工程实践与科技创新1 讲座 印刷电路板的设计.

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1 工程实践与科技创新1 讲座 印刷电路板的设计

2 主要内容 基础知识 电路原理图的设计 电路板设计与制作

3 基础知识 主要内容 Altium Designer软件简介 印刷电路板的基本知识 印制电路板的设计流程 印制电路板的制作

4 基础知识 软件简介 Altium Designer是一个功能强大的通用电路板设计 软件，简称AD。发展历程如下：
1.1985年-----TANGO 2.1988年-----Protel for DOS 3.1998年-----Protel 98 4.1999年-----Protel 99 5.2000年-----Protel 99 se 6.2001年-----Protel DXP 7.2004年-----Protel DXP 2004 8.2006年-----Altium Designer 6.0 9.2009年-----Altium Designer Winter 09（8.3）

5 基础知识 软件简介 Altium Designer主要功能: 1.电路原理图设计:SCH、SCHLIB、各种文本编辑器。
2.印刷电路板设计:PCB、PCBLIB、电路板组件管理器。 3.FPGA及逻辑器设计。 Altium Designer主要特点: 功能强大，支持多国语言，完全兼容Protel各版本。

6 电路板设计流程 新建项目 建立原理图 建立PCB图 打印、转印、腐蚀、钻孔、涂助焊剂 焊接原件，测试电路板功能 元件库 封装库

7 基础知识 印刷电路板的基本知识 两个概念： 什么是电路原理图？ 是指说明电路中各个元器件的电气连接 关系的图纸。（它不涉及元器件的具体
大小、形状，而只是关心元器件的类型、 相互之间的连接情况。） 什么是印刷电路板？ 是用来安装、固定各个实际电路元器 件并利用铜箔走线实现其正确连接关 系的一块基板。

8 印刷电路板（ Printed Circuit Board, PCB ）
基础知识 印刷电路板的基本知识 印刷电路板（ Printed Circuit Board, PCB ） 作用：安装、固定支撑各个实际电路元器件并利用 铜箔走线将各种元器件联接起来形成电流通路。 分类： 1.刚性电路板和柔性电路板； 2.酚醛树脂板、环氧树脂板、氮化铝板、碳化硅板等； 3.目前常用的电路板有单层、双面、四层板、六层板等。

9 基础知识 印刷电路板的基本知识 举例说明： 原理图 元器件 印刷电路板

10 基础知识 印刷电路板的基本知识 ⑴ 单面板 早期的电路板主要连接较大体积的元器件，由于制造工艺水平不够高，主要是以单面板为主。

11 基础知识 印刷电路板的基本知识 ⑵ 双面板 集成电路的出现使电路板的布局更加的复杂，因此出现了双面板，即：两面都可以走线的电路板。

12 基础知识 印刷电路板的基本知识 ⑶ 多层板 多层板的特点是除了顶面、底面走线层外，板子中间还有走线层。 4层板简略图 沉孔 过孔（Via)
顶层（Top layer） 电源/接地板层 (VCC or GND) 沉孔 过孔（Via) 绝缘层 底层（Bottom Layer） 中间层（Mid Layer）VCC or GND 4层板简略图

13 基础知识 印刷电路板的设计流程 原 理 图 设 计 编 译 生 成 网 络 表 规 划 电 路 板 调 取 则 检 查 加 载 元 件 库
pcb.PrjPcb

14 基础知识 印刷电路板的设计流程 一般而言，一个电路设计要经过以下步骤： 建立pcb设计工程文件：(.PrjPcb文件)；
2. 绘制电路原理图，对元件属性赋值: (.SchDoc文件)； 3. 编译原理图，以消息方式显示错误； 4. 生成网络表 (.NET文件，系统自动生成）； 5. 生成PCB板图，绘制板框：(.PcbDoc文件)； 6. 调入网络表，完成元件位置布置，设置布线规则，完成全部布线； 7. 电路板规则检查 (.html文件，系统自动生成）。

15 基础知识 印刷电路板的制作 实验室手工制作电路板的过程 电路设计 打印图纸 转印图纸 修补线条 腐蚀铜箔 去除碳膜 打孔 清洗 涂助焊剂

16 电路原理图设计 主要教学内容 原理图的设计流程 常用原理图库调用 生成网络表的方法

17 电路原理图设计 原理图设计流程 ⑴在E盘下建立以自己的学号命名的文件夹里，新建一个 PCB项目工程，点击鼠标右键保存，名字改为“练习1”。

18 电路原理图设计 设计流程 ⑵点击鼠标右键 “练习1.PrjPcb”,为工程添加原理图文件， 并保存，名字为“练习1”。

19 电路原理图设计 设计流程 ⑶设置文档选项：在图纸上双击图纸四周的方块电路。

20 电路原理图设计 设计流程 ⑷安装所有元件库，包括原理图符库和元件封装库。

21 电路原理图设计 设计流程 ⑸添加图中所有元件，依据原理图进行元器件间的电气联接。 画导线 快捷:PW 注意：要捕捉到 元件的电气节点
才能画正确的线

22 电路原理图设计 设计流程 ⑹双击元件编辑修改其属性：标识、注释、封装等。

23 电路原理图设计 设计流程 ⑺编译（规则检查）：没错误，则Messages为空白。 如果有错误，则要把错误修改好，警告有时可以忽略。

24 电路原理图设计 设计流程 ⑻查看封装管理器，器件的标识、注释栏不能有空白。

25 电路原理图设计 设计流程 ⑼生成网络表文件（练习1.NET)。

26 电路原理图设计 常用元件库 ⑴ Miscellaneous Devices.IntLib: 包含常用的电阻、电容、二极管、三极管等的符号；
⑵ Miscellaneous Connectors.IntLib: 包含常用的接插器件等； ⑶ 厂家名称.IntLib: 包含各自厂家生产的元器件的符号和封装，可以在安装目录 下的“库”文件夹中找到。 ※如果库里没有,要自定义其图符及封装。

27 电路原理图设计 数码管画法 ⑴在工程中新建一个Schematic Library文件，并打开。

28 电路原理图设计 数码管画法 ⑵放置一个大小合适的矩形。

29 电路原理图设计 数码管画法 ⑶用画直线和椭圆的命令绘制“8.8.8.”。

30 电路原理图设计 数码管画法 ⑷放置10个元件管脚：管脚上的十字叉朝外。 双击每个管脚， 修改其名称和编号。 双击每个管脚，

31 电路原理图设计 数码管画法 绘制完成的数码管：

32 电路原理图设计 数码管画法 ⑸修改元件名称。 把绘制完成的数码管 文件安装到库中，可 以正常使用该元件。 参考PPT第22页。

33 电路板设计 主要教学内容 PCB绘图的基础知识 电路板的设计流程 元件放置和走线的原则

34 电路板设计 基础知识 ⑴ 电路板中常用各个层的含义： Toplayer:顶层走线层（默认红色）；
Bottomlayer:底层走线层（默认蓝色）； TopOverlayer:顶层丝印层，用于字符的丝网露印 （默认黄色）； BottomOverlayer:(可选）底层丝印层； KeepOutlayer:禁止层，用于定义PCB板框； Multilayer:穿透层（焊盘镀锡层）； MechanicalLayer1~4:机械层，用于尺寸标注等。

35 电路板设计 基础知识 ⑵ 常用元件所在的封装库名称
1）PCB Footprints.PCBLIB:大多数常见元件的封装库，如贴片电阻、直插电阻、电容、二、三极管，DIP直插集成电路等，电位器等； 2）Transistors.PCBLIB:晶体管封装库； 3）各个厂家基本上都有自己的元件库； 4）建议把常用的元件封装整理成单独的库文件。

36 电路板设计 电路板设计流程 ⑴建立PCB文件并保存，名字改成“练习1”。

37 电路板设计 电路板设计流程 ⑵安装标准PCB封装库和自定义元件封装库。

38 电路板设计 电路板设计流程 ⑶导入元件，如果有错返回原理图修改。 点击，元件被调出，如下图： 方法1：

39 电路板设计 电路板设计流程 ⑶导入元件，如果有错返回原理图修改。 点击，元件被调出，如下图： 方法2:

40 电路板设计 电路板设计流程 元件被调出后，元件之间由飞线连接。飞线代表元件 的连接关系，并不存在PCB中。删除暗红色ROOM。

41 电路板设计 电路板设计流程 ⑷运行规则检查，把元件上的绿色报警取消。 把勾去掉 复位错 误检查

42 电路板设计 电路板设计流程 ⑸按照一定的原则排列元件和元件的编号。

43 电路板设计 电路板设计流程 ⑹规划电路板的大小。 在软件界面下面层的选择中，选中Keep-Out Layer。
即：禁止布线层，来定义板子大小。如下图： 用画线的命令画一个比排列的元件稍微大一些的矩形。 在边框的左下角设定原点： Edit—Origin—Set

44 电路板设计 电路板设计流程 用上述菜单操作选中电路板的尺寸范围， 重新定义板子的外形。

45 电路板设计 电路板设计流程 定义图纸大小的过程。 板子大小定义完成的图纸。

46 电路板设计 电路板设计流程 ⑺定义布线规则：主要修改一下三项。

47 电路板设计 电路板设计流程 ⑻-1定义最小间距：改为0.3mm。单位快速切换Q键。

48 电路板设计 电路板设计流程 ⑻ -2定义线粗细：信号线0.5mm，电源线加粗且优先。

49 电路板设计 电路板设计流程 把VCC网络的线改为0.6mm。 鼠标右键

50 电路板设计 电路板设计流程 把GND网络的线改为0.8mm。 鼠标右键

51 电路板设计 电路板设计流程 注意优先权的选择！ 否则布出来的线宽一样

52 电路板设计 电路板设计流程 ⑻ -3走线层：把Top Layer上的勾去掉，则是底层走线 的单面板；反之是顶层走线的单面板。

53 电路板设计 电路板设计流程 ⑼手工画线或自动布线，手工修改不合适的线。 把飞线取代即可

54 电路板设计 电路板设计流程 修改电路前先删除已经布好的线。

55 电路板设计 电路板设计流程 ⑽布线规则检查。 Messages对话框应该是空白，如果有致命的 错误则要返回电路板图进行修该。

56 电路板设计 电路板设计流程 ⑾电路板的三维显示。 相同的菜单操作可以切换为2维显示。

57 电路板设计 电路板设计流程 ⑿电路板的3D显示（立体显示）。 菜单操作：Tools—Legacy Tools—Legacy 3D View

58 电路板设计 电路板设计流程 ⒀PCB后续处理。 A：加泪滴。（修改布线之前先删除泪滴） 菜单操作：Tools—Teardrops—OK 前后
比较

59 电路板设计 电路板设计流程 B：铺铜网 单面板只要底层铺铜 双面板铺顶层和底层 *电路板在修改前 首先把铜网删除。

60 电路板设计 电路板设计流程 C：放置字符串

61 用向导建立PCB文件的方法（55mm×88mm）：
电路板设计 向导建立PCB 用向导建立PCB文件的方法（55mm×88mm）：

62 电路板设计 向导建立PCB

63 电路板设计 向导建立PCB

64 电路板设计 向导建立PCB

65 电路板设计 向导建立PCB

66 电路板设计 元件布局和走线原则 ⑴对于电路板和元器件的要求：
电路板的尺寸：长宽以3：2或4：3为最佳。当大于200mm长和150mm宽时，考虑强度。 高频元器件之间的连线越短越好，隶属于输入或输出电路的元器件之间的距离越远越好。 具有高电位差的元器件应加大与其它连线之间的距离。一般200V/mm比较合适。 发热元器件应该远离热敏元器件。 可以调节的元器件应该注意位置，应该放在比较容易调节的地方，要与整机的面板一致。 太重或发热量多的元器件不宜安装在电路板上。

67 电路板设计 元件布局和走线原则 ⑵按照电路功能布局：
如果没有特殊要求，尽可能的按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左边进入，从右边输出，从上边输入，从下边输出。 按照电路的流程，安排各个功能电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持一致。 以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑。 数字部分与模拟部分的地线分开。

68 电路板设计 元件布局和走线原则 ⑶对于布线的要求： 线长：铜线应该尽可能的短。拐角为圆角或斜角。
线宽：一般1-1.5mm的线宽，可以流过2A的电流。但是一般要选择大于0.3mm。手工制板大于0.5mm。 线间距：相临铜线之间的距离应该满足电气安全要求，同时为了便于生产。间距越宽越好，最小间距应该能承受所加的电压的峰值。 屏蔽与接地：铜线的公共地，应该尽可能的放在电路板的边缘部分。在电路板上应该尽可能多的保留铜箔做地线，这样可以使屏蔽能力增强。地线的形状最好做成环路或网络状。 顶层、底层走线应尽量相互垂直，避免相互平行，尽量减少过孔的数量。

69 电路板设计 Altium Designer的绘图单位：
Altium Designer提供了两种绘图尺寸的单位：英制（imperial)和公制（Metric)。 1000mil=25.4mm=1英寸。 电阻、电容、集成电路等绝大多数器件的管脚间距是以英制单位定义的。 例如：电阻AXIAL0.3表示管脚间距300mil=7.62mm; 电容RAD0.2间距＝200mil＝5.08mm； 直插IC相邻管脚间距＝100mil=2.54mm。 ※单位切换：“Q”。

70 电路板设计 基础知识 元件封装的尺寸介绍

71 电路板设计 对于封装库里没有的元件，必须精确绘制其封装， 才能把PCB设计完整。任何元件的封装错误都可以
导致所设计的电路板报废。绘制元件应注意： （1）测量元件的管脚直径、形状，元件外形的长、宽。 （2）在绘制元件封装时，定义的焊盘(pad）钻孔直径比 测量管脚直径大0.2~0.4mm(经验值），特殊情况可 适当大些；焊盘的外径X,Y尺寸比孔径直径上大0.6 ~0.8mm（经验值，外焊接方便可靠）。 （3）绘制元件外形一般在顶层丝印层进行，也就是显示 在PCB板上的白色文字。 （4）必须定义参考原点，否则在PCB中找不到该元件或 该元件无法移动。

72 电路板设计 （1）向工程添加一个PCB Library，双击打开， 保存成“自定义封装”的名字。

73 电路板设计 （2）设置栅格大小：菜单命令为“工具-器件库选项”。 Grid1、2改成10mil和100mil，（为了方便绘图）。

74 电路板设计 元件封装的知识 （3）在TopoverLayer，绘制元件外形、放焊盘（PP）。

75 电路板设计 元件封装的绘制方法 （4）修改封装名字：改成PPT要求的footprint名称。

76 电路板设计 元件封装的绘制方法 （5）设置参考点：即把器件的原点设定在元件附近。 原点

77 电路板设计 元件封装的绘制方法 （6）绘制第二个元件，其它步骤同上。

78 作 业 以组为单位，绘制一块印刷电路板。