PCB設(shè)計技術(shù) 課件 0課程導(dǎo)學(xué)、1 PCB設(shè)計基礎(chǔ)、2 按鍵控制LED電路

PCB設(shè)計技術(shù)課程課程簡介與導(dǎo)學(xué)PCBDesign課程定位集成電路技術(shù)專業(yè)課程地圖一上電路基礎(chǔ)集成電路技術(shù)專業(yè)概論一下二上二下三上目標崗位（群）應(yīng)用數(shù)學(xué)基礎(chǔ)Linux系統(tǒng)操作基礎(chǔ)嵌入式C語言程序設(shè)計模擬電子技術(shù)印刷電路板（PCB）設(shè)計半導(dǎo)體器件與工藝仿真單片機應(yīng)用技術(shù)集成電路設(shè)計技術(shù)機械制圖與計算機繪圖數(shù)字電路與可編程邏輯器件集成電路EDA技術(shù)微控制器應(yīng)用技術(shù)集成電路(IC)版圖設(shè)計FPGA/CPLD應(yīng)用技術(shù)平板顯示集成電路設(shè)計專用集成電路(ASIC)設(shè)計集成電路開發(fā)與測試模擬集成電路設(shè)計數(shù)字集成電路設(shè)計集成電路應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計方向集成電路版圖工程師集成電路工藝工程師測試、應(yīng)用方向集成電路驗證工程師集成電路應(yīng)用工程師專業(yè)基礎(chǔ)課程專業(yè)核心課程專業(yè)拓展課程我們的課在這PCB工程師是進行印刷電路板（PCB）設(shè)計和仿真，跟蹤電路板制造、焊接和調(diào)試過程，并解決相關(guān)問題的專業(yè)技術(shù)人員。就業(yè)前景02.就業(yè)前景初級PCB工程師—無工作經(jīng)驗02.就業(yè)前景中級PCB工程師—2-4年工作經(jīng)驗02.就業(yè)前景資深PCB工程師—5年工作經(jīng)驗項目經(jīng)驗是PCB工程師的立身之本是用人單位進行薪酬評定的核心要素課程特點03.課程特點PCB設(shè)計初學(xué)者初級PCB工程師項目實踐這門PCB設(shè)計課程課程基于行業(yè)特點，從崗位能力需求出發(fā)，是一門為PCB設(shè)計初學(xué)者量身定做的入門及提高課程這門課能幫你的軟件使用只是PCB設(shè)計的基本要求，工藝規(guī)范和布局布線技術(shù)才是PCB設(shè)計的核心知識。知其然，更要知其所以然03.課程特點布圖軟件的使用01布局布線規(guī)則技術(shù)0302電子工藝和規(guī)范軟件應(yīng)用工藝與規(guī)范布局布線規(guī)則技術(shù)本課程傳統(tǒng)課程課程的教學(xué)重點模式具有兩大特點：一是學(xué)習(xí)邏輯難度的漸進能夠讓學(xué)習(xí)者更好地掌握知識；二是項目的循環(huán)式訓(xùn)練能夠讓學(xué)習(xí)者在反復(fù)的項目實踐中快速掌握軟件的使用03.課程特點課程的教學(xué)模式傳統(tǒng)教學(xué)模式封裝設(shè)計原理圖繪制PCB布局PCB布線漸進式項目化教學(xué)簡單項目進階項目擴展項目入門項目03.課程特點課程的資源特色難度項目1均為獨立、完整項目，難度漸進；所有項目包含知識講解和操作指導(dǎo)視頻；項目1和項目2為手把手式教學(xué)，面向零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)者；所有項目包含詳細的元件圖紙；所有項目提供詳細的設(shè)計示例文檔。項目2項目3項目4項目5課程的學(xué)習(xí)方法04.課程的學(xué)習(xí)方法一、循序漸進，在實踐中掌握軟件使用項目1項目2項目3項目4項目5項目？入門難度，元件少手把手教學(xué)視頻解決主要操作問題簡單難度，元件適量工業(yè)規(guī)范和知識解決進階操作問題進階和復(fù)雜難度多層板(≥4)，高頻布線企業(yè)開發(fā)實際案例04.課程的學(xué)習(xí)方法二、利用課程線上資源，混合式學(xué)習(xí)04.課程的學(xué)習(xí)方法三、使用配套信息化教材，提高效率教材以講解PCB設(shè)計的工藝規(guī)范等核心知識為主，同時以二維碼的形式提供知識點的講解視頻、操作視頻、課件和元件圖紙等資源。學(xué)習(xí)者在使用教材的時候，可以很方便的使用移動設(shè)備獲取資源，事半功倍。PCB布線的原則就像是男人去買衣服，盡量少走彎路，直奔主題，讓線盡量短，而且直就好！PCB工程師設(shè)計經(jīng)驗PCB設(shè)計技術(shù)課程引言:PCB設(shè)計基礎(chǔ)PCBDesign執(zhí)經(jīng)叩問一詞出自明代宋濂的《送東陽馬生序》：“又患無碩師名人與游，嘗趨百里外，從鄉(xiāng)之先達執(zhí)經(jīng)叩問?！?，意為手拿經(jīng)書，向他人請教?，F(xiàn)形容一個人虛心求學(xué)。PCB設(shè)計，是一門技術(shù)，更是一門手藝。PCB的定義01.PCB的定義還記得這個經(jīng)典的中學(xué)物理實驗嗎？01.PCB的定義這一堆零散的元件，假設(shè)需要搬動，可以怎樣做？01.PCB的定義作為載體，將零散的電路元件整合起來是電路板的核心功能懸空的線01.PCB的定義印刷電路板（PrintedCircuitBoard,PCB）使用貼附在板表面的薄銅線完成元件之間的電氣連接貼附在板表面的薄銅線PCB的重要概念02.PCB的重要概念金屬孔（1號引腳）物理封裝絲印金屬孔（1號引腳）2號2號金屬線物理封裝的三個重要作用：標示元件的大小和形狀安裝和固定元件提供元件之間的電氣連接端點引腳是元件之間的連接端點PCB的作用03.PCB的作用元件和PCB共同組成電路的具體物理系統(tǒng)，每一塊PCB都是為某一個特定電路量身定制的，PCB是電路的載體，為電路元件提供“安身之所”和電氣物理連接03.PCB的作用3個主要功能：為整個電路系統(tǒng)提供物理載體提供所有元件的“專屬位置”實現(xiàn)元件之間的電氣連接印刷電路板是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的核心部件，是一種采用類似“印刷”技術(shù)制造的電子底板，英文簡稱為PCB（PrintedCircuitBoard）PCB工程師是進行PCB設(shè)計和相關(guān)仿真，跟蹤PCB制造過程并解決相關(guān)技術(shù)問題的專業(yè)技術(shù)人員。主流的PCB設(shè)計軟件04.主流的PCB設(shè)計軟件AltiumDesigner澳大利亞Altium公司1985SiemensPADS美國Mentor公司1981CadenceSPB美國Cadence公司1988國內(nèi)外四款主流的PCB設(shè)計軟件立創(chuàng)EDA深圳市嘉立創(chuàng)公司200604.主流的PCB設(shè)計軟件AltiumDesigner的發(fā)展歷史19851991200220062019創(chuàng)始人NickMartin成立Protel公司推出Windows版本的Protel軟件2001年更名為Altium公司推出經(jīng)典的ProtelDXP版本軟件改進并更名為AltiumDesigner軟件推出界面全新的AD19版本AltiumDesigner工具的發(fā)展經(jīng)歷了多次的更新，其中經(jīng)典的版本包括：2000年的Protel99SE、2002年的ProtelDXP和2004年的Protel200404.主流的PCB設(shè)計軟件AltiumDesigner軟件界面04.主流的PCB設(shè)計軟件AltiumDesigner的特點統(tǒng)一平臺封裝、原理圖、PCB、文檔處理和仿真的統(tǒng)一軟件環(huán)境下簡單易用簡化復(fù)雜的制造工藝知識，使得新手可以快速上手3D視圖功能能夠產(chǎn)生美觀、精細的電路板3D效果圖，可視化好04.主流的PCB設(shè)計軟件AltiumDesigner澳大利亞Altium公司1985SiemensPADS美國Mentor公司1981CadenceSPB美國Cadence公司1988國內(nèi)外四款主流的PCB設(shè)計軟件立創(chuàng)EDA深圳市嘉立創(chuàng)公司200604.主流的PCB設(shè)計軟件SiemensPADS的發(fā)展歷史PADS軟件的前身是PowerPCB工具，歷經(jīng)PADS2005、PADS9.5等多個版本的發(fā)展和改善，目前已更新到PADSVX系列19812001200320122014成立MentorGraphics公司美國俄勒岡州推出支持WindowsXP的PowerPCB完善升級更名為PADS2005推出經(jīng)典的PADS9.5版本應(yīng)用廣泛升級更名為PADSVX系列2016被西門子公司收購04.主流的PCB設(shè)計軟件SiemensPADS軟件界面04.主流的PCB設(shè)計軟件SiemensPADS的特點布線功能強大特別是針對高密度多層PCB的復(fù)雜布線效率更高設(shè)計效率高由于規(guī)則簡單，操作簡便，同時兼顧布線效率規(guī)則設(shè)置簡單對工藝的設(shè)置操作簡單，易于理解，逐步深入04.主流的PCB設(shè)計軟件AltiumDesigner澳大利亞Altium公司1985SiemensPADS美國Mentor公司1981CadenceSPB美國Cadence公司1988國內(nèi)外四款主流的PCB設(shè)計軟件立創(chuàng)EDA深圳市嘉立創(chuàng)公司200604.主流的PCB設(shè)計軟件CadenceSPB的發(fā)展歷史CadenceSPB主要包括原理圖設(shè)計工具OrCAD和PCB設(shè)計工具AllegroPCBEditor兩個主要模塊19881999200520092018由SDASystems和ECAD公司兼并而成收購OrCAD并推出OrCAD9.21版本OrCAD與Allegro整合為SPB系列推出經(jīng)典的CadenceSPB16.3版本已經(jīng)升級到SPB17.X系列04.主流的PCB設(shè)計軟件CadenceOrCAD軟件界面CadenceAllegro軟件界面04.主流的PCB設(shè)計軟件規(guī)則嚴謹繁雜工程師需要熟悉每一個工藝細節(jié)和規(guī)則設(shè)置，入門難設(shè)計效率明顯PCB設(shè)計難度越大Allegro體現(xiàn)的設(shè)計效率優(yōu)勢越明顯擴展插件豐富自定義快捷鍵，安裝第三方插件，有效提高設(shè)計效率CadenceSPB的特點04.主流的PCB設(shè)計軟件AltiumDesigner澳大利亞Altium公司1985SiemensPADS美國Mentor公司1981CadenceSPB美國Cadence公司1988國內(nèi)外四款主流的PCB設(shè)計軟件立創(chuàng)EDA深圳市嘉立創(chuàng)公司200604.主流的PCB設(shè)計軟件立創(chuàng)EDA是一款國產(chǎn)PCB設(shè)計軟件，基于JavaScript開發(fā)，完全由中國團隊獨立研發(fā)，并擁有完全的獨立自主知識產(chǎn)權(quán)04.主流的PCB設(shè)計軟件立創(chuàng)EDA標準版軟件界面設(shè)計軟件的選擇PCB設(shè)計軟件的成長之路新手AltiumDesignerSiemensPADSCadenceAllegroPCB工程師選擇PADSOrCAD畫原理圖立創(chuàng)EDA學(xué)習(xí)PCB設(shè)計的關(guān)鍵不僅是要知道“怎么做”（軟件的使用），更重要的是知道“做成什么樣（布局布線技巧和工藝規(guī)范）”布局布線技巧工藝規(guī)范軟件的使用不要依賴別人，如果不是你自己設(shè)計布線，一定要留出充裕的時間仔細檢查別人的設(shè)計。在這點上很小的預(yù)防抵得上一百倍的補救。PCB工程師設(shè)計經(jīng)驗PCB設(shè)計技術(shù)課程項目1:按鍵控制LED電路PCBDesign千里之行，始于足下千里之行，始于足下一詞出自《老子·道德經(jīng)》，意思是千里的遠行，是從腳下第一步開始走出來的。學(xué)習(xí)一門技能亦是如此。本章的關(guān)鍵詞是：流程設(shè)計準備原理圖繪制網(wǎng)表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設(shè)計物理封裝設(shè)計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟7PCB設(shè)計是一個典型的多步驟、漸進式的軟件操作過程設(shè)計準備設(shè)計準備是每一個PCB項目的起點設(shè)計準備原理圖繪制網(wǎng)表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設(shè)計物理封裝設(shè)計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟7設(shè)計準備主要包括三方面的工作：明確項目設(shè)計要求、了解項目概況和建立項目目錄01.設(shè)計準備01.設(shè)計準備1.1明確項目設(shè)計要求工程設(shè)計要求設(shè)計交付時間設(shè)計軟件要求外框尺寸、板層數(shù)量……確定設(shè)計周期、安排分工……PADS、Allegro、AD……01.設(shè)計準備1.2了解項目概況電路原理01.設(shè)計準備元件型號的確定1.2了解項目概況CR2032電池及電池座直插型色環(huán)電阻直插式LED輕觸式貼片按鍵01.設(shè)計準備1.3建立項目資料目錄bom：放置元件清單，該文件由原理圖導(dǎo)出并完善；datasheet：放置電路元件的資料，包括規(guī)格圖紙、設(shè)計須知等；dxf：放置PCB的結(jié)構(gòu)文件，該文件由結(jié)構(gòu)工程師給出；Gerber：放置PCB制造所需的圖紙，由PCB導(dǎo)出；lib：放置PCB設(shè)計所需的庫文件；pcb：放置PCB源文件；ref：放置電路PCB設(shè)計的約束參考文件，說明文檔等；sch：放置原理圖源文件。邏輯封裝設(shè)計設(shè)計準備原理圖繪制網(wǎng)表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設(shè)計物理封裝設(shè)計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟702.邏輯封裝設(shè)計2.1邏輯封裝與邏輯封裝庫02.邏輯封裝設(shè)計邏輯封裝，也稱為原理圖封裝，是電路元件功能和引腳情況的抽象圖形表示。一個元件的邏輯封裝不是唯一的，只要能夠正確表示元件引腳情況，同時形象地表示元件的功能特點，即使圖形有所區(qū)別，都是可以的2.1邏輯封裝與邏輯封裝庫02.邏輯封裝設(shè)計邏輯封裝庫是存放邏輯封裝的“倉庫”一個良好的習(xí)慣是為每一個PCB項目新建對應(yīng)的邏輯封裝庫，將已有封裝復(fù)制過來，并設(shè)計缺少的封裝，方便項目的管理，降低封裝調(diào)用錯誤的風(fēng)險2.2紐扣電池座的邏輯封裝設(shè)計02.邏輯封裝設(shè)計引腳數(shù)量為2的極性元件，在PCB設(shè)計的過程中，引腳的序號最好能夠遵守相同的命名規(guī)則。一般遵守“1正2負”的設(shè)計規(guī)則，即1號引腳作為正極，2號引腳作為負極因此，此類極性元件的引腳序號不能隱藏，方便核對元件極性是否正確隱藏引腳名稱無隱藏2.3色環(huán)電阻的邏輯封裝設(shè)計02.邏輯封裝設(shè)計因此，此類引腳數(shù)量為2的非極性元件，其引腳的序號一般定義為1和2，引腳的名稱與序號相同，兩者均隱藏顯示，以盡量保持電路圖的整潔清晰與電池底座的邏輯封裝不同，電阻屬于非極性元件，兩端不區(qū)分正負極，安裝時兩端可以互換2.4LED的邏輯封裝設(shè)計02.邏輯封裝設(shè)計封裝包含兩個引腳和一個帶箭頭的三角形，這是業(yè)內(nèi)普遍采用的一種表示形式。與電池座邏輯封裝類似，LED屬于極性元件，因此按照“1正2負”的原則定義引腳的序號。引腳的名稱可以與序號相同。正極2.5按鍵的邏輯封裝設(shè)計02.邏輯封裝設(shè)計不同的按鍵，其結(jié)構(gòu)原理和引腳數(shù)量不同，邏輯封裝也不同.本電路采4個引腳的貼片按鍵，其邏輯封裝的的設(shè)計方案不是唯一的原理圖繪制設(shè)計準備原理圖繪制網(wǎng)表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設(shè)計物理封裝設(shè)計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟702.邏輯封裝設(shè)計3.1原理圖的概念和作用03.原理圖繪制原理圖（Schematic）是電路的邏輯抽象表示，清晰明了地表達電路所包含的元件類型和數(shù)量，以及元件之間的連接關(guān)系。原理圖在PCB設(shè)計中具有兩個重要作用：表示電路中的元件及其型號信息；表示電路中各元件的連接關(guān)系。工程師在進行項目交接的時候，主要是依據(jù)原理圖來核對電路設(shè)計是否正確。3.2原理圖的簡單操作放置元件：對照給定的原理圖，從邏輯封裝庫中調(diào)取所需要元件的邏輯封裝，放置于原理圖上合適位置。繪制連線：根據(jù)電路的連接關(guān)系，使用導(dǎo)線將各個元件邏輯封裝的引腳連接起來。03.原理圖繪制邏輯封裝庫原理圖元件封裝1元件封裝2元件封裝3元件封裝1元件封裝2元件封裝3元件封裝1放置元件繪制連線極性元件注意區(qū)分正負12121324按鍵的1-2、3-4內(nèi)部相連，按下后，上下連通03.原理圖繪制按鍵控制LED電路的原理圖繪制過程課堂實訓(xùn)完成項目1的原理圖繪制（20分鐘）物理封裝設(shè)計設(shè)計準備原理圖繪制網(wǎng)表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設(shè)計物理封裝設(shè)計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟704.物理封裝設(shè)計4.1物理封裝和物理封裝庫04.物理封裝設(shè)計物理封裝是根據(jù)元件實物外形尺寸而設(shè)計的圖形表示保存物理封裝的庫稱為物理封裝庫，或者PCB庫物理封裝和邏輯封裝是同一元件在PCB設(shè)計過程中不同步驟的不同表示物理封裝用于設(shè)計流程后段的PCB布局布線步驟，也稱為PCB封裝4.2紐扣電池座的物理封裝設(shè)計04.物理封裝設(shè)計圓形焊盤包括兩個主要參數(shù)：內(nèi)直徑和外直徑。內(nèi)直徑的取值必須大于元件針腳的最大直徑。外直徑的取值以內(nèi)直徑為參考，一般在內(nèi)直徑的基礎(chǔ)上，增加0.5~1.5mm。內(nèi)直徑越大，需要增加的值也越大04.物理封裝設(shè)計04.物理封裝設(shè)計邏輯封裝1號2號物理封裝原點(0,0)20mm坐標(12,0)坐標(-8,0)4.3色環(huán)電阻的物理封裝設(shè)計04.物理封裝設(shè)計色環(huán)電阻的兩端是細長的金屬針腳，針腳在安裝時需要彎折，穿過PCB進行焊接。色環(huán)電阻屬于直插型元件，其焊盤為圓形焊盤，其物理封裝的設(shè)計按照放置焊盤和繪制外形絲印兩個步驟進行4.4直插型LED的物理封裝設(shè)計04.物理封裝設(shè)計04.物理封裝設(shè)計LED屬于極性元件，兩個焊盤的位置不能隨意調(diào)換，遵循“1正2負”的命名規(guī)則，1號焊盤是正極，在外形絲印上必須繪制一個表示正極的標記。(0,0)坐標(1.27,0)坐標(-1.27,

0)5.8mm12正極標記4.5貼片按鍵的物理封裝設(shè)計04.物理封裝設(shè)計不穿透底面區(qū)域貼片焊盤元件引腳(0,0)1(-4.3,1.95)2(4.3,1.95)4(4.3,-1.95)3(-4.3,-1.95)6mm網(wǎng)表處理設(shè)計準備原理圖繪制網(wǎng)表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設(shè)計物理封裝設(shè)計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟705.網(wǎng)表處理05.網(wǎng)表處理網(wǎng)表（Netlist）是連接PCB設(shè)計前端（原理圖）和后端（PCB布局布線）的關(guān)鍵文件。網(wǎng)表處理主要包括寫入物理封裝信息、網(wǎng)表導(dǎo)出和網(wǎng)表導(dǎo)入三個主要步驟123寫入物理封裝信息網(wǎng)表導(dǎo)出網(wǎng)表導(dǎo)入網(wǎng)表處理的3項工作5.1寫入物理封裝信息完成邏輯封裝設(shè)計、原理圖繪制和物理封裝設(shè)計3個步驟后，工程師需要將物理封裝的信息寫入到原理圖對應(yīng)的元件。信息寫入后，原理圖的每一個元件的邏輯封裝與其物理封裝才真正建立了對應(yīng)關(guān)系CR203205.網(wǎng)表處理5.2網(wǎng)表導(dǎo)出網(wǎng)表PartsBT1電池座封裝SW1開關(guān)封裝…Netsnet1:BT1.1,SW1.1net2:SW1.2,VR1.1…元件標號元件物理封裝元件之間連接關(guān)系05.網(wǎng)表處理5.3網(wǎng)表導(dǎo)入網(wǎng)表PartsBT1CR2032R1DIP_R…Netsnet1:BT1.1,R1.1…物理封裝庫CR2032DIP_RLEDKEYPCB圖1.調(diào)取封裝net12.分配連接關(guān)系BT1R1第1步，調(diào)取封裝：在網(wǎng)表的導(dǎo)入過程中，軟件首先根據(jù)網(wǎng)表的元件物理封裝信息，從物理封裝庫中調(diào)取對應(yīng)的封裝，并將元件標號分配至對應(yīng)的封裝。第2步，分配連接關(guān)系：封裝調(diào)取后，根據(jù)網(wǎng)表中Nets部分，分配焊盤之間的連接關(guān)系。05.網(wǎng)表處理PCB布局設(shè)計準備原理圖繪制網(wǎng)表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設(shè)計物理封裝設(shè)計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟706.PCB布局6.1布局的基本概念和原則06.PCB布局網(wǎng)表導(dǎo)入后，元件的物理封裝是無序排列的，下一個步驟就是要將這些無序物理封裝按照設(shè)計要求擺放至合適位置，這一過程稱為PCB布局（Layout）。布局是PCB設(shè)計的關(guān)鍵步驟，合理的布局能夠有效提高后期PCB布線的效率和質(zhì)量，而凌亂、錯誤的布局將直接影響布線的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致PCB無法完成。先布局，后布線，是PCB設(shè)計的基本原則6.2布局的基本操作06.PCB布局BT1R1D1SW1鼠線BT1R1D1SW1板框布局前布局后PCB布線設(shè)計準備原理圖繪制網(wǎng)表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設(shè)計物理封裝設(shè)計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步