Protel99SE电路设计_3(新版)

1、第二部分 Protel 99 SE电路设计PCB印制电路板基础学习要点：n1. 印制电路板概述n2. 印制电路板的组成n3. 印制电路板的板层类型n4. 元件的封装n5. PCB设计流程 印制电路板简称为印制电路板简称为PCB（Printed Circuit Board），是通），是通过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电性能良好的铜箔构成覆铜板，按照性能良好的铜箔构成覆铜板，按照PCB图的要求，在覆铜板图的要求，在覆铜板上蚀刻出相关的图形，再经钻孔等处理制成，以供元器件装上蚀刻出相关的图形，再经钻孔等处理制成，以供元器件装配所

2、用。配所用。元件面元件面 一般的电路板分为元件面（一般的电路板分为元件面（Component Side）和焊接面（）和焊接面（Solder Side）。元件面一般称为正面，主要是插元件用的；焊接面为反面，主）。元件面一般称为正面，主要是插元件用的；焊接面为反面，主要是用于完成焊接。要是用于完成焊接。焊接面焊接面n PCB的结构的结构按电路板导电层数的不同，印制电路板可分为单面板、双面板和多层板。1 1）单面板）单面板是指只有一面敷铜的电路板。只能在电路板的一面布线。布线的设计困难，往往要使用“跨接线”来解决导线交叉的问题。适用于布线简单的PCB设计。指两面都敷铜的电路板，在电路板的上下两个面都

3、可以进行布线。双层板的中间层为绝缘层，顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）是用于布线的信号层。两个信号层之间的走线由过孔连通。布线较容易，适用于比较复杂的电路。 2 2）双面板）双面板3 3）多层板）多层板n多层板一般指4层以上的电路板。多层板不仅两面覆铜，在电路板内部也包含铜箔，各铜箔之间通过绝缘材料隔离。图 典型的四层电路板的结构n 多层板是由交替的工作层及绝缘层叠压粘合而成的电路板。n 多层板各层之间的电气连接是通过半盲孔、盲孔和过孔来实现的。n四层板：在双面板基础上增加电源层和地线层。特点是电源和地线各用一个层面连通，而不是用铜膜线。由于增加了两个层面。所以布线

4、更加容易。目前该技术已经成熟。顶层顶层接地层接地层底层底层电源层电源层四层电路板的结构四层电路板的结构n六层板：在四层板的基础上增加两个信号层面就形成了六层板，由于制作复杂、造价高，所以只有在一些高级设备中才使用，例如，可编程控制器、计算机主机板等。 一般的电路系统设计用双面板和四层板即可满足设计需要，只是在较高级电路设计中，或者有特殊需要，比如对抗高频干扰要求很高情况下才使用六层及六层以上的多层板。六层电路板的结构六层电路板的结构顶层顶层接地层接地层底层底层电源层电源层内部信号层内部信号层2内部信号层内部信号层12.2.印制电路板的组成印制电路板的组成元件封装元件封装定位孔定位孔焊盘焊盘过孔

5、过孔敷铜敷铜铜铜模模导导线线n1 1）焊盘（）焊盘（PadPad）与过孔（）与过孔（ViaVia） 焊盘（焊盘（PadPad）：用于在印刷电路板上用焊锡将元器件引）：用于在印刷电路板上用焊锡将元器件引脚固定的焊点。直插式元件的焊盘为通孔，表面贴式元件的脚固定的焊点。直插式元件的焊盘为通孔，表面贴式元件的焊盘为敷铜块。焊盘为敷铜块。圆形焊盘圆形焊盘 方形焊盘方形焊盘 八角形焊盘八角形焊盘 表面贴式焊表面贴式焊盘盘 过孔（过孔（ViaVia）: :用于实现双面板或多层电路板上不同板层用于实现双面板或多层电路板上不同板层之间导线的电气互连。之间导线的电气互连。焊盘与过孔的区别：焊盘与过孔的区别：1）

6、作用不同2）大小不同3）焊盘是有助焊的一圈，过孔没有。2 2）铜膜导线（）铜膜导线（TrackTrack） 铜膜导线是敷铜板经过腐蚀加工后在印刷电路板上的走铜膜导线是敷铜板经过腐蚀加工后在印刷电路板上的走线，简称导线（线，简称导线（TrackTrack）。）。3 3）敷铜）敷铜敷铜就是在信号层上没有布线的地方布置铜箔。一般是对地敷铜，作用是可以有效地实现电路板的信号屏蔽作用，提高抗电磁干扰能力，增强地线网络过电流能力。PCB图中的块状敷铜图中的块状敷铜PCB图中的网状敷铜图中的网状敷铜3.3.板层类型板层类型一个完整的印刷电路板是由多个不同类型的板层构成的。一个完整的印刷电路板是由多个不同类型

7、的板层构成的。板层的类型包括：n 1 1）信号层）信号层 Protel提供了32个信号层，主要用于布线。 包括：Top LayerTop Layer顶层布线层，Bottom LayerBottom Layer底层布线层，Mid Mid Layer(130)Layer(130)中间信号层。n 2 2）内部电源层）内部电源层/ /接地层接地层 Protel提供了16个内部电源层/接地层（Internal PlaneInternal Plane），用于放置电源线和接地线。内部电源层和接地层通常配套使用。n 3 3）机械层）机械层 Protel提供了16个机械层（MechanicalMechanica

8、l），一般用来绘制印制电路板的边框(边界)，通常只需要一个机械层即可。n 4 4）屏蔽层）屏蔽层 屏蔽层包括阻焊层和助焊层。 阻焊层阻焊层( (Solder MaskSolder Mask) ) 是在焊盘以外的各部分附上一层绝缘涂料，以免电路上不希望镀锡的地方被镀上锡。 Top SolderTop Solder: 顶层阻焊层 Bottom SolderBottom Solder: 底层阻焊层没敷阻焊绿油没敷阻焊绿油敷上阻焊绿油敷上阻焊绿油 助焊层（助焊层（Paste MaskPaste Mask）是将助焊剂涂在焊盘上，提高焊接）是将助焊剂涂在焊盘上，提高焊接性能的。助焊剂的主要成分是松香。性能

9、的。助焊剂的主要成分是松香。 Top PasteTop Paste: 顶层助焊层 Bottom PasteBottom Paste: 底层助焊层焊盘上涂了助焊剂焊盘上涂了助焊剂n5 5）丝印层）丝印层 丝印层（丝印层（Silkscreen LayersSilkscreen Layers）是）是在在PCBPCB的正面或反面印的正面或反面印上一些必要的说明文字，如上一些必要的说明文字，如元器件的外形轮廓、元器件的外形轮廓、元件的标号元件的标号参数、公司名称等。该层又分为顶层丝印层参数、公司名称等。该层又分为顶层丝印层( (Top OverlayTop Overlay) )和底层丝印层和底层丝印层(

10、 (Bottom OverlayBottom Overlay) )。PCB板上的丝印层板上的丝印层n6 6）其他层）其他层KeepOutLayerKeepOutLayer：禁止布线层，此边界之外不允许布线，一般在自动布线时使用 。该层指定的尺寸范围应等于或略小于该层指定的尺寸范围应等于或略小于电路板的尺寸电路板的尺寸。MultiLayerMultiLayer：多层。如果不打开该层，焊盘和过孔就无法显示。4.元件的封装元件的封装n 原理图中，元件的表现形式是元件的符号。原理图中，元件的表现形式是元件的符号。n PCB图中，元件的表现形式是元件的封装。图中，元件的表现形式是元件的封装。什么是元件封

11、装？n元件的封装由元件的投影轮廓、管脚对应的焊元件的封装由元件的投影轮廓、管脚对应的焊盘、元件标号和标注字符等组成。只有封装的盘、元件标号和标注字符等组成。只有封装的尺寸尺寸正确，元件才能安装并焊接在电路板上。正确，元件才能安装并焊接在电路板上。元件封装的分类n1.1.直插式封装直插式封装 用于针脚式元件。元件封装的焊盘位置必须钻孔，让用于针脚式元件。元件封装的焊盘位置必须钻孔，让元件的引脚穿透印制板元件的引脚穿透印制板焊接固定。焊接固定。n2.2.表面贴式封装。表面贴式封装。 用于表面贴装式元件。元件的焊盘位置不需要钻孔，用于表面贴装式元件。元件的焊盘位置不需要钻孔， 直接在焊盘的表面进行焊

12、接的元件。直接在焊盘的表面进行焊接的元件。成本较低、元件成本较低、元件体积较小。体积较小。封装类型对比图例元件封装的结构焊盘焊盘元件元件图形图形元件标号元件标号 Designator元件注释元件注释 Comment举例：封装名为DIP14的封装图结构元件的投影元件的投影轮廓轮廓两种单位：公英制的转换n英制单位： mil，即毫英寸，1mil = 0.001 inchn公制单位： mm（毫米），100mil=2.54mmnProtel中默认的单位是milProtel 99 SE提供的元件封装库nProtel提供的元件封装库位于安装目录下的“LibraryPcb”文件夹中。nPCB默认的封装库为“L

13、ibraryPcbGeneric Footprints”文件夹下的“Advpcb.ddbPCB Footprints.lib”常见的几种元件的封装常见的几种元件的封装u直插式封装电阻类 电阻类封装的命名规则为AXIALXX，其中数字“XX”表示两个焊盘间的距离，以inch（即103mil）为单位，例如AXIAL0.3，AXIAL0.4等。 举例：AXIAL0.3表示两个焊盘之间的距离是 0.3 inch = 300 mil = 7.62 mm 无极性电容类无极性电容类 封装命名规则为RADXX，其中数字“XX”的含义同电阻类，以inch为单位，例如RAD0.1，RAD0.2等。 极性电容和发光

14、二极管类极性电容和发光二极管类 封装命名规则为RBXX/YY，其中数字“XX”表示焊盘的间距，“YY”表示电容圆筒的外径，以inch为单位。 常用二极管类常用二极管类 二极管的封装命名为DIODEXX，其中数字“XX”表示二极管管脚间的间距，例如DIODE0.4，DIODE0.7等。 晶体管类晶体管类 封装命名以TO开头的，通过晶体管的外形及功率来选择封装。 单列直插类单列直插类 封装命名SIPX，其中数字“X”表示引脚的个数，从SIP2-SIP20。焊盘间的距离是100mil。 双列直插类双列直插类 封装命名DIPX，其中数字“X”表示引脚的个数，从DIP4-DIP64。焊盘间的距离是100

15、mil。 晶振类晶振类 封装命名为XTAL1。 串并口类串并口类 封装命名DBX，其中数字“X”表示插针或插孔的个数。例如串行接口DB9。u 贴片封装类贴片封装类 电阻电容贴片封装电阻电容贴片封装n贴片电阻电容常见的封装尺寸有9种，有英制和公制两种表示方式，通常采用英制表示。英制表示法是采用4位数字表示，前两位表示电阻或电容长度，后两位表示宽度，单位为英寸。英制（inch)英制尺寸功率（W）020120mil*10mil1/20W040240mil*20mil1/16W060360mil*30mil1/10W080580mil*50mil1/8W1206120mil*60mil1/4W1210

16、120mil*100mil1/3W1812180mil*120mil1/2W2010200mil*100mil3/4W2512250mil*120mil1WSOP封装 SOP(Small outline Package):零件两面有脚，脚向外张开（一般称为鸥翼型引脚）。 SOP封装的应用范围很广，并且逐渐派生出TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等封装形式。 SO-8封装SOJ封装 SOJ(Small outline J-lead Package):零件两面有脚，脚向零件

17、底部弯曲（J型引脚）。 SOJ-14封装QFP封装 QFP(Quad Flat Package)方型扁平式封装 :零件四边有脚，零件脚向外张开。该封装技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。 QFP52 封装PLCC封装 PLCC(Plastic Leadless Chip Carrier):零件四边有脚，零件脚向零件底部弯曲。这种芯片的焊接采用回流焊工艺，需要专用的焊接设备，在调试时要取下芯片也很麻烦，现在已经很少用了。 PLCC20 封装BGA封装 BGA(Ball Grid Array):零件表面无脚，其脚成球状矩阵排列于零件底部。 5.PCB5.PCB设计流程设计流程启动启动PCBPCB编辑器编辑器设置工作环境参数设置工作环境参数规划电路板规划电路板加载网络表加载网络表元器件布局元器件