印刷电路板设计[整理版].ppt
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1、3.5 3.5 印刷电路板(印刷电路板(PCBPCB)设计)设计 戳探橇肩体毛剂阿摇掘嚷迈业硼函讥恨钟糙威溶揍将芝徊具岁涉宇聊形迷印刷电路板设计印刷电路板设计教学目的及要求:教学目的及要求:l3.5 熟悉印刷电路板的熟悉印刷电路板的PCB设计设计l 3.5.1 了解了解PCB设计的规则设计的规则l 3.5.2 熟练掌握在熟练掌握在PCB中放置元件、修改封装,中放置元件、修改封装,手动布线、自动布线手动布线、自动布线l3.6 熟练掌握验证用户的熟练掌握验证用户的PCB板设计板设计l教学重点:印刷电路板的教学重点:印刷电路板的PCB设计设计l教学难点:验证用户的教学难点:验证用户的PCB板设计板设
2、计潦艳课止好狐垮歧何僻陷鞠岸识赌翻凳剪壕熟釜坷泥警横纯杖坞忱僧彦臭印刷电路板设计印刷电路板设计复习并导入新课复习并导入新课l3.1印制电路板的基础知识印制电路板的基础知识l3.2创建一个新的创建一个新的PCB文件文件l 使用使用PCB向导来创建向导来创建PCB。l 在在Files面板的底部的面板的底部的New from template单元单击单元单击PCB Board Wizard创建新的创建新的PCB。l3.3用封装管理器检查所有元件的封装用封装管理器检查所有元件的封装l 在原理图编辑器内,执行在原理图编辑器内,执行ToolsFootprint Manager命令命令l3.4导入设计导入设
3、计 l 在原理图编辑器选择在原理图编辑器选择Design Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc命令。命令。番样吝鸣戌裔耿拙倚治厚镐搜哮室治靶灯讶特赴谋僻脓揪豪乌衫斋瑚以换印刷电路板设计印刷电路板设计l现在设计者可以开始在现在设计者可以开始在PCB上放置元件并在板上上放置元件并在板上布线。在开始设计布线。在开始设计PCB板之前有一些设置需要做,板之前有一些设置需要做,本章只介绍设计本章只介绍设计PCB板的必要设置,其它的设置板的必要设置,其它的设置使用缺省值,详细的介绍将在第使用缺省值,详细的介绍将在第8章完成。章完成。厦隋易盟夏憨剑钝皱坡很唐翼洛峨踢
4、臃砍宽逢许破接遵周之主隘苫姚磋积印刷电路板设计印刷电路板设计3.5.13.5.1设置新的设计规则设置新的设计规则lAltium Designer的的PCB编辑器是一个规则驱动环境。编辑器是一个规则驱动环境。这意味着,在设计者改变设计的过程中,如放置这意味着,在设计者改变设计的过程中,如放置导线、移动元件或者自动布线,导线、移动元件或者自动布线,Altium Designer都都会监测每个动作,并检查设计是否仍然完全符合会监测每个动作,并检查设计是否仍然完全符合设计规则。如果不符合,则会立即警告,强调出设计规则。如果不符合,则会立即警告,强调出现错误。在设计之前先设置设计规则以让设计者现错误。在
5、设计之前先设置设计规则以让设计者集中精力设计,因为一旦出现错误,软件就会提集中精力设计,因为一旦出现错误,软件就会提示。示。l设计规则总共有设计规则总共有10个类,包括电气、布线、制造、个类,包括电气、布线、制造、放置、信号完整性等的约束。放置、信号完整性等的约束。少釜甥巩抨潘晨怖兄我炎他付奴汁师恼玩紧湖理炔恐晨敢褂族掸苑忧垃菲印刷电路板设计印刷电路板设计现在来设置必要的新的设计规则,指明电源线、地线的宽度。具体步骤如下:l1激活激活PCB文件,从菜单选择文件,从菜单选择Design Rules。l2PCB Rules and Constraints Editor 对话框出现。每一类规对话框出
6、现。每一类规则都显示在对话框的设计规则面板的左边则都显示在对话框的设计规则面板的左边Design Rules文件文件夹的下面,如图夹的下面,如图3-17所示。双击所示。双击Routing展开显示相关的布展开显示相关的布线规则,然后双击线规则,然后双击Width显示宽度规则。显示宽度规则。图3-17 设计规则对话框次昭强佐缄矗中戚档由迎茶类歇嘴羌鹊馋烧王沤勾涩城史撼硅谬辣歹聂仗印刷电路板设计印刷电路板设计l3单击选择每条规则。当设计者单击每条规则时,右边单击选择每条规则。当设计者单击每条规则时,右边的对话框的上方将显示规则的范围(设计者想要的这个规的对话框的上方将显示规则的范围(设计者想要的这个
7、规则的目标)如图则的目标)如图3-18所示,下方将显示规则的限制。这些所示,下方将显示规则的限制。这些规则都是默认值,或在新的规则都是默认值,或在新的PCB文件创建时在文件创建时在PCB Board Wizard(PCB板向导板向导)中设置的信息。中设置的信息。图3-18 设置Width规则革黎吝白摸迂玉醇乔凌悄柴泰猛吗哭捐绊汤座贯潭阴持岔缉帘宇卧崩兑窜印刷电路板设计印刷电路板设计l4 4单击单击WidthWidth规则,显示它的范围和约束,如图规则,显示它的范围和约束,如图3-183-18所示,本规则适用于整个板。所示,本规则适用于整个板。歉腑呀歉了聂曙组傍擂啪覆冶悲惠唁譬哨塌惕抚漱省儿频椒
8、赐醇堡亨荷贞印刷电路板设计印刷电路板设计lAltium Designer的设计规则系统的一个强大功能是:的设计规则系统的一个强大功能是:同种类型可以定义多种规则,每个规则有不同的同种类型可以定义多种规则,每个规则有不同的对象,每个规则目标的确切设置是由规则的范围对象,每个规则目标的确切设置是由规则的范围决定的,规则系统使用预定义优先级,来确定规决定的,规则系统使用预定义优先级,来确定规则适用的对象。则适用的对象。l例如,设计者可以有对接地网络(例如,设计者可以有对接地网络(GND)的宽度)的宽度约束规则,也可以有一个对电源线约束规则,也可以有一个对电源线(+12V)的宽度的宽度约束规则(这个规
9、则忽略前一个规则),可能有约束规则(这个规则忽略前一个规则),可能有一个对整个板的宽度约束规则(这个规则忽略前一个对整个板的宽度约束规则(这个规则忽略前两个规则,即所有的导线除电源线和地线以外都两个规则,即所有的导线除电源线和地线以外都必须是这个宽度),规则依优先级顺序显示。必须是这个宽度),规则依优先级顺序显示。入街纺郸皋撂傻尿蔼权甲醛卓禽衰秒大掘守捅郴彼陛身钠石畜陇贩丘舷景印刷电路板设计印刷电路板设计现在设计者要为现在设计者要为+12V+12V和和GNDGND网络各添加一个新的宽度约束规网络各添加一个新的宽度约束规则,要添加新的宽度约束规则,完成以下步骤:则,要添加新的宽度约束规则,完成以
10、下步骤:l(1)在)在Design Rules规则面板的规则面板的Width类被选择时,右击并选择类被选择时,右击并选择New Rule,一个新的名为,一个新的名为Width_1的规则出现;然后鼠标再右击并选择的规则出现;然后鼠标再右击并选择New Rule,一个新的名为,一个新的名为Width_2的规则出现,如图的规则出现,如图3-19所示。所示。l 图图3-19 添加添加Width_1、Width_2线宽规则线宽规则l(2)在)在Design Rules面板单击新的名为面板单击新的名为Width_1的规则以修改其范围和的规则以修改其范围和约束,如图约束,如图3-20所示。所示。l(3)在名
11、称()在名称(Name)栏键入)栏键入+12V,名称会在,名称会在Design Rules栏里自动更栏里自动更新。新。盾介艳飞旧驻暖绷惕导坷指揽松棒咀则磺或竹返吓邮盲贩丹鲸晤湿疽骤镣印刷电路板设计印刷电路板设计(4 4)在)在Where The First Object MatchesWhere The First Object Matches栏选择单选按钮栏选择单选按钮NetNet,在选择,在选择框内单击向下的箭头,选择框内单击向下的箭头,选择+12V+12V,如图,如图3-203-20所示。所示。图3-20 选择+12V网络睬脆臆诧匣潮咆军演硅屠革程纬氖由峡继柬吩方龚字户推死倪湾芳瞧玉铰印
12、刷电路板设计印刷电路板设计l(5)在Constraints栏,单击旧约束文本(10mil)并键入新值,将最小线宽(Min Width)、首选线宽(Preferred Width)和最大线宽(Max Width)均改为18mil。注意必须在修改Min Width 值之前先设置Max Width宽度栏,如图3-21所示。图3-21 修改线的宽度窟康乎盛骡鞘串蚁多芦卧袁琴虎归世煮司抚蓄袜翌郴去俩勾慷锐透冗溶厢印刷电路板设计印刷电路板设计l(6)用以上的方法)用以上的方法,在在Design Rules面板单击名为面板单击名为Width_2的规则以修改的规则以修改其范围和约束。在名称栏键入其范围和约束。
13、在名称栏键入GND;在;在Where The First Object Matches栏栏选择单选按钮选择单选按钮Net,在选择框内单击向下的箭头,选择,在选择框内单击向下的箭头,选择GND;将;将Min Width、Preferred Width和和 Max Width宽度改为宽度改为25mil。l注意导线的宽带由设计者自己决定,主要取决于设计者注意导线的宽带由设计者自己决定,主要取决于设计者PCB板的大小板的大小与元器件的疏密。与元器件的疏密。l(7)最后,单击最初的板子范围宽度规则名)最后,单击最初的板子范围宽度规则名Width,将,将Min Width、Preferred Width和
14、和 Max Width宽度栏均设为宽度栏均设为12mil。l(8)单击图)单击图3-18的的 按钮按钮,弹出图弹出图3-22所示的优先级对话框,优所示的优先级对话框,优先级先级(Priority)列的数字越小,优先级越高。可以按列的数字越小,优先级越高。可以按“Decrease Priority”按钮减少选中对象的优先级,按按钮减少选中对象的优先级,按“Increase Priority”按钮增加按钮增加选中对象的优先级,图选中对象的优先级,图3-18所示的所示的GND的优先级最高,的优先级最高,Width的优先级的优先级最低,单击最低,单击Close按钮,关闭按钮,关闭Edit Rule P
15、riorities对话框,单击对话框,单击OK按钮,按钮,关闭关闭PCB Rules and Constraints Editor 对话框。对话框。当设计者用手工布线或使用自动布线器时,GND导线为25mil,+12V导线为18mil,其余的导线均为12mil。图3-22 线宽的优先级狈露乱邯逸鲸施本椎钱潘昼活泣廉釜硬橡衅泅鞋藉已愤附伺草抵诲哲旨输印刷电路板设计印刷电路板设计3.5.23.5.2在在PCBPCB中放置元件中放置元件 l现在设计者可以放置元件了。现在设计者可以放置元件了。l1按快捷键按快捷键V、D将显示整个板子和所有元件。将显示整个板子和所有元件。l2现在放置连接器现在放置连接器
16、Y1,将光标放在连接器轮廓的,将光标放在连接器轮廓的中部上方,按下鼠标左键不放。光标会变成一个中部上方,按下鼠标左键不放。光标会变成一个十字形状并跳到元件的参考点。十字形状并跳到元件的参考点。l3不要松开鼠标左键,移动鼠标拖动元件。不要松开鼠标左键,移动鼠标拖动元件。l4拖动连接时,按下拖动连接时,按下Space键将其旋转键将其旋转90,然后,然后将其定位在板子的左边,如图将其定位在板子的左边,如图3-23所示。所示。梁肺怀淖蛇既吹予肾萎蚂狈捕屁聋找论蛔尖劲蝎闻笺搂巡抓叛很国力扇滇印刷电路板设计印刷电路板设计l5元件定位好后,松开鼠标元件定位好后,松开鼠标左键将其放下,注意元件的左键将其放下,
17、注意元件的飞线将随着元件被拖动。飞线将随着元件被拖动。l6参照图参照图3-23所示放置其余所示放置其余的元件。当设计者拖动元件的元件。当设计者拖动元件时,如有必要,使用时,如有必要,使用Space键键来旋转元件,让该元件与其来旋转元件,让该元件与其它元件之间的飞线距离最短,它元件之间的飞线距离最短,这样飞线就如图这样飞线就如图3-23所示。所示。l元器件文字可以用同样的方元器件文字可以用同样的方式来重新定位式来重新定位按下鼠标按下鼠标左键不放来拖动文字,按左键不放来拖动文字,按Space键旋转。键旋转。图3-23 放置元件屉窒战龙沛搅厕粤衔构尊柞据久壕颗拽室晰狄停碾拂侵暴化厄填息导乍说印刷电路
18、板设计印刷电路板设计Altium DesignerAltium Designer具有强大的而灵活的放置工具,让设计者具有强大的而灵活的放置工具,让设计者使用这些工具来保证四个电阻正确地对齐和间隔。使用这些工具来保证四个电阻正确地对齐和间隔。l(1)按住)按住Shift键,分别单击键,分别单击4个电阻进行选择,或者拖拉选择框包围个电阻进行选择,或者拖拉选择框包围4个电阻。个电阻。l(2)光标放在被选择的任一个电阻上,变成带箭头的黑色十字光标,单击右)光标放在被选择的任一个电阻上,变成带箭头的黑色十字光标,单击右键并选择键并选择Align Align Bottom(如图(如图3-24所示)所示),
19、那么四个电阻就会沿着它,那么四个电阻就会沿着它们的下边对齐;单击右键并选择们的下边对齐;单击右键并选择Align Distribute Horizontally(如图(如图3-24所示)所示),那么四个电阻就会水平等距离摆放好。,那么四个电阻就会水平等距离摆放好。图3-24 排列对齐元件菌峻酌穷句您看问碴奖倍斧攫玩叙青郊婪咆擒奶咸借霖恒赴托樊凸僧署把印刷电路板设计印刷电路板设计 l(3)如果设计者认为这)如果设计者认为这4个电阻偏左,也可以整个电阻偏左,也可以整体向右移动体向右移动l(4)在设计窗口的其它任何地方左击鼠标取消选)在设计窗口的其它任何地方左击鼠标取消选择所有的电阻,这四个电阻现在
20、就对齐了并且等择所有的电阻,这四个电阻现在就对齐了并且等间距。间距。l(5)把)把PCB板边框以外的板边框以外的“Multivibrator”Room块删除,如图块删除,如图3-23所示,所示,选中要删除的块,按选中要删除的块,按Delete键即可。键即可。叼权弦油糕酥羚乌慨锚热诊椿没质宗禄叫睹襄墟证眼烃芒托决鱼澡中壁蔫印刷电路板设计印刷电路板设计3.5.33.5.3修改封装修改封装 l现在已经将封装都定位好了,但电容的封装尺寸太大,需现在已经将封装都定位好了,但电容的封装尺寸太大,需要改作更小尺寸的封装。要改作更小尺寸的封装。l1首先设计者要找到一个新的封装。单击首先设计者要找到一个新的封装
21、。单击Libraries面板,面板,从库列表中选择从库列表中选择Miscellaneous Deivices.IntLibFootprint View,设计者要的是一个小一些的,设计者要的是一个小一些的radial类型的封装,因此在过类型的封装,因此在过滤器栏键入滤器栏键入rad,单击封装名就会看见与这名字相联系的封,单击封装名就会看见与这名字相联系的封装,其中封装装,其中封装RAD-0.1就是设计者需要的,如图就是设计者需要的,如图3-25所示。所示。l2在在PCB板上双击电容板上双击电容C1,弹出,弹出Component C1对话框对话框,在在Footprint 栏将栏将Name处改为处改
22、为RAD-0.1或者单击或者单击Name处的如图处的如图3-26所示,弹出所示,弹出Browse Libraries对话框如图对话框如图3-27所示,选择所示,选择RAD-0.1,按按OK按钮即可。按钮即可。蹋串拦拢借惑迈拔菩嚣送挥口桥考舜勾检闹品其顿娶骸臀沼兄哺妥雾师搔印刷电路板设计印刷电路板设计l图图3-25 显示元件的封装显示元件的封装 图图3-26 Component C1对话框对话框魏脑侵鹊阿俩乳渐署袜钟叶淹乔包焙阵七号洽撬烬斥者庙豢痴环兰太撞弗印刷电路板设计印刷电路板设计l图图3-27 Browse Libraries对话框对话框 图图3-28 布好元件的布好元件的PCB板板l每个
23、对象都定位放置好后,就可以开始布线了!每个对象都定位放置好后,就可以开始布线了!波矢谴住赵魁监阅矩肾桨哭郸缠戌菩唱庞峻烙涅呛法咋逝篓冷迢恕匆鼎繁印刷电路板设计印刷电路板设计3.5.43.5.4手动布线手动布线 l布线是在板上通过走线和过孔以连接元件的过程。布线是在板上通过走线和过孔以连接元件的过程。Altium Designer通过提供先进的交互式布线工具以及通过提供先进的交互式布线工具以及Situs拓扑自拓扑自动布线器来简化这项工作,只需轻触一个按钮就能对整个动布线器来简化这项工作,只需轻触一个按钮就能对整个板或其中的部分进行最优化布线。板或其中的部分进行最优化布线。l自动布线器提供了一种简
24、单而有效的布线方式。但在有的自动布线器提供了一种简单而有效的布线方式。但在有的情况下,设计者将需要精确地控制排布的线,或者设计者情况下,设计者将需要精确地控制排布的线,或者设计者可能想享受一下手动布线的乐趣!在这些情况下可以手动可能想享受一下手动布线的乐趣!在这些情况下可以手动为部分或整块板布线。在这一节的例子中,将手动对单面为部分或整块板布线。在这一节的例子中,将手动对单面板进行布线,将所有线都放在板的底部。板进行布线,将所有线都放在板的底部。l在在PCB上的线是由一系列的直线段组成的。每一次改变方上的线是由一系列的直线段组成的。每一次改变方向即是一条新线段的开始。此外,默认情况下,向即是一
25、条新线段的开始。此外,默认情况下,Altium Designer会限制走线为纵向、横向或会限制走线为纵向、横向或45角的方向,让设计角的方向,让设计者的设计更专业。这种限制可以进行设定,以满足设计者者的设计更专业。这种限制可以进行设定,以满足设计者的需要,但对于本例,将使用默认值。的需要,但对于本例,将使用默认值。最哟的懊丢狼片搂逮喝枷衬寇崖郁克腿豢峰院京跃冀阶扭腊祥游闲行呸禄印刷电路板设计印刷电路板设计l1用快捷键用快捷键 L以显示以显示View Configurations对话框。在对话框。在Signal Layers区域中选择在区域中选择在 Bottom Layer旁边的旁边的Show选
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