项目四直流电源适配器电路的印制电路板设计与制作ppt课件.ppt

项目四直流电源适配器电路的印制电路板设计与制作电路仿真与印制电路板设计u印制电路板设计基于Protel DXP 2004电路仿真与印制电路板设计电路仿真基于Multisim软件印制电路板设计基于Protel DXP 2004 印制电路板即PCB（Printed Circuit Board），习称印刷电路板，它是把两层到几百层电路压缩到一张不到一厘米厚的板子中的工艺技术。 印制电路板的设计与制作多借助于电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）技术，该技术是以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术而研制成的电子CAD 通用软件包，代表了当今电子技术的最新发展方向。 本篇采用Protel DXP 2004 软件环境，通过“直流电源适配器电路的印制电路板设计与制作”、“数字秒表电路的印制电路板设计与制作”与“单片机最小控制系统的印制电路板设计与制作”三个项目，介绍印制电路板设计的过程及相关知识。 学习项目四前可先学习附录B：Protel DXP 2004 软件概述。认识印制电路板 PCB是英文Printed Circuit Board的缩写，译为印制电路板，简称电路板或PCB板。印制电路板是用印制的方法制成导电线路和元件封装，它的主要功能是实现电子元器件的固定安装以及管脚之间的电气连接，从而实现电器的各种特定功能。制作正确、可靠、美观的印制电路板是电路板设计的最终目的。 印制电路板是电子元件装载的基板，它的生产涉及电子、机械、化工等众多领域。它要提供元件安装所需的封装，要有实现元件管脚电气连接的导线，要保证电路设计所要求的电气特性，以及为元件装配、维修提供识别字符和图形。所以它的结构较为复杂，制作工序较为繁琐，而了解印制电路板的相关概念是成功制作电路板的前提和基础。 认识印制电路板 单面板所用的绝缘基板上只有一面是敷铜面，用于制作铜箔导线，而另一面只印上没有电气特性的元件型号和参数等，以便于元器件的安装、调试和维修，单面板由于只有一面敷铜面，因此无须过孔（过孔的概念见双面板）、制作简单、成本低廉，功能较为简单，在电路板面积要求不高的电子产品中得到了广泛的应用 。认识印制电路板 双面板在绝缘基板的上、下二面均有敷铜层，都可制作铜箔导线，底面和单面板作用相同，而在顶面除了印制元件的型号和参数外，和底层一样可以制作成铜箔导线，元件一般仍安装在顶层，因此顶层又称为“元件面”，底层称为“焊锡面”。为了解决顶层和底层相同导线之间的连接关系，人们还制作了金属化过孔过孔，双面板的采用有效的解决了同一层面导线交叉的问题，而过孔的采用又解决了不同层面导线的连通问题，与单面板相比，极大的提高了电路板的元件密度和布线密度。 多层板结构复杂，它由电气导电层和绝缘材料层交替粘合而成，成本较高，导电层数目一般为4、6、8等，且中间层（即内电层）一般连接元件管脚数目最多的电源和接地网络，层间的电气连接同样利用层间的金属化过孔实现。在多层板中，可充分利用电路板多层层叠结构解决高频电路布线时的电磁干扰、屏蔽问题，同时由于内电层解决了电源和地网络的大量连线，使布线层面的连线急剧减少，因此，电路板可靠性高，面积小，在电脑主板、内存条、优盘、MP3等产品上得到广泛的使用。 认识印制电路板Protel DXP 2004软件概述一、主要功能 Protel DXP 2004 的主要功能有电路原理图设计、印制电路板设计、混合电路仿真和信号完整性分析，还可进行FPGA 与嵌入式软件项目设计。本书仅涉及电路原理图设计与印制电路板设计两部分，最终目标是借助Protel 软件进行印制电路板图的设计，设计完成后由印制电路板厂商加工成印制电路板。二、软件界面环境1Protel DXP 2004 软件的主界面Protel DXP 2004软件概述2工作面板 工作面板是Protel 中提供的最为灵活的应用环境，许多设计任务都可以通过工作面板来完成。面板操作1）面板切换：两种方法2）面板的显示和隐藏3）面板任务选项的展开和折叠4）面板的关闭显示和隐藏展开和折叠面板切换面板切换Protel DXP 2004软件概述3标签栏 当工作面板处于隐藏方式时，工作面板不显示在工作区域中，而是隐藏在主页窗口右下角的标签栏处。通过单击标签栏的System（系统）标签页中的相应面板名称，即可将该面板打开，因此标签栏又称面板控制中心。打开隐藏的Files（文件）工作面板的操作如附图B-3 所示。三、操作方法1汉化软件环境执行DXPPreferences（系统设置菜单）命令，弹出Preferences 设置对话框如附图B-4所示，在右侧窗口的Localization（资源本地化）区域中，设置Use Localized Sources 有效。Protel DXP 2004软件概述Protel DXP 2004软件概述2查看元件库 系统变为中文环境后，Libraries 面板被汉化为【元件库】面板，单击【元件库】工作面板标签，打开元件库工作面板如附图B-7（a）所示，单击Click here to draw component 即可显示出当前元件符号，单击Click here to draw model 即可显示出当前元件模型，显示元件符号与模型的【元件库】工作面板如附图B-7（b）所示，按键盘上下键移动光标，可以方便地查看当前元件库中的元件。在绘制电路原理图时，应使元件库面板同时显示元件符号与元件模型以方便绘图。Protel DXP 2004软件概述3创建文件 打开环境界面后，用户可通过Files（文件）工作面板的【创建】区，创建文件进入相应的设计环境，如单击该区的Schematic Sheet 可创建原理图文件、单击PCB File 可创建PCB文件、单击Blank Project PCB 可创建PCB 项目文件等。 在该软件环境下，创建的电源适配器电路原理图如附图B-8 所示，电源适配器的PCB图如附图B-9 所示，其上有一个安装定位孔。电路原理图是PCB 图绘制的基础，PCB 图中的信息是通过电路原理图转换过去的，任何一个文件中的信息在修改后均可同步更新到另一个文件中。项目四 直流电源适配器电路的印制电路板设计与制作任务一 直流电源适配器的电路原理图设计任务二 直流电源适配器电路的印制电路板设计与制作 项目简介 电源是位于市电与负载之间，向负载提供稳定优质电能的供电设备，是电气工业的心脏。 当今社会人们极大地享受着由电子设备带来的便利，任何电子设备都带有电源适配器。电源适配器是小型便携式电子设备供电电源变换设备如图4-1 所示，其电路主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，广泛配套于电话子母机、游戏机、语言复读机、随身听、手机等设备中。学习目标技能目标（1）会创建原理图“*.SchDoc”文件、PCB“*.PcbDoc”文件及PCB 项目“*.PrjPCB”文件，并将原理图文件与PCB 文件用同一项目文件进行管理。（2）能熟悉基本元件库并能从中找出常用元件。（3）会加载指定元件集成库。（4）会正确设置原理图中的元件属性。（5）会运用视图控制、元件放置与元件属性修改时的快捷键。（6）会元件编辑操作，如元件的选中、删除、复制、剪切、粘贴、对齐、旋转、拖动等操作。（7）会正确用导线连接命令，进行原理图元件间的连接。（8）会原理图规则设置与规则检查。（9）会设计印制电路板尺寸。（10）会原理图与PCB 图的信息转换与同步更新。（11）能熟悉元件的常用封装与封装模型。（12）能运用元件布局基本原则进行元件布局。（13）会设置固定元件的位置。（14）会正确设置印制电路板的布线规则如布线层、布线宽度等的设置。（15）会取消元件、网络等的布线并能手动调整不合理布线。（16）会设置PCB 板的安装定位孔。（17）会进行PCB 板设计规则检查。（18）会生成印制电路板的元器件报表。学习目标知识目标（1）掌握创建原理图“*.SchDoc”文件、PCB“*.PcbDoc”文件及PCB 项目“*.PrjPCB”文件的操作方法，并掌握原理图文件与PCB 文件用同一项目文件进行管理的操作方法。（2）熟悉元件库面板并熟悉基本元件库。（3）掌握元件集成库的加载与删除操作方法。（4）掌握元件属性的设置方法。（5）掌握视图控制、元件放置与元件属性修改时的快捷键。（6）掌握元件的编辑操作如元件的选中、删除、复制、剪切、粘贴、对齐、旋转、拖动等操作。（7）掌握元件的导线连接操作方法。（8）熟悉原理图规则设置与规则检查的相关知识。（9）熟悉印制电路板尺寸设计操作方法。（10）掌握原理图与PCB 图的信息同步更新操作方法。（11）了解元件的常用封装与封装模型。（12）了解元件布局的基本原则。（13）了解固定元件的位置设置方法。（14）熟悉印制电路板的布线规则设置如布线层、布线宽度等的设置方法。（15）掌握取消布线与交互式手动调整布线的操作方法。（16）熟悉安装定位孔的放置与设置方法。（17）了解PCB 设计规则检查。（18）掌握元器件报表的生成方法。项目四 直流电源适配器电路的印制电路板设计与制作任务一 直流电源适配器的电路原理图设计任务二 直流电源适配器电路的印制电路板设计与制作 任务描述（1）图4-2（a）为+5 V 电源适配器电路图，其所用元件清单如表4-1 所示。依据该电路图，在Protel 中绘制+5 V 电源适配器电路的电路原理图。（2）将完成的图形以“直流电源适配器.SchDoc”为文件名保存在自己的文件夹中。相关知识项目文件1项目文件 Protel DXP 2004 中，相关联的文件是通过同一项目文件进行管理。Protel 是以Project 项目为中心的文件管理形式，每个产品的印制电路板设计都可以看成是一个项目（文件类型为*.PrjPCB），项目中包含与该设计相关联的各种文件如原理图文件（类型为*.SchDoc）、印制电路板文件（类型为*.PcbDoc）、库文件（包括原理图库文件，类型为*.SchLib；印制电路板库文件，类型为*.PcbLib）等，这些与该设计相关联的文件可以存储在任意目录中。2创建项目文件如图 4-3（a）所示，执行【文件】【创建】【项目】【PCB 项目】命令；或如图4-3（b）所示，执行Files（文件）工作面板中的【创建】区中的Blank Project（PCB）执行创建项目文件命令。创建项目文件后，Projects 项目工作面板中将出现名为PCBProject1.PrjPCB 的PCB 项目文件如图4-4 所示。3保存项目文件 执行【文件】【保存项目】命令，或在项目工作面板中的项目文件名称上右击，在弹出的快捷菜单中选择【保存项目】命令，将该项目保存为“直流电源适配器.PrjPCB”（文件的类型可自动生成，不需要键入）。4给项目文件添加文件 在项目工作面板中的项目文件名称上右击，在弹出的快捷菜单中执行【追加新文件到项目中】命令，弹出可以添加到项目中的文件类型如图4-5 所示，执行Schematic 命令可创建原理图文件并添加到项目文件中；执行PCB 命令可创建PCB 文件并添加到项目文件中；执行Schematic Library 命令可创建原理图库文件并添加到项目文件中；执行PCB Library 命令可创建PCB 库文件并添加到项目文件中。系统会自动给出所创建文件的文件名，执行这几个命令后的项目工作面板如图4-6 所示，可看到该项目下包含刚创建的四个文件。相关知识项目文件5项目文件的打开与关闭 若要将该项目文件下的所有文件同时打开，可在Projects（项目）工作面板中找到该项目文件，在其上右击，在弹出的快捷菜单中选择执行【打开项目中的文件】命令，即可将该项目的所有文件全部打开。或直接双击项目下的每个文件，也可逐个将每个文件打开。 若要将该项目及其所属文件全部关闭，可在Projects（项目）工作面板中找到该项目文件，在其上右击，在弹出的快捷菜单中执行Close Project 命令，即可将该项目及该项目的所属文件全部关闭。若仅需关闭项目中的文件，在弹出的快捷菜单中，执行【关闭项目中的文件】命令。相关知识电路原理图文件1电路原理图文件 电路原理图是指说明电路中各个电子元器件连接关系的图纸，它不涉及元器件的具体大小、形状，而只涉及元器件的符号和相互之间的连接关系。绘制电路原理图的过程，就是将设计思路用标准的电子元器件图形符号在图纸上表达出来的过程。2创建原理图文件 执行【文件】【创建】【原理图】命令；或单击Files（文件）工作面板中的【创建】区中的Schematic Sheet 执行创建原理图文件命令。创建的原理图文件会列在Projects 项目工作面板中，系统默认给出的文件名称为“Sheet1.SchDoc”。 在绘图过程中，若菜单栏、工具栏及工作面板被无意关掉，执行【查看】【桌面布局】Default 默认命令，可将原理图桌面环境还原为默认状态。或通过标签栏中的System（系统）标签，打开常用的Files（文件）面板Projects（项目）面板等常用面板。相关知识元件库面板、实用工具栏 元件库面板是设计原理图时的重要使用面板，通过它可以查找、放置原理图所需的元件。元件库面板如图4-16 所示，系统默认加载显示的元件库为Miscellaneous Devices.IntLib 常用基本元件库。 Miscellaneous Devices.IntLib 常用基本元件库中，包含了电路原理图中的常用元件如电阻元件、电容元件、二极管、三极管、可控硅等，拖动浏览元件列表所用滚动条，或按上下光标移动键，可浏览该库中的所有元件及元件模型。该库中常用元件的中英文对照如表4-2 所示。 Protel DXP 2004 中有电阻元件、电容元件、逻辑门电路及译码器等常用元件的工具栏，即实用工具栏（Utilities）如图4-17 所示，利用它可方便地放置常用的电阻元件、电容元件及门电路元件。相关知识放置元件 单击电路窗口右侧的【元件库】面板标签，弹出元件库面板，系统默认以MiscellaneousDevices.IntLib 为当前库，拖动浏览元件列表所用滚动条，或按上下光标移动键，找到电阻元件如图4-18 所示。 双击元件列表框中的电阻元件或单击元件库面板上的Place Res2 按钮，元件库面板变成了透明状，同时光标变成了十字状，其上附着一电阻元件符号拖动鼠标使光标移动到合适位置后单击，即可将电阻元件放置到电路窗口中如图4-19 所示。放置完一个电阻元件后，光标上仍附着一电阻元件符号，若需放置多个电阻元件，拖动鼠标使光标移动到电路窗口合适位置，多次单击即可；若不需放置该元件，右击或按【Esc】键即可退出元件放置状态。相关知识视图控制与快捷键1视图控制 在绘制原理图时，需合理地控制视图的大小。如图4-20 所示为【查看】菜单的部分内容，可知视图放大与缩小的快捷键分别为【PgUp】与【PgDn】。移动光标到需放大或缩小的原理图窗口处，按相应快捷键【PgUp】或【PgDn】，即可方便进行视图的控制。该菜单的其他命令及其快捷键读者可自行操作并体会。2原理图设计中的快捷键 在电路设计中利用快捷键，可以大大提高设计速度。执行【查看】【工具栏】【用户自定义】命令，或在工具栏空白处右击，在弹出的对话框中执行Customize（自定义）命令，即可弹出自定义工具栏对话框如图4-21 所示，选中复选框【原理图快捷键】与【原理图交互式快捷键】，在工具栏区即可看到【原理图快捷键】【原理图交互式快捷键】工具，单击按钮可查看各命令的快捷键。常用的快捷键如表4-3 所示。相关知识元件的编辑2元件的移动 选中单个或多个需移动的元件，将光标放在元件被选中区域内，按住左键不放，拖动元件到合适位置，然后松开鼠标左键即完成对元件的移动操作。3删除元件 选中需删除的对象，执行【编辑】【清除】命令，或使用快捷键【Delete】，即可将所选中的元件删除。 执行【编辑】【删除】命令，启动该命令后，光标变为十字状，连续单击欲删除的元件或图元，删除完成后右击或按【Esc】键，结束删除元件操作。4元件的旋转或翻转 放置完元件后进行元件的旋转或翻转操作，需先选中欲旋转或翻转的元件（可以是单个元件也可是多个元件），然后按住鼠标左键拖动元件，在拖动元件的过程中，每按一次【Space】键，元件将逆时针旋转90，按【X】键左右翻转，按【Y】键上下翻转。 需要说明的是，此操作也可在放置元件的过程中进行，当还未确定元件的放置位置时，可按相应的快捷键（【Space】/【X】/【Y】）进行元件的放置方向编辑。1元件的选择（1）在元件符号上单击，即选中该元件，需选择多个元件时，按住【Shift】键，单击各元件逐个选取，被选中元件的四周有四个绿色小矩形框。（2）从被选择元件的左上角，按住鼠标左键不放，拖动鼠标直到被选择元件的右下角，然后松开鼠标左键，拖出一矩形区域即可选中该矩形区域内的所有元件，选中后的元件如图4-22 所示。5多个元件的对齐编辑 对多个元件进行对齐编辑操作之前，需先选中欲编辑的元件，然后执行相应的对齐编辑命令。可通过实用工具栏中的调准工具如图4-23 所示，或执行【编辑】【排列】命令如图4-24 所示（每个命令的右侧有其快捷键提示），来进行元件的各种对齐排列的编辑，如左、右、上、下对齐、水平或垂直分布排列等。相关知识元件的连接与编辑1元件的连接 原理图中，元件与元件之间的连接，可通过导线命令完成。执行放置导线命令有四种方法：（1）单击配线工具栏中的放置导线按钮，进入导线绘制状态。（2）执行【放置】【导线】命令。（3）在电路窗口右击，在弹出的快捷菜单中执行【放置】【导线】命令。（4）利用快捷键【P+W】（Place Wire 放置导线的首字母）。 绘制完第一条导线后，此时仍处于导线绘制状态，可继续绘制导线，若需退出导线绘制状态可右击或按【Esc】键。 每个元件的引脚端为元件的电气连接点，连接元件时，需将元件的各电气连接点相连。连接元件后，若出现如图4-26 所示的情况，则是因为未正确捕捉元件引脚端电气连接点而出现的错误连接。 修改此连接导线，可先选择该导线，将光标移至导线的端点，当光标变为双向斜箭头时，按住鼠标左键拖动导线端点直至捕捉到正确的元件引脚端电气连接点。或删除错误连接导线，再重新执行导线连接命令。2元件的拖动编辑 进行元件连接后，若需对元件的位置进行移动，同时要求在移动元件时，保持该元件与其他元件的连接关系不变，可通过执【编辑】【移动】【拖动】命令，当光标变为十字状时，选择需拖动的元件拖动其到合适位置即可。相关知识元件的属性与编辑 原理图中各个元件的属性指的是元件的性能参数，如电阻元件一般要标出元件标识符、阻值大小，特殊功率的电阻元件还需标出其功率；电容元件需标出元件标识符、容量大小，耐压值等参数。放置电阻元件后，选中电阻元件双击，弹出电阻元件属性对话框（见图4-27）。相关知识原理图的电气规则检查1设置电气规则 执行【项目管理】【项目管理选项】命令，弹出项目管理选项对话框如图4-28 所示，包含Error Reporting（违规类型描述）、Connection Matrix（连接矩阵）、Class Generation（自动生成类）、Comparator（对照类型描述）、ECO Generation（修改的类型描述）等多个选项卡。分别单击前五个选项卡中的【设置为默认】按钮，将其设置为系统默认的规则，然后单击【确认】按钮退出电气规则设置对话框。一般，对原理图进行电气规则检查时，均采用系统默认的电气规则设置。2进行电气规则检查 设置好电气规则后，就可以进行电气规则检查，又称项目编译查错。执行【项目管理】Compile Document（编译原理图）命令，即可根据设置的电气规则对电路原理图进行电气规则检查。3查看Messages 信息窗口 如果编译时查出有电路设计错误或警告，将显示在Messages（信息）窗口。执行标签栏中的SystemMessages 命令如图4-29 所示，弹出Messages（信息）窗口，查看原理图是否存在错误或警告信息。任务实施1）创建原理图文件并保存2）设置电路原理图绘图环境任务实施3）放置元件 Protel 具有丰富的元件集成库（文件类型为*.IntLib），几乎可以提供绘制电路原理图所需的各种元件。进入Protel 环境后，系统会自动加载几个常用的元件库，系统默认以Miscellaneous Devices.IntLib 常用基本元件库为当前库，该库中包含了常用的电阻元件、电容元件、二极管、三极管、可控硅等常用元件。打开元件库面板，系统会自动列出该库中的所有元件。（1）放置C1C3、T、D1D4、R、与LED 元件。任务实施（2）放置LM7805 元件。 Protel DXP 2004 具有丰富的元件库。LM7805 三端集成稳压芯片所在的集成库为ST Power Mgt Voltage Regulator.IntLib。绘制原理图时，需先加载该公司的ST Power Mgt Voltage Regulator.IntLib 集成库，然后从集成库中调用LM7805 元件。 退出元件库加载窗口后，元件库工作面板自动将刚才加载的元件集成库作为当前库，拖动元件列表浏览滚动条，如图4-37 所示找到需放置的元件L7805CV，将其放置到电路窗口中。 绘制电路原理图中的某个元件时，可以从多个厂家的元件集成库中选择，只要找到的元件符号与原理图中的元件符号相同即可使用。另外，元件的选择还需考虑所使用元件的模型及其尺寸，此内容将在本项目任务二中的“元件封装”中再作详细讲解。 打开Protel 后，【元件库】面板默认加载了常用的基本元件库，在绘制电路原理图时，可根据需要加载相应的元件库，若加载的元件库过多，会影响系统运行的速度，也会影响元件的查找，对于不需要的元件库，可以将其从可用元件库中删除。任务实施4）编辑元件 放置完元件后，还需对元件进行编辑操作，以方便电路原理图的连接。常用的元件编辑操作如元件的移动、旋转、删除、对齐等操作。详细的编辑操作可参考前面的“元件编辑”操作。5）设置元件属性 元件属性包括元件标识符、元件参数与元件模型等信息，这些信息是电路原理图中的重要信息，必须对其作相应设置。 在电路原理图中，元件标识符是一个元件的标志，电路图中的元件标识符即元件编号必须唯一。需说明的是元件属性的编辑也可在放置元件的过程中进行，当还未确定元件的放置位置时，按快捷键【Tab】即可弹出元件属性对话框，先进行元件属性设置，然后再放置元件。 Protel 中的元件属性具有继承性（即型号、值、封装形式等不变，编号自动递增）。因此，当原理图中的元器件编号需要人工编号时，推荐在放置元件过程中，按下【Tab】键打开元件属性设置对话框，给出元件标识符、封装形式、型号（大小）等参数，这样放置了同类元件的第一个元件后，即可通过“移动鼠标单击”的方式放置图中剩下的同类元件。在放置后续同类元件时将会发现：元件编号自动递增，如第一个电阻元件的编号是R1，再单击放置第二个电阻元件时，其编号自动设为R2，省去了每放一个元件前均需按【Tab】键修改元件标识符的操作，从而提高了效率。任务实施6）连接电路 放置完元件后，可用导线进行元件电气点之间的连接。单击放置导线按钮，连接部分线路后的电路原理图效果如图4-40 所示。 电路连接与元件属性编辑也可交叉进行。 电路连接时，系统默认T 形交叉处放置节点表示连接，十字交叉处不放置节点，若十字交叉处需连接，可执行【放置】【手动放置节点】命令，手动放置节点。任务实施7）放置电源、接地符号与电源接口 每个设计电路都离不开供电电源。本电路的供电电源是220 V 交流电，最后输出的是稳定的+5 V 直流电。在制作成印制电路板使用时，须考虑必要的供用电接口以方便使用，而绘制电路原理图，是为了给印制电路板制作提供元件及元件连接信息。因此，实际使用中的接口问题需在电路原理图绘制过程中予以考虑。（1）放置电源与地并连接。（2）放置电源接口并连接。 Miscellaneous Connectors.IntLib 为常用连接件库，包含了常用的连接件如并口、串口、电源接口等，系统默认该库为可用库，如图4-43 所示找出两个头的电源接口器件，将其放置到电路图中，可给P1 接口器件添加“220V”注释，P2 接口器件添加“+5V”注释，将注释显示，并进行接口电路连接如图4-44 所示。任务实施8）电路原理图电气规则检查 Protel 提供了详细的电路设计规则检查功能，可对电路原理图进行电气规则检查，以排除设计过程中产生的设计疏忽和错误。对于较为简单的电路原理图此步可省略。 在进行电气规则检查前，需确认电路原理图文件由PCB 项目文件管理，而不是孤立的Free Documents（自由文件）。若此时的原理图文件为Free Documents（自由文件）如图4-45所示，也可先创建PCB 项目文件，然后再将原理图文件添加到PCB 项目文件中。 执行【项目管理】【项目管理选项】命令，在弹出的项目管理选项对话框中，分别设置各个选项卡规则为默认规则。 然后，执行【项目管理】【Compile Document 直流电源适配器.SchDoc】编译原理图命令，即可根据设置的电气规则对电路原理图进行电气规则检查。 最后，执行标签栏中的SystemMessages 命令查看信息窗口，根据信息窗口提示，进行原理图修改。 双击错误规则提示信息，即可切换到原理图中的相应错误规则提示位置处。系统默认选择错误规则处，而将其他部分屏蔽掉，单击原理图窗口右下角的【清除】按钮即可解除屏蔽，回到原理图正常的编辑状态。项目四 直流电源适配器电路的印制电路板设计与制作任务一 直流电源适配器的电路原理图设计任务二 直流电源适配器电路的印制电路板设计与制作 任务描述（1）直流电源适配器电路的印制电路板的外形尺寸如图4-46 所示，安装定位孔在PCB板的中心位置，其直径为2 mm。（2）将完成的图形以“直流电源适配器.PcbDoc”为文件名保存在自己的文件夹中。相关知识印制电路板1印制电路板简介 印制电路板（Printed Circuit Board）简称PCB，是用印制的方法制成导电电路和元件封装，它的主要功能是实现电子元器件的固定安装以及引脚之间的电气连接，从而实现电子产品的各种特定功能。1）单面板 单面板是只有一面有覆铜，另一面没有覆铜的电路板，只能在覆铜的一面布线和焊接。单面板结构简单，制作成本低，但对于较复杂的电路，由于只能在一面布线，所以其布线难度很大，布通率往往较低，因此一般只适用于比较简单的电路。2）双面板 双面板两面都有覆铜，两面都可以布线，设计时一面定义为顶层（Top Layer），另一面定义为底层（Bottom Layer），两层的布线通过过孔连接在一起，一般在顶层布置元件，在底层焊接。3）多层板 多层板是包含多个工作层的电路板，除了有顶层和底层之外还有中间层。最简单的多层板为四层板，顶层和底层中间加上了电源层与地线层，电源层与地线层由整片铜膜构成，通过这样处理后，可以极大程度地解决电磁干扰问题，提高系统的可靠性，缩小PCB 的面积。一般多层板的制作成本较高。相关知识PCB 文件设计环境相关知识元件封装 如图4-61（a）所示电阻元件的封装为AXIAL-0.3 时，表示此元件为轴状封装，两焊盘间距为0.3 in（300 mil = 0.325.4 mm）；如图4-61（b）所示电阻元件的封装为CR1005-0402时，表示此元件为表面粘着式封装，其焊盘的长为0.04 in（1.0 mm），宽为0.02 in（0.5 mm），其中1005 为公制（米制）单位对应尺寸，0402 为英制单位对应尺寸。 在PCB 设计时，必须考虑电子产品所采用元件的实际大小及结构，以保证绘制的PCB上的元件尺寸与实际元件尺寸相吻合，必要时还需用卡尺（机械卡尺或数显卡尺）来测量元件的尺寸（如元件的实际形状、元件引脚距离、引脚粗细等）或查找元件尺寸资料，以保证元器件的封装、元器件实物及电路原理图元件引脚序号三者之间的对应关系。 元件的封装形式很多，按照焊接方式可分为针脚式与表面粘着式SMT 两大类。相关知识元件布局在印制电路板设计中，元件布局主要应遵循的原则为：（1）按照信号的流向安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致方向。易受干扰的元器件不能相互离得太近，输入和输出组件应尽量远离。（2）以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。（3）对于高频电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。（4）位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2 mm。其中，对特殊组件的处理原则为：（1）带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。（2）质量超过15 g 的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏组件应远离发热组件。（3）对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调组件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相对应。另外，还应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。相关知识元件布线 PCB 布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线。在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。 布线的宽度应根据具体电路进行设计，铜线的载流能力取决于线宽、线厚、允许温升等。厚度为35 m 以上的铜箔，其电流密度经验值为1525 A/mm2，乘以导线截面积可得导线的电流容量。 在 PCB 设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个PCB 中，以布线的设计过程限定最高，技巧最复杂、工作量最大。 在PCB 设计中，对电源和地的布线采取一些措施，以降低电源和地线产生的噪声干扰，方法如下：（1）尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽。它们的宽度关系是：地线电源线信号线，通常信号线宽为：0.20.3 mm，最细宽度可达0.050.07 mm（此宽度不是每个制造商都能达到）。（2）数字地与模拟地分开。若电路板上既有数字地又有模拟地，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗。任务实施1）创建并保存PCB 文件 打开“直流电源适配器.PrjPCB”与“直流电源适配器.SchDoc”文件。 在Projects（项目）面板中，选择“直流电源适配器.PrjPCB”文件右击，在弹出的快捷菜单中执行【追加新文件到项目中】PCB 命令，创建PCB 文件，并将其保存为“直流电源适配器.PcbDoc”。任务实施2）设置PCB 环境 执行DXP【优先设定】命令；或在PCB 文件窗口内右击，在弹出的快捷菜单中执行【选择项】【优先设定】命令，将会弹出【优先设定】对话框如图4-64 所示，即可进行PCB的环境设置。 执行【选择项】【PCB 板选择项】命令，将会弹出【PCB 板选择项】对话框如图4-65所示，可以看出系统默认的测量单位是英制，创建的PCB 长宽为10 000 mil8 000 mil（1 000 mil = 25.4 mm）。任务实施3）按要求进行PCB 尺寸设计（1）定义印制电路板的物理边界。 物理边界是指电路板的外形边界。电路板尺寸要求如图4-66 所示。电路板为48 mm32 mm 的矩形板，安装定位孔在板的中心位置。 快捷键【Q】进行公制与英制单位切换（执行【查看】【切换单位】命令，可查看执行单位变换命令的快捷键）。按完【Q】键后，即可通过PCB 文件窗口左下角的坐标，看到测量单位的变化。 将板层标签中的Mechanical 1 Layer（机械层）设置为当前层，单击实用工具栏中的设定原点按钮如图4-67 所示，设置PCB 的原点位置。然后，在工作区右击，在弹出的快捷菜单中，执行【选择项】【显示】命令，如图4-68 所示在弹出的环境设置窗口中，设置【原点标记】有效，此时可看到工作区中的原点标记如图4-69 所示。 按照PCB 的尺寸要求，单击实用工具栏中的直线按钮，绘制PCB 外轮廓。执行直线命令后，从原点开始随意绘制一条直线，右击退出直线绘制。然后双击直线打开其属性对话框，如图4-70 所示。设置其结束坐标X：48 mm，Y：0 mm，即可得到一条水平方向长为48 mm 的直线段。 系统默认机械层的颜色为紫色，若在绘制PCB 物理边界时，采用了系统默认的设置，而绘制后的电气边界颜色为其他颜色，则是因为在绘制PCB 电气边界之前，没有将Mechanical1 Layer（机械层）设置为当前层，双击电气边界线打开其属性对话框，修改其所在层为Mechanical 1 Layer 即可。 执行【设计】【PCB 板形状】【重定义PCB 板形状】命令，依次单击物理边界的各个角点并使其封闭，设置PCB 的外形，设置后效果如图4-72 所示。（2）定义印制电路板的电气边界。 电气边界是用来限定布线和放置元件的范围，通过在Keepout Layer（禁止布线层）绘制边界来实现（通过板层标签，切换当前板层），默认该层的颜色为紫色。 一般，电气边界与物理边界的外形尺寸相差50100 mil（1.272.54 mm）。为了简化设计，在进行PCB 外形设计时，也可直接设计电气边界与物理边界相重合。先在Keepout Layer（禁止布线层）绘制电路板外形，然后再重定义PCB 形状，设置物理边界与电气边界相重合。在进行元件布局与布线时，考虑元件及元件布线到PCB 的边界距离即可。任务实施4）元件信息转换 在“直流电源适配器.SchDoc”文件环境中，执行【设计】【Update PCB Document 直流电源适配器.PcbDoc】命令。 单击【使变化生效】与【执行变化】按钮，此对话框中的【状态】栏每行均为，如图4-74 所示，说明原理图中的所有信息均已转换到PCB 文件中。 原理图中元件与元件之间的连接关系，在转换到PCB 中时，先是以飞线的形式体现。飞线是将电路原理图的信息转换到PCB 过程中出现的预拉线，只是从形式上表示出元件之间的连接关系，并没有实际的电气连接意义。 若在执行信息转换时，对元件U 有这样的错误提示：Footprint Not Found To220ABN，这是因为找不到该元件的封装而报错，需返回元件库面板加载该元件所在的集成库即可解决 需注意的是：在转换信息之前，需确认PCB 文件已保存，并将其与原理图文件用同一项目文件所管理。若一次没有将原理图中的所有信息转换到PCB 文件中，也可重复执行多次信息转换命令。任务实施5）放置安装定位孔 考虑到电源适配器PCB 与外壳的安装定位孔在PCB 的中心位置。因此，在设计PCB 板时，需先放置安装定位孔。单击放置焊盘按钮，光标变为十字状其上附着一焊盘，按【Tab】键，弹出【焊盘】属性对话框，如图4-78 所示设置焊盘位置为X：24 mm、Y：16 mm，焊盘内外孔径均设置为2 mm，形状为Round 圆形，设置其“锁定”有效即将焊盘位置固定，并设置其与GND 网络相连。任务实施6）元件布局（1）布局特殊元件。（2）布局其他元件。根据电路原理图中，信号的流向进行元件的布局，可采用对齐工具栏中的相应命令进行元件的对齐操作。布局元件过程时，可根据需要按【Space】键旋转元件的放置方向，并调整元件编号与注释文字，参考布局效果如图4-80 所示。 元件布局过程中，若元件距离太近，则元件会以绿色标出，表示违反了布线规则中的元件安全间距规则，应调整元件间的距离。系统默认的Placement（布局）规则中，元件间的放置安全间距为10 mil。 布局移动元器件时，元器件引脚上的飞线会