Board印刷電路板的縮寫課件

PCB是PrintCircuitBoard(印刷電路板)的縮寫。

一、印刷電路板及其設(shè)計要求PCB是以絕緣覆銅板為基材，經(jīng)過印刷、腐蝕、鉆孔及后處理等工序，將電路中的元器件用一組導(dǎo)電圖形及孔位制作在覆銅板上，最后成為一定形狀的板子。PCB板設(shè)計有關(guān)的幾個問題：1、PCB中的版圖類型（1）布線層版圖（Layer）：指描述元器件連接關(guān)系的PCB版圖。（2）阻焊層版圖（SolderMask）:預(yù)先在焊盤以外的部分鋪設(shè)一層不沾焊錫的“阻焊劑”，分為頂層阻焊層（TopSolderMak）（3）絲印層版圖（SilkScreen）：用于確定在PCB板上用油墨絲印方法添加的文字和圖案，起說明注釋作用。

第八章PCB設(shè)計軟件LayoutPlus

（4）鉆孔定位版圖（Drills）：PCB上有兩種鉆孔。

一種是用于放置插針式元器件的鉆孔（穿透整個PCB板）。一種形成通孔的鉆孔，實現(xiàn)不同布線層之間的電學(xué)連接。2、印刷電路板版圖的設(shè)計要求

（1）元器件布局安放合理。（2）布線平滑無毛刺。

（3）模擬電路與數(shù)字電路的電源地線分開排布。（4）高頻器件就近安裝濾波電容，濾除本地產(chǎn)生的干擾。

（5）盡可能采用寬的連線。

設(shè)計PCB時，需要不斷實踐逐步積累經(jīng)驗才能充分發(fā)揮CAD軟件的功能，設(shè)計出美觀大方并滿足線路性能要求的印制板圖。三.PCB設(shè)計流程

1．設(shè)計PCB時首先應(yīng)該調(diào)用Capture軟件完成電路圖設(shè)計，并生成符合LayoutPlus格式要求的電連接網(wǎng)表文件，其擴展名為.mnl。2.調(diào)用Orcad/LayoutPlus軟件，屏幕上出現(xiàn)LayoutPlus管理窗口，進(jìn)入PCB設(shè)計階段。3.指定板框(.tpl)或技術(shù)文件(.tch).4.調(diào)入電路連接網(wǎng)表文件（.mnl）。5.指定存放PCB設(shè)計結(jié)果的文件名（.max），進(jìn)入LayoutPlus編輯窗口。6.采用自動/手工布局方法，將對應(yīng)的元器件封裝放在印制板上。二.測量輸入輸出電阻

1．直耦放大器同測量電壓放大倍數(shù)一起用直流傳輸特性分析（TF分析）求出。舉例：實驗6差動放大器

2．阻容耦合放大器（1）設(shè)置交流分析，得到輸入電阻、輸出電阻的頻率特性，用標(biāo)尺測出中頻區(qū)的輸入電阻、輸出電阻。（2）設(shè)置瞬態(tài)分析，按照輸入電阻、輸出電阻的實際測試方法測出。二.測量輸入輸出電阻

1．直耦放大器同測量電壓放大倍數(shù)一起用直流傳輸特性分析（TF分析）求出。舉例：實驗6差動放大器

2．阻容耦合放大器（1）設(shè)置交流分析，得到輸入電阻、輸出電阻的頻率特性，用標(biāo)尺測出中頻區(qū)的輸入電阻、輸出電阻。（2）設(shè)置瞬態(tài)分析，按照輸入電阻、輸出電阻的實際測試方法測出。二.測量輸入輸出電阻

1．直耦放大器同測量電壓放大倍數(shù)一起用直流傳輸特性分析（TF分析）求出。舉例：實驗6差動放大器

2．阻容耦合放大器（1）設(shè)置交流分析，得到輸入電阻、輸出電阻的頻率特性，用標(biāo)尺測出中頻區(qū)的輸入電阻、輸出電阻。（2）設(shè)置瞬態(tài)分析，按照輸入電阻、輸出電阻的實際測試方法測出。二.測量輸入輸出電阻

1．直耦放大器同測量電壓放大倍數(shù)一起用直流傳輸特性分析（TF分析）求出。舉例：實驗6差動放大器

2．阻容耦合放大器（1）設(shè)置交流分析，得到輸入電阻、輸出電阻的頻率特性，用標(biāo)尺測出中頻區(qū)的輸入電阻、輸出電阻。（2）設(shè)置瞬態(tài)分析，按照輸入電阻、輸出電阻的實際測試方法測出。舉例：實驗3基本放大器。求輸入電阻、輸出電阻。解：用設(shè)置交流分析的方法測量（1）進(jìn)行交流分析后，在Probe窗口中，執(zhí)行Trace/Add

Trace命令，選擇V（Vs:+）/I（C1）作輸出量，顯示出輸入電阻的頻率特性，啟動標(biāo)尺測出在?=10kHz處的輸入電阻≈888.8W。

（2）將電路的輸入端短路，負(fù)載開路，在輸出端加一信號源VO。進(jìn)行交流分析后，在Probe窗口中，執(zhí)行Trace/AddTrace命令，選擇V（VO:+）/I（C2）作輸出量，顯示出輸出電阻的頻率特性。啟動標(biāo)尺測出在?=10kHz處的輸出電阻≈1.78KW。三.測量最大輸出幅度、輸出功率

1．設(shè)置直流掃描分析通過直流掃描分析，可得到電路的輸入輸出特性曲線，從曲線上可讀出最大輸出幅度。通過直流掃描分析，也可得到電路的輸出功率、管耗和電源提供的功率隨輸出電壓變化的曲線，從曲線上可讀出最大輸出功率或某一輸出幅值下的功率。但這一方法不能用于有隔直電容的電路。舉例：互補對稱功率放大器如圖所示。求最大不失真輸出幅度Vom、最大輸出功率Pom和電源提供的功率Pv。

解：分別用上述兩種方法測量。（1）用直流掃描分析。①求最大不失真輸出幅度Vom。進(jìn)行直流（DC）掃描分析：設(shè)置輸入信號VIN為變量，掃描范圍為-12～+12V。運行后，得到如圖2.5.6所示的電壓傳輸特性曲線。啟動標(biāo)尺，可讀出最大不失真輸出幅度Vom≈6.5V。

②求最大輸出功率Pom和電源提供的功率Pv。進(jìn)行直流（DC）掃描分析，將X軸變量改為V（Out），將X軸刻度范圍改為（0～7V）。根據(jù)Po、Pv的定義，執(zhí)行Trace/Add

Trace命令后，在“Trace

Expression”文本框中鍵入“V（Out）*I（RL）/2”，得到Po曲線。同理鍵入“ABS(V（VCC1:+）*I（VCC1）/1.414)”，可得電源提供功率Pv曲線。啟動標(biāo)尺可讀出最大輸出功率Pom≈1.36W，此時電源提供的功率Pv≈3.49W。

注：由于功率的定義是有效值電壓乘以有效值電流，而直流分析得到的相當(dāng)于峰值電壓和峰值電流，所以在求Po曲線時，用電壓乘以電流再除以2（即）。電源電壓VCC1和VCC2是直流量，所以在求Pv曲線時只除以即可。又因為VCC1和VCC2只在半個周期有電流，當(dāng)電路對稱時，表達(dá)式ABS（V（VCC1:+）*I（VCC1）/1.414）求出的是兩個電源的總功率。

（2）用瞬態(tài)分析。①求最大不失真輸出幅度Vom。將輸入信號振幅設(shè)置為12V（電源電壓），進(jìn)行瞬態(tài)分析，得到電路的輸出波形。然后將橫軸改為V（VIN：+），得到電路的輸入、輸出特性曲線與圖2.5.6基本一致，啟動標(biāo)尺可讀出最大不失真輸出幅度Vom≈6.5V。

②求最大輸出功率Pom和電源提供的功率PV。將輸入信號設(shè)置為振幅=6.5V，頻率=1kHz。進(jìn)行瞬態(tài)分析，分析時間為：0～1ms（1個周期）。運行后，根據(jù)Po的定義，在“TraceExpression”文本框中鍵入輸出功率的積分表達(dá)式“S（V（Out）*I（RL））*1000”，得到Po的積分曲線。啟動標(biāo)尺讀出在t=T（周期）=1ms時的值，即最大輸出功率Pom≈1.16W。

（表達(dá)式中乘以1000是因為Po等于積分表達(dá)式除以周期T，T=1ms，所以要乘以1000）四.根據(jù)指標(biāo)要求確定某元件的參數(shù)值這屬于電路的設(shè)計方法，常用兩種方法來完成。

（1）設(shè)置直流掃描分析：這種方法主要用來分析與直流有關(guān)的性能分析，如靜態(tài)工作點等。

（2）電路性能分析（PerformanceAnalysis）與參數(shù)掃描分析、瞬態(tài)分析、交流分析、直流分析等相配合：可分析參數(shù)變化對電路各種性能指標(biāo)的影響，依此來確定元件的參數(shù)值。舉例：放大電路如圖所示，要求Vi=0時VO=0，求Re的取值。解：用上述兩種方法分析（1）用直流掃描分析。①將Re設(shè)置成全局變量{Rval}。②設(shè)置直流掃描分析：在參數(shù)設(shè)置框中，選GlobalParameter作變量類型，“掃描變量”選為Rval，變量的變化范圍：10～30k，步長：2k。③運行后，得到VO與Re的關(guān)系曲線，啟動標(biāo)尺測出Re=15k時，VO=0V。（2）用電路性能分析（PerformanceAnalysis）與參數(shù)掃描分析、瞬態(tài)分析相配合。①將Re設(shè)置成全局變量{Rval}。②輸入信號Vin選正弦電壓源，并將其振幅Vamp設(shè)置成0。③進(jìn)行瞬態(tài)特性分析和參數(shù)掃描分析，在參數(shù)對話框中將“掃描變量”選為Rval，變化范圍：10～30k，步長：2k。④運行Pspice。在多批運行結(jié)果選擇框，將其全部選入。⑤在Probe窗口中執(zhí)行Trace/PerformanceAnalysis命令，出現(xiàn)對話框后，按“OK”按鈕。屏上出現(xiàn)電路性能分析窗口。⑥執(zhí)行Trace/AddTrace命令，選中特征函數(shù)Max（），再選輸出變量V（Vo），則屏上出現(xiàn)Max（V（Vo））與Rval的關(guān)系曲線，啟動標(biāo)尺測出Re=15k時，VO=0V。舉例1：遲滯比較器電路如圖所示，作出其電壓傳輸特性。

解：（1）輸入信號選分段線性源，設(shè)置參數(shù)為：T1=0s，V1=-10V；T2=1s，V2=10V；T3=2s，V3=-10V。得一三角波形信號。

（2）設(shè)置瞬態(tài)分析。運行后，將X軸變量改為V（VIN：+），即可得到具有遲滯回環(huán)的傳輸特性，可以看出兩個閾值電壓分別為VT+=5V，VT-=-5V。

舉例2：實驗26555定時器組成的施密特觸發(fā)器

（3）電壓傳輸特性。在瞬態(tài)分析后，點選V（VO）并將X軸變量改為V（Vi：+），即可得到電壓傳輸特性。（4）輸入正弦信號（振幅=5V，頻率=1kHz），觀看輸出波形。

（1）繪制電路圖。輸入信號選分段線性源，設(shè)置參數(shù)為：

T1=0s，V1=0V；T2=1s，V2=5V；T3=2s，V3=0V。得一三角波信號。

（2）進(jìn)行瞬態(tài)分析，得到輸入輸出波形。啟動標(biāo)尺測出閾值電壓VT+、VT-的值。舉例：計數(shù)器與A/D轉(zhuǎn)換器組成的階梯波發(fā)生器如圖所示，分析各點波形。

解：（1）設(shè)置脈沖信號時鐘脈沖CP：選用時鐘信號源DigClock，參數(shù)設(shè)置為OFFTIME=0.05ms，ONTIME=0.05ms。清零脈沖Cr：選用基本信號源符號STIM1。參數(shù)設(shè)置為：COMMAND1：0s1COMMAND2：0.1ms0COMMAND3：0.2ms1（2）各邏輯單元的接口模型級別均采用內(nèi)定值。（3）進(jìn)行瞬態(tài)分析。分析時間：0～4ms，運行后，在Probe窗口下執(zhí)行Trace/AddTrace命令后，用光標(biāo)依次點選Cr、CP、QA、QB、QC、QD、V（Uo）即可得到各輸入輸出端的波形。七.電路特性隨元器件參數(shù)變化曲線的作法可用下述方法作出電路性能指標(biāo)隨某一元器件參數(shù)的變化關(guān)系：（1）用直流掃描分析（DCSweep）。該功能主要用來分析與直流有關(guān)的性能指標(biāo)，如靜態(tài)工作點等。（2）用參數(shù)掃描分析與AC分析、DC分析、瞬態(tài)分析等中的一種或幾種聯(lián)合使用，可分析參數(shù)變化對電路各種性能指標(biāo)的影響。（3）用電路性能分析（在PerformanceAnalysis）與（2）中的分析方法相結(jié)合，可將任一電路參數(shù)設(shè)置為X坐標(biāo)的變量，從而得到電路特性隨某一元器件參數(shù)的變化曲線。分析步驟如下：

①調(diào)用Capture繪制好電路圖。

②

將Rp設(shè)置成全局變量{Rp}。方法是雙擊Rp的阻值，在出現(xiàn)的“DisplayProperties”設(shè)置框中，將其值設(shè)置為{Rp}。然后調(diào)出PARAM符號，雙擊該符號，在元器件屬性編輯器中，按New按鈕，在新增屬性框中鍵入Rp并按OK按鈕。這樣設(shè)置的參數(shù)Rp稱為全局參數(shù)。③對電路進(jìn)行直流掃描分析。選擇GlobaiParameter變量類型，變量名為Rp，掃描范圍為5k到30k，步長為1k。④運行后，選擇V（K）作輸出變量，即得到V（K）與Rp的關(guān)系曲線，從圖中可以很容易地看出當(dāng)Rp=14.746kW時VK=VCC/2=6V。分析（2）：選Rp=14.746K，溫度從-50C0變化到+100C0時，靜態(tài)VK值的變化曲線。

分析步驟：①按照上述方法，對電路進(jìn)行DCSweep分析。在DCSweep設(shè)置對話框中選擇Tempera變量類型，掃描范圍為-50℃到+100℃，步長為25℃，Linear掃描類型。②運行后，選擇V（K）作輸出變量，即得到V（K）與溫度的關(guān)系曲線，如圖3所示?？梢姰?dāng)溫度從-50C0變化到+100C0時，Vk的靜態(tài)值從6.8V變化到5.38V。分析（3）：選Rp=14.746K，分析Rp從10k變化到20k時，電路的頻率特性。分析步驟：①Vs選交流電壓源，振幅=10mV。②將Rp設(shè)置成{Rp}。③對電路同時進(jìn)行交流分析和參數(shù)掃描分析。在參數(shù)分析對話框中將“掃描變量”選為Rp，變量的變化范圍定為10k～20k，步長為2k。④運行Pspice。運行結(jié)束后屏幕上出現(xiàn)多批運行結(jié)果選擇框，按“OK”按。⑤在常規(guī)的Probe窗口中選V（Vo）作輸出變量，可得到分析結(jié)果如圖4所示。2．用參數(shù)掃描與其他分析方法相配合圖4的分析結(jié)果是當(dāng)Rp取上述規(guī)定的6個值時的頻率特性，X軸變量是頻率。如果想得到頻帶寬度與Rp的關(guān)系曲線或中頻放大倍數(shù)與Rp的關(guān)系曲線，即將X軸變量變?yōu)镽p，可進(jìn)行電路性能分析：⑤作完步驟④后在Probe窗口中執(zhí)行Trace/PerformanceAnalysis命令，出現(xiàn)對話框后，按“OK”按鈕。屏上出現(xiàn)電路性能分析窗口（與Probe窗口類似，X軸變?yōu)镽p）⑥

在電路性能分析窗口中執(zhí)行Trace/AddTrace命令，調(diào)用特征函數(shù)Bandwidth（V（VO），3），得到電路的3dB帶寬與Rp的關(guān)系曲線如圖5所示。⑦調(diào)用特征函數(shù)Max（V（Vo）/V（Vin：+））得到電路的電壓放大倍數(shù)與Rp的關(guān)系曲線如圖6所示。3．用電路性能分析（PerformanceAnalysis）分析：將Q1的模型參數(shù)BF（即β）設(shè)置成變量，變化范圍定為50～200，對電路同時進(jìn)行交流分析（ACSweepAna