《电子CAD》第2版 第六单元

主编：张兆河孙立津2023-6《电子CAD》第2版第六单元工程项目PCB高级设计了解PCB元器件布局需要考虑的因素，熟知元器件布局严格遵循的布局原则，掌握PCB板层应用设计操作，进一步掌握PCB手工布局、手工布线的操作方法。理解PCB板上各元器件间正确交互布线的意义。掌握电路板覆铜设计的目的和作用，能进行电路板覆铜的设置和设计操作。第六单元工程项目PCB高级设计1．进一步掌握印刷线路板布局遵循原则。2．熟练进行关键元器件的手工布局操作。3．掌握PCB手工布线的一般操作方法。4．会进行PCB覆铜的设置与具体操作。第六单元工程项目PCB高级设计进一步增强PCB板层设计操作相关信息意识，发展流程建设思维。进一步增强软件中英文识别与应用能力。促进独立思考，形成严谨做事，工艺严格设计的思维方式。能掌握PCB手工布线及覆铜操作，强化应用意识，强化电气安全信息意识。自信自强，守正创新，培育符合社会主义核心价值观的审美标准。强化PCB技术信息社会责任。贯彻党的二十大精神，自觉践行社会主义核心价值观。第六单元工程项目PCB高级设计项目分类项目二习题实训项目一项目一汽车棚门禁PCB交互设计操作（1）学会对重要元器件交互布局的操作方法，使其布局更合理更符合电气工作特性。（2）掌握交互布局的关键操作步骤。（3）学会对重要元器件交互布线的操作方法，使其布线更合理、更符合工艺设计要求。（4）掌握交互布线的关键操作步骤。项目一汽车棚门禁PCB交互设计操作电子元器件实物布局如何考虑？

在前面单元中已经介绍了PCB相关的基础知识。现列举如下：（1）单面PCB，如图6-1-1所示的继电器PCB。（2）双面PCB，如图6-1-2所示的汽车棚门禁PCB主板。项目一汽车棚门禁PCB交互设计操作电子元器件实物布局如何考虑？（3）多层PCB，某品牌的20cm×20cm电脑主板，如图6-1-3所示。项目一汽车棚门禁PCB交互设计操作

几个电子产品的实物布局PCB效果图如图6-1-4（a）～（c）所示。项目一汽车棚门禁PCB交互设计操作PCB布局遵循的原则提高篇首先，根据电子产品设计要求及开发制作成本，充分考虑PCB尺寸。其次，确定特殊元器件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。另外，布局还应考虑以下原则：（1）尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。……

项目一汽车棚门禁PCB交互设计操作混合信号PCB设计混合信号PCB设计是一个复杂的过程，设计时要注意以下几点：（1）将PCB尽最大限度分区为独立的模拟电路部分和数字电路部分。（2）尽可能通过合理的单元功能电路及元器件布局，实现模拟和数字电源分割布局。（3）注意A/D转换器跨分区放置。……项目一

任务一汽车棚门禁交互布局操作做中学首先，先看一下关于汽车棚门禁电路设计的工程项目文件“Door.PRJPCB”设计结果窗口，如右图6-1-5所示。（1）新建“Door.PRJPCB”工程项目文件（新建“*.PRJPCB”工程项目文件操作步骤此处省略，可参考第五单元。），新建“Door.SCHDOC”（新建“*.SCHDOC”原理图文件操作步骤此处省略，可参考第三、四单元。）。项目一

任务一汽车棚门禁交互布局操作做中学（2）新建“Door.PCBDOC”文件。（3）单击Mechanical1工作层选项标签，绘制一个125mm×110mm大小的矩形框作为电路板的物理边界，再切换到禁止布线层，绘制一个123mm×108mm大小的矩形框作为电路板的电气边界。项目一

任务一汽车棚门禁交互布局操作做中学（4）进行4个焊盘放置操作。设置方法、操作步骤同上一单元，此处不再重述。（5）-（8）由原理图生成PCB，主要步骤同上一单元或见教材详细步骤。主要过程如下图所示。项目一

任务一汽车棚门禁交互布局操作做中学（9）考虑之前提到单片机晶振电路工作的重要性，先对其进行交互布局操作。将单片机STC90C58RD+、晶振、贴片电容移至电路板中心，如图6-1-11所示。（10）根据单片机芯片的14、15引脚（XTAL1、XTAL2引脚）位置，依次放置Y1晶振、C01、C02，按空格键，改变其元件方向，就近放置在单片机芯片引脚处，如图6-1-12所示。项目一

任务一汽车棚门禁交互布局操作（11）精细布局Y1、C01、C02（有时，肉眼很难分辨）。仔细看PCB布局图，将其放大，观察它们飞线并不够竖直，而且电容C01、C02顶端并没有对齐。一方面参考飞线方向及长短。另一方面移动Y1、C01、C02，将飞线拉竖直。再选择C01、C02电容，通过单击“Edit”→“Align”菜单命令，在子菜单下选择“AlignTop”命令，精确放置结果如图6-1-13所示。项目一

任务一汽车棚门禁交互布局操作（12）按照元器件布局顺序与一般就近原则，将其他元器件手工布局完成，包括文字标注等内容。最终完成的“Door.PCBDOC”电路PCB布局图，结果如图6-1-14所示。（13）单击“File”→“SaveAll”菜单命令，最终保存所有文件。（14）单击“View”→“Boardin3D”菜单命令，PCB的3D仿真效果如图6-1-15所示。项目一

任务二汽车棚门禁交互布线操作做中学

下面来手工完成汽车棚门禁单片机芯片14、15引脚到晶振的导线连接设计，且锁定。（1）打开汽车棚门禁电路“Door.PRJPCB”工程项目文件，单击打开“Projects”面板下的“Door.PCBDOC”文件。（2）单击“Wiring”工具栏中的按钮或单击“Place”→“InteractiveRouting”菜单命令，即可进入放置导线命令状态，此时光标变为十字形状。项目一

任务二汽车棚门禁交互布线操作做中学（3）移动光标到14引脚焊盘上，待光标变为小圆圈时，单击鼠标左键即可确定导线的起点在该脚上。如图6-1-16虚线圈所示。（4）移动光标至Y1的2脚焊盘处，单击即可确定导线的终点，然后右击退出绘制导线命令，导线连接结果如图6-1-17所示。项目一任务二汽车棚门禁交互布线操作做中学（5）同理完成15引脚到Y1第1引脚的导线连接。结果如图6-1-18所示。（6）双击14引脚与Y1第2引脚的导线，打开“Track”对话框，选择“Locked”复选框，完成导线锁定操作，即表示此线在将来的自动布线中保持不变。对话框如图6-1-19所示。项目一任务二汽车棚门禁交互布线操作做中学（7）同理完成15引脚到Y1第1引脚的导线锁定。（8）导线规则设置。单击“Design”→“Rules（规则）”。（9）依次单击打开“Routing（布线）”→“Width”→“Width”选项，在“PreferredWidth”（典型宽度）栏填入“0.254mm”，在“MaxWidth”（最大宽度）栏填入2.0mm，结果如下图6-1-20所示。可以单击“Apply”按钮，立即使设置生效。项目一任务二汽车棚门禁交互布线操作（10）接下来，其余导线全部自动布线，单击“AutoRoute”→“All”菜单命令，单击按钮，进行自动布线，结果如图6-1-21所示。（11）最后，还可以调整自动布线的结果。例如，调整绕远的导线、转直角的导线等。图6-1-21汽车棚门禁电路PCB自动布线结果项目二汽车棚门禁电路板的覆铜设计（1）熟悉设置覆铜参数。（2）掌握PCB覆铜具体操作步骤。PCB覆铜设计这一步可以省略吗？很简单电子产品PCB覆铜设计过程是可以省略的。但是，随着电子产品设计的“水涨船高”，较复杂的PCB整体设计尤其是在PCB的设计过程中，……项目二汽车棚门禁电路板的覆铜设计增加覆铜设计

如图6-2-1所示为汽车棚门禁电路PCB底层覆铜面板效果图。图6-2-1汽车棚门禁PCB主板（底面）覆铜效果图项目二汽车棚门禁电路板的覆铜设计换个角度更美

在PCB编辑状态下，按“P+G”组合键，弹出“PolygonPour”（覆铜）对话框，可以进行覆铜的放置与属性编辑，如下图6-2-2所示。项目二任务一汽车棚门禁PCB覆铜参数设置做中学

下面结合汽车棚门禁电路工程项目设计，进行对电路地线的覆铜操作。（1）打开“Door.PCBDOC”文件。（2）单击“Tools”→“Un-Route”→“Net”菜单命令，此时光标变成十字状态，将光标移至任意一段地线（连接GND导线）上，如图6-2-4所示。（3）单击即可完成删除所有地线网络的布线，此时汽车棚门禁电路PCB图变成如图6-2-5所示效果，自动布线的地线没了，变回飞线状态。项目二任务一汽车棚门禁PCB覆铜参数设置（4）单击“Design”→“Rules…”菜单命令，设置覆铜“连接方式”对话框如图6-2-6所示。（5）单击“PowerPlaneClearance”→“PlaneClearance”设置规则选项，将安全间距设置为0.5mm，如图6-2-7所示。单击“OK”按钮。最后，单击“File”→“SaveALL”菜单命令，将文件保存。项目二任务二汽车棚门禁PCB覆铜操作做中学完成了前面几项准备工作，汽车棚门禁PCB就可以进行覆铜的操作了。（1）单击“Place”→“PolygonPour”菜单命令或按“P+G”组合键，弹出“PolygonPour”（覆铜）对话框，设置覆铜相关参数，如右图6-2-8所示。（2）设置好覆铜的属性后，鼠标变成十字光标状，选中整个电路板。项目二

任务二汽车棚门禁PCB覆铜操作（3）覆铜区域选择好后，右击鼠标退出放置覆铜状态，系统自动运行覆铜并显示覆铜结果，如图6-2-9所示。（4）同步骤（2）、（3），进行“TopLayer”同样的覆铜操作，结果如图6-2-10所示。第六单元工程项目PCB高级设计（1）掌握PCB关键元器件手工布局方法和具体操作。（2）熟练掌握PCB交互布线操作。（3）能进行PCB覆铜的设置与操作。第六单元工程项目PCB高级设计说一说

如何在电子技术领域（PCB覆铜设计）培育符合社会主义核心价值观的审美标准？第六单元工程项目PCB高级设计

实训一设置五层电路板1．实训任务按要求完成五层电路板设置。2．任务目标（1）熟悉并掌握PCB相关菜单及工具栏的使用。（2）会在“LayerStackManager”对话框中对PCB进行设置。（3）培养学生独立操作、解决问题的能力。第六单元工程项目PCB高级设计

实训一设置五层电路板3．实训操作（1）PCB板尺寸规格：80.0mm×80.0mm（X×Y），边框距离1.5mm。（2）要求设置五层电路板：三层信号层，夹VCC和GND两个内电层。第六单元工程项目PCB高级设计实训二汽车倒车数码雷达PCB板的覆铜设计1．实训任务按要求完成汽车倒车数码雷达PCB板的覆铜设计。2．任务目标（1）掌握PCB板覆铜参数的设置。（2）熟悉并掌握PCB覆铜设计。（3）培养学生善于思考、发现问题、解决实际问题的能力。3．PCB准备

参考数字化资源库中第五单元汽车倒车雷达案例设计。第六单元工程项目PCB高级设计4．实训操作（1）覆铜设置要求：“90DegreeHatched”，弧形（Arcs）、选择“RemoveDeadCoper”复选项、选择“PourOverAllSameNetObjects”项，连接到的网络为“GND”，“GridSize”为“40mil”，“TrackWidth”为“10mil”。（2）进行覆铜后的3D仿真输出。结果如下图所示。第六单元工程项目PCB高级设计

实训三模拟两路循环彩色信号灯覆铜设计1．实训任务参考第四单元课后习题实训二电路原理图，完成模拟两路循环彩灯PCB覆铜设计，参考6-3所示各图。2．设置要求（重点参考）（1）电阻、瓷片电容封装可以采用SMD形式。（2）锁定焊盘（四个焊盘坐标精准）、LED、U2、U3、U4。（3）元器件布局排列整齐。（4）电气安全间距设置为15mil。第六单元工程项目PCB高级设计

实训三模拟两路循环彩色信号灯覆铜设计（5）进行双层布线。（6）覆铜设置：“90DegreeHatched”（90°网格化填充），围绕焊盘分别为八角型，选择“RemoveDeadCoper”复选项，选择“PourOverAll