印制板设计教程课件.ppt

印制板设计教程n n 授课班级:电子001#002n n 时间:2019.9n n 主讲:吴国强目录n n1.电路板设计环境n n2.人工画电路板n n3.元件封装库的修改与创建n n4.自动布线画电路板n n5.设计规则与信号分析n n6.人工布线画电路板练习n n7.自动布线画电路板练习n n8.电路板设计导引n n9.简单收音机电路设计与制作 第一章 电路板设计环境n n授课内容:n n 设计电路板基础n n 电路板设计环境n n 电路板设置n n重点难点:n n 设计电路板的方法n n 电路板中的设计对象n n 电路板管理器与电路板设置 1.1设计电路板基础n n电路板电路板:就是所有电子产品都具有的焊接元件的基板就是所有电子产品都具有的焊接元件的基板n n1.1.11.1.1印制板种类及结构印制板种类及结构n n根据导电层数根据导电层数:单面板单面板n n 双面板双面板n n 多层电路板多层电路板n n根据覆根据覆铜铜板基底材料板基底材料:n n 纸质纸质覆覆铜铜箔箔层压层压板板n n 玻璃布覆玻璃布覆铜铜箔箔层压层压板板A.单面板的结构n n详见教材p183n nB.双面板的结构n nC.多层板的结构1.1.2如何设计电路板n n1.自动布线法n na.设计原理图设计原理图(在在SCHSCH环境环境)进行检查进行检查并生成原理图的网络表并生成原理图的网络表(Netlist)(Netlist)n nb.b.在在PCBPCB环境确定电路板的层数尺寸环境确定电路板的层数尺寸(利用板框精灵利用板框精灵)n nc.c.使用使用Dsign/NetlistDsign/Netlist菜单菜单,调入网络表调入网络表n nd.d.布置元件布置元件(自动布置自动布置,人工布置人工布置)n ne.e.自动布线自动布线(先设置自动布线规则先设置自动布线规则)n nf.f.完成修饰等完成修饰等2.人工布线法n na.人工确定电路板的层面和尺寸人工确定电路板的层面和尺寸n nb.b.人工放置元件封装和布置元件封装人工放置元件封装和布置元件封装n nc.c.根据原理图根据原理图,直接使用直接使用Place/interactive routingPlace/interactive routing菜单人工布菜单人工布线线n nd.修饰电路板修饰电路板1.1.3电路板中设计对象n nFoot Print 元件封装n nPad 焊盘n nVia 过孔n nPolygon Plane 多边形铺铜n nFill 填充n nInteractive Route铜膜线1.1.4元件封装n n1 1原理图元件与封装之间的关系原理图元件与封装之间的关系 元件封装就是原理图元件的元件封装就是原理图元件的Foot print.Foot print.对于同一个元对于同一个元件来说件来说,经常有不同的封装形式经常有不同的封装形式.元件封装的主要参数元件封装的主要参数是形状尺寸是形状尺寸.n n2 2封装图结构封装图结构.一般元件的封装图结构如图一般元件的封装图结构如图它包含元件图形它包含元件图形.焊盘和元件属性三部分焊盘和元件属性三部分部分元件封装说明表封装类型封装类型封装名称封装名称电阻类无源元件电阻类无源元件Axial0.3-1.0Axial0.3-1.0无极性电容元件无极性电容元件RAD0.1-0.4RAD0.1-0.4有极性电容有极性电容RB.2/.4-RB.5/1.0RB.2/.4-RB.5/1.0二极管二极管DIODE0.4DIODE0.7DIODE0.4DIODE0.7晶体管晶体管XTAL1XTAL1石英晶体石英晶体TO-XXXTO-XXX可变电阻可变电阻VR1-VR5VR1-VR5双列直插双列直插DIP-XXDIP-XX单列直插单列直插SIP-XXSIP-XX几个常用名词n na.插针元件n nb.表面粘贴式元件表面粘贴式元件n nc.焊盘n nd.铜膜线n ne.过孔n nf.网络表n ng.阻焊层n nh.h.安全间距安全间距n ni.i.禁止布线层禁止布线层n nj.j.丝网印刷层丝网印刷层n nk.k.指示层指示层n nl.l.内层内层1.2电路板设计环境n n1.2.1进入电路板设计n n进入电路板设计环境的方法n n(1)(1)新建设计数据库新建设计数据库,再建再建PCBPCB文件文件,双击该文双击该文件进入件进入(在设计管理其中在设计管理其中)n n(2)(2)用用File/NewFile/New建建PCBPCB文件双击进入文件双击进入(在在SCHSCH环境中环境中)n n(3)(3)选择选择File/New,File/New,使用板框精灵进入使用板框精灵进入n n(4)(4)使用使用Design/update PCBDesign/update PCB进入进入(在在SCHSCH环环境中境中)1.2.2PCB环境简介n n详见设计软体详见设计软体n n1.2.3文件管理n n详见设计软体详见设计软体n n1.2.4电路板管理器(Browse PCB)n n1 Nets 1 Nets 网络管理功能网络管理功能n n2 Components 2 Components 元件管理功能元件管理功能n n3 Libraries 3 Libraries 元件封装库管理功能元件封装库管理功能1.3电路板设置n n1.3.1电路板板层和栅格设置 (Design/Options)n n1 Layers页面n n2 Options页面1.3.2电路版画图环境设置 (Tool/Preferences)n n1.Options页面n n2.Display页面n n3.Color页面n n4.Show/Hide页面n n5.Default页面n n6.Signal Integrity页面 BACKBACK第二章人工画电路板n n授课内容授课内容:定义电路板定义电路板 放置设计对象放置设计对象 编辑电路板编辑电路板 各式报表各式报表n n重点难点重点难点:板框精灵的应用板框精灵的应用 元件属性设置元件属性设置 其他设计对象属性设置其他设计对象属性设置 几个常用的编辑技巧几个常用的编辑技巧2.1定义电路板n n电路板设计的第一步是设计板框，所有零件及布线，将在所定义的板框内进行。而板框的设计可以“手工绘制”及利用程序所提供的“板框精灵”两种方式 2.1.1直接定义电路板n n(1)手绘板框 板框是在【板框是在【Keepout LayerKeepout Layer】（禁置板层）】（禁置板层）建立的，只要在此板层上，绘制一个封闭的建立的，只要在此板层上，绘制一个封闭的区块即可；此后，所加载的零件与网络，将区块即可；此后，所加载的零件与网络，将以此区块为中心，零件自动布置、自动布线以此区块为中心，零件自动布置、自动布线等，都是在此区块中进行。等，都是在此区块中进行。绘制板框时，工作板层切换为绘制板框时，工作板层切换为KeepoutKeepout板层，板层，接着画板框接着画板框,执行执行PlacePlaceTrackTrack命令，进入走命令，进入走线状态，线状态，结束画线，即可完成板框的编辑。结束画线，即可完成板框的编辑。n n 注意：注意：如果画出的板框是蓝色的或红色的，那可能如果画出的板框是蓝色的或红色的，那可能忘记把工作板层切换到忘记把工作板层切换到KeepOutKeepOut了了!(2)定义单层电路板2.1.2板框精灵的应用2.2放置设计对象n n2.2.1元件封装的放置与属性设置n n1.放置元件封装n n方法一:用Place/Componentn n方法二:使用工具箱中的按钮n n方法三:使用PCB管理器的元件封装库管理器功能放置2.元件属性n na.properties页面n nb.designator页面n ment页面n n2.2.2铜膜线的放置与属性设置手工走线要用手工走线要用Place/interactive Routing Place/interactive Routing 菜单菜单n n1.手工走线n n2.铜膜线属性2.2.3文字与它的属性设置n n1.放置文字n n2.文字的属性n n2.2.4焊盘与它的属性n n1.放置焊盘n n2.属性n n2.2.5过孔与它的属性n n1.放置过孔n n2.属性2.2.6铺铜与它的属性n n1.放置铺铜使用菜单或工具箱中的工具按钮n n2.属性设置n n2.2.7填充与它的属性2.2.3编辑电路板n n2.3.1几个基本操作n n1.剪切n n2.拷贝n n3.粘贴n n4.删除2.3.2阵列粘贴n n1.1.线性数组式贴放线性数组式贴放n n2.2.圆形数组式贴放圆形数组式贴放n n2.2.32.2.3同时编辑多个对象同时编辑多个对象n n1.1.对象的标记对象的标记n n方法一方法一:拖动左键拖动左键n n方法二方法二:Edit/select/inside area:Edit/select/inside arean n方法三方法三:Edit/Toggle selection:Edit/Toggle selectionn n方法四方法四:Edit/selection/outside area:Edit/selection/outside area2.标记解除n n方法一:主工具栏快捷菜单n n方法二:Edit/Deselect/alln n方法三:Edit/Toggle Selectionn n3.清除多个对象 标记后执行Edit/clearn n4.元件自动编号 Tool/Re-Annotaten n5.整体编辑2.4各式报表n n1.建立网络状态表n n2.元件统计表 BACKBACK第三章元件封装库的修改与创建v授课内容:元件封装编辑环境 元件封装图向导 直接画元件封装图 制作元件封装图举例v重点难点:元件封装管理器 元件封装图的创建 元件封装图的修改3.1元件封装编辑环境v1.进入封装编辑环境v2.元件封装管理器v3.画封装工具箱3.2元件封装图向导v选择菜单Tool/new component进入元件封装制作向导的第1步v第2步选择元件模板v第3步设置焊盘大小及间距v第4步设定网层的元件图形线宽v第5步设定焊盘编号方式v第6步设定焊盘排列方式和焊盘数量v第7步输入元件名称完成制作3.3直接画元件封装图v(1)进入元件封装编辑环境v(2)单击Add按钮,进入向导第一步v(3)设置基本单位v(4)设置捕捉栅格间距和可视栅格间距v(5)按照元件尺寸画纸图形符号v(6)编辑焊盘v(7)命名3.4制作元件封装图举例v1.实例教学 制作发光二极管封装v2.课堂练习 绘制数码管封装 BACK4.自动布线画电路板授课内容:元件封装设置和网络表的生成网络表的载入与网络宏错误处理自动元件布置自动布线重点难点:元件封装的设置常见网络宏错误的处理手工修改元件布局自动设定4.1元件封装设置与网络表的生成4.1.1.元件封装元件封装是指元件的外形,也就是元件在电路板中的表现形式.元件风装有针脚式和表贴式两种类型常用封装含义DIP双列直插式AXIAL管状元件RB电解电容DIODE二极管4.1.2网络表的生成1.网络表的生成当画好的原理图设置了封装以后,单击Design菜单,接着执行Create Netlist命令就可生成网络表2.选项卡的设置Preference选项卡a.Output Format 设置网络表格式b.Net identifier scope 设置网络表标号与端口的范围c.Sheet to netlist 生成网络表的电路范围d.各复选框3.网络表说明网络表包含两部分,前一部分描述电路图中用到的元件及其属性,后一部分描述网络表中的所有网络.例 元件描述开始 U1 元件标号 DIP14 元件封装 74LS161A 元件名 元件描述结束 (网络描述开始 NetU1_3 网络名 U1_3 网络的第1个节点,U1元件的第3个管脚 CRY_1 网络的第2个节点,CRY的第一个管脚 R5_1 网络的第3个节点,R5的第一个管脚 )网络描述结束4.2网络表的载入与网络宏错误处理4.2.1网络表的载入执行菜单Design/Load Net命令,Netlist输入框必须输入要调入的网络表可以直接输入,也可以单击Browse按钮,寻找网络表文件Execute 按钮:执行宏命令,将元件封装和网络放置在电路板图上4.2.2常见错误及处理方法1.常见错误Footprint not found in library宏命令使用了当前封装苦衷不存在的元件封装.Component not found宏命令企图删除修改或引用不存在的元件Component already exists宏命令企图增加已存在的元件Net not found宏命令企图删除修改或引用不存在的网络Net already exists宏命令企图增加已存在的Alternative footprint in library警告:宏命令自动使用了可能是不合适的元件封装.2.处理方法对于前面的错误通常有两个处理方法:(1)应检查是否将元件的封装库载入,如是自做的元件封装则要载入自创元件库.同时也可能是元件封装的输入有误所致.(2)双击相应的错误提示行,在弹出的对话框中修改元件属性.注意:在加在网络表之前一定要先加入元件封装库.4.2.3从原理图编辑窗口中将网络表直接调入电路板设计环境原理图编辑窗口中的Design/update PCB菜单用于把网络表直接调入电路板设计环境.若是没有电路板文件,他可以自动生成电路板文件.若是已经有多个电路板文件,他将需要人工确定网络表要调入那一个电路板文件.Preview Change按钮,用来查看网络表转换成宏命令的情况单击他就回到宏命令显示与修改窗口.4.3自动元件布置4.3.1设置自动布局参数1.设置元件自动布局间距启动design/rule菜单,然后选择placement页面.在rule classes列表框中选择component clearance constraint选项,然后单击add按钮在gap框输入元件封装间距.2.设置元件放置方向在placement页面rule classes列表框中选择component orientation rule 选项,再单击add按钮,在出现的对话框中选择元件放置的的角度.3.设置元件放置层面在placement页面rule classes列表框中选择nets to ignore选项,再单击add按钮选择元件放置的层面.4.3.2自动布局自动布置元件的菜单命令是Tool/Auto Placement/auto Placer.4.3.3手工调整元件布局1.粗调元件位置2.元件位置精确调整4.4自动布线4.4.1自动布线前的预处理(参见教材P251)(1)敷铜区的放置与编辑(2)放置填充区4.4.2自动布线使用菜单Auto Route/All命令.4.3.3手工修改(参见教材P256)1.修改走线的方法2.修改拐弯很多的走线3.增加电源,地线,及其他大电流负荷导线的线宽.4.4.4 布线后的进一步处理 backback5.设计规则与信号分析5.1设计规则5.1.1布线规律 布线过程中,必须遵循如下规律:(1)印制导线转折点内角不能小于90度,一般选择135度或圆角;导线与焊盘过孔的连接要圆滑,避免出现小尖角(2)导线与焊盘,过孔必须以45度或90度相连.(3)双面板上下两层的信号线的走线方向要相互垂直或斜交叉(4)在数据总线间,可以加信号地线,来实现彼此的隔离.(5)为了提高抗干扰能力,小信号线和模拟信号线应尽量靠近地线(6)连线应尽可能短(7)高压或大功率元件尽量与低压小功率元件分开布线,即电源线地线分开走线(8)数字,模拟以及大电流电路的电源线,地线必须分开走线,