项目3四层PCB的设计-任务8

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3四层PCB的设计—任务8设计四层PCB印制电路板的设计与制造任务8设计四层PCB8.1高速PCB的电磁兼容8.2内电层分割方法8.3设计四层PCB8.4拓展训练印制电路板的设计与制造8.1高速PCB的电磁兼容对电磁兼容通俗的解释是：这种技术的目的在于，使电气装置或系统在共同的电磁环境条件下，既不受电磁环境的影响，也不会给环境以这种影响。1.板层的排布多层板布线层的分配见表8-1。其中，S表示信号层、G表示地层、P表示电源层。PCB层数的确定方法见表8-2。印制电路板的设计与制造表8-1层数123456784S1G1P1S26S1G1S2P1G2S36S1G1S2S3P1S48S1G1S2G2P1S3G3S48S1G1S2P1G2S3P2S4印制电路板的设计与制造PCB层数的确定方法PIN密度信号层数板层数＞1.0220.6-1.0240.4-0.6460.3-0.4680.2-0.3812＜0.210＞14注：PIN密度=板面积（平方英寸）/（板上管脚总数/14）表8-2印制电路板的设计与制造2.地线的EMC原则（1）正确选择单点与多点接地,如图8-1。单元1单元2单元3单元4单元1单元2单元3单元4单点接地多点接地图8-1印制电路板的设计与制造（2）数字地与模拟地分开电路板上既有高速数字电路又有模拟电路时没有那个将它们的地线隔离后再分别于电源端相连图8-2印制电路板的设计与制造8.2内电层分割方法在系统提供的众多工作层中，有两层电性能图层，即信号层与内电层。信号层：被称为正片层，一般用于纯线路设计，包括外层线路和内层线路。内电层：被称为负片层，即不布线、不放置任何元件的区域完全被铜膜覆盖，而布线或放置元件的地方则是排开了铜膜的。印制电路板的设计与制造8.2.1内电层1.添加内电层PCB设计中，内电层的添加及编辑是通过“图层堆栈管理器”来完成的。在PCB编辑器中，执行“Design”→“LayerStackManager”命令，打开“LayerStackManager”。单击选取信号层，新加的内电层将位于其下方。在这里选取的信号层，之后单击“AddPlane”按钮，一个新的内电层即被加入到选定的信号层的下方，如图8-3所示。印制电路板的设计与制造对话框内可以设置内电层的名称、铜皮厚度、连接到的网络及障碍物宽度等。图8-3印制电路板的设计与制造2.显示添加的内电层执行“Design”→“BoardLayers&Colors…”命令，在打开的标签页“BoardLayers&Colors”，选中所添加的内电层的“Ground”后面的“Show”复选框，使其可以在PCB工作窗口中显示出来。如图8-4。图8-4印制电路板的设计与制造回到编辑窗口中，单击板层标签中的“Ground”，所添加的内电层即显示出来，在其边界围绕了一圈Pullback线，如图8-6所示。图8-6印制电路板的设计与制造8.2.2内电层分割（1）单击板层标签中的内电层标签“Ground”，切换为当前的工作层并单层显示。（2）执行“Place”“Line”命令，光标变为十字形，放置光标在一条“Pullback”线上，可打开“LineConstrains”对话框设置线宽，如图8-8。印制电路板的设计与制造图8-8印制电路板的设计与制造（3）单击鼠标右键退出直线放置状态，此时内电层被分割成了两个，连接网络都为“GND”，在PCB面板中可明显地看到，如图8-9所示。图8-9印制电路板的设计与制造双击其中的某一区域，会弹出“SplitPlane”对话框，如图8-10所示，在该对话框内可为分割后的内电层选择指定网络。图8-10印制电路板的设计与制造8.3设计四层PCB1.绘制边框按照图8-11所示绘制U盘的边框。图8-11印制电路板的设计与制造2.元器件布局按照图8-12和8-13进行底层和顶层布局。图8-12图8-13印制电路板的设计与制造3.布线（1）布线规则设置将间距设置为0.2mm，如图8-14所示。走线宽度设置如图8-15所示。过孔设置如图8-16所示。图8-14图8-15印制电路板的设计与制造（2）自动布线对布局后的电路板进行自动布线。方法是：执行菜单命令：AutoRoute→All，在弹出的对话框中点击按钮进行自动布线。图8-17和8-18分别为底层和顶层布线参考图。图8-16印制电路板的设计与制造图8-17图8-18印制电路板的设计与制造3.电源层内电层分割按照前面结束的方法进行内电层分割，分割的参考图如图8-19所示。图8-19印制电路板的设计与制造4.覆铜执行菜单命令Place→PolygonPour弹出对话框，然后按照如图8-20所示进行设置。然后对顶层和底层进行覆铜。图8-21和8-22分别为顶层和底层覆铜后的参考图。图8-20印制电路板的设计与制造底层顶层图8-21图8-22印制电路板的设计与制造8.4拓展训练1.绘制电路的原理图顶层系统框图如图8-23所示。然后依次绘制各个电路模块部分的电路原理图如图8-24~8-33,详见教材。MC_EnA/WAKEUPMC_EnBJOY_DOWNMC_BusVoltageSPI1_NSSSPI1_SCKSPI1_MISOSPI1_MOSILCD_backlightUSART0_TXUSART0_RXUSB_DMUSB_DPTMS/SWDIOTCK/SWCLKTDIMC_PFCsync1MC_PFCpwmTDO/SWOTRSTTemperatureSensor_INTTemperatureSensor_SCLTemperatureSensor_SDAAudio_PWMUser_ButtonSmartCard_IOSmartCard_RSTSmartCard_CLKLCD_CLKLCD_DOLCDI_DILCD_CSRESET#LCD_WRMC_EnIndexMC_DissipativeBrakeJOY_SELSmartCard_3/5VMC_NTCUSB_DisconnectJOY_UPUSART1_RXUSART1_TXUSART1_RTSUSART1_CTSMC_PFCsync2CAN_TXCAN_RXMC_EmergencySTOPSmartCard_OFFMC_WLMC_VHMC_VLMC_UHMC_ULSmartCard_CMDVCCTRACE_D3TRACE_D2TRACE_D1TRACE_D0TRACE_CKJOY_LEFTJOY_RIGHTMC_WHLCD_RSAnti_TamperMicroSDCard_CSIrDA_RXIrDA_TXLED4LED3LED1MIC_INPotentiometerMC_CurrentCMC_CurrentBMC_CurrentA/BNCMC_HeatsinkTemperatureLED2PA[0..15]PB[0..15]PC[0..15]PD[0..15]PE[0..15]U_MCUMCU.SchDocAudio_PWMMIC_INU_AudioAudio.SchDocPA[0..15]PB[0..15]PC[0..15]PD[0..15]PE[0..15]RESET#U_ExtensionExtension.SchDocTDIRESET#TRACE_D3TRACE_D2TRACE_D1TRACE_D0TRACE_CKTRSTTMS/SWDIOTCK/SWCLKTDO/SWOU_JTAG&SWDJTAG&SWD.SchDocJOY_SELJOY_DOWNJOY_LEFTJOY_RIGHTJOY_UPLCD_CSLCD_CLKLCD_DOLCDI_DILCD_RSLCD_WRRESET#LCD_backlightAnti_TamperMC_EnA/WAKEUPUser_ButtonU_LCD&JoystickLCD&Joystick.SchDocMC_EmergencySTOPMC_CurrentA/BNCMC_CurrentBMC_CurrentCMC_PFCsync1MC_PFCsync2MC_WLMC_VHMC_VLMC_UHMC_ULMC_WHMC_NTCMC_DissipativeBrakeMC_PFCpwmMC_EnA/WAKEUPMC_EnBMC_HeatsinkTemperatureMC_BusVoltageMC_EnIndexU_MotorCtrlMotorCtrl.SchDocSPI1_NSSSPI1_SCKSPI1_MISOSPI1_MOSILED4LED3LED1LED2USB_DMUSB_DPUSB_DisconnectTemperatureSensor_INTTemperatureSensor_SCLTemperatureSensor_SDAMC_CurrentA/BNCCAN_TXCAN_RXPotentiometerU_PeripheralsPeripherals.SchDocU_PowerPower.SchDocUSART1_RXUSART1_TXUSART1_RTSUSART1_CTSUSART0_TXUSART0_RXIrDA_RXIrDA_TXU_RS232&IrDARS232&IrDA.SchDocSmartCard_3/5VSmartCard_IOSmartCard_RSTSmartCard_CLKSmartCard_OFFSmartCard_CMDVCCSPI1_SCKSPI1_MISOSPI1_MOSIMicroSDCard_CSU_SD&SmartCardSD&SmartCard.SchDoc图8-23印制电路板的设计与制造2.PCB设计绘制完成原理图后，新建一个PCB文档将项目文件和原理图文件全部加以保存。返回到系统框图位置执行菜单命令Design→UpdatePCBDocument，完成PCB数据的更新。设置印制电路板为6800×4500mil，放置元件进行布局（注意电路中有几种不同的电源+5V、+3.3V、D5V、E5V等，将其尽可能分开，以确保对电源层的处理），图8-34所示为元器件布局图。印制电路板的设计与制造图8-34印制电路板的设计与制造完成元件布局后对印制板进行层设置，如图8-35所示。安全间距设置如图8-36所示，走线宽度设置如图8-37所示。图8-35印制电路板的设计与制造图8-36图8-37印制电路板的设计与制造在完成PCB规则设计后对PCB进行布线处理。顶层布线完成后进行覆铜处理，将其与GND相连，如图8-38所示。图8-38印制电路板的设计与制造电源层布线如图8-39所示。图8-39印制电路板的设计与制造GND层如图8-40所示。图8-40印制电路板的设计与制造底层布线如图8-41所示。图8-41