PCB设计技术 课件全套 曾启明 0课程导学、1 PCB设计基础-6 USB集线器电路

PCB设计技术课程课程简介与导学PCBDesign课程定位集成电路技术专业课程地图一上电路基础集成电路技术专业概论一下二上二下三上目标岗位（群）应用数学基础Linux系统操作基础嵌入式C语言程序设计模拟电子技术印刷电路板（PCB）设计半导体器件与工艺仿真单片机应用技术集成电路设计技术机械制图与计算机绘图数字电路与可编程逻辑器件集成电路EDA技术微控制器应用技术集成电路(IC)版图设计FPGA/CPLD应用技术平板显示集成电路设计专用集成电路(ASIC)设计集成电路开发与测试模拟集成电路设计数字集成电路设计集成电路应用系统设计设计方向集成电路版图工程师集成电路工艺工程师测试、应用方向集成电路验证工程师集成电路应用工程师专业基础课程专业核心课程专业拓展课程我们的课在这PCB工程师是进行印刷电路板（PCB）设计和仿真，跟踪电路板制造、焊接和调试过程，并解决相关问题的专业技术人员。就业前景02.就业前景初级PCB工程师—无工作经验02.就业前景中级PCB工程师—2-4年工作经验02.就业前景资深PCB工程师—5年工作经验项目经验是PCB工程师的立身之本是用人单位进行薪酬评定的核心要素课程特点03.课程特点PCB设计初学者初级PCB工程师项目实践这门PCB设计课程课程基于行业特点，从岗位能力需求出发，是一门为PCB设计初学者量身定做的入门及提高课程这门课能帮你的软件使用只是PCB设计的基本要求，工艺规范和布局布线技术才是PCB设计的核心知识。知其然，更要知其所以然03.课程特点布图软件的使用01布局布线规则技术0302电子工艺和规范软件应用工艺与规范布局布线规则技术本课程传统课程课程的教学重点模式具有两大特点：一是学习逻辑难度的渐进能够让学习者更好地掌握知识；二是项目的循环式训练能够让学习者在反复的项目实践中快速掌握软件的使用03.课程特点课程的教学模式传统教学模式封装设计原理图绘制PCB布局PCB布线渐进式项目化教学简单项目进阶项目扩展项目入门项目03.课程特点课程的资源特色难度项目1均为独立、完整项目，难度渐进；所有项目包含知识讲解和操作指导视频；项目1和项目2为手把手式教学，面向零基础学习者；所有项目包含详细的元件图纸；所有项目提供详细的设计示例文档。项目2项目3项目4项目5课程的学习方法04.课程的学习方法一、循序渐进，在实践中掌握软件使用项目1项目2项目3项目4项目5项目？入门难度，元件少手把手教学视频解决主要操作问题简单难度，元件适量工业规范和知识解决进阶操作问题进阶和复杂难度多层板(≥4)，高频布线企业开发实际案例04.课程的学习方法二、利用课程线上资源，混合式学习04.课程的学习方法三、使用配套信息化教材，提高效率教材以讲解PCB设计的工艺规范等核心知识为主，同时以二维码的形式提供知识点的讲解视频、操作视频、课件和元件图纸等资源。学习者在使用教材的时候，可以很方便的使用移动设备获取资源，事半功倍。PCB布线的原则就像是男人去买衣服，尽量少走弯路，直奔主题，让线尽量短，而且直就好！PCB工程师设计经验PCB设计技术课程引言:PCB设计基础PCBDesign执经叩问一词出自明代宋濂的《送东阳马生序》：“又患无硕师名人与游，尝趋百里外，从乡之先达执经叩问。”，意为手拿经书，向他人请教。现形容一个人虚心求学。PCB设计，是一门技术，更是一门手艺。PCB的定义01.PCB的定义还记得这个经典的中学物理实验吗？01.PCB的定义这一堆零散的元件，假设需要搬动，可以怎样做？01.PCB的定义作为载体，将零散的电路元件整合起来是电路板的核心功能悬空的线01.PCB的定义印刷电路板（PrintedCircuitBoard,PCB）使用贴附在板表面的薄铜线完成元件之间的电气连接贴附在板表面的薄铜线PCB的重要概念02.PCB的重要概念金属孔（1号引脚）物理封装丝印金属孔（1号引脚）2号2号金属线物理封装的三个重要作用：标示元件的大小和形状安装和固定元件提供元件之间的电气连接端点引脚是元件之间的连接端点PCB的作用03.PCB的作用元件和PCB共同组成电路的具体物理系统，每一块PCB都是为某一个特定电路量身定制的，PCB是电路的载体，为电路元件提供“安身之所”和电气物理连接03.PCB的作用3个主要功能：为整个电路系统提供物理载体提供所有元件的“专属位置”实现元件之间的电气连接印刷电路板是现代电子系统的核心部件，是一种采用类似“印刷”技术制造的电子底板，英文简称为PCB（PrintedCircuitBoard）PCB工程师是进行PCB设计和相关仿真，跟踪PCB制造过程并解决相关技术问题的专业技术人员。主流的PCB设计软件04.主流的PCB设计软件AltiumDesigner澳大利亚Altium公司1985SiemensPADS美国Mentor公司1981CadenceSPB美国Cadence公司1988国内外四款主流的PCB设计软件立创EDA深圳市嘉立创公司200604.主流的PCB设计软件AltiumDesigner的发展历史19851991200220062019创始人NickMartin成立Protel公司推出Windows版本的Protel软件2001年更名为Altium公司推出经典的ProtelDXP版本软件改进并更名为AltiumDesigner软件推出界面全新的AD19版本AltiumDesigner工具的发展经历了多次的更新，其中经典的版本包括：2000年的Protel99SE、2002年的ProtelDXP和2004年的Protel200404.主流的PCB设计软件AltiumDesigner软件界面04.主流的PCB设计软件AltiumDesigner的特点统一平台封装、原理图、PCB、文档处理和仿真的统一软件环境下简单易用简化复杂的制造工艺知识，使得新手可以快速上手3D视图功能能够产生美观、精细的电路板3D效果图，可视化好04.主流的PCB设计软件AltiumDesigner澳大利亚Altium公司1985SiemensPADS美国Mentor公司1981CadenceSPB美国Cadence公司1988国内外四款主流的PCB设计软件立创EDA深圳市嘉立创公司200604.主流的PCB设计软件SiemensPADS的发展历史PADS软件的前身是PowerPCB工具，历经PADS2005、PADS9.5等多个版本的发展和改善，目前已更新到PADSVX系列19812001200320122014成立MentorGraphics公司美国俄勒冈州推出支持WindowsXP的PowerPCB完善升级更名为PADS2005推出经典的PADS9.5版本应用广泛升级更名为PADSVX系列2016被西门子公司收购04.主流的PCB设计软件SiemensPADS软件界面04.主流的PCB设计软件SiemensPADS的特点布线功能强大特别是针对高密度多层PCB的复杂布线效率更高设计效率高由于规则简单，操作简便，同时兼顾布线效率规则设置简单对工艺的设置操作简单，易于理解，逐步深入04.主流的PCB设计软件AltiumDesigner澳大利亚Altium公司1985SiemensPADS美国Mentor公司1981CadenceSPB美国Cadence公司1988国内外四款主流的PCB设计软件立创EDA深圳市嘉立创公司200604.主流的PCB设计软件CadenceSPB的发展历史CadenceSPB主要包括原理图设计工具OrCAD和PCB设计工具AllegroPCBEditor两个主要模块19881999200520092018由SDASystems和ECAD公司兼并而成收购OrCAD并推出OrCAD9.21版本OrCAD与Allegro整合为SPB系列推出经典的CadenceSPB16.3版本已经升级到SPB17.X系列04.主流的PCB设计软件CadenceOrCAD软件界面CadenceAllegro软件界面04.主流的PCB设计软件规则严谨繁杂工程师需要熟悉每一个工艺细节和规则设置，入门难设计效率明显PCB设计难度越大Allegro体现的设计效率优势越明显扩展插件丰富自定义快捷键，安装第三方插件，有效提高设计效率CadenceSPB的特点04.主流的PCB设计软件AltiumDesigner澳大利亚Altium公司1985SiemensPADS美国Mentor公司1981CadenceSPB美国Cadence公司1988国内外四款主流的PCB设计软件立创EDA深圳市嘉立创公司200604.主流的PCB设计软件立创EDA是一款国产PCB设计软件，基于JavaScript开发，完全由中国团队独立研发，并拥有完全的独立自主知识产权04.主流的PCB设计软件立创EDA标准版软件界面设计软件的选择PCB设计软件的成长之路新手AltiumDesignerSiemensPADSCadenceAllegroPCB工程师选择PADSOrCAD画原理图立创EDA学习PCB设计的关键不仅是要知道“怎么做”（软件的使用），更重要的是知道“做成什么样（布局布线技巧和工艺规范）”布局布线技巧工艺规范软件的使用不要依赖别人，如果不是你自己设计布线，一定要留出充裕的时间仔细检查别人的设计。在这点上很小的预防抵得上一百倍的补救。PCB工程师设计经验PCB设计技术课程项目1:按键控制LED电路PCBDesign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08.后期处理数字正对元件压着元件数字正对压着元件8.3导出制造文件08.后期处理制造文件类似传统相机的菲林，是将PCB图按照一定的分类规则，导出的多张图纸。图纸之间的独立性，能够有效保护电路的元件和连接信息，而PCB制造工厂根据这些图纸，就可以完成进行PCB的制造PCB图线路制造文件丝印制造文件您已经完成了第一个完整的PCB设计流程！将一个电路放在PCB上的什么位置，将其具体的电路元件安装在什么位置，以及其相邻的其它电路是什么，这一切都非常重要。PCB工程师设计经验PCB设计技术课程项目2:功率放大电路PCBDesign钝学累功，将勤补拙钝学累功一词出自北齐颜之推的《颜氏家训·文章》：“钝学累功，不妨精熟”，意思是即使不聪明的人只要刻苦学习，也能取得成就。PCB设计的学习亦是如此，并不需要天资聪颖，智力超群，反而更需要的是耐心和坚持。本章的重点在于熟练设计流程和巩固基本知识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上一章通过一个非常简单的项目实现了PCB设计的基本流程本章将按照相同的流程，完成一个难度有所提高的功率放大电路不再赘述电路结构与原理功率放大电路的结构功率放大电路是一种以输出大功率为目的，将小信号放大，直接驱动负载的电路。功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级，例如驱动扬声器发声。01.电路结构与原理功放芯片电源信号输入信号输出功率放大电路的连接示意图01.电路结构与原理12348765TDA7052VCCIN+GNDVCOUT-NCGNDOUT+++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电容的逻辑封装设计02.逻辑封装设计电容是现代电子系统的基本元件，本项目使用了电解电容和瓷片电容两种类型，其中电解电容属于极性元件，区分正负极，瓷片电容属于非极性电容，不区分正负极。极性电容非极性电容可调电容2.2电位器的逻辑封装设计02.逻辑封装设计需要注意，从现有库中调取的元件必须进行核对和修改，确保与元件的实际情况相符。电位器也称为可调电阻，是一种可以改变阻值的电子元件。本项目采用了一个带旋钮的电位器，用来对输入信号的强度进行调整。电位器的逻辑封装一般可以在软件自带的元件库中找到。132内部电路132作为一个严谨的PCB工程师，对于现有的设计资料，都要保持一种“怀疑”的态度，逐一核对。2.3简单芯片的逻辑封装设计02.逻辑封装设计芯片，学术名称是集成电路（IntegratedCircuit,IC），是一个内部包含了若干个电子元件，具有特定功能的微型电路元件。芯片逻辑封装的设计必须严格按照芯片数据手册（Datasheet）的相关定义引脚名称引脚序号功能描述VP1电源供电IN+2信号输入GND13信号地VC4直流控制OUT+5正相输出GND26电源地NC7不连接OUT-8反相输出VPIN+GND1VCOUT-NCGND2OUT+TDA7052芯片逻辑封装的两种设计方案02.逻辑封装设计两个封装的外形稍有不同，但引脚的数目和序号是相同的。对于元件的逻辑封装，引脚序号和引脚数是关键，影响到具体的电路连接，而外形与电气连接属性无关，更多的是一种元件的形象表达2.4单列排针的逻辑封装设计02.逻辑封装设计本项目使用常规的单列排针，作为电源、输入和输出三端的接头。排针的引脚有2个，其逻辑封装可以设计成多种样式，确保引脚数目和序号正确即可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.逻辑封装设计功率放大电路的原理图03.原理图绘制电源符号放置文本3.1电源符号电源符号的本质是一个带网络名的符号不管符号的外形怎样，只要名称一样，都属于同一个网络如果名称不同，即使外形一样，都属于不同的网络03.原理图绘制电源符号在项目中的使用03.原理图绘制03.原理图绘制3.2放置文本在原理图中放置文本，是原理图绘制过程中的常用操作，主要作为原理图的阅读提示。原理图上的文本没有电气属性，不会影响电路的连接关系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电解电容的选型和封装设计04.物理封装设计电容在电路中一般起到耦合、滤波、去耦、旁路等作用，其中电解电容是最常用的一类极性电容。电解电容的外形一般为圆柱体，根据电容值和耐压值的不同，圆柱体大小也不同。电解电容的内部具有储存电荷的电解质材料，分正、负两极，不可反接。直插型贴片型负极负极根据电容值和工作电压确定尺寸03.原理图绘制04.物理封装设计设计物理封装主要需要确定3个参数：圆柱体直径（DΦ）、两个针脚的间距（F）和针脚的直径（dΦ），这些需要根据电容值和工作电压来确定04.物理封装设计1204.物理封装设计(0,0)坐标(1.25,0)坐标(-1.25,0)6.3mm12正极标记设计要点如下：引脚数量：2（对应逻辑封装，序号是1和2，其中1号为正极）焊盘类型：圆形焊盘，内径约等于d+0.5（0.5+0.5）；焊盘间距：2.5mm；元件外形：直径为6.3mm的圆，并标示1脚为正极。4.2陶片电容的物理封装设计04.物理封装设计瓷片电容是是一种用陶瓷材料作为介质，在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结而成的电容器。瓷片电容是电子电路常用的一类无极性电容，其封装形式以直插型为主。瓷片电容的电容值和工作电压值一般标示于电容的外体上，其中电容值采用科学计数法表示，单位默认是pF。例如，104表示10×104pF，转换为常用单位是0.1μF或者100nF。根据电容值和工作电压确定尺寸03.原理图绘制04.物理封装设计21304.物理封装设计瓷片电容的物理封装设计，与电解电容不同，瓷片电容的两个引脚不区分正负极，只要确定焊盘序号和逻辑封装对应，圆形焊盘的孔径和间距正确即可物理封装原理图封装1212(0,0)(1.25,0)稍大于或等于D4.3电位器的物理封装设计04.物理封装设计在阻值的调整上，部分电位器需要借助螺丝刀等工具；部分电位器自带调节旋钮，方便手持操作。本项目使用左起第二个电位器作为输入信号强度的调整元件04.物理封装设计13213245(0,0)(4.35,0)(2.5,-6.25)直径=9.0mm4.4TDA7052芯片的物理封装设计04.物理封装设计DIP：DualIn-linePackage双列直插封装SOP：SmallOut-LinePackage小外形封装QFP：QuadFlatPackage方型扁平式封装BGA：BallGridArray球状栅格阵列封装芯片作为现代电子产品设备的核心元件，其封装形式多样，在直插型和贴片型两个大类别下，还有多种的物理封装形式，一些常用的封装形式如下：04.物理封装设计功率放大电路的TDA7052芯片使用SOP封装，引脚数为8，一般简称为SO8封装。设计物理封装所需要的关键参数包括：引脚宽度（bp）引脚接触面长度（Lp）引脚间距（e）两列引脚的末端距（HE）芯片实体长宽（D、E）04.物理封装设计芯片引脚宽度bp的范围是0.36~0.49mm，取最大值0.49mm作为焊盘的宽度；芯片引脚接触面长度Lp的范围是0.4~1.0mm，取最大值1.0mm，并取其2倍作为焊盘的长度，即2.0mmbp2xLp1．确定焊盘尺寸04.物理封装设计以芯片的中心为原点，计算1号焊盘的X坐标应为-3e/2，e是芯片引脚的间距。1号焊盘的Y坐标由芯片两列引脚的末端距计算，末端距作为两列焊盘的中心距，因此1号焊盘的Y坐标值为-HE/2，其中HE取其范围5.8~6.2mm的平均值，即6.0mm2．计算焊盘位置坐标1(-3e/2,

-HE/2)458HE3eebpHE04.物理封装设计芯片主体的长度D取其范围4.8~5.0mm的最大值，即5.0mm；芯片主体的宽度E取其范围3.8~4.0mm的最大值，即4.0mm。综上，绘制一个5.0mm×4.0mm的矩形作为元件的丝印外框。该封装是一个对称的形式，一般做法是在1号焊盘旁边添加标识。3．绘制丝印外框ED1ED1号焊盘标识4.5单列排针的物理封装设计04.物理封装设计排针是电子电路中常用的一类低成本连接元件，主要分单列排针和双列排针两种，而连接方式主要分为直插和90度弯折两种。常用的排针有2.54mm和2.0mm间距两种04.物理封装设计(0,0)2.542.55.08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.网表处理写入物理封装信息的理解物理封装信息是将原理图与元件实物联系起来的关键，其本质是指物理封装在库中保存的“名称”，相当于调用的索引05.网表处理物理封装库SO8元件属性属性值…………物理封装SO8…………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板框的概念06.PCB布局板框是指PCB具体的外形轮廓。在实际PCB设计中，板框的形状一般由结构工程师根据产品的外壳、端口位置等因素确定。PCB工程师与结构工程师交互，得到板框的设计要求6.2PCB布局的基本思路06.PCB布局布局是将元件摆放至板框内适合位置的过程。布局需要综合考虑信号质量、电磁兼容性、可制造性、结构、安全规范等方面的因素，其基本思路如下：首先考虑明确PCB的尺寸。其次考虑有结构要求的元件和区域，例如是否限高，限宽、打孔、开槽区域等。然后根据信号的流向和核心元件，进行模块布局。功率放大电路的PCB布局方案06.PCB布局功率放大电路比较简单，并没有结构和特殊元件的要求，因此可以首先根据元件的数量大体估算PCB的尺寸大小。其次，元件的总体布局一般按照信号的流向进行规划。电路可以划分四个主要模块：芯片、电源、输入、输出电源输入输出芯片确定整体布局后，需要将各功能模块电路的元件，按照信号的流向和尽量减小连线长度的原则进行放置。例如，电源模块05.网表处理J1C1C2功率放大电路的参考布局06.PCB布局J1J2J3C1C2C3VR1U16.3鼠线隐藏06.PCB布局鼠线移动中的元件鼠线是指示焊盘之间表示连接关系的辅助线。对于复杂的PCB，凌乱的鼠线反而会干扰视线，在布局过程中一般会选择隐藏这些鼠线。一些完善的PCB设计软件在当选中某一个元件进行移动时，将会动态显示相关的鼠线。6.4网络的高亮显示06.PCB布局网络是指在PCB中同一个连接关系焊盘的组合。一些特殊网络，例如电源网络和地网络，一般具有多个连接点，通过颜色设置，在布局时将这些网络相关的焊盘进行“高亮”显示，能够让PCB工程师快速、清晰的了解该网络的分布，提高效率。地网络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普通信号线和电源线07.PCB布线元件1元件2×ABCDEFGH135度对于普通信号线，基本的布线原则如下：普通信号线要尽量短而直。不使用锐角或直角走线，以尽量减少由于线宽变化导致的阻抗突变。电源线是PCB非常重要的线类型。在布线空间允许的情况下，电源线要尽量宽和短，一是提高载流能力，二是以减小线路的电阻，进而降低电压在线路上的损耗。功率放大电路的布线（除GND外）07.PCB布线W=50milW=20mil135度7.2走线孔07.PCB布线布线过程中，进行走线层切换时，需要用到“孔”走线孔02元件封装的通孔焊盘元件孔01走线孔是在布线过程中，需要连接不同层之间的线路，临时增加的一种金属孔，一般为圆形。走线孔的原理示意图07.PCB布线ABTopBottom侧面示意图AB外径内径孔俯视示意图内径≥6mil线在电路板不同层之间切换时，需要用到“孔”来过渡，因此走线孔一定是金属化孔，内壁镀铜。上图A点在PCB的顶层（Top），B点在底层（Bottom），A点到B点的走线，必须通过一个内壁镀铜的孔来完成连接。走线孔一般称为“过孔（Via）”走线孔的参数设置07.PCB布线走线孔主要包括内径和外径两个参数：内径的大小一般由工程师根据经验，结合线宽、布线空间等因素进行设定。需要注意的是，内径的值不能过小，按照目前的制造工艺，一般不小于6mil。走线孔的焊环有要求，不能小于4mil，因此要求外径必须大于内径+8mil。内径>6mil外径>内径+8mil焊环>4mil功率放大电路的走线孔07.PCB布线本项目的PCB设计中使用了一个走线孔，用于TDA7052芯片3、6号引脚与地网络的连接。走线孔的内径为37mil，外径为55mil顶层焊盘走线孔7.3简单的铺铜操作07.PCB布线元件焊盘走线孔在电气连接上，只需要把这6个连接点连接在一起，就可以完成地网络的布线。一种简单的方式是使用金属线把6个点连在一起，尽管这种方式能够在电气连接上满足设计要求，但不是最优的功率放大电路的GND网络铺铜07.PCB布线Bottom层GND网络铺铜区域地网络铺铜区域的两种绘制方案07.PCB布线在电气连接上，两种方案均满足设计要求，但在效果上是有区别的。左图的铺铜区域并没有覆盖整个PCB区域，PCB制造时右侧将不会覆盖铜，在结构上造成PCB的不对称铺铜区域铺铜区域铺铜操作的优点07.PCB布线相比连线方式，铺铜具有以下优点：提高连接的效率增加载流面积，提高载流能力减小地线阻抗，提高抗干扰能力降低压降，提高电源效率与地线相连，减小环路面积后期处理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8.1元件产品代码08.后期处理元件产品代码（PartNumber）是元件进行采购时的产品代码。不同的产品代码代表着元件不同的参数和封装。其产品代码一般可以在制造商所提供的数据手册“ORDERINGINFORMATION”（采购信息）部分找到。铺铜区域铺铜区域08.后期处理封装代码封装代码8.2元件标号的位置08.后期处理数字正对元件压着元件数字正对压着元件U1U1正确错误元件标号主要用于元件焊接装配时的位置确定，以及调试检修时的元件定位。元件标号放置的核心思想是让标号能够清晰、明确地指示对应的元件，不发生歧义。同时，要确保元件焊接安装后，元件不能遮挡元件标号，因此元件标号不能放置于封装内部8.3光绘文件光绘是一种图形文件，是PCB制造设备之一的激光光绘机所需的底片文件。光绘文件是从PCB导出制造文件的工业术语，也称为Gerber文件。PCB光绘文件与制造原材料紧密相关。PCB制造的主要原材料是双面覆铜板。08.后期处理08.后期处理1、根据线路层的光绘文件，通过腐蚀覆铜板上特定区域的铜形成线路。2、根据钻孔层的光绘文件，制造元件孔和走线孔。3、根据阻焊层的光绘文件，制造绿油覆盖区域。4、根据丝印层的光绘文件，制造字符和元件的丝印外框等。PCB的制造过程您已经完成了第二个项目完整的PCB设计流程！完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁。PCB工程师设计经验PCB设计技术课程项目3:助听器电路PCBDesign条入叶贯，融会贯通条入叶贯一词出自汉代王充的《论衡》：“通人知士，虽博览古今，窥涉百家，条入叶贯，不知审知”，比喻对知识深入精微，融会贯通。本章将会使用前面两章的设计好的元件。助听器的应用助听器是一种能够将声音信号进行实时采集和放大的电子装置，可以帮助听力障碍者改善听觉。早期的助听器采用晶体管设计，随着耗电更低，稳定性更高的集成电路出现，基于集成电路的助听器迅速地取代了晶体管助听器。电路结构与原理助听器电路的结构助听器电路采用电阻电容、三极管等分立元件，组成两级放大电路，将麦克风所采集数米范围内的声音放大，输出至3.5mm直径的通用耳机接口。01.电路结构与原理三极管放大电路电源驻极体麦克风3.5mm耳机接口功率放大电路的连接01.电路结构与原理输入放大输出电源部分逻辑封装设计2.1麦克风的逻辑封装设计02.逻辑封装设计驻极体麦克风具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路。麦克风包含两个引脚，其中与外壳连接一端为接地端。麦克风属于极性元件，在逻辑封装设计时，引脚的序号遵守“1正2负”规则实物图逻辑封装1逻辑封装2接地端1212122.2三极管的逻辑封装设计02.逻辑封装设计三极管是一种电流控制的半导体器件，其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号。封装形式上，三极管包含发射极（Emitter,E）、基极(Base,B)和集电极（Collector,C）三端，根据工作电压的极性，三极管分为NPN型和PNP型PNP型三极管NPN型三极管核对逻辑封装的引脚排序02.逻辑封装设计三极管属于常用元件，其逻辑封装可以在PCB设计软件自带的封装库中找到。为了确保与后期物理封装设计的一致性，调用的逻辑封装需要核对其引脚序号，确保与厂商数据手册相符合。为了方便后期封装的核对，引脚的序号不能隐藏。2.3开关的逻辑封装设计02.逻辑封装设计开关是一种控制电路通断的电子元件，本项目使用拨动开关。与第2章按键控制LED电路的轻触按键不同，拨动开关带有自锁功能，能够锁定当前通断状态。(a)逻辑封装(b)实物图(c)电路连接2.4耳机连接座的逻辑封装设计02.逻辑封装设计耳机连接座是一种用于连接耳机音频接头和PCB电路的电子元件，最常见的类型是3.5mm口径的耳机连接座。3.5mm是指音频接头的直径，为了能够让接头能够顺利接入，连接座的口径一般等于3.6mm02.逻辑封装设计本项目采用的耳机连接座型号为PJ-307，是一种带有5个引脚的立体声连接座。图(b)所示为耳机连接座的电路连接，1号引脚是接地端，2、3号引脚，4、5号引脚分别为两个声道的接触端，每个声道带有插入检测功能。(a)实物图(b)电路连接(c)逻辑封装2.5栅格的进阶使用02.逻辑封装设计格点线条形状脱离格点原理图绘制3.1元件复用03.原理图绘制功率放大电路原理图助听器电路原理图按键控制LED电路原理图3.2元件的物理封装属性修改03.原理图绘制元件在原项目已经写入了物理封装信息，因此在新项目的原理图设计过程中，必须逐一核对这些元件的物理封装信息，并根据当前项目的要求进行调整。例如，电解电容的物理封装需要根据当前项目的容值、耐压等要求，确定正确的物理封装。助听器电路原理图03.原理图绘制物理封装设计4.1物理封装库的管理04.物理封装设计随着项目经验的增加，PCB工程师积累的元件封装会越来越多，逐渐构成一个专属的“封装库”。一种常见的管理方式是将所有元件的物理封装逐渐累加到同一个库。所有的PCB设计项目，均从单一物理封装库中调取元件。单一物理封装库方式的优点是便于管理，但存在隐患物理封装库元件1元件2元件3元件n-1元件nPCB1PCB2PCB3元件n-1元件3元件1不同的PCB调用一种严谨的元件物理封装库的管理建议04.物理封装设计积累封装库元件1元件2元件3元件n-1元件nPCB1PCB2元件1元件3项目封装库1元件1元件3项目封装库2复制调用建立一个“积累封装库”，整理项目实践中遇到的所有元件物理封装，规范命名，存放于库中；针对每一个具体的PCB项目，建立对应的“项目封装库”，从“积累封装库”复制所需要的元件封装至当前项目封装库，并在复制过程中确认封装参数的正确性4.2麦克风的物理封装设计04.物理封装设计负极负极驻极体麦克风的物理封装设计要点03.原理图绘制(0,0)坐标(1.27,-2)坐标(-1.27,-2)9.4mm矩形焊盘表示正极122引脚的直径为0.5mm，圆形焊盘的内径可设置为0.9mm左右以元件投影中心为原点，根据两个引脚的位置，1号焊盘（正极）和2号焊盘的位置坐标为（-1.27,-2）和（1.27,-2）1号焊盘是正极，除了使用“+”丝印表示正极，也可以使用矩形焊盘来标示。4.3三极管的物理封装设计04.物理封装设计三极管具有三个引脚，定义分别为基极B、集电极C、发射极E，在设计物理封装时，三个引脚焊盘的顺序必须和封装严格一致。三极管常见的封装形式有直插TO-92（TransistorOutline）和贴片SOT-23（SmallOutlineTransistor）两种11TO-92封装04.物理封装设计SOT-23是一种典型的贴片型晶体管封装形式，相比TO-92封装形式，其体积更小广泛应用于高元件密度的电路SOT-23：微型晶体管封装2.404.物理封装设计TO-92封装的设计要点针脚的直径为“0.46±0.1”，图纸中给出了建议的焊盘内径为0.6mm；引脚间距为1.27mm。正常情况下，焊盘的间距必须严格等于引脚的间距，不能改动。然而这里建议的焊盘间距为2.0mm，增大了焊盘之间的间距，这是为了防止焊接过程中，焊盘间距较小导致的短路问题；焊盘的外形采用了“槽型”，也就是长条型，主要目的是防止焊盘之间的距离过小，违反最小的安全间距；封装的丝印外形为一非规则半圆形。4.4拨动开关的物理封装设计04.物理封装设计电路采用型号为SS-12D00的1P2T（单刀双掷）拨动开关内径≈0.8mm坐标(-2.5,0)8.5mm123(0,0)2.53.7mm4.5PJ-307耳机连接座的封装设计04.物理封装设计电路采用型号为PJ-307的立体声耳机连接座实物图内部电路耳机连接座一共包含5个引脚，其中1号引脚是接地端，2、3号引脚为一声道，4、5号引脚为另一声道。该耳机连接座具有插入检测功能，耳机头插入后，2、3号引脚、4、5号引脚将会从短路变为开路状态，可以通过单片机的I/O口进行检测。04.物理封装设计PJ-307耳机连接座的封装设计要点Unit:mm(0,0)圆形非金属孔1.50.8(0,-5)(-2.5,-5)以元件中心为原点是比较合适的方案，1号焊盘更接近元件的中心位置。以1号焊盘的中心为原点，可以计算其他焊盘的位置坐标：13网表处理05.网表处理复用元件的物理封装信息核对05.网表处理1234电路的最高工作电压是3.3V。两个电解电容的电容值分别为1μF和100μF，与第2章功率放大电路的10μF和220μF不相同，因此需要按照元件的选型规格书重新确定元件尺寸。PCB布局6.1圆角板框设计06.PCB布局呈直角的PCB板框容易造成板体的划伤，同时扎伤人，在PCB制造中，当客户没有特殊要求时,PCB板框的直角一般会建议做成圆角的形式，设计软件对板框的转角进行圆角处理的过程，称为“倒角”直角直角圆角(a)按键控制LED电路(b)功率放大电路(c)助听器电路6.2PCB的开槽（挖洞）06.PCB布局圆形开槽开槽是指在闭合PCB板框内部挖空一定形状的区域。开槽的原因一般有两个：一是结构需要，配合外壳装配需要等在特定位置挖空PCB；二是电气隔离需要。助听器电路PCB的左下角设计了一个圆形的开槽。6.3元件对齐06.PCB布局左对齐居中对齐右对齐顶端对齐垂直居中底部对齐元件对齐是PCB设计软件提供的一项功能，能够有效提高布局的效率和质量。元件对齐方式有左对齐、右对齐、顶部对齐、底部对齐、居中对齐和垂直对齐6种。在保证PCB性能的前提下，使得元件整齐有序，是一个优秀PCB工程师追求的目标。元件无法自动对齐的原因06.PCB布局在具体应用时，一些新手在应用自动对齐工具时，可能会出现不能对齐的情况。这种情况并非软件问题，是由于元件物理封装设计时参考原点的设置不统一造成的PCB布线7.1安全间距07.PCB布线安全间距是PCB的基本规则，分为电气安全间距和非电气安全间距两类线与线≥4mil线与过孔≥4mil线与焊盘≥4mil过孔与过孔≥4mil导线间距由制造设备的蚀刻精度决定，按照目前主流的制造能力，导线间距要求大于4mil1.导线间距2.焊盘与焊盘的间距07.PCB布线焊盘与焊盘的间距由制造设备的蚀刻精度决定，同时要考虑元件焊接时的安全距离。按照目前的制造能力，焊盘与焊盘之间的间距要求大于10mil贴片焊盘之间通孔焊盘之间贴片与通孔焊盘之间≥10mil≥10mil≥10mil3.铜块间距07.PCB布线铜块是PCB上的大面积金属。铜块与铜块、铜块与导线、铜块与焊盘之间的距离一般大于导线间距，取导线间距的2-3倍铜块铜块与导线铜块与焊盘铜块与过孔铜块与铜块≥2×导线间距≥2×导线间距≥2×导线间距≥2×导线间距4.铜块与板框边沿的距离07.PCB布线在PCB制造中，出于电路板成品机械方面的考虑，避免由于铜皮裸露在板边可能引起卷边或电气短路等情况发生，一般会将大面积铺铜块相对于板框边沿内缩20mil以上板框铜块到板边的距离≥20mil铜块7.2单平面多区域铺铜07.PCB布线铜块1铜块2铜块3单平面多区域铺铜实现过程07.PCB布线NET1GNDVCC其他网络1选平面顶层主要用于普通信号线的连接，完成的连线无法保证完整的铺铜平面，因此底层是铺铜平面更合适的选择。单平面多区域铺铜实现过程07.PCB布线2标识网络分布为需要的铺铜连接的网络设置不同颜色。标识网络分布是为了方便PCB工程师在绘制铺铜区域时，实时了解连接点的分布情况NET1GNDVCC单平面多区域铺铜实现过程07.PCB布线3绘制铺铜区域根据网络的颜色标识，可以直观的了解各个网络的连接点分布，并绘制铺铜区域。多个网络的绘制顺序没有严格要求，具体的铺铜区域也没有标准方案。VCCNET1GND另一种铺铜区域绘制方案07.PCB布线铺铜区域的具体实现形式是多样的，没有标准答案。上一个方案中3个网络的铺铜区域基本占满整个平面，这是正确的做法。左图所示为另一种铺铜区域的绘制方案，两种方式都可以完成铺铜连接，但该方案将会造成该平面部分区域的铜缺失，从而影响结构的稳定性。VCCNET1GND铜缺失后期处理8.1制造文件的导出08.后期处理文件至PCB制板工厂的两种交付方式设计源文档制造文件08.后期处理线路层（Routing）每一个电气层的线路信息，工厂可根据这些信息制造对应层的金属线路，建议使用“正片”方式输出，文件数与层数一致丝印层（Silkscreen）顶层和底层的字符、油墨信息，工厂可根据这些信息制造电路板上的白色油墨，文件数为2助焊层（PasteMask）指示贴片封装焊盘的大小和位置，也称为“钢网层”，用于焊接阶段，与PCB制造无关，文件数为2阻焊层（SolderMask）指示电路板上绿油的覆盖区域，也称为“绿油层”，用于阻止绿油铺进焊盘和指示需要露出铜的区域，文件数为2钻孔图形层（DrillDrawing）PCB上钻孔位置、数量及大小信息的图形文件，文件数为1钻带文件（NCDrill）能够被数控钻机导入识别的钻孔文件，可以理解为是直接驱动钻机工作的指令文件，文件数为11.线路层08.后期处理线路层是电气层的线路信息，主要用来制造PCB上的线路、铜块、过孔焊盘和元件焊盘，其数量与PCB的层数相关。图中黑色部分是需要保留铜箔的部分，而白色部分是需要刻蚀，去除铜箔的部分顶层线路底层线路白色：刻蚀部分2.丝印层08.后期处理丝印层主要用于制造顶层和底层的印制信息，例如元件的轮廓和标注，各种注释字符等。丝印层的文件数是固定的，包含顶层和底层两个制造文件顶层丝印底层丝印白色：刻蚀部分3．助焊层08.后期处理助焊层，又称为钢网层，英文为PasteMask。该层虽然从PCB文件中导出，但其实与PCB制造无关。助焊层，顾名思义是帮助焊接，而且帮助很“偏心”，仅帮助贴片类型的焊盘本项目没有贴片焊盘的元件，因此都是空白的顶层助焊底层助焊白色：刻蚀部分4．阻焊层08.后期处理阻焊层，又称为绿油层，英文为SolderMask，主要用于制造PCB上的绿油。图中白色部分是覆盖绿油的区域，黑色部分是不覆盖绿油区域。在行业中，阻焊层又称为“开窗层”，如果不想PCB上某些元素覆盖绿油，就可以在阻焊层中设置为“黑色”顶层阻焊底层阻焊白色：刻蚀部分白色：覆盖绿油黑色：不覆盖绿油5．钻孔图形层08.后期处理钻孔图形层是描述PCB上所有钻孔信息的图形文件，包含孔的尺寸、数量、电镀和偏差等信息。上图所示为助听器电路PCB的钻孔图形层，文件以图表的形式描述了PCB中所有孔的相关信息。SizeCntSymbolPlated尺寸数量符号电镀偏差6．钻带文件08.后期处理钻带文件是一种程序性文档，其主要作用是为数控钻机提供钻孔的坐标信息，指示钻头的相关位置进行钻孔。左图为助听器电路PCB的钻带文件，该文件和钻孔图形层共同描述了PCB的钻孔信息。8.2CAM350软件介绍08.后期处理CAM350是DownStream公司出品的一款PCB制造工艺检查和编辑软件，是制板厂技术人员的常规软件，基于客户提供的原始资料和工厂的制造能力，修正相关制造文件，为各个制造的工序提供正确的信息文件。CAM350V9.5CAM350是PCB制造阶段的EDA工具，作为PCB工程师，并不需要精通CAM350软件的使用，掌握基本的导入和查看功能即可，以确保所交付制造文件的正确性。您已经完成了第三个项目的PCB设计流程！在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性，在此前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐。PCB工程师设计经验PCB设计技术课程项目4:FM收音机电路PCBDesign韦编三绝，刻苦努力韦编三绝一词出自西汉司马迁所著的《史记·孔子世家》，原指孔子勤读《易经》，致使串联竹简的皮绳多次脱断，现用于比喻勤奋用功，刻苦治学。PCB设计的学习正是需要这种精神，在反复的项目实践中提升能力。收音机的应用收音机是一种能够将无线电信号进行接收、解码并转换为声音信号的电子装置。FM收音机是接收FM（调频）载波方式无线电信号的收音机。电路结构与原理FM收音机电路的结构电路以芯片GS1299为核心，采用7号电池和稳压芯片组成电源模块，3.5mm耳机接口同时作为信号接收端和声音信号的输出端，采用贴片晶振提供时钟信号，控制信号由5个轻触按键输入。01.电路结构与原理GS1299专用FM芯片电池3.5mm耳机接口稳压芯片按键×5晶振FM信号声音FM收音机电路原理图01.电路结构与原理主芯片电源输入/输出晶振按键逻辑封装设计2.1GS1299芯片的逻辑封装设计02.逻辑封装设计GS1299是由国内企业生产的一款内置MCU，用户无须编写程序的立体声收音机专用芯片GS1299芯片采用SOP16封装，引脚按逆时针方向顺序排布。工程师在设计逻辑封装时，在无特别要求的情况下，可以按照上图给定的形式和引脚排列进行设计12345678161514131211109引脚名称功能描述GND接地端，连接PCB地平面FM_INFM信号输入RCLK32.768kHz参考时钟输入VDD电源输入LOUT,ROUT左、右声道输出SEEK-,SEEK+向上搜索、向下搜索VOL-,

VOL+声音减小、声音增加PN电路功能开启/关闭+-02.逻辑封装设计逻辑封装的设计方案不是唯一的，不少PCB工程师在设计芯片逻辑封装时，不会限制于引脚的顺序，而是以引脚功能进行分类排序。右图给出了GS1299芯片的另一种逻辑封装形式，使相同功能的引脚相邻接地信号相关引脚音频输出时钟按键输入相关引脚电源输入天线信号方案1方案22.2电池座的逻辑封装设计02.逻辑封装设计7号电池座防滑柱2451234方案1方案27号电池2.3耳机座的逻辑封装设计02.逻辑封装设计本项目采用的3.5mm耳机座型号为PJ-313，相比第4章助听器电路中使用的PJ-307去掉了插入检测功能，结构相对更为简单，其逻辑封装可以参考PJ-307的设计过程接地端(3)右声道(1)左声道(2)实物图逻辑封装2.4按键的逻辑封装设计02.逻辑封装设计按键是电子电路常用的输入控制元件，从结构上一般分为自锁按键和回弹按键两种项目使用了一种成本更高，触感更好的硅胶回弹按键，右图所示。与第2章中学习的四脚贴片按键不同，该按键只有两个引脚，内部结构更为简单自锁按键回弹按键02.逻辑封装设计三种设计方案在电路连接上均是正确的，但各有优劣。设计方案1的样式更适合自锁按键；设计方案2显示了引脚的序号，对于两个引脚的非极性元件来说是没有必要的，这些多余的信息会影响页面的整洁性。因此，设计方案3是更为合适的。设计方案1设计方案2设计方案32.5晶振的逻辑封装设计02.逻辑封装设计晶振主要分为无源晶振和有源晶振两类。无源晶振的内部是纯粹的石英晶体，需要芯片内部锁相环等时钟电路共同工作才能起振。有源晶振内部集成了起振电路，无需外部添加其他元器件即可正常工作，但其需要外部电源供电各种类型的晶振无源晶振的逻辑封装2.6螺孔的逻辑封装设计02.逻辑封装设计螺孔螺丝孔的逻辑封装及电路连线02.逻辑封装设计晶螺孔的设计方法分为两种：一种是在PCB布局步骤中，通过手动的方式添加。这种方式不需要设计螺丝孔的逻辑封装，也不需要在原理图中添加螺丝孔。另一种方法是将螺丝孔看作电路的元件，使之出现在各个设计环节中，以确保原理图和PCB图的严格一致。逻辑封装螺孔接地螺丝孔逻辑封装的设计非常简单，其本质是一个外形类似圆圈的单引脚元件。电路中使用了3个螺丝孔，并连接到“地”网络。原理图绘制3.1网络标号03.原理图绘制网络标号是介于连线和电源符号之间的一种连接关系表示形式。如元件A的n3引脚与元件B的n4引脚所示，各自从引脚中引出一根短线，并设定一个相同的网络名称，就可以实现两个引脚之间的连接。这种方式相比连线，不需要使用线条连接，能够增加页面的整洁度元件A元件Bn1n2n3n4n1n2n3n4VCCVCCNET1NET1连线（网络名称隐藏）电源符号网络标号天线信号输入线路的网络标号03.原理图绘制使用网络标号标示重要网络（FM_IN）3.2元件描述规范03.原理图绘制元件标号元件值1．元件标号的描述规范03.原理图绘制类别代表字母类别描述电阻RRES排阻RNRESArray热敏电阻RTRES

Thermal压敏电阻VRRES

Varistor电容CCAP排容CNCAPArray钽电解电容CTCAPTAN电解电容CACAP

Electrolytic可变电容VCCAP

Varistor磁珠FBBEAD电感LINDUCTOR变压器TTransformer二极管DDIODE类别代表字母类别描述LED指示灯LEDLEDMOSQMOSFET三极管QTRANSISTOR芯片UIC板卡内连接器JPCONNECTOR板卡对外连接器PCONNECTOR熔丝FFUSE开关SWSWITCH有源晶振XCRYSTAL

Active无源晶振YCRYSTAL

Passive继电器RYRelay峰鸣器BBEEP电池座BATBAT_CON测试点（焊盘）TPTEST_POINT2．元件值的描述规范03.原理图绘制材质？耐压值？封装形式？精度？封装形式？左图中大部分元件的元件值均未达到规范要求。电阻R12仅给出了阻值，精度和封装形式均未显示；电容C4仅给出了电容值，缺少材质、耐压值和封装形式等信息。对于电路设计工程师，仅给出左图所示的元件值描述方式尚可理解，而