情境电子整机的印刷电路板设计

1《电子产品设计与制作实训》课件应用电子教研室2情境2电子整机的印刷电路板设计

教学目的与要求

1．用Protel绘制电原理图，进行ERC检查；2．要求输入元件封装、建网络表无错误；3．按照设计要求规划电路板；4．印刷电路板的布局设计合理；5．印刷电路板的布线设计符合电气规范；6．印刷电路板的DRC检查；

3一、任务描述本任务是在确定了电子整机电路的基础上，绘出电原理图，根据电路确定元器件有关参数和封装，在购买好元器件后，根据元器件实际外形确定或设计封装，设计出可行的印刷电路板。这部分任务主要是培养学生的元器件采购能力和PCB设计能力。本任务对应国家职业技能计算机辅助设计绘图员相关操作能力要求。

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41．PCB基础知识简要介绍：PCB的种类；PCB的层；PCB的焊盘和过孔；PCB的印制导线和敷铜的知识。二、任务讲解印刷电路板结构图顶层中间层底层绝缘层通孔埋孔盲孔情境2电子整机的印刷电路板设计

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2．PCB设计步骤选择元器件PCB布线绘制原理图生成网络表规划电路板导入网络表元器件布局文档输出PCB设计步骤情境2电子整机的印刷电路板设计

63．元器件选择（1）选择印制板根据整机的机械结构确定电路板的形状、尺寸和厚度，根据整机的机械和电气性能要求选择PCB的板材，根据元器件的密集程度及安装方式确定是用单面板还是双面板。情境2电子整机的印刷电路板设计

7（2）选择元器件电路要经过电气测试，能达到设计要求时才能确定元器件。元器件的主要参数应该与设计相符，不能随意感动元器件的封装要考虑整机的结构和PCB的大小，少用大型封装的元器件。根据产品的功能、性能要求、整机成本和使用环境等选择适合的元器件。元器件要便于运输、储存、维护和节能，要便于简化生产工艺和降低生产费用。尽量使用易于采购的常规元器件满足现有设备的生产。情境2电子整机的印刷电路板设计

84．原理图绘制常规

(1）根据电路图的大小设置好图纸尺寸，一般不需要标题栏；

(2）原理图应该美观，元件分布合乎常规，接口、端子等一般放置在图的边沿；

（3）元件的编号、参数、网络标号、端口名称等要认真输入，不要搞错；

（4）注意连接元件管脚的“导线”应接在脚的端部，网络编号的位置要准确，电源端口的名称不要搞错，元件封装的输入要满足PCB设计时的要求；

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9（5）注意晶体管元件的电路符号管脚名称应该和封装的管脚名称相符，否则在PCB中脚上无连接线；

（6）含子元件的元件，应在子元件用完后再用第二个元件，

（7）自己绘制的原理图元件，图样应该尽可能按照标准绘制，大小要合适，注意管脚电气接点应该在栅格交叉点上。情境2电子整机的印刷电路板设计

105．元器件布局设计(1)元器件布局基本原则①元器件布局应保证安装后的电路板电气和机械性能良好，保证电路板的加工工序合理，以提高加工效率和合格率。一般来说PCB元器件布局完成，安装能用的生产工艺也就基本定下来了。情境2电子整机的印刷电路板设计

11②按信号流程布局的原则将PCB分成若干块，按照电路的信号流程，依次在每一快上安装一个电路单元，每个单元以电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。一般以三极管或集成电路等作为核心元器件，该单元的其它元器件围绕在它周围。元器件的布局应便于信号流通，使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下，信号的流向安排为从左到右或从上到下，与输入、输出端直接相连的元器件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。情境2电子整机的印刷电路板设计

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③特殊元器件优先布局的原则对于可能由电、磁、热、机械等因素引起干扰或对整机性能和布局有重大影响的特殊元器件，在着手设计印制板的版面、决定整机电路布局的时候，应该根据电气原理，首先决定它们的位置，然后再安排其它元器件。情境2电子整机的印刷电路板设计

13④操控性元器件定位布局的原则对于与操作、控制、接口相关的元器件只能安装在规定的位置。如各种调节电位器、可变电容器、红外接收器、各种输入/输出端子等，只能安装在电路板的边缘，以便于伸出或靠近机壳。（2）防止电磁干扰①减少电磁辐射元器件的辐射强度。②降低辐射源与被辐射元器件之间的耦合因素。③提高受干扰元器件的抗干扰能力。情境2电子整机的印刷电路板设计

14（3）抑制热干扰①对于发热元器件，应安排在利于散热的位置或留出散热空间，一般安装在PCB边缘，必要时可以单独设置散热器或小风扇，以降低温度，减少对邻近元件的影响。②受温度影响较大的元器件，应该远离热源。注意电解电容的失效有不少是因为常时间受热引起。③温度检测器件应紧贴被测元器件并远离其它高温区域，以保证检测的准确性，避免引起误动作。④双面放置元件时，底层一般不放置发热元件。情境2电子整机的印刷电路板设计

15（4）布局其它注意事项①通常条件下，所有的元件均应布置在印制板的同一面上。②在保证电气性能的前提下，元器件应排列整齐、美观，分布均匀、疏密恰当。③根据PCB的大小和元器件的数量确定安装方式，选择立式安装还是卧式安装。④如果元器件或导线之间有较高的电压，应加大它们的距离，以免因放电而引起意外。⑤带高电压的元件应尽量布置在调试时手不易触及的地方，最好加上防护设施。情境2电子整机的印刷电路板设计

16⑥PCB边上要留有一定空间，以便于安装和波峰焊机。⑦大型和不便在PCB上安装的元器件可以安装在机壳上。⑧在生产和维修时需要调试和检测的元器件及可插拔端子，布局时要留有足够空间。⑨元器件之间要有合适的间距，避免引脚和金属外壳相碰而造成短路。⑩元器件的布局要符合PCB安装工艺的要求。情境2电子整机的印刷电路板设计

176．PCB布线设计（1）PCB布线基本原则①PCB布线应保证电路板焊接时焊点合格、不损伤元器件、成品电路板能正常工作，保证产品技术性能达到设计要求。②在满足电气和机械性能的基础上，布线应该整齐、美观，同一个单元电路的走线应尽量布置在一块，尽量不用或少用过孔及跳线，导线要尽量不用长导线，。③protelse可以自动布线，但一般需要手工调整，达到PCB布线合理和便于生产加工。手动布线时可以根据要求适当调整元器件布局。情境2电子整机的印刷电路板设计

18（2）焊盘和过孔处理①焊盘的大小和形状以及焊盘通孔的孔径要与焊接元器件相适应，还要考虑焊点通过电流的大小。②务必处理好过孔与周边各实体的间隙，需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大。（3）印制导线处理①印制导线的宽度。主要由铜箔与绝缘基板之间的粘附强度和流过导线的电流强度来决定。应尽量采用较宽的导线，特别是电源线、地线及大电流的信号线，更要适当加宽。②印制导线的间距。应当考虑导线之间的绝缘电阻和击穿电压在最坏的工作条件下的要求。导线越短、间距越大，则绝缘电阻和耐压增加。情境2电子整机的印刷电路板设计

19③印制导线的走向和形状。不能有急剧的拐弯和尖角，拐角不得小于90度，否则会引起印制导线剥离或翘起。最佳的拐弯形式是平缓的过渡，即拐角的内角和外角最好都是圆弧。导线通过两个焊盘之间而不与它们连通时，应该与它们保持均等的间距；同样，多条导线之间的距离也应当均匀一般保持间距相等。导线与焊盘的连接处的过度也要圆滑，避免出现小尖角。Protel中用补“泪滴”处理。印制导线应尽量避免交叉，以减少过孔和跳线。情境2电子整机的印刷电路板设计

20（4）覆铜和字符处理（1）覆铜能降低导线阻抗，使导线导电能力增强，但要根据实际需要选择是否覆铜和怎样覆铜，处理不好可能会适得其反。（2）可以用覆铜制作出需要的字符，如PCB编号、设计日期、设计单位等文字和其它图形符号，但原则是不要影响到PCB正常的布线。情境2电子整机的印刷电路板设计

21（5）印制导嘴线的干扰鼻和消除①地线耗的干扰某和消除地线干车扰主要其来自于受地线阻叙抗。消并除公共傍阻抗耦物合干扰饭有两个刃方法：掘一是减纤小公共盒地线部鹿分的阻仿抗，如随地线加道宽和覆匙铜，或殃者不涂启助焊剂睬在过锡演时加厚托地线；察二是通栋过适当蓝的接地模方式避扔免容易论相互干简扰的电奶路共用司地线，仇如将强烘电电路稿和弱电晒电路、底交流电脾路和直雄流电路永、数字鹅电路和耗模拟电骑路、高艰速电路贴和低速钻电路等惨的元器券件分开著接地，另最后再贞集中一宜点共地献。②电源线损的干扰和寇消除电源线锐的干扰警主要来台自电源微线路和泥稳压电解源，消救除电源制的干扰加主要依拦靠线路抬滤波器兵、退耦脸、滤波睁等电路怎元器件代消除。情境2电子整住机的印且刷电路助板设计22③电磁场号的干扰减小寄舱生电容耀的电场蒜影响的骂方法：泰一是减避小寄生妻电容的阔容量，女即增大萝导线的帮间距和盐缩短导耗线的长关度；二具是在这浮两条导豆线之间摸布地线却，低阻细抗的地僻线可以练削弱产扰生干扰膨的电场鸽。减小寄怕生电感飞的磁场百影响的沃方法是炉减小互很感耦合沸：一是腔导线距繁离增大形、长度贪缩短；衡二是导驳线垂直角布线，避双面板而利用两店面使走侨线正交谦，单面括板用跳答线跨越消正交。如果两根棒导线中流互过的是等霸值反向的盲电流，在浊不考虑它映们之间的赶相符影响知条件下，颈应该将这躬两根导线谊尽量靠近红，这时对锡其它导线扇来说它们蛛相当于一可根零电流柿的导线，喊干扰得到平了有效的秋减小。情境2电子整机衔的印刷电悉路板设计237．实训拦注意事蒙项在pro垦tel的系统沫菜单设锻置项里炕，将自商动保存奴时间设形置为10分钟，亲防止以援外停电梅、死机扔；设计的文柳档要保管霉好，以免夏丢失或被位他人篡改柄，每一组露最好准备行一个U盘。PCB板的尺叼寸大小争要合理搂，在满造足其它傻设计要挪求的情粱况下，文可适当杆将板子妹做得小柳一些，潮以降低早成本；在原理搬图和PCB图编辑器吩里，生成雪本设计自仍带的元件朱库和封装帆库，以便剂到其它的乔电脑上打套开你的PCB文档。设计的PCB铜膜走线鄙不要过细微，否则在秤雕刻时易京断。情境2电子整闲机的印斜刷电路祖板设计248.邻PCB设计实凳例：钓直流稳钻压电源鼠的设计情境2电子整舍机的印眉刷电路羊板设计25第一步：茧选择元器舱件只需要对透图中虚线蜂框内部分锣的电路设服计印制板续；框外元器扛件、D1、、F2、RP安装在机嫩壳上，D1、F2和RP在PCB上仍以广相应的视封装设粥计，安得装时可蚁直接将餐元件的再引脚用养导线连荒接后焊收接在PCB焊盘上；输入和孔输出端蔑按电源符插座设敬计，实锹际安装梢时也可野以不用烈插座而庭直接将浴导线焊恰在焊盘思上。三端稳堡压器利兔用金属级机壳散脱热，在雕稳压器闪和外壳摇之间用敢聚酯膜渴或云母暂片绝缘轻，紧固载在机壳莲上。印制板肥选用普翁通单层握板，尺机寸80×5度0mm2就够了唉。情境2电子整机希的印刷电绪路板设计26LM3情17直流稳采压电源痒在PCB上的元器桃件编号参数规格所属元件库元件库中名称封装形式D1φ3红色MiscellaneousDevices.libLED*DIODE0.4D2～D71N4002MiscellaneousDevices.libDIODEDIODE0.4R127kMiscellaneousDevices.libRES2AXIAL0.4R2240kMiscellaneousDevices.libRES2AXIAL0.4RP4.7kMiscellaneousDevices.libPOT2*VR5C12200uF/50VMiscellaneousDevices.libELECTRO2RB.3/.6C20.1uF/50VMiscellaneousDevices.libCAPRAD0.2C310uF/50VMiscellaneousDevices.libELECTRO2RB.2/.4C447uF/50VMiscellaneousDevices.libELECTRO2RB.2/.4F22AMiscellaneousDevices.libFUSE1*RAD0.2U塑料封装ProtelDOSSchematicVoltageRegulators.libLM117TTO220VJ1、J2电源插座MiscellaneousDevices.libCON4FLY4印制板普通单面板80×50mm2情境2电子整凤机的印搅刷电路蜻板设计27第二步划：绘制蛋原理图朝（ERC检查）情境2电子整机歇的印刷电查路板设计28第三步：耳生成网络聪表第四步：损规划电路雀板情境2电子整机隶的印刷电辟路板设计29第五步：丸导入网络铸表情境2电子整机刺的印刷电仆路板设计30第六步登：元器主件布局LM3盯17直流稳挤压电源茫在布局蛛时，主真要注意庆：1.三端稳压惊器依靠机女壳散热，催要紧贴PCB边缘安装层；2.交流电压锤输入端子口要靠近电射源变压器谢，也要在PCB边上;3.直流输悠出、电尾位器和LED接触端严子要靠羡机壳面方板以便姥于接线阻。情境2电子整乎机的印暑刷电路敌板设计31布局完成情境2电子整歌机的印饭刷电路适板设计32第七步：PCB布线本电路财自动布抖线主要唤注意两夕点1.自动布详线完成测后，有膊些导线理拐弯太些多、线烧路过长坟或者走毫线明显铃不科学秩的地方驼需手工懂修正2.由于是电致源电路，壳导线中电拆流较大，溪所以导线捏应该适当念加宽。情境2电子整机吐的印刷电铜路板设计33布线完茫成情境2电子整核机的印秋刷电路奸板设计34第八步秤：文档色输出1．原理图燃和印制版贸图输出2．生成挥与原理桌图相关郊的报表3．生成与PCB图相关的兽各种报表情境2电子整垃机的印谎刷电路痕板设计359.收音机PCB设计简要倒说明1.自绘原理闲图元件：凭双联、电材位器、中畜周2.自绘PCB封装：匹双联、北电位器既、中周增、变压救器、天淹线、喇刺叭、电计池3.布局要唉点4.布线要点情境2电子整机喝的印刷电棒路板设计36装好的节收音机情境2电子整敏机的印慨刷电路假板设计37三、任袄务实施1.资讯、虽计划，公确定完侮成任务哭方案2．绘出电概原理图：弦用prot杨el画出所选除产品的电圆路图（各缠组用不同阵的电路，瓶电路的功姿能独立、赌难度适中颂、元件易饮买、价格价较低、调久试不难的捧电路），陈将元件编石号、参数瓜、封装等属输入后做ERC检查。本侍步骤难点博是根据电民路原理选扛取好元件旅封装形式骗。3．生成榨网络表才：生成游网络表凑时有关捡的选项枝一般不惰要改动窝，直接题生成就尸行了，若如果原妥理图改中动后，臂网络表剂需要更茂新。4．规划电断路板：根患据需要确症定选单面船板还是双要面板（这菊里选单面圆板），确广定板子的题尺寸形状河，可用PCB文档创汁建向导画生成PCB文件。情境2电子整机兽的印刷电掉路板设计385．元件的驱布局：布牌局要求合贿理、美观破、符合电暗气要求，去重点考虑字接插件和它发热元件乘的位置，观元件布好逐后看到的雹飞线要短倚、交叉要谎少。6．PCB布线：瞎可采用星自动和捐手动布奸线相结扯合的布现线方法跳，布线溉要求符翻合电气府规则，虎同样也躁要求美碎观，电板源电路社的焊盘畏可以大悉些，铜麻膜走线辽可以宽善些，特群别是有止大电流糖的走线倒要宽。覆布线完担成要经诱过DRC检查。7．打印出贝原理图、故元件清单发、顶部丝额印图、多抱层布线图大等图表，估一并附在换实训报告垃里。情境2电子整机料的印刷电父路板设计四.任务检夏查对照设计爹要求检查夸修改PCB设计39五、任务2评价（对照设促计要求柱检查修中改PCB设计）任务过程考核内容、要求评分标准评分教师专家评价学生自我评价PCB设计原理图的绘制1