件（如各種IC的門電路，電阻，電容等）通過(guò)不同的邏輯連接而組成。做一個(gè)原理圖，它的邏輯元件的來(lái)源是，有的CAD軟件含有的一個(gè)龐大的邏輯元件庫(kù)（如TANGOPADS等）而有的CAD軟件除了邏輯元件庫(kù)外，還可以由用戶自已增加建立新的邏輯元件（如Cadence，Mentor、Zuken等），用戶可以用這些邏輯元件來(lái)實(shí)現(xiàn)所要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的邏輯功能。由于電子CAD軟件種類很多，又都有自已的特點(diǎn)及操作方法。這都需用戶自已去實(shí)踐才能真正的認(rèn)識(shí)。具體操作需查閱所使用的軟件的用戶手冊(cè)，但它們的使用方法又都是大同小異，只要能明白它們的設(shè)計(jì)流程，在這流程中應(yīng)當(dāng)有什么考慮，如何去滿足所需的要求，那定能得到一個(gè)滿意的結(jié)果。首先要建立邏輯元件，邏輯元件是提供一種邏輯功能的部件（如一個(gè)LS00門，一個(gè)觸發(fā)器或一個(gè)ASIC電路）。建立邏輯元件的步驟如下：1)邏輯元件型號(hào)（或稱元件名）的定義。在邏輯元件庫(kù)中元件型號(hào)是唯一的，它是對(duì)邏輯元件的命名，讓使用者都很清楚地知道這個(gè)邏輯元件的功能，用途及組合形式，同時(shí)也與其它工具書中同型號(hào)的邏輯組合相一致的，如：74LS00，是由四個(gè)與非門組合起來(lái)的。

2)邏輯元件管腳的封裝形式，對(duì)邏輯元件管腳進(jìn)行功能描述，定義管腳是輸入端，還是輸出端。

3)邏輯元件管腳的描述。邏輯管腳的描述必須與PCB上的物理元件管腳的封裝相一致。描述方式隨系統(tǒng)不同而不同。如74LSOO：1、2、4、5、9、10、12、13、分別為四個(gè)與非門的輸入端，同一個(gè)門的兩個(gè)輸入端可以互換，門與門之間的一組輸入端可以互換，但輸出端必須同時(shí)對(duì)應(yīng)的互換，即一個(gè)門與另一個(gè)門可以互換，3、6、8、11分別為四個(gè)與非門的輸出端，7為地，14為電源。4)邏輯元件的外形及符號(hào)尺寸的定義。外形及符號(hào)的尺寸過(guò)大，將影響到整個(gè)原理的建立，過(guò)小也會(huì)影響到使用者的操作和識(shí)別；其次是邏輯元件的功能特性描述，需對(duì)邏輯電路進(jìn)行仿真，就要對(duì)每個(gè)邏輯元件的功能特性進(jìn)行描述，如邏輯元件的時(shí)序關(guān)系，初始態(tài)上升沿（RISE）、下降沿（FALL）、延遲時(shí)間，還有驅(qū)動(dòng)衰量，衰減時(shí)間等，由于此項(xiàng)的細(xì)節(jié)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)者若需了解，自己可以根據(jù)所用的CAD系統(tǒng)查閱有關(guān)資料。最后是關(guān)于邏輯元件庫(kù)的說(shuō)明，由于邏輯元件很多，都建在一個(gè)庫(kù)下容易造成混亂，不好管理，所以一般把功能特性相似的邏輯元件放于一個(gè)庫(kù)下，按功能特性來(lái)分類來(lái)管理，如A／D、D／A轉(zhuǎn)換器件、CMOS器件、存貯器件、TTL器件、線性器件、運(yùn)放器件、比較器件等，都各自放在同類庫(kù)下。同樣也可按公司廠家分類如：MOTOROLA、NEC、INTEL等。Dxp下選擇新建設(shè)計(jì)文件類型新建排版圖界面新建圖庫(kù)文件路徑新建原理圖庫(kù)界面新建原理圖界面新建原理圖庫(kù)界面排版圖庫(kù)下新添元件一、DXP下添加元件庫(kù)Options/documentoptions下，設(shè)定捕捉（sch庫(kù)下）§3.2電路排版圖庫(kù)和排版圖的設(shè)計(jì)(.pcb)1.電路排版圖中圖庫(kù)的設(shè)計(jì)（元件封裝設(shè)計(jì)）；2.電路排版圖的設(shè)計(jì)

1.進(jìn)入畫封裝頁(yè)面：File-----New-----PCBLibrariy;

2.畫封裝，最重要的是畫出的要和實(shí)際的元件大小一致，否則做出來(lái)的板子就插不上元件。所以設(shè)置合理的參數(shù)是很有必要的。打開(kāi)參數(shù)設(shè)置窗口：在頁(yè)面中點(diǎn)擊右鍵-----Option…----->LibraryOption…就是BoardOptions窗口.先把度量單位改為“米”制：在measurementunit中把imperial為metric。SnapGrid是設(shè)置鼠標(biāo)每移動(dòng)一格的距離。一般把X、Y都設(shè)成1mil，移動(dòng)的距離最小，也就是精度最高的。

visiblegrid為可視網(wǎng)格。就是頁(yè)面中顯示的格子的大小，元件用毫米量度就足夠了，所以grid1和grid2都設(shè)置成1mm（要自己輸入1mm）。這樣用尺子量好元件大小時(shí)，在這里畫就很容易知道畫出來(lái)的線的長(zhǎng)度，而不必要再用工具“PlaceStandardDimension”測(cè)量了。其它的都才用默認(rèn)就可以。3.在頁(yè)面的中心畫元件封裝，否則畫出來(lái)的封裝在PCB頁(yè)面中就會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：點(diǎn)擊那個(gè)元件封裝，鼠標(biāo)居然跑到其它地方去了，這樣就很難布局好元件。這種現(xiàn)象主要是因?yàn)楫嫷姆庋b的中心偏了。解決辦法很簡(jiǎn)單，先點(diǎn)擊一個(gè)焊盤“PlacePad”，然后按住鍵盤的“Ctrl+End”鍵，這時(shí)鼠標(biāo)箭頭會(huì)自動(dòng)跑到頁(yè)面中心，放下那個(gè)焊盤做為標(biāo)記。這樣，就可以以那個(gè)焊盤為中心畫封裝啦。畫完再把那個(gè)定位的焊盤刪掉即可。一、PCB設(shè)計(jì)步驟：1、設(shè)置軟件工作環(huán)境，其中包括如下幾個(gè)方面：(1)、軟件規(guī)則設(shè)置，進(jìn)入Design\Rules，按照設(shè)計(jì)的要求對(duì)選項(xiàng)中的各項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置：①

安全間距設(shè)置：PROTEL99SE軟件中Routing的ClearanceConstraint項(xiàng)規(guī)定了板上不同網(wǎng)絡(luò)的走線、焊盤、過(guò)孔等之間必須保持的距離。在單面板和雙面板的設(shè)計(jì)中，首選值為10-12mil；四層及以上的PCB首選值為6-8mil；最大安全間距一般沒(méi)有限制。②

布線層面和方向設(shè)置：Routing的RoutingLayers，設(shè)置使用的走線層面和每層的走線方向(貼片單面板只用頂層，直插單面板只用底層)。一般情況下，使用默認(rèn)值。③

過(guò)孔選項(xiàng)設(shè)置：PROTEL99SE軟件中Routing的RoutingViaStyle項(xiàng)規(guī)定了過(guò)孔的內(nèi)、外徑的最小、最大和首選值。單面板和雙面板過(guò)孔外徑應(yīng)設(shè)置在40mil——60mil之間；內(nèi)徑應(yīng)設(shè)置在20mil——30mil。四層及以上的PCB外徑最小值為20mil，最大值為40mil；內(nèi)徑最小值為10mil，最大值為20mil。④

線寬選項(xiàng)設(shè)置：PROTEL99SE軟件中Routing的WidthConstraint項(xiàng)規(guī)定了布線的寬度。單面板和雙面板的布線寬度應(yīng)設(shè)置在10—30mil之間，特殊情況下最大值不應(yīng)超過(guò)60mil，最小值不應(yīng)低于8mil；四層及以上PCB最小值不應(yīng)低于5mil，其余設(shè)置參照雙面板設(shè)置。另可以添加一些網(wǎng)絡(luò)的線寬設(shè)置，如地線、+5伏電源線、時(shí)鐘線、+12伏電源線、-12伏電源線、交流電源輸入線、功率輸出線等。地線、時(shí)鐘線和+5伏電源線首選值一般為60mil(最大值不限，最小值為8mil，在能走通的情況下線盡量寬)寬度，各種電源線首選值一般為40mil(最大值不限，最小值為8mil，在能走通的情況下線盡量寬)寬度。按照PCB線寬和電流的關(guān)系(大約是每毫米線寬允許通過(guò)500毫安的電流)確定最大線寬。⑤敷銅連接選項(xiàng)設(shè)置：PROTEL99SE軟件中Manufacturing的PolygonConnectStyle項(xiàng)規(guī)定了敷銅連接的方式。連接方式（RuleAttributes）設(shè)置成ReliefConnect方式，導(dǎo)線寬度（ConductorWidth）設(shè)置成25mil，連接數(shù)量（Conductors）設(shè)置成4，角度（Angle）設(shè)置成90度。⑥

物理孔徑設(shè)置：PROTEL軟件中Manufacturing的HoleSizeConstraint項(xiàng)規(guī)定了物理孔的大小。最小值設(shè)置為20mil，最大值沒(méi)有限制(備注：物理孔一般是指定位孔和安裝孔等等)。其余各項(xiàng)一般可用它的缺省值。(2)、軟件參數(shù)設(shè)置，進(jìn)入Design\Options和Tools\Preferences,按照設(shè)計(jì)的要求對(duì)選項(xiàng)中的各項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置：①

可視柵格選項(xiàng)設(shè)置：PROTEL軟件中Design\Options\Layer中選中：Masks中的Topsolder；Silkscreen中Topoverlay；Other中Keepout和MultiLayer；System下面各項(xiàng)全部選中。VisibleGrid項(xiàng)規(guī)定了可視柵格的大小，分別設(shè)置成10mil（上）和100mil（下）。②

捕捉和器件移動(dòng)?xùn)鸥襁x項(xiàng)設(shè)置：PROTEL軟件中Design\Options\Options項(xiàng)規(guī)定了捕捉和器件移動(dòng)?xùn)鸥竦拇笮?，捕捉和器件移?dòng)?xùn)鸥窬O(shè)置為10mil。選中ElectricalGrid并把Range中設(shè)為8mil，VisibleKind設(shè)為L(zhǎng)ines，MeasurementUint設(shè)為Imperial。(3)、DRC校驗(yàn)設(shè)置：進(jìn)入Tools\DesignRulesCheck，按照設(shè)計(jì)的要求對(duì)選項(xiàng)中的各項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置：Report\RoutingRules的ClearanceConstraints，Max/MinWidthConstraints，ShortCircuitConstraints和Un－RoutedNetConstraints均選中；Report\ManufacturingRules的Max/MinHoleSize選中；Report\Options的選項(xiàng)全不選中；On－line\RoutingRules的ClearanceConstraints選中；On－line\ManufacturingRules的LayerPairs選中；On－line\PlacementRules的ComponentClearance選中。PCB下捕捉柵格的設(shè)置：Design/options下：PCB手工布線時(shí)，設(shè)置默認(rèn)線寬的方法：Design/Rules/withconstraint下，設(shè)定線寬的最小和最大值，然后再設(shè)定默認(rèn)值。在畫PCB時(shí)，按Tab鍵可隨時(shí)進(jìn)行更該。設(shè)置線寬彈出的對(duì)話框走線時(shí)按TAB鍵彈出的對(duì)話框2、

添加器件庫(kù)3、導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表。在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表的過(guò)程中，必須保證沒(méi)有任何錯(cuò)誤，嚴(yán)禁在網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入有錯(cuò)誤的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)。4、確定PCB尺寸及定位孔位置和尺寸，并把相關(guān)器件進(jìn)行鎖定5、元器件布局。原則：PCB布局的原則是美觀大方，疏密得當(dāng)，符合電氣特性，利于布線，盡量分成模塊。在可能的情況下將元器件擺放整齊，并盡量保證各主要元器件之間和模塊之間的對(duì)稱性。要求：整個(gè)PCB布局要顯得大氣，疏密得當(dāng)，不要有的地方過(guò)緊，有的地方過(guò)松。絲印框要盡量減少，并突出各模塊。模塊的漢字或英文標(biāo)示盡量放在對(duì)稱和平行一致的位置上，并能體現(xiàn)模塊的名稱和美感。布局完成后應(yīng)對(duì)PCB布局進(jìn)行檢查，一般檢查有如下幾個(gè)方面：(1)印制板尺寸應(yīng)與加工圖紙尺寸相符，有定位標(biāo)記，設(shè)置參考點(diǎn)；(2)元器件應(yīng)保證在二維、三維空間上無(wú)沖突；(3)元器件布局應(yīng)疏密有序，排列整齊；(4)需經(jīng)常更換的元器件應(yīng)保證能方便的進(jìn)行更換；(5)熱敏元件與發(fā)熱元件之間是保持適當(dāng)?shù)木嚯x，在需要散熱的地方，應(yīng)加裝散熱器，同時(shí)保證空氣流動(dòng)的通暢；(6)可調(diào)元器件應(yīng)保證能方便進(jìn)行調(diào)整；(7)信號(hào)流程應(yīng)保持順暢且互連最短；(8)盡可能保證過(guò)孔數(shù)量最少；(9)禁止使用Ctrl＋X或Ctrl＋Y對(duì)器件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)；(10)一塊PCB上孔的內(nèi)徑尺寸不能超過(guò)9種。(11)影響外觀的元器件如TO-220封裝的三端穩(wěn)壓器、貼片的電解電容等要盡可能的焊接在反面；不需要調(diào)節(jié)的電位器、中周和可調(diào)電容等要盡可能的焊接在反面，不能透過(guò)PCB焊接，并且要在產(chǎn)品規(guī)格書中要特別說(shuō)明；其它特別影響整體外觀的元器件如大的電解電容、繼電器等設(shè)法焊接在反面。6、PCB布線。一般推薦使用自動(dòng)布