第11章电路板设计典型综合实例PPT讲稿.ppt

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1、第11章电路板设计典型综合实例第1页，共75页，编辑于2022年，星期日目目 录录11.1 11.1 电路板电气功能与机械性能分电路板电气功能与机械性能分析析 11.2 11.2 芯片选型芯片选型 11.3 11.3 发射电路的电路板设计发射电路的电路板设计 11.4 11.4 输出元器件明细表输出元器件明细表 11.5 11.5 接收电路的电路板设计接收电路的电路板设计 小结小结 第2页，共75页，编辑于2022年，星期日 通通过过前前面面的的学学习习，读读者者已已经经熟熟悉悉了了电电路路板板设设计计的的全全过过程程，能能够够比比较较轻轻松松地地完完成成电电路路板板设设计计了。了。为为了了巩

2、巩固固学学习习成成果果，让让读读者者在在实实践践中中提提高高设设计计电电路路板板的的能能力力，本本章章将将介介绍绍两两个个典典型型的的电电路路板板设设计计实实例例，这这两两个个电电路路板板将将共共同同构构成成一一套套基基于于PT2262PT2262和和PT2272PT2272收收发发编编、解解码码电电路路的的无无线线电电收发系统。收发系统。第3页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.1 11.1 电路板电气功能与机械性能分析电路板电气功能与机械性能分析 在电路板设计之前，设计人员应当对电路板在电路板设计之前，设计人员应当对电路板的电气功能作深入了解，尽量做到万无一失，保的电气功能作深入了

3、解，尽量做到万无一失，保证电路板电气功能正确无误。证电路板电气功能正确无误。图图11-1 11-1 无线收发电路示意图无线收发电路示意图 第4页，共75页，编辑于2022年，星期日 发射电路包括以下功能模块：发射电路包括以下功能模块：（1 1）键盘输入接口；）键盘输入接口；（2 2）键盘编码电路；）键盘编码电路；（3 3）无线发送编码电路；）无线发送编码电路；（4 4）无线发送模块；）无线发送模块；（5 5）电源接口。）电源接口。第5页，共75页，编辑于2022年，星期日 发射电路机械性能要求如下：发射电路机械性能要求如下：（1 1）电路板的尺寸尽量小；）电路板的尺寸尽量小；（2 2）安装方式

4、采用指定位置的单个安装孔安装。）安装方式采用指定位置的单个安装孔安装。第6页，共75页，编辑于2022年，星期日 接收电路包括以下功能模块：接收电路包括以下功能模块：（1 1）无线接收模块；）无线接收模块；（2 2）无线接收解码电路；）无线接收解码电路；（3 3）单片机电路；）单片机电路；（4 4）交流）交流220V220V输入接口；输入接口；（5 5）电源电路；）电源电路；（6 6）执行电路；）执行电路；（7 7）输出接口。）输出接口。第7页，共75页，编辑于2022年，星期日 接收电路机械性能要求如下：接收电路机械性能要求如下：（1 1）考虑高压绝缘性能；）考虑高压绝缘性能；（2 2）电路

5、板尺寸和安装方式是根据）电路板尺寸和安装方式是根据指定机盒而指定机盒而定的。定的。第8页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.2 11.2 芯芯 片片 选选 型型 设计者在确定了电路板的电气功能和机设计者在确定了电路板的电气功能和机械性能之后，接下来就应当进行芯片选型的械性能之后，接下来就应当进行芯片选型的工作了。工作了。芯片选型的原则如下：芯片选型的原则如下：（1 1）满足电气功能的要求；）满足电气功能的要求；（2 2）考虑芯片的封装形式；）考虑芯片的封装形式；（3 3）考虑芯片的成本；）考虑芯片的成本；（4 4）调研芯片的市场供货情况；）调研芯片的市场供货情况；第9页，共75页，编辑

6、于2022年，星期日 （5 5）硬件的选择应当方便后续的软件设计、）硬件的选择应当方便后续的软件设计、电路板的调试及安装等；电路板的调试及安装等；（6 6）综合考虑芯片的性价比和安装调试。）综合考虑芯片的性价比和安装调试。第10页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-2 11-2 设计好的发射电路原理图设计好的发射电路原理图 第11页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-3 设计好的接收电路原理图设计好的接收电路原理图 第12页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.2.1 11.2.1 发射电路发射电路 1 1编码电路编码电路 图图11-4 11-4 编码电路编码电路第1

7、3页，共75页，编辑于2022年，星期日2 2键盘编码电路键盘编码电路 图图11-5 11-5 键盘编码电路键盘编码电路 第14页，共75页，编辑于2022年，星期日3 3信号发射模块信号发射模块 图图11-6 11-6 发射模块电路发射模块电路 的引脚分布图的引脚分布图 图图11-7 11-7 键盘和电源输入接口键盘和电源输入接口 第15页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.2.2 11.2.2 接收电路接收电路 1 1CPUCPU电路电路 图图11-8 CPU11-8 CPU及其外围电路及其外围电路 第16页，共75页，编辑于2022年，星期日2 2解码电路解码电路 图图11-9

8、11-9 解码电路解码电路 第17页，共75页，编辑于2022年，星期日3 3信号接收模块信号接收模块 图图11-10 11-10 信号接收模块的接口分布图信号接收模块的接口分布图 第18页，共75页，编辑于2022年，星期日4 4电源电路电源电路图图11-11 11-11 电源电路电源电路 第19页，共75页，编辑于2022年，星期日5 5接口电路接口电路 图图11-12 11-12 输入、输出接口电路输入、输出接口电路 第20页，共75页，编辑于2022年，星期日6 6驱动执行电路驱动执行电路 图图11-13 11-13 驱动执行电路驱动执行电路 第21页，共75页，编辑于2022年，星期

9、日 11.3 11.3 发射电路的电路板设计发射电路的电路板设计 本例中需要绘制的原理图符号包括编码本例中需要绘制的原理图符号包括编码电路电路PT2262PT2262的原理图符号和信号发射模块的原的原理图符号和信号发射模块的原理图符号，为此需首先创建理图符号，为此需首先创建“发射电路发射电路.lib”.lib”原原理图库。理图库。第22页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.3.1 11.3.1 原理图符号的设计原理图符号的设计 本例中需要绘制的原理图符号包括编码电本例中需要绘制的原理图符号包括编码电路路PT2262PT2262的原理图符号和信号发射模块的原理图的原理图符号和信号发射模块

10、的原理图符号，为此需首先创建符号，为此需首先创建“发射电路发射电路.lib”.lib”原理图原理图库。库。具体的原理图符号绘制请参考本书相关章具体的原理图符号绘制请参考本书相关章节关于原理图符号制作的内容，这里就不再叙节关于原理图符号制作的内容，这里就不再叙述了。述了。有一点需要提醒读者，绘制原理图符号有一点需要提醒读者，绘制原理图符号时元器件的引脚可以不按顺序放置，但是必时元器件的引脚可以不按顺序放置，但是必须使原理图符号的引脚序号和元器件封装的须使原理图符号的引脚序号和元器件封装的焊盘序号一一对应。焊盘序号一一对应。第23页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.3.2 11.3.2

11、绘制原理图绘制原理图 原理图绘制与电路板设计相比，原理图绘制原理图绘制与电路板设计相比，原理图绘制相对比较简单，在保证电气连接的基础上，尽量相对比较简单，在保证电气连接的基础上，尽量使原理图美观，易于查看即可。使原理图美观，易于查看即可。绘制原理图主要有两种方法：第一种方绘制原理图主要有两种方法：第一种方法是一边放置元器件一边进行连线，第二种法是一边放置元器件一边进行连线，第二种方法是放置完元器件后再进行连线。方法是放置完元器件后再进行连线。第24页，共75页，编辑于2022年，星期日 第一种方法，即一边放置元器件一边进第一种方法，即一边放置元器件一边进行连线的方法可以使电路图局部连线比较整行

12、连线的方法可以使电路图局部连线比较整齐，但是需要多次放置同一类元器件，操作齐，但是需要多次放置同一类元器件，操作相对烦琐一些。相对烦琐一些。采用第二种方法绘制原理图往往难于估计采用第二种方法绘制原理图往往难于估计连线的空间，需要频繁地移动元器件和调整图连线的空间，需要频繁地移动元器件和调整图纸布局。纸布局。因此，在电路板设计中经常采用第一种方法因此，在电路板设计中经常采用第一种方法绘制原理图。绘制原理图。第25页，共75页，编辑于2022年，星期日 1 1绘制原理图的技巧绘制原理图的技巧 在介绍绘制原理图之前，首先介绍几点绘在介绍绘制原理图之前，首先介绍几点绘制原理图的实用技巧。制原理图的实用

13、技巧。（1 1）采用网络标号代替导线。当导线跨度）采用网络标号代替导线。当导线跨度的图纸空间较大，或与其他导线交错较多时，的图纸空间较大，或与其他导线交错较多时，采用网络标号代替直接的导线连接，可以简化采用网络标号代替直接的导线连接，可以简化连线的工作和美化图纸。连线的工作和美化图纸。（2 2）旋转原理图符号的方向，找一个最）旋转原理图符号的方向，找一个最合适的方位有助于连线和图纸美观。合适的方位有助于连线和图纸美观。第26页，共75页，编辑于2022年，星期日 （3 3）绘制原理图时，一般先将电路图按）绘制原理图时，一般先将电路图按电气功能分成功能块，然后再按照电气功能电气功能分成功能块，然

14、后再按照电气功能的主次顺序绘制功能单元块。的主次顺序绘制功能单元块。如果设计者对电路图的结构不是特别了解，如果设计者对电路图的结构不是特别了解，也可以按照草图的顺序进行绘制，比如按照从也可以按照草图的顺序进行绘制，比如按照从左至右、从上至下的顺序绘制。左至右、从上至下的顺序绘制。一般来讲，原理图中电路板的引出线与一般来讲，原理图中电路板的引出线与接插件的连线较长，往往采用网络标号连接。接插件的连线较长，往往采用网络标号连接。第27页，共75页，编辑于2022年，星期日 2 2绘制原理图绘制原理图 根据电气功能的主次关系或者信号流程来根据电气功能的主次关系或者信号流程来确定绘制原理图的顺序。确定

15、绘制原理图的顺序。本例中先绘制编码电路，然后绘制二极管本例中先绘制编码电路，然后绘制二极管阵列，最后绘制接口电路。阵列，最后绘制接口电路。图图11-14 11-14 放置放置CPUCPU原理图符号对话框原理图符号对话框 第28页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-15 11-15 放置编码电路的结果放置编码电路的结果 第29页，共75页，编辑于2022年，星期日 图图11-16 11-16 放置好外围元器件的结果放置好外围元器件的结果 图图11-17 11-17 连好导线的结果连好导线的结果 网络标号网络标号网络标号网络标号第30页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-18

16、11-18 放置电源和接地符号后的原理图放置电源和接地符号后的原理图第31页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-20 11-20 设置图纸参数对话框设置图纸参数对话框 图纸大图纸大小参数小参数第32页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-21 11-21 编译原理图编译原理图 第33页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-22 11-22 生成网络表文件生成网络表文件 第34页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.3.3 11.3.3 制作元器件封装制作元器件封装 在进行在进行PCBPCB电路板设计之前，设计者需要准电路板设计之前，设计者需要准备元器件封装，对于

17、系统中没有的元器件封备元器件封装，对于系统中没有的元器件封装需要进行创建。装需要进行创建。第35页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.3.4 11.3.4 电路板设计电路板设计 元器件封装创建完成后，接下来就应当进元器件封装创建完成后，接下来就应当进行电路板的设计了。行电路板的设计了。图图11-23 11-23 设置设置PCBPCB编辑器的环境参数编辑器的环境参数第36页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-24 11-24 绘制电路板的电气边界绘制电路板的电气边界 第37页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-25 11-25 放置安装孔后的电路板放置安装孔后的电路板

18、 第38页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-26 11-26 载入元器件封装和网络表的结果载入元器件封装和网络表的结果 第39页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-27 11-27 设置好的安全间距限制设计规则设置好的安全间距限制设计规则 第40页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-28 11-28 设置好的布线宽度限制设计规则设置好的布线宽度限制设计规则 第41页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-29 11-29 对关键元器件及其外围电路进行布局对关键元器件及其外围电路进行布局 第42页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-30 11-30

19、 元器件自动布局的结果元器件自动布局的结果 第43页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-31 11-31 布局其他电路后的结果布局其他电路后的结果 第44页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-32 11-32 调整电路板的电气边界调整电路板的电气边界 第45页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-33 3D11-33 3D效果图效果图 第46页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-34 11-34 电路板布线的结果电路板布线的结果 第47页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.3.5 DRC11.3.5 DRC设计校验设计校验 电路板设计完成后，为了保

20、证电路板设电路板设计完成后，为了保证电路板设计正确无误，应当进行计正确无误，应当进行DRCDRC设计校验。设计校验。图图11-35 11-35 地线网络地线网络“GND”“GND”的覆铜结果的覆铜结果 第48页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-36 11-36 设置设置DRCDRC设计校验规则设计校验规则 第49页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.4 11.4 输出元器件明细表输出元器件明细表 在电路板设计完成，并且设计校验确认正在电路板设计完成，并且设计校验确认正确无误后，为了方便电路板元器件的采购和装确无误后，为了方便电路板元器件的采购和装配工作，还应当输出元器件明细

21、表。配工作，还应当输出元器件明细表。第50页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-37 11-37 输出的元器件明细表输出的元器件明细表第51页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.5 11.5 接收电路的电路板设计接收电路的电路板设计 前面对发射电路的电路板设计作了较为前面对发射电路的电路板设计作了较为详细地介绍，着重介绍了电路板的手动布线详细地介绍，着重介绍了电路板的手动布线方法。方法。下面介绍接收电路的电路板设计，将重点介下面介绍接收电路的电路板设计，将重点介绍交互式的布线方法。绍交互式的布线方法。第52页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-38 11-38 新建

22、的设计文件管理文件夹新建的设计文件管理文件夹 第53页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.5.1 11.5.1 设计原理图符号设计原理图符号 本例中需要绘制的原理图符号包括单片本例中需要绘制的原理图符号包括单片机机AT89C52AT89C52、解码电路、解码电路PT2272PT2272、继电器、变压、继电器、变压器、整流桥以及信号发射模块的原理图符号。器、整流桥以及信号发射模块的原理图符号。第54页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.5.2 11.5.2 绘制原理图绘制原理图 本例中先绘制接收解码电路，然后绘制单片本例中先绘制接收解码电路，然后绘制单片机电路和继电器执行电路，最

23、后绘制电源电路。机电路和继电器执行电路，最后绘制电源电路。图图11-39 11-39 放置接收解码电路的结果放置接收解码电路的结果 图图11-40 11-40 连好导线的接收解码电路连好导线的接收解码电路 第55页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-41 11-41 放置好原理图符号的结果放置好原理图符号的结果 第56页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-42 11-42 调整元器件位置后的结果调整元器件位置后的结果 第57页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-43 11-43 布完线的布完线的CPUCPU及继电器电路及继电器电路第58页，共75页，编辑于2022

24、年，星期日 11.5.3 11.5.3 制作元器件封装制作元器件封装 在进行在进行PCBPCB电路板设计之前，需要准备元器电路板设计之前，需要准备元器件封装，对于系统中没有的元器件封装需要进件封装，对于系统中没有的元器件封装需要进行创建。行创建。第59页，共75页，编辑于2022年，星期日 11.5.4 11.5.4 电路板设计电路板设计 接下来进行电路板的设计。接下来进行电路板的设计。图图11-44 11-44 绘制电路板的电气边界绘制电路板的电气边界第60页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-45 11-45 载入元器件封装和网络标号的结果载入元器件封装和网络标号的结果第61页，

25、共75页，编辑于2022年，星期日图图11-46 11-46 放置并锁定接插件的结果放置并锁定接插件的结果 第62页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-47 11-47 布局布局CPUCPU元器件元器件AT89C52AT89C52 的结果的结果 图图11-48 11-48 布局完变压器和继电器布局完变压器和继电器 后的结果后的结果 第63页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-49 11-49 元器件成组自动布局元器件成组自动布局 的结果的结果 图图11-50 11-50 基于统计的自动布局基于统计的自动布局 的结果的结果 第64页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11

26、-51 11-51 关键元器件布局关键元器件布局 图图11-52 11-52 布局完部分电路后的结果布局完部分电路后的结果 第65页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-53 11-53 剩余元器件的布局结果剩余元器件的布局结果第66页，共75页，编辑于2022年，星期日 图图11-54 3D11-54 3D效果图效果图 图图11-55 11-55 对重要的布线区域进行保护对重要的布线区域进行保护 第67页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-56 11-56 预布线预布线第68页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-57 11-57 自动布线的结果自动布线的结果 第6

27、9页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-58 11-58 取消地线网络后的布线取消地线网络后的布线第70页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-59 11-59 手工调整的结果手工调整的结果第71页，共75页，编辑于2022年，星期日图图11-60 11-60 对地线网络对地线网络“GND”“GND”进行覆铜进行覆铜第72页，共75页，编辑于2022年，星期日 小小 结结 本章介绍了无线收发电路的电路板设计的本章介绍了无线收发电路的电路板设计的全过程，所包含的内容贯穿了前面各章节介绍全过程，所包含的内容贯穿了前面各章节介绍的知识。的知识。（1 1）了解电路板的电气和机械功能：

28、分析电）了解电路板的电气和机械功能：分析电路板设计的要求，包括电路板的电气功能和电路板设计的要求，包括电路板的电气功能和电路板在机械安装、元器件安装和散热方面的要路板在机械安装、元器件安装和散热方面的要求，为原理图设计和电路板设计做准备。求，为原理图设计和电路板设计做准备。（2 2）芯片选型：电路板电气功能明确后，）芯片选型：电路板电气功能明确后，接下来就应该进行芯片选型了，这是绘制原理接下来就应该进行芯片选型了，这是绘制原理图设计之前的必备工作。图设计之前的必备工作。第73页，共75页，编辑于2022年，星期日 （3 3）创建原理图符号：芯片选型后，可能）创建原理图符号：芯片选型后，可能有的

29、元器件在系统中没有原理图符号，这时应有的元器件在系统中没有原理图符号，这时应当在绘制原理图之前为这些元器件创建原理图当在绘制原理图之前为这些元器件创建原理图符号。符号。（4 4）绘制原理图：载入原理图库后，根据）绘制原理图：载入原理图库后，根据电气功能绘制原理图。电气功能绘制原理图。（5 5）创建元器件封装：在）创建元器件封装：在PCBPCB编辑器中载入编辑器中载入元器件和网络表之前，应当首先创建系统中元器件和网络表之前，应当首先创建系统中没有的元器件封装，否则在载入元器件封装没有的元器件封装，否则在载入元器件封装和网络表的过程中就会出错。和网络表的过程中就会出错。第74页，共75页，编辑于2022年，星期日 （6 6）电路板设计：电路板设计的过程包括）电路板设计：电路板设计的过程包括载入元器件封装库、创建载入元器件封装库、创建PCBPCB文件、规划电路文件、规划电路板、设置板、设置PCBPCB编辑器的环境参数、设置元器件编辑器的环境参数、设置元器件布局设计规则和元器件布局、设置电路板的布布局设计规则和元器件布局、设置电路板的布线设计规则和电路板的布线等。线设计规则和电路板的布线等。（7 7）电路板的）电路板的DRCDRC设计校验。设计校验。（8 8）生成电路板的元器件明细表。）生成电路板的元器件明细表。第75页，共75页，编辑于2022年，星期日