项目1单面PCB的设计与制作-任务2

印制电路板的设计与制造多层印制板设计与制造印制板电路板的设计与制造项目1单面PCB的设计与制作—任务2设计单面PCB印制电路板的设计与制造任务2设计单面PCB2.1认知印制电路板2.2PCB编辑器的基本用法2.3设计单面扩音机PCB印制电路板的设计与制造2.1认知印制电路板一个完整的电路板应当包括一些具有特定电气功能的元器件，以及建立起这些元器件电气连接的铜箔、焊盘及过孔等导电器件。2.1.1印制电路板的作用①提供机械支撑。②实现电气连接或绝缘。③其他功能。印制电路板为自动装配提供阻焊图形，同时也为元器件插装、检查和维修提供了识别字符和图形。印制电路板的设计与制造2.1.2印制电路板的组成（1）焊盘焊盘用于安装和焊接元器件引脚的金属孔，如图2-1。（2）过孔用于连接顶层、底层或中间层导电图件的金属化孔，如图2-2。图2-1图2-2印制电路板的设计与制造（3）安装孔安装孔主要用来将电路板固定到机箱上，其中安装孔可以用焊盘制作而成。（4）元器件元器件这里指的是元器件封装，一般由元器件的外形和焊盘组成。（5）导线导线用于连接元器件引脚的电气网络铜箔。（6）接插件接插件属于元器件的一种，主要用于电路板之间或电路板与其他元器件之间的连接。印制电路板的设计与制造（7）电路板边界指的是定义在机械层和禁止布线层上的电路板的外形尺寸制板。2.1.3印制板的种类1.单面板即只有一面敷铜而另一面没有敷铜的电路板，通常元器件放置在没有敷铜的一面，敷铜的一面主要用于布线和焊接，如图2-3。图2-3印制电路板的设计与制造2.双面板两个面都敷铜的电路板，通常称一面为顶层（TopLayer），另一面为底层（BottomLayer）。一般将顶层作为放置元器件面，底层作为元器件焊接面。图2-4印制电路板的设计与制造3.多层板多层板（MultiLayerPCB），即包含多个工作层面的电路板，除了顶层和底层外还包含若干个中间层，通常中间层可作为导线层、信号层、电源层和接地层等。层与层之间相互绝缘，层与层的连接通常通过孔来实现。图2-5印制电路板的设计与制造2.1.4元器件的封装所谓元器件封装，是指元器件焊接到电路板上时，在电路板上所显示的外形和焊点位置的关系。印制电路板的设计与制造印制电路板的设计与制造2.2.1PCB设计流程PCB的设计的基本流程如图2-10所示。2.2.2启动PCB编辑器方法一：执行“File”（文件）菜单→“New”→“PCB”创建PCB文件。方法二：用鼠标右键单击项目文件名，在弹出的菜单中选择“AddNewtoProject”→“PCB”新建PCB文件。打开的界面如图2-11。新建PCB文件规划电路板装载网络表元器件布局布线DRC检查打印输出图2-10印制电路板的设计与制造画线工具栏工作面板区工作区标准工具栏主菜单层颜色管理状态栏命令栏文件栏层标签图2-11印制电路板的设计与制造2.2.3规划电路板1．PCB环境参数设置PCB的环境参数设置与原理图设置相似，通过参数设置，可使操作更加灵活方便。2．电路板类型设置设计者要根据实际需要，设置电路板的层数，如单面板、双面板或多层板。执行菜单命令“Design”（设计）→“LayerStackManager”（层栈管理），打开图层堆栈管理对话框。设计者可以选择电路板的类型或设置电路板的工作层面。印制电路板的设计与制造3.工作层面设置执行菜单命令“Design”（设计）→“BoardLayers&Color”（板层颜色）或将鼠标放置在工作区单击键盘上“L”键，弹出板层与颜色设置对话框，对于层面颜色采用默认设置，并单击所有设置下方的“UseOn”（使用的打开）按钮。4．电路板外形设置电路板的外形主要包括其物理边界和电气边界的确定。印制电路板的设计与制造理论上，物理边界定义在机械层（MechanicalLayer），电气边界定义在禁止布线层（KeepOutLayer），但在实际操作中，通常认为物理边界与电气边界是重合的，所以在规划边界时只规划电路板的电气边界。电路板外形规划操作步骤如下：①在图2-11中单击窗口下方的“KeepOutLayer”(禁线层)标签，将当前工作层面切换到禁止布线层。②执行菜单命令“Place”→“Line”（线），或单击画线工具栏上的第1个按钮，鼠标指针变成十字形状，此印制电路板的设计与制造时可根据电路板形状要求画出其电气边界。③单击右键退出当前状态。画出电气边界的电路板如图2-14所示。5．放置安装孔电路板的安装孔即用来固定电路板的螺钉安装孔，其大小要根据实际需要及螺钉的大小确定。图2-14印制电路板的设计与制造放置安装孔的操作步骤如下：①执行菜单命令“Place”（放置）→“Pad”（焊盘），或单击放置工具栏上的第4个按钮，此时鼠标指针变成十字形状，且粘有一个焊盘。②按Tab键打开焊盘属性对话框，如图2-15所示。③设置完成后，单击OK按钮，返回放置焊盘状态，在电路板的合适位置放置安装孔即可，如图2-16所示。印制电路板的设计与制造图2-15图2-16印制电路板的设计与制造2.2.4装载网络表这里以多谐振荡器原理图“多谐振荡器.SchDoc”为例介绍导入网络表的方法。①打开“多谐振荡器.SchDoc”文件，使之处于当前窗口中，同时应保证“多谐振荡器.PcbDoc”文件与处于打开状态。②执行“Design”→“UpdatePCB多谐振荡器.PcbDoc”菜单命令，系统将对原理图和PCB图的网络报表进行比较并弹出一个“EngineeringChangeOrder”对话框，如图2-17所示。印制电路板的设计与制造图2-17印制电路板的设计与制造③单击按钮，系统将扫描所有的改变，看能否在PCB上执行所有的改变。④进行合法性校验后，单击按钮，系统将完成网络表的导入，同时在每一项的“Done”（完成）栏显示标记导入成功。印制电路板的设计与制造2.2.5元器件布局元件布局的基本原则（1）元件放置的层面：单面板元件一律放在顶层；双面板或多层板元件绝大多数放在顶层，个别元件如有特殊需要可以放在底层。（2）元件的布局应考虑到元件之间的连接特性，先确定特殊元件的位置，然后根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。印制电路板的设计与制造（3）特殊元件的布局。（4）根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局。（5）电路板上发热较多的元件应考虑加散热片或风扇等散热装置。（6）注意IC座定位槽的放置方向，应保证其方向与IC座的方向一致。（7）尽量做到元件排列、分布合理均匀，布局整齐、美观。印制电路板的设计与制造2．元器件布局方法元件布局的方法主要有自动布局、手动布局和交互式布局三种。多谐振荡器的布局结果如图2-20所示。图2-20印制电路板的设计与制造2.2.6布线1．布线的基本原则①输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行，最好加线间地线，以免发生反馈耦合。②印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流决定。当然，只要允许，还是尽可能用宽线，尤其是电源线和地线，一般情况下要比其它导线宽。③导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。印制电路板的设计与制造④导线拐弯处一般取圆弧形或120°左右的夹角，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。⑤尽量避免使用大面积铜箔，否则，长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状，这样有利于散热，防止产生铜箔膨胀和脱落现象。2.布线的规则设置（1）“Clearance”（安全间距规则）设置单击“Design”→“Rule”。打开“PCBRuleandConstraintsEditor”对话框，单击“Electrical”选项下的“Clearance”。安全间距通常设置在10~20mil。印制电路板的设计与制造如图2-21。图2-21印制电路板的设计与制造（2）“Width”（线宽）设置线宽的设置规则是：地线宽度＞电源线宽度＞信号=这里我们以电源线宽度为30mil，地线线宽35mil，信号线为12mil为例进行设置。鼠标右键单击“Routing”（走线）下方的“Width”，系统弹出线宽规则添加与删除菜单，选择“NewRule”新建布线规则“Width_1”。在“WhereTheFirstObjectMatches”（第一匹配对象的位置）区域的“Net”（网络下拉列表中选择）“GND”网络。在“Constraints”（约束）区域内将印制电路板的设计与制造最大线宽“MaxWidth”、优选线宽“PreferredWidth”和最小线宽“MinWidth”均设为35mil，如图2-23所示。用同样方法新建规则“Width_2”，将“VCC”网络设置为30mil。图2-23印制电路板的设计与制造3.手动布线选择绘制导线的层次，如“BottomLayer”，然后单击画线工具栏上第一个按钮，开始绘制导线。导线的拐角一般是45°或者是圆弧，导线要绘制到焊盘的中心。如图2-24所示。布线结果如图2-25。图2-24印制电路板的设计与制造图2-25印制电路板的设计与制造2.2.7打印输出1．打印PCB文件（1）页面设置如图2-26所示。图2-26印制电路板的设计与制造（2）打印属性设置，如图2-27。（3）打印图2-27印制电路板的设计与制造2．生成Gerber文件（1）“General”（常规）选项卡，如图2-29所示。（2）“Layer”（层）选项卡，如图2-30。图2-29图2-30印制电路板的设计与制造（3）“DrillingDrawing”（钻孔图）选项卡，如图2-31。（4）“Apertures”（光圈）选项卡图2-31印制电路板的设计与制造2.3设计单面扩音机PCB2.3.1创建PCB文件规划电路板1.创建PCB文件2.PCB环境参数设置按照图2-32所示设置电路板。3.单面板工作层设置执行菜单命令Design→BoardLayers&Color图2-32印制电路板的设计与制造弹出板层与颜色设置对话框，然后按照图2-33设置要显示的工作层。单面板主要显示BottomLayer（底层）、TopOverlay（顶层丝印）、KeepOutLayer（禁线层）和Multi-Layer（多层）。图2-33印制电路板的设计与制造4.电路板外形设置①单击PCB主界面窗口下方的“KeepOutLayer”标签,将当前工作层面切换到禁止布线层。②单击绘图工具按钮右侧的下拉列表，选择原点设置按钮,在电路板左下角单击确定原点位置。③执行菜单命令Place→Line,按照图2-34所示尺寸绘制电路板形状。印制电路板的设计与制造5.放置安装孔2.3.2添加封装并装载网络表1.元器件添加封装按照表2-1为元器件添加封装。图2-34印制电路板的设计与制造Designator(编号)Comment(注释)Footprint(封装)C14700uFCDC2,C3,C5,C6,C7,C8105C-5C4,C10,C11,C14,C15470uFCD3.0C9,C1310uFC12,C16104C-5D1,D2,D3,D41N4007VDD5,D6,D7,D81N41481N4148LS1,LS2Speaker扬声器1P1,P2BNCBNCQ1,Q42SC1815BCY-W3/E4（自带，不用添加）Q2,Q5TIP41TIP41/42Q3,Q6TIP42R1,R5,R6,R101KAXIAL-0.4（自带，不用添加）R2,R3,R7,R8,R11,R1810KR4,R9100KR12,R192KR13,R241R14,R2047KR17,R2510R15,R16,R22,R230.50.5W电位器U1MC7812ACT7805U2NE5532JGJG008（自带，不用添加）VR1,VR250K电位器2VR322K电位器1VR4,VR550K表2-1印制电路板的设计与制造2.装载网络表①打开“功放.SchDoc”文件，使之处于当前窗口中，同时应保证“功放.PcbDoc”文件已处于打开状态。②执行菜单命令“Design”→“Up