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5.4PCB板布局
5.5PCB板布线
5.6切割PCB板、添加焊盘
5.7多边形敷铜
6.3D图预览-21-
7.实习心得-23--
8.附录-24-
附录1爱立信手机充电器
附录2蓝牙耳机
附录3常用的元器件名称及封装
附录4常用快捷键
附录5一些常用术语
9.参考文献...........................................................................................-30-
一、Protel简介
1.1PCB简介
PCB板的原始物料是覆铜基板,简称基板,也称为覆铜板。
基板通常是两面有铜的树脂板,最常用的板材代号是FR~4,主要用于计算机、通讯设备等档次的电子产品。
选择PCB基板时主要考虑三个要求:
耐燃性、是玻璃态转化温度(Tg点)和介电常数。
铜箔是在基板上形成导线的导体,铜箔厚度一般在0.3-3.0mil(100mil=2.54mm)之间,常用的PCB板厚2mil(0.05mm)。
通常是通过对基板进行蚀刻来制作所需的PCB的。
除焊接点外,PCB的表面通常要涂抹阻焊油。
阻焊油也称为防焊漆、绿油,常用的阻焊油为绿色,有少数采用黄色、黑色、蓝色等。
我们通常见到的PCB板的颜色实际上就是阻焊油的颜色。
阻焊油起着防止波峰焊时产生桥接现象、提高焊接质量和节约焊料等的作用,同时也成为印制板的永久性保护层.起到防潮、防腐蚀、防霉和机械擦伤等作用。
单面有印制线路图形的我们称单面印制线路板。
双面有印制线路图形,再通过孔的金属化进行双面互连形成的印制线路板,我们就称其为双面板。
而多个层印刷线路图形的,称为多层板,其中夹在内部的是内层,露在外面可以焊接各种配件的叫做外层。
图1.1和图1.2分别是双面板和六层板的示意图。
常见的多层板有四层板、六层板和八层板,现在已有超过100层的实用印制线路板了。
PCB板的层数越多,造价就越高。
对于同学们来说,一般的电路可以使用单面板和双面板.其价格比较便宜。
图1.1双面板示意图图1.2六层板示意图
对于PCB来说,每一层都是由导线、过孔(VIA)和焊盘(PAD)组成的。
导线就是起导通作用的铜线。
过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一,属于导通孔(Platinghole、PT),通常是用电镀工艺在孔壁上电镀上铜作为导电介质,可以起到不同层间的电器连接作用。
焊盘是用来焊接元件的,包括通孔元件的焊盘(也可以看作一个VlA及一个表面贴焊盘的组合)和表面贴元件的焊盘(没有孔)两种,焊盘上不需要涂阻焊。
当然,PCB板上也会有一些不导通孔(NonePlatinghole.NPT),主要是固定板卡的机械孔等,其特点是孔壁无铜。
1.2ProtelDXP简介
随着电子,微电子技术的飞速发展,各种大规模集成电路的应用越来越广泛,电路板走线日益复杂和精密。
以往的手工设计越来越难以适应形势发展的需要,越来越多的设计人员采用CAD技术设计。
ProtelDXP2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件,改软件能实现从概念设计,顶层设计到输出产生数据以及这之间的所有分析验证和设计数据的管理。
当前比较流行的Protel99SE,就是它的前期版本。
Protel系列电子设计软件是在EDA行业中,特别是在PCB设计领域具有多年发展历史的设计界软件,由于其功能强大,界面友好,操作简单实用,近年来成为国内发展最快。
应用最广的EDA软件ProtelDXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统,电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。
ProtelDXP在前一版本Protel99SE的基础上增加了许多新的功能。
新的可定制设计环境功能包括双显示器支持,可固定、浮动以及弹出面板,强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。
新的项目管理和设计合成功能包括项目级双向同步、强大的项目级设计验证和调试、强大的错误检查功能、文件对比功能等。
新的设计输入功能包括电路图和FPGA应用程序的设计输入,为Xilinx和Altera设备族提供完全的巨集和基元库,直接从电路图产生EDIF文件、电路图信号、PCB轨迹、Spice模型和信号集成模型等元器件集成库。
新的工程分析与验证功能包括同时可显示4个所测得图像的集成波形观察仪,在板卡最终设计和布线完成之前可从源电路图上运行初步阻抗和反应模拟等。
新的输出设置和发生功能包括输出文件的项目级定义、制造文件(Fabricationfiles),包括Gerber、NcDril1、0DB++和输入输出到ODB++或Gerber等。
ProtelDXP是将所有设计工具集成于一身的板级设计系统,电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。
ProtelDXP运行在优化的设计浏览器平台上,并且具备当今所有先进的设计特点,能够处理各种复杂的PCB设计过程。
通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的融合,ProtelDXP提供了全面的设计解决方案。
ProtelDXP的强大功能大大提高了电路板设计、制作的效率,它的“方便、易学、实用、快速”的特点,以及其友好的Windows风格界面,使其成为广大电子线路设计者首选的计算机辅助电路板设计软件。
ProtelDXP软件运行的推荐配置:
操作系统WindowsXP
CPU主频Pentium1.2GHz以上
内存512MBRAM
硬盘空间大于620MB硬盘空间
显示器最低分辨率为1280×
1024像素,32位真彩色
显卡32MB显卡就显得比较大,而ProtelDXP的设计是面向一个工程项目组的,一个工程项目组可以由多个项目工程文件组成,这样就使通过项目工程组管理进行设计变得更加方便、简洁。
用户可以把所有的文件都包含在项目工程文件中,其中主要有印刷电路板文件等,可以建立多层子目录。
以*.PrjGrp(项目工程组)、*.PrjPCB(PCB设计工程)、*.PrjFpg(FPGA设计工程)等为扩展名的项目工程中,所有的电路设计文件都接受项目工程组的管理和组织。
1.3ProtelDXP的文件组织结构
不同于Protel99SE的设计数据库(.ddb),ProtelDXP引入了工程项目组(*.PrjGrp为扩展名)的概念。
设计数据库包含了所有的设计数据文件,如原理图文件、印刷电路板文件以及各种文本文件和仿真波形文件等,有时自动识别这些文件。
相关的项目工程文件可以存放在一个项目工程组中以便于管理。
当然,用户也可以不建立项目工程文件,而直接建立一个原理图文件、PCB文件或者其他单独的、不属于任何工程文件的自由文件,这在以前版本的Protel中是无法实现的。
如果愿意,也可以将那些自由文件添加到期望的项目工程文件中,从而使得文件管理更加灵活、便捷。
在ProtelDXP中支持的部分文件所表示的含义,如表1-1所示。
表1-1ProtelDXP中的部分文件所表示的含义
扩展名
文件类型
扩展名
SchDoc
PcbDoc
SchLib
PcbLib
IntLib
NET
REP
XRP
电路原理图文件
印刷电路板文件
原理图库文件
PCB元器件库文件
系统提供集成式元器件库文件
网络表文件
网络表比较结果文件
元器件交叉参考表文件
PrjPCB
PrjFpg
THG
HTML
XLS
CSV
SDF
NSX
PCB工程文件
FPGA工程文件
跟踪结果文件
网页格式文件
Excel表格式文件
字符串形式文件
仿真输出波形文件
原理图SPICE模式表示文件
二、实习要求
ProtelDXP2004是一款WindowsNT/XP的全32位电子设计系统。
ProtelDXP2004提供一套完全集成的设计,这些工具让人很容易地将你的设计从概念形成最终的板设计。
所有的ProtelDXP2004工具需要在一个单一应用环境--设计探索者(theDesignExplorer)中运行。
启动ProtelDXP,设计探索者打开,将你所有的设计工具放在手指尖,你将从一个单一的、一致的、个性化的用户环境受益。
所以,本次实习,目的在于让我们更加了解设计工具软件,为我们提供一个怎样建立一张原理图、从PCB更新设计信息以及产生生产输出文件的预览。
要求我们能够对Protel有初步的了解,诸如发展史等;
学会利用Protel绘制一些基本的电路图;
能够根据原理图画出PCB板和PCB3D板;
学会制作元件模型以及封装等基板设计技能及技巧。
三、设计原理
(1)首先启动Protel软件;
(2)在文件→新建→工程→PCB工程中新建项目文件,并将其设置合适的保存位置;
(3)再次选择文件→新建→原理图,建立原理图进入原理图编辑器界面;
(4)选择设计→文档选项,打开文档选项对话框。
选择图纸的规格,然后单击确认;
(5)然后就可以按照下图绘制原理图了;
(6)原理图画好后,检查有无错误;
(7)设计→生成原理图库,建立PCB板;
(8)PCB板建立好后选择设计→ImportChangesFrom*PrjPcb,然后在出现的对话框中单击执行变化看有无错误,确保原理图中元件标号,封装,边线是否正确,若有错误在原理图中将错误修改之后再点击执行变化生成PCB即可;
(9)可利用protel的自动布局功能对PCB板进行自动布局,之后不满意的地方还可以手动调整元件的位置;
(10)选择自动布线在出现的对话框中单击RouteAll就可以自动布线了;
(11)如果对自动布线的结果不太满意还可以手动调整元件位置,手动布线即可;
(12)对PCB板进行裁剪以防滥用资源,可选择设计→→PC板重新定义即可;
(13)PCB设计好后,利用工具栏查看|→PCB3D生成三维PCB图像;
(14)完毕,可选择生成元件详情的报告。
四、设计过程
4.1启动ProtelDXP原理图编辑器
用户首先必须启动原理图编辑器,创建一个空白的、新的原理图,在菜单命令文件→新建→工程→PCB创建一个项目工程,制版相关的文件全部可以在工程中建立及管理,执行菜单命令文件→新建→原理图,创建一个空白的原理图设计图纸。
保存原理图文件为yaokongche.SchDoc,保存工程文件为yaokongche.PrjPCB。
对原理图图纸的各种信息可以进行设置,可以根据实际电路的复杂度、个人的绘图习惯公司单位的标准化要求以及图纸可能的大小,设置原理图图纸的大小、方向、标题栏的外观参数等,如可设置原理图图纸为A4尺寸设计→文档选项A4。
4.2原理图设计
以遥控车电路图为例
定位元件和加载元件库
管理数以千计的原理图符号也包括在ProtelDXP中,原理图编辑器提供强
大的库搜索功能。
尽管我们需要的元件已经在默认的安装库中,但对于知道怎样通过库搜索来找到元件还是很有用的。
通过以下步骤的操作来定位并添加本教程电路所要用到的库。
查找LM741H并放置
(1)点击库标签显示库工作区面板。
(2)在库面板中按下搜素按钮,这将打开查找库对话框。
(3)点击Search按钮。
在单元的Name文本框内键入LM741H.点击搜索按钮开始查找,当查找进行时Stop标签将显示。
如果你输入的规则正确,一个库将被找到并显示在查找库对话框。
(4)在列表中点击LM741H然后点击Place按钮。
另外,还可以双击元件名。
光标将变成十字状,并且在光标上“悬浮”着一个晶体管的轮廓。
现在处于元件放置状态如果移动光标,晶体管轮廓也会随之移动。
(5)在原理图上放置元件之前,
首先要编辑其属性。
在晶体管
悬浮在光标上时,按下TAB键
。
这将打开ComponentProperties
(元件属性)对话框。
现在要设
置对话框选项如下图所示。
(6)在标识栏中键入U2。
(7)检查在PCB中用于表示元件的封装。
设计中已经使用了集成库,这些库已经包括了封装和电路仿真的模型。
确认在模型列表中含有模型名BCY-W3/D4.7。
保留其余栏为默认值。
(8)移动光标(附有晶体管符号)到图纸中间偏左一点的位置。
(9)当对LM741H的位置满意后,左击或按ENTER键将晶体管放在原理图上。
(10)移动光标,会发LM741H的一个复制品已经放在原理图纸上了,而仍然处于在光标上悬浮着元件轮廓的元件放置状态。
ProtelDXP的这个功能可放置许多相同型号的元件。
放完了LM741H,用右击鼠标或按ESC键来退出元件放置状态。
光标会恢复到标准箭头。
自制LM567H并放置
单击菜单文件→创建→库→原理图库,即可打开原理图库编辑界面。
原理图库编辑管理器用于对该库文件内部的元件进行管理、新增、删除及编辑属性,是用户自制元件库时经常使用的一个面板。
如果在绘图过程中不慎将SCH-Library面板关掉,可以在状态栏的SCH内重新选择。
绘制原件外框和引脚。
首先将新建的Schlib1.Schlib保存好,此时在原理图库管理器中已经存在一个名为Component_1的元件,现在我们就开始绘制LM567H。
绘制元件外框。
单击绘图工具
按钮,在子菜单中选择绘制矩形,此时光标下会悬浮着一个待定位置和大小的矩形,如果需要更改矩形边框线型的颜色、宽度等详情参数,可以在此时按下键盘的Teb键调出属性进行修改。
将鼠标移至绘图区的第四象线靠近原点的位置,单击鼠标左键确定该矩形的左上角,然后移动鼠标选定合适的尺寸,再次单击鼠标左键确定该矩形的右下角,至此元件的外框绘制完毕。
单击鼠标右键,即可退出绘制矩形命令。
技巧:
第一次绘制的元件很难与原理图中的元件外形比例协调,可以在绘制好矩形后单击SchLibrary面板内部的
按钮,将其放置到一个原理图文件中观察外形比例是否协调,然后决定是否修改矩形尺寸。
绘制引脚。
在引脚区域单击追加,或单击菜单放置→引脚命令,此时鼠标下回悬浮一个未修改属性的引脚如上图。
按下Tab键,系统会弹出“引脚属性”编辑对话框如下图。
当然我们也可以按照默认属性先放置好各引脚,在每个引脚上双击鼠标左键,也会弹出引脚属性编辑对话框,再次修改属性。
显示名称。
就是引脚在原理图中显示的名称,可以选择是否可视。
标示符。
引脚号,同一元件不能有重复的引脚号,可以选择是否可视。
电气类型。
用于设置某个引脚的电气属性,其中包括输入(Input)输入输出(IO)、输出(Output)、集电极开路输出(OpenCollector)、无源输出(Passive)高阻输出(HiZ)、漏极输出(Emitter)、电源(Power)如图
描述。
可以设置引脚的功能描述。
符号区域。
该区域中操作框可以设置引脚的内外部输入输出符号,及其内部边沿、外部边沿的符号。
按下图一次放好各引脚。
依次在各引脚上双击,在弹出的引脚属性对话框内新盖引脚名称、属性、电气类型、符号等。
1、2、3号引脚电气类型为Input,更改名称依次为为OUTFILT、LOOPFILT、IN
4、7号引脚电气类型为Power更改名称依次为VCC、GND
5、6号引脚电气类型为Passive更改名称依次为TIMCAP、TIMRES
8号引脚电气类型为Output更改名称为OUT
注意引脚的放置方向,必须将包含引脚显示名称的一侧只想矩形框内,引脚号表示在该矩形框外部如下图
编辑元件属性。
在原理图库编辑管理器的元件区域点击
按钮,弹出元件属性对话框。
A在属性设置区域流水号框(Defaut)U1.
B在注释框内填写LM567H
C在右下角元件模型区域单击
选择新建Footprint如图
单击确认按钮后弹出的PCB模型对话框内选取封装模型为DIP-8如下图,选择好后单击确认按钮
直接调用元件库中元件进行修改保存
新建一个空白的原理图文件,调用LED1放入原理图中并保存,选择菜单设计→建立设计项目库命令后,在项目管理其项目文件下,会增加一个名称为PCBProject1.SCHLIB,的设计项目库文件,该文件包含Sheet1.SchDoc中所有的文件。
在项目管理器中双击库文件PCB——Project1.SCHLIB,启动原理图库编辑器界面,在原理图编辑器中编辑LED1使其成为
将其修改完毕的原件放置到原理图中D1、D2、D3
放置四个电阻R1~R7:
(1)在库面板中,确认MiscellaneousDevices.IntLib库为当前。
(2)在库名下的过滤器栏里键入R来设置过滤器。
(3)在元件列表中点击RES1以选择它,然后双击。
现在你会有一个悬浮在光标上的电阻符号。
(4)按TAB键编辑电阻的属性。
在标识栏中键入R1以将其值作为第一个元件序号。
(5)将Value值改为10k点击确定按钮返回放置模式。
(6)按SPACEBAR(空格键)将电阻旋转90°
。
(7)将电阻放在适当位置,然后左击键放下元件。
(8)R2-R7放置方法参照R1.
(9)放完所有电阻后,右击或按ESC键退出元件放置模式。
放置四个电容C1-C6:
(1)电容元件也在MiscellaneousDevices.IntLib库里。
(2)在库面板的元件过滤器栏键入C。
(3)在元件列表中点击CAP选择它,然后点击确定按钮。
现在光标上悬浮着一个电容符号。
(4)按TAB键编辑电容的属性。
点击OK按钮返回放置模式。
(6)右击或按ESC退出放置模式。
放置
放置Header3
Header3在
库里。
(1)在库面板的元件过滤栏键入Header3
(2)在元件列表中点击CAP选择它,然后点击确定按钮。
(3)按TAB键编辑电容的属性。
(4)右击或按ESC退出放置模式。
现在放完了所有的元件,注意元件之间留有间隔,这样就有大量的空间用来将导线连接到每个元件引脚上,这很重要,因为不能将一根导线穿过一个引线的下面来连接在它的范围内的另一个引脚。
放置好的元件图如下所示。
连接电路
(1)首先用以下方法将电阻R1与D1的连接起来。
从连线工具工具栏点击
工具进入连线模式。
(2)将光标放在R1的下端。
当放对位置时,一个红色的连接标记会出现在光标处,这表示光标在元件的一个电气连接点上。
(3)左击固定第一个导线点。
移动光标你会看见一根导线从光标处延伸到固定点。
(4)将光标移到R1的下边D1的上端,左击在该点固定导线。
在第一个和第二个固定点之间的导线就放好了。
(5)参照原理图连接电路中的剩余部分。
(6)在完成所有的导线之后,右击或按ESC退出放置模式。
放置网络标签
单击配线工具的
按钮,或者执行菜单命令放置→网络标签
设置网络标签属性。
执行完放置网络标签命令后,光标将变成十字形,同时光标上将出现一个浮动的网络名称,该名称是有最近使用的字串来确定的。
这时可以按下键盘Teb键,打开如图所示的网络标签对话框,可通过这个对话框进行网络标签的设置。
网络改成Q1B、VCC
放置网络标签。
设定结束后,单击确认按钮。
将浮动网络标签名称移到所需标注的引脚或连线上,当出现红色的×
即电气捕捉标志时,单击鼠标左键,即可将设置的网络标号放上去。
设置完成后,系统仍处于放置网络标号的命令状态,单击鼠标右键活按Esc键即可退出。
检查原理图:
为了保证设计电路图的正确性,ProtelDXP在进行下一步PCB制版之前,必须应用软件测试用户设计的电路原理图,及执行电路规则检查,以便找出人为的疏忽。
执行完测试后,系统在原理图中有错误的地方做好标记,以便用户分析和修改错误。
ERC可用于检查电路连接匹配的正确性。
例如,某个集成电路的输出引脚连到另一个输出引脚就会产生信号冲突,未连接完整的网络标号会造成信号断线,重复的序号会使原理图设计软件无法区分处不同的元器件等。
以上不合理的电路冲突现象,ERC会按照用户的设置以及问题的严重程度分别以不报告(NoReport)、警告(Warning)、错误(Error)或严重错误(FatalError)信息来提醒用户注意,以修改不合理的电路部分。
ERC的相关设置在Project|ProjectOptions中的ErrorReporting、ConnectionMatrix两项中。
执行菜单命令工程→CompilePCBProjectyaokongche.PrjPCB,系统自动进行ERC检查并生成相应的错误检查报告,相关错误信息显示在设计窗口下部的Message面板中;
系统在发生错误的位置放置徽号,提示错误的位置。
例如,将原理图中的R3改为R1,编译时会显示如图的错误报告信息,用户可以按照报告提供的信息找到错误的位置,双击错误提示列表,定位到错误位置,修改R3为R2后,重新进行编译通过。
五、ProtelDXP电路板的设计
电路板是所有设计步骤的最终缓解,前面介绍的原理图设计工作,只是从原理上给出元器件的电气连接关系,而这些电气连接的实现最终依赖于PCB板的设计,下面介绍如何使用前面绘制的原理图来设计PCB。
5.1PCB的层
ProtelDXP等软件中,除了导电的信号层外.还有些其它的层。
这些层起着不同的作用,这里首先介绍一下这些层的定义:
a.信号层(SignalLayers):
信号层包括TopLayer、BottomLayer、MidLayer1…31.这些层都是具有电气连接的层,也就是实际的铜层,中间层是指用于布线的中间板层,该层中布的是导线。
b.内层(InternalPlane):
InternalPlane1…4等,这些层一般连接到地和电源上,成为电源层和地层,也具有电气连接作用,也是实际的铜层,但该层一般情况下不布线,是由整片铜膜构成。
c.丝印层(Silkscreen):
包括顶层丝印层(Topoverlay)和底层丝印层Bottomoverlay)。
定义顶层和底的丝印字符,就是一般在板上看到的元件编号和一些字符。
d.锡膏层(PasteMask):
包括顶层锡膏层(Toppaste)和底层锡膏层(Bottompaste),指我们可以看到的露在外面的表面贴焊盘,也就是在焊接前需要涂焊膏的部分。
所以,这一层在焊盘进行热风正平和制作焊接钢网时也有用。
e.阻焊层(SolderMask):
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- Protel DXP
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