信号分配电路PCB板手动设计-教学课件

《PCB板制作与调试》课程教学资源建设建设院校：主要参与单位宁波职业技术学院杭州职业技术学院宁波华祐微电脑有限公司宁波思朗智能科技开发有限公司上一个任务的自动布线，结果并不如人意，原因何在？二、音频分配电路PCB板手动设计1、布线的优化问题：距离最短2、布线的角度：理想的是45°、90°。布局不好自动布线参数设置不尽合理，造成以下问题：如何来提高印刷板的设计质量？1、要有足够的操作功底：软件操作、参数设置2、要有全局的布局意识：难！重要！布局案例1二、音频分配电路PCB板手动设计布局案例2二、音频分配电路PCB板手动设计一、任务目标1．能力目标：能根据需要绘制各种元件封装，能完成双面板的手动布局、布线，能根据需要实施敷铜、放置文字标注和图标，能根据需要打印PCB图。2．知识目标：能熟练说出封装制作的方法，能熟练说出手动设计的要点和各种常用命令的功能。3．素质目标：培养仔细做事的习惯；培养与设计人员协作意识。二、工作任务在任务2-1中我们看出，自动设计后的图纸往往不太理想，对于不是非常复杂的系统，在实际工作中，这类电路更多地采用全手动方法来完成。本任务以“信号分配电路”为例，介绍手动设计的过程、方法和技巧。图5-0所示是我们本次设计对应的原理图，工作原理图看考任务1-2所述。二、音频分配电路PCB板手动设计任务2目标二、音频分配电路PCB板手动设计原理图检查封装、制作封装检查修改手动布线规划PCB边框

布局*任务实施流程

（层、线焊盘）参数设置层切换1、原理图：只要电气关系明确、标注清楚（可以无参数、无封装）二、音频分配电路PCB板手动设计检查封装、制作封装制作核对封装，如果库内没有，自己制作封装：核对情况：本次任务中，电解电容封装不美观、尺寸偏大。音频输入、出口封装没有需要自己制作。如下图：检查封装、制作封装制作封装制作根据实际工作情况，我们对封装的处理大致分为三种情况，归纳如下：2）增添封装(FootPrintLibraryAdd)。1）修改库内已有的封装3）自己建专门的封装库4）从其它PCB文件中提取5）现场修改测量尺寸---修改（操作）1、修改库内已有的封装

演示修改过程：要用坐标定位图5-3当前库内封装列表当前已加载封装库显示当前选中的封装找到VR4封装，如图5-3，点击出现图5-4。图5-4当前库内封装列表封装编辑用工具封装编辑区系统指定坐标原点1、修改库内已有的封装

图5-5焊盘尺寸焊盘编号焊盘孔径焊盘形状焊盘坐标图5-62）双击2号焊盘修改其Y坐标，如图5-5，封装变为图5-6所示。1、修改库内已有的封装

3）修改封装外形：删除部分线，用圆弧代替。图5-7图5-6技巧：线的拉伸、移动，并使连接处自然对齐。图5-8(c)图5-8(b)图5-8(d)1、修改库内已有的封装

2、库内添加封装

(FootPrintLibraryAdd)1）进入封装编辑环境：在元件库中选任意元件，点击”EDIT”进入封装编辑环境。如图所示：图5-92）添加新封装：执行如图5-10所示的Tools\NewComponent...

图5-10按“Cancel“取消进入自制环境图5-11图5-12系统自动生成的新封装名封装列表编辑区坐标原点编辑常用工具坐标参数库内添加封装

(FootPrintLibraryAdd)图5-133）封装改名：在元件列表中找到系统自动生成的新封装，名称为PCBCOMPONENT，通过菜单或右键。图5-144）放置焊盘：一个放在原点，另外一个任意放置，双击此焊盘，将其坐标坐标数据为：3mm，：0mm，填入即可。图5-152、库内添加封装

(FootPrintLibraryAdd)图5-16（b）图5-16（a）半径圆心坐标线宽5）绘制封装外形：将工作层切换到（丝印层），取用画圆弧工具放置一个圆弧，双击后打开圆弧属性框，如图5-16（a）所示，根据简单计算可知，这个圆弧的半径为4mm，其圆点坐标为（1.5，0），将这些参数输入，并按，圆弧已放置完毕，如图5-16（b）所示。2、库内添加封装

(FootPrintLibraryAdd)2、库内添加封装

(FootPrintLibraryAdd)6）绘制极性标志：取用画线工具在电容负极处绘制极性标志（在原理图中电解电容的正极为1号脚，所以封装的1号也必须是正极，这一点很重要，否则设计后会出现错误的！）。绘制后如下图所示。保存：按保存按钮并退出元件封装编辑环境。三极管插槽电源座发光二极管数码管晶振3、新建封装库3、新建封装库1）建立封装文件：新建“封装.DDB”中，进入后在Documents中建立“插座.lib”，如图5-18（a）、（b）所示。图5-18(a)图5-18(b)2)建立新封装：双击图5-18（b）中，进入封装编辑环境，如图5-19所示，系统默认元件封装名字为“PCBCOMPONENT”。修改名字为AV_6图5-19图5-233、新建封装库3）测量实物：音频插孔是标准器件，有2孔、4孔、6孔等，根据本任务输出、输入的插孔数（共16孔），我们决定采用6孔2个，4孔1个，下面以制作6孔的音频插孔（实物照片如图5-20所示）为例进行介绍，首先对实物的外形和管脚距离等参数进行测量，并做好记录。。图5-203、新建封装库4)放置焊盘：在图5-19中，按照所测管脚距离放置9个焊盘，其中1号放置在原点，其它各焊盘通过双击来填写坐标数据（可以参照前面电位器修改部分的相关操作），将焊盘大小设置成2.5mmx2.5mm，从而保证焊盘与实物对应，放置后如图5-21所示。图5-215)绘制外形：切换到，取用绘线工具绘制音频插座的边框。如图5-22所示，外形的绘制没有严格规定，尽量要求与实物有形似，同时外形要稍大于实物尺寸，否则造成装配时空间不够。图5-223、新建封装库用同样的方法我们制作一个AV_4的音频插座。此时“插座.lib”中已经有了两个元件封装。如图5-24所示。图5-24封装名称3、新建封装库4、从其它文件中获取封装在实际工作中我们还可以从其他产品的设计图纸中来获取封装，即“拿来主义”，这样可以省却很多的精力，经过归类、整理，我们自己的个性化封装库将会更加充实和丰富。下面介绍如何从现有的PCB设计图纸中来获取封装。图5-251）打开设计文件2）生成库文件：图5-26执行图5-26中的Design\MakeLiberay...命令，生成了与文件同名的封装库文件，如图5-27所示，设计文件是PIC200.PCB，生成后库文件是PIC200.lib，左边是生成封装的具体列表，点击某个封装，在工作区可以看到其具体形状。图5-27PCB文件封装库文件生产的封装列表哦4、从其它文件中获取封装3）导出库文件：点击图5-27中菜单下面的，打开文档，里面有两个文件，如图5-29所示，在文件PIC200.lib处右击鼠标，在出现菜单中选择Export...（导出），如图5-30所示。图5-29图5-304、从其它文件中获取封装学生训练学生训练完成3个封装：三极管、数码管、AV_4音频分配板的手工设计任务表述原理图检查封装、制作封装检查修改手动布线、敷铜规划PCB边框

布局*音频分配板的手工设计--任务实施流程

（层、线焊盘）参数设置层切换规划板子规划板子：114.5mmx48.5mm布局2、按照样板放置封装：布局3、设置相关参数：焊盘、板层；设置特殊焊盘的网络名称，如地线，电源线，并设置线宽。相关参数：焊盘1.8x1.8、板层:双面板。设置特殊焊盘的网络名称，如地线，电源线，并设置线宽。图5-36过孔内径过孔外径线宽线所在层参数设置布局完成后，开始手动布线。双面板的布线相对容易，毕竟顶层（即上层）不通时可以“借道”底层（即下层），即上、下层走线时可以互补，但也必须遵循一定的规律，否则也会使布线受阻，影响整体布线。一般地，上、下层布线方向能错开为好，比如上层主要走竖（垂直）线，那么下层就以走横（水平）线为主，这样才能更加充分地利用上、下层的互补性，使得双面板设计得更加美观.手工布线图5-37图5-39技巧1)一般上层与下层采用交叉布线，即上层水平走线的话，下层就用垂直走线。技巧2)从上层要转到下层时，只要切换工作层即可。自动产生过孔。图5-42手工布线敷铜图5-43数字电路、高频电路、单片机电路，在设计印制板时，为使系统工作更加稳定，除了合理布局外，常用的方法是大面积敷铜，即用大面积铜膜将电路“包”起来，而且铜膜一般接地，下面实施敷铜技术。在敷铜之前，有个问题首先要解决，也就是怎么让铜膜接地，地在哪里？第一个问题从工具条中取用敷铜工具时，会出现如图5-43所示对话框。：选上钩后代表覆盖相同的网络。：选上钩后代表自动去除孤立的铜膜。第二个问题是要在图纸中设定“地”，也即指定某些焊盘，其网络名为“地”（系统规定用“GND”），下面我们来人工添加网络名称“GND”，并将某些焊盘的网络名设定为“GND”。敷铜图5-44网络管理打开图5-44网络管理器，如图5-45所示。图5-45点击此按钮，添加网络名添加网络名称：点击图5-45所示中间的add按钮，添加网络名称，如图5-46所示。图5-46输入网络名在图5-46中栏输入GND，点击出现图5-47所示窗口，按完成网络名的输入。已经添加的网络名图5-47敷铜图5-48(b)图5-48(a)下面将某些焊盘网络名设定为“GND”：打开焊盘属性窗：根据原理图可知，IC3、IC4、IC5的7号脚接地，其他元件的接地情况读者可自行核查，下面以IC3的7号脚为例介绍设定的方法。双击该焊盘，出现焊盘属性框，如图5-48（ａ）所示。设定焊盘网络名：在图5-48（a）上面选择项，出现图5-48（ｂ）。在下拉框中选择GND，如图5-49所示，这样我们已经将IC3的7号脚的网络名设定为“GND”，同样的方法将所有接地焊盘的网络名都设定为“GND”。图5-49敷铜通过以上两步，我们可以进行敷铜操作，具体如下：在工具栏中提取敷铜按钮，出现图5-50，在下拉列表框中选择GND，其它参数如图5-50所示。敷铜图5-50设置完成后按按钮即可将底层敷铜，如图5-51（a）、（b）、（c）、（b）所示，（用鼠标在板子的四角点一下将板子围成一个封闭的框即可），敷铜完成后如图5-52所示，用同样方法可将顶层也敷铜，如图5-53所示，仔细查看发现接地线通过敷铜都连起来了。：网格尺寸。敷铜可以产生网格状的铜膜，也可以产生无网格的铜膜，这个填数据0则产生无网格的铜膜。：如果选择网格状的敷铜，则网格线宽度由此数据决定。(a)（b）（c）（d）图5-51图5-52图5-53敷铜完成布局、布线等，其实并未完成所有的设计，作为产品为了便于生产线装配和日后维护，需要对有些部位进行特殊的标注，比如对信号输入、输出端口进行标注，使维护人员知道信号的走向；对接线端名称进行标注，有利于安装等等；有些甚至需要将公司的网页、LOGO等信息标注上，这就是文字、图标的放置。文字、图标的放置可以分为两种效果，一种是放置在丝印层（TopOverLay），其效果就是板子上出现白色的油漆字，另外一种把它放在底层（BottomLayer，双面板也可以放在顶层TopLayer），这种效果就好象是从铜膜中雕刻出来的。两种方法我们所做的工作一样，只是放置的层不同，下面以放置在丝印层（TopOverLay）为例进行介绍。放置文字、图标1）文字添加提取工具栏中的文字添加按钮，在按键盘上的“Tab”键，出现如图5-54所示的对话框，在框中填入“GND”，其它参数不变，如图5-55所示。文字线宽文字高度文字放置层选择标注文字图5-55图5-54设置完成按出现如图5-56(a)所示，按键盘上的空格键可调整放置角度，本任务中我们“GND”放置在输入信号的插座旁，如图5-56(b)所示；然后将S0~S8、+12V都放置到信号插座边上，如图5-57所示。图5-56(b)图5-56(a)放置文字、图标提示：放置在底层的文字、图标必须做“X”方向镜像处理，也即在设计图纸中看到的是水平颠倒的，否则印制板加工后会出现文字、图标左右颠倒情况。图5-572）图标添加部分产品需要将公司特有的标志（如公司LOGO）印刷在印制板中，以提升公司的形象，拓展产品的市场，方法如下：绘制图标：切换到丝印层（TopOverLay），取用布线工具或，在工作区空白处绘制公司图标，如图5-58所示，为了使图标精致，绘制时有时需要将线设置成细些（拉线时按“Tab”键进行设置），光标移动步长设置小些（按键盘