PCB设计技术 课件 2 按键控制LED电路

PCB设计技术课程项目1:按键控制LED电路PCBDesign深圳职业技术学院曾启明千里之行，始于足下千里之行，始于足下一词出自《老子·道德经》，意思是千里的远行，是从脚下第一步开始走出来的。学习一门技能亦是如此。本章的关键词是：流程设计准备原理图绘制网表处理PCB布局PCB布线逻辑封装设计物理封装设计后续处理步骤0步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5步骤6步骤7PCB设计是一个典型的多步骤、渐进式的软件操作过程设计准备设计准备是每一个PCB项目的起点设计准备原理图绘制网表处理PCB布局PCB布线逻辑封装设计物理封装设计后续处理步骤0步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5步骤6步骤7设计准备主要包括三方面的工作：明确项目设计要求、了解项目概况和建立项目目录01.设计准备01.设计准备1.1明确项目设计要求工程设计要求设计交付时间设计软件要求外框尺寸、板层数量……确定设计周期、安排分工……PADS、Allegro、AD……01.设计准备1.2了解项目概况电路原理01.设计准备元件型号的确定1.2了解项目概况CR2032电池及电池座直插型色环电阻直插式LED轻触式贴片按键01.设计准备1.3建立项目资料目录bom：放置元件清单，该文件由原理图导出并完善；datasheet：放置电路元件的资料，包括规格图纸、设计须知等；dxf：放置PCB的结构文件，该文件由结构工程师给出；Gerber：放置PCB制造所需的图纸，由PCB导出；lib：放置PCB设计所需的库文件；pcb：放置PCB源文件；ref：放置电路PCB设计的约束参考文件，说明文档等；sch：放置原理图源文件。逻辑封装设计设计准备原理图绘制网表处理PCB布局PCB布线逻辑封装设计物理封装设计后续处理步骤0步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5步骤6步骤702.逻辑封装设计2.1逻辑封装与逻辑封装库02.逻辑封装设计逻辑封装，也称为原理图封装，是电路元件功能和引脚情况的抽象图形表示。一个元件的逻辑封装不是唯一的，只要能够正确表示元件引脚情况，同时形象地表示元件的功能特点，即使图形有所区别，都是可以的2.1逻辑封装与逻辑封装库02.逻辑封装设计逻辑封装库是存放逻辑封装的“仓库”一个良好的习惯是为每一个PCB项目新建对应的逻辑封装库，将已有封装复制过来，并设计缺少的封装，方便项目的管理，降低封装调用错误的风险2.2纽扣电池座的逻辑封装设计02.逻辑封装设计引脚数量为2的极性元件，在PCB设计的过程中，引脚的序号最好能够遵守相同的命名规则。一般遵守“1正2负”的设计规则，即1号引脚作为正极，2号引脚作为负极因此，此类极性元件的引脚序号不能隐藏，方便核对元件极性是否正确隐藏引脚名称无隐藏2.3色环电阻的逻辑封装设计02.逻辑封装设计因此，此类引脚数量为2的非极性元件，其引脚的序号一般定义为1和2，引脚的名称与序号相同，两者均隐藏显示，以尽量保持电路图的整洁清晰与电池底座的逻辑封装不同，电阻属于非极性元件，两端不区分正负极，安装时两端可以互换2.4LED的逻辑封装设计02.逻辑封装设计封装包含两个引脚和一个带箭头的三角形，这是业内普遍采用的一种表示形式。与电池座逻辑封装类似，LED属于极性元件，因此按照“1正2负”的原则定义引脚的序号。引脚的名称可以与序号相同。正极2.5按键的逻辑封装设计02.逻辑封装设计不同的按键，其结构原理和引脚数量不同，逻辑封装也不同.本电路采4个引脚的贴片按键，其逻辑封装的的设计方案不是唯一的原理图绘制设计准备原理图绘制网表处理PCB布局PCB布线逻辑封装设计物理封装设计后续处理步骤0步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5步骤6步骤702.逻辑封装设计3.1原理图的概念和作用03.原理图绘制原理图（Schematic）是电路的逻辑抽象表示，清晰明了地表达电路所包含的元件类型和数量，以及元件之间的连接关系。原理图在PCB设计中具有两个重要作用：表示电路中的元件及其型号信息；表示电路中各元件的连接关系。工程师在进行项目交接的时候，主要是依据原理图来核对电路设计是否正确。3.2原理图的简单操作放置元件：对照给定的原理图，从逻辑封装库中调取所需要元件的逻辑封装，放置于原理图上合适位置。绘制连线：根据电路的连接关系，使用导线将各个元件逻辑封装的引脚连接起来。03.原理图绘制逻辑封装库原理图元件封装1元件封装2元件封装3元件封装1元件封装2元件封装3元件封装1放置元件绘制连线极性元件注意区分正负12121324按键的1-2、3-4内部相连，按下后，上下连通03.原理图绘制按键控制LED电路的原理图绘制过程课堂实训完成项目1的原理图绘制（20分钟）物理封装设计设计准备原理图绘制网表处理PCB布局PCB布线逻辑封装设计物理封装设计后续处理步骤0步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5步骤6步骤704.物理封装设计4.1物理封装和物理封装库04.物理封装设计物理封装是根据元件实物外形尺寸而设计的图形表示保存物理封装的库称为物理封装库，或者PCB库物理封装和逻辑封装是同一元件在PCB设计过程中不同步骤的不同表示物理封装用于设计流程后段的PCB布局布线步骤，也称为PCB封装4.2纽扣电池座的物理封装设计04.物理封装设计圆形焊盘包括两个主要参数：内直径和外直径。内直径的取值必须大于元件针脚的最大直径。外直径的取值以内直径为参考，一般在内直径的基础上，增加0.5~1.5mm。内直径越大，需要增加的值也越大04.物理封装设计04.物理封装设计逻辑封装1号2号物理封装原点(0,0)20mm坐标(12,0)坐标(-8,0)4.3色环电阻的物理封装设计04.物理封装设计色环电阻的两端是细长的金属针脚，针脚在安装时需要弯折，穿过PCB进行焊接。色环电阻属于直插型元件，其焊盘为圆形焊盘，其物理封装的设计按照放置焊盘和绘制外形丝印两个步骤进行4.4直插型LED的物理封装设计04.物理封装设计04.物理封装设计LED属于极性元件，两个焊盘的位置不能随意调换，遵循“1正2负”的命名规则，1号焊盘是正极，在外形丝印上必须绘制一个表示正极的标记。(0,0)坐标(1.27,0)坐标(-1.27,

0)5.8mm12正极标记4.5贴片按键的物理封装设计04.物理封装设计不穿透底面区域贴片焊盘元件引脚(0,0)1(-4.3,1.95)2(4.3,1.95)4(4.3,-1.95)3(-4.3,-1.95)6mm网表处理设计准备原理图绘制网表处理PCB布局PCB布线逻辑封装设计物理封装设计后续处理步骤0步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5步骤6步骤705.网表处理05.网表处理网表（Netlist）是连接PCB设计前端（原理图）和后端（PCB布局布线）的关键文件。网表处理主要包括写入物理封装信息、网表导出和网表导入三个主要步骤123写入物理封装信息网表导出网表导入网表处理的3项工作5.1写入物理封装信息完成逻辑封装设计、原理图绘制和物理封装设计3个步骤后，工程师需要将物理封装的信息写入到原理图对应的元件。信息写入后，原理图的每一个元件的逻辑封装与其物理封装才真正建立了对应关系CR203205.网表处理5.2网表导出网表PartsBT1电池座封装SW1开关封装…Netsnet1:BT1.1,SW1.1net2:SW1.2,VR1.1…元件标号元件物理封装元件之间连接关系05.网表处理5.3网表导入网表PartsBT1CR2032R1DIP_R…Netsnet1:BT1.1,R1.1…物理封装库CR2032DIP_RLEDKEYPCB图1.调取封装net12.分配连接关系BT1R1第1步，调取封装：在网表的导入过程中，软件首先根据网表的元件物理封装信息，从物理封装库中调取对应的封装，并将元件标号分配至对应的封装。第2步，分配连接关系：封装调取后，根据网表中Nets部分，分配焊盘之间的连接关系。05.网表处理PCB布局设计准备原理图绘制网表处理PCB布局PCB布线逻辑封装设计物理封装设计后续处理步骤0步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5步骤6步骤706.PCB布局6.1布局的基本概念和原则06.PCB布局网表导入后，元件的物理封装是无序排列的，下一个步骤就是要将这些无序物理封装按照设计要求摆放至合适位置，这一过程称为PCB布局（Layout）。布局是PCB设计的关键步骤，合理的布局能够有效提高后期PCB布线的效率和质量，而凌乱、错误的布局将直接影响布线的质量，甚至导致PCB无法完成。先布局，后布线，是PCB设计的基本原则6.2布局的基本操作06.PCB布局BT1R1D1SW1鼠线BT1R1D1SW1板框布局前布局后PCB布线设计准备原理图绘制网表处理PCB布局PCB布线逻辑封装设计物理封装设计后续处理步骤0步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5步骤6步骤707.PCB布线7.1线的基本参数长度L：一般情况下，要求线尽量短，以减小阻抗；特殊情况下，如射频天线，延时走线等情况下，需要增加走线长度；07.PCB布线宽度W：影响导线的阻抗大小和载流能力。线宽过小，则电阻大，影响电路的性能；线宽太宽，则影响布线密度，增加成本厚度D：是制造PCB时，铜箔的厚度。这个参数会影响导线的导电能力。铜箔越厚，导电性能越好，但是电路板成本越高7.2布线的基本操作（参数设置）在业内，PCB布线普遍采用“密尔”作为计量单位，而非毫米。密尔（mil）属于英制单位，1密尔等于千分之一英寸（inch），而1英寸等于25.4毫米，换算过来，1密尔等于0.0254毫米。本项目中，默认线宽设置为30mil，最小线间距设置为6mil07.PCB布线7.2布线的基本操作（绘制连线）07.PCB布线后期处理08.后期处理布局布线完成后，PCB的设计并没有完成，还需要完成一系列的后期处理工作，主要包括导出元件清单、规范元件标号和导出制造文件3个步骤123导出元件清单规范元件标号导出制造文件后续处理的3项工作8.1导出元件清单元件清单（BillofMaterials），简称为BOM表，是从原理图导出的一份包含元件标号、型号、数量和封装等信息的清单文件。PCB工程师在绘制原理图的时候，必须和采购工程师等相关人员确定电路所用到的所有元件的可采购性。一份完整的元件清单还需要提供元件的封装形式、制造商、采购商、价格等信息。08.后期处理8.2规范元件标号