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5.1 印制板电路设计流程 5.2 印制板电路的基本概念 5.3 放置工具栏介绍
第5章 PCB设计基础 5.1 印制板电路设计流程 5.2 印制板电路的基本概念 5.3 放置工具栏介绍
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5.1 印制电路板设计流程 图5.1 印制电路板设计流程(P108) 1、 设计的先期工作(绘制原理图、生成网络表、规划电路板)
2、 设置PCB设计环境 3、 更新网络表和PCB 4、 修改封装与布局 5、 布线规则设置 6、 自动布线 7、 手动调整布线,进行DRC校验 8、 保存文件与输出,送加工厂制作
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图5.1 印制电路板设计流程
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5.2 印制电路板基本概念 PCB的结构 PCB的基本元素 PCB工作层与管理 元件封装
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PCB的结构 根据电路板的结构可以分为单面板(Signal Layer PCB)、双面板(Double Layer PCB)和多层板(Multi Layer PCB)三种。 通常在印刷电路板上布上铜膜导线后,还要在上面印上一层防焊层(Solder Mask),防焊层留出焊点的位置,而将铜膜导线覆盖住。防焊层不粘焊锡,甚至可以排开焊锡,这样在焊接时,可以防止焊锡溢出造成短路。另外,防焊层有顶层防焊层(Top Solder Mask)和底层防焊层(Bottom Solder Mask)之分。
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单面板:电路板一面敷铜,另一面没有敷铜,敷铜的一面用来布线及焊接,另一面放置元件。单面板成本低,但只适用于比较简单的电路设计。
双面板:电路板的两面都敷铜,所以两面都可以布线和放置元件,顶面和底面之间的电气连接是靠过孔实现的。由于两面都可以布线,所以双面板适合设计比较复杂的电路,应用也最为广泛。 多层板:多层板是指4层或4层以上的电路板,它是在双面板的顶层和底层的基础上,增加了内部电源层、内部接地层和若干中间布线层。板层越多,则布线的区域就越大,布线就越简单。但是由于多面板制作工艺复杂,因此成本较高。 长度单位及换算:PCB编辑器支持英制(mil)和公制(mm)两种长度计量单位。它们的换算关系是:100mils=2.54mm(其中1000mils=1Inches)。
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PCB的基本概念 1、 铜膜导线 2、 焊盘 3、 过孔 4、 元件的图形符号 5、其它辅助性说明信息
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铜膜导线(Track):简称导线,是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。
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飞线:用来表示连接关系的线。它只表示焊盘之间有连接关系,是一种形式上的连接,并不具备实质性的电气连接关系。飞线在手工布线时可起引导作用,从而方便手工布线。飞线是在引入网络表后生成的,而飞线所指的焊盘间一旦完成实质性的电气连接,则飞线自动消失。当同一网络中,部分电气连接断开导致网络不能完全连通时,系统就又会自动产生飞线提示电路不通。利用飞线的这一特点,可以根据电路板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线。
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焊盘、过孔:焊盘(Pad)的作用是放置、连接导线和元件引脚。过孔(Via)的主要作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有3种。
穿透式过孔(Through):从顶层一直打到底层的过孔。 半盲孔(Blind):从顶层遇到某个中间层的过孔,或者是从某个中间层通到底层的过孔。 盲孔(Buried):只在中间层之间导通,而没有穿透到顶层或底层的过孔。
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过孔有两个尺寸,即 Hole Size (钻孔直径)和钻孔加上焊盘后的总的 Diameter (过孔直径)
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安全间距:进行印刷电路板的设计时,为了避免导线、过孔、焊点及元件的相互干扰,必须使它们之间留出一定的距离,这个距离称之为安全间距(Clearance)。
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5.2.3 印制电路板设计的基本原则 1、元件布局 2、布线 3、去耦电容 4、电路板材料的选择 P114
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5.3 放置工具栏介绍 在进行PCB印制板的设计中,需要在电路板上添加导线、焊盘和元器件等,这些都可以通过Protel DXP的Placement(放置工具栏,可以通过执行菜单命令View->Toolbars->Placement来打开或关闭)或相应的菜单命令来完成。
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5.3.1 放置铜膜导线 绘制铜膜导线的具体方法有: 执行菜单命令【Place】/【Interactive Routing】;
单击放置工具栏中的 按钮。 快捷键P-〉t 导线的模式和原理图中类似。
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5.3.1 放置铜膜导线 铜膜导线的属性有: Trace Width:铜膜导线宽度 Via Hole Size:过孔孔径大小
Via Diameter:过孔直径大小 Layer:导线所在层
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放置直线 铜膜导线具有实际的电气连接意义,并且具有网络标识,它的属性由设计规则决定;而直线虽然也具有实际的电气连接意义,但是它不具有网络标识,且它的属性也不由设计规则决定,常用放置直线来绘制印制电路板的外形、元器件的轮廓和禁止布线层的边界等。 放置直线的常用方法有: 执行菜单命令【Place】/【Line】; 单击Placement栏上的放置直线按钮/ 使用放置直线的快捷键P---〉L
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放置焊盘及其属性编辑 放置焊盘的方法有: 执行菜单命令 【Place】/【Pad】; 单击放置工具栏中的 按钮即可。
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焊盘的形状有以下三种,即圆形( Round )、矩形( Rectangle )和正八边形( Octagonal )
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放置过孔及其属性编辑 执行菜单命令 【Place】/【Via】; 单击放置工具栏中的 按钮。 焊盘与过孔的编辑
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5.3.5 放置字符串 在工作平台上放置一个字符串的具体实现方法有: 执行菜单命令【Place】/【String】;
放置字符串 在工作平台上放置一个字符串的具体实现方法有: 执行菜单命令【Place】/【String】; 单击放置工具栏中的 按钮。
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5.3.6 放置位置坐标 用户可以将光标当前所在位置的坐标放置在工作平面上以供参考,它同字符串一样不具有任何电气特性。
放置位置坐标 用户可以将光标当前所在位置的坐标放置在工作平面上以供参考,它同字符串一样不具有任何电气特性。 放置位置坐标的具体操作方法是执行菜单命令【Place】/【Coordinate】,光标会变成十字形状,并带着当前位置的坐标出现在工作区内。 或者单击Placement栏上的 +10,10
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5.3.7 放置尺寸标注 放置尺寸标注的具体方法有: 执行菜单命令【Place】/【Dimension】/【Dimension】 ;
放置尺寸标注 放置尺寸标注的具体方法有: 执行菜单命令【Place】/【Dimension】/【Dimension】 ; 单击放置工具栏中的 按钮。
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设定坐标原点 设定坐标原点的具体操作方法有: 执行菜单命令 【Edit】/【Origin】/【Set】; 单击 按钮。
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5.3.9 放置元件 除了用网络表装入元件外,用户还可以将元件手工放置到各种平面上。 放置元件的具体实现方法有:
放置元件 除了用网络表装入元件外,用户还可以将元件手工放置到各种平面上。 放置元件的具体实现方法有: 执行菜单命令【Place】/【Component】; 单击放置工具栏上的 按钮。
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5.3.10 边缘法绘制圆弧 边缘法绘制圆弧的具体实现方法有: 执行菜单命令【Place】/【Arc(Edge)】;
边缘法绘制圆弧 边缘法绘制圆弧的具体实现方法有: 执行菜单命令【Place】/【Arc(Edge)】; 单击放置工具栏的 按钮。
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5.3.11 中心法绘制圆弧 中心法绘制圆弧的具体操作可以: 执行菜单命令【Place】/【Arc(Center)】;
中心法绘制圆弧 中心法绘制圆弧的具体操作可以: 执行菜单命令【Place】/【Arc(Center)】; 单击放置工具栏的 按钮。 执行命令后,光标变成十字形,把十字光标移到印制电路板的适当位置。第1次单击确定圆弧的圆心;第2次单击确定圆弧的半径;第3次单击确定圆弧的起始角,第4次单击确定圆弧的终止角。
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绘制整圆 绘制整圆的方法有: 执行菜单命令【Place】/【Full Circle】; 单击工具栏上的 按钮。
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5.3.13 放置矩形填充 采用矩形填充可以实现在印制电路板上,大面积的接地或布置电源,用来提高印制电路板的可靠性和抗干扰性能。
放置矩形填充 采用矩形填充可以实现在印制电路板上,大面积的接地或布置电源,用来提高印制电路板的可靠性和抗干扰性能。 执行菜单命令【Place】/【Fill】, 或单击放置工具栏中的 按钮。
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放置多边形填充 在印制板上大面积的接地,还可以采用另外一种方法,就是放置多变形填充,它比放置矩形填充更灵活,可以实现包地、屏蔽等多种印制电路板常用的功能。 执行菜单命令【Place】/【Polygon Plane】 单击放置工具栏中的 按钮
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Hatching Style:设置多变形填充的栅格样式。
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Surround Pads With:设置多变形填充环绕焊盘、过孔等图元的方式
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阵列式粘贴 一次粘贴多个元器件。 Edit—〉Paste Special
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5. 4 元件封装 1、 元件封装的分类 2、 元件封装的编号 3、 常用元件的封装 图5.2 常用元件的封装
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常用元件的封装
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