第6章-PCB设计基础.ppt
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1、第第6 6章章 PCBPCB设计基础设计基础 PCB PCB图的设计流程图的设计流程6.1PCBPCB文档的基本操作文档的基本操作6.2 PCBPCB环境参数的设置环境参数的设置6.3PCBPCB中图件的放置中图件的放置6.42021/9/171清华大学出版社6.1 PCB6.1 PCB图的设计流程图的设计流程电路板规划电路板规划设置设置PCB设计环境设计环境网表输入网表输入元器件布局元器件布局布线规则设置及布线布线规则设置及布线检查检查设计输出设计输出图6-1 PCB图设计流程2021/9/172清华大学出版社6.2.1 PCB板的组成6.2.2 PCB板的结构6.2.3 PCB板的分层及颜
2、色设置6.2.4 PCB文档的创建6.2.5 PCB文档的保存和打开6.2.6 PCB设计界面6.2 6.2 PCBPCB文档的基本操作文档的基本操作2021/9/173清华大学出版社6.2.1 PCB6.2.1 PCB板的组成板的组成PCB板是用来连接各种实际元器件的一块板图,主板是用来连接各种实际元器件的一块板图,主要包括以下要包括以下4个部分:个部分:电子元器件电子元器件:主要用于实现一定电路功能的各种:主要用于实现一定电路功能的各种元器件元器件铜箔铜箔:在电路板上一般以导线、焊盘、过孔和敷:在电路板上一般以导线、焊盘、过孔和敷铜的形式存在铜的形式存在丝印层丝印层:文字层,位于印制电路板
3、的顶层或底层,:文字层,位于印制电路板的顶层或底层,可以没有,一般用于标注文字,注释电路板上的可以没有,一般用于标注文字,注释电路板上的制成元件和整个电路板。制成元件和整个电路板。印制材料印制材料:采用绝缘材料,用于支持整个电路板:采用绝缘材料,用于支持整个电路板2021/9/174清华大学出版社单单层层板板(Signal Signal Layer Layer PCBPCB):一一面面敷敷铜铜,另另一一面面没没有有敷敷铜,只可在它敷铜的一面布线并放置元器件。铜,只可在它敷铜的一面布线并放置元器件。双双层层板板(Double Double Layer Layer PCBPCB):包包括括顶顶层层
4、(Top Layer)和和底底层层(Bottom Layer)的的电电路路板板,双双面面都都有有敷敷铜铜,都都可以布线,顶层一般为元器件面,底层一般为焊锡层面。可以布线,顶层一般为元器件面,底层一般为焊锡层面。多多层层板板(Multi Multi Layer Layer PCBPCB):包包括括多多个个工工作作层层的的电电路路板板,顶顶层层、底底层层和和中中间间层层,顶顶层层和和底底层层与与双双层层板板一一样样,中中间间层层一一般般是是由由整整片片铜铜膜膜构构成成的的电电源源或或接接地地层层。层层与与层层之之间间相相互互绝绝缘缘,层层与与层层之之间间的的连连接接通通常常通通过过过过孔孔来来实实
5、现现。层层数数越越多多,加加工工越越困困难难,其其成成本本也也越越高高,但但是是同同时时PCB板板的体积也越小。的体积也越小。6.2.2 PCB6.2.2 PCB板的结构板的结构2021/9/175清华大学出版社6.2.3 PCB6.2.3 PCB板的分层及颜色设置板的分层及颜色设置一般来一般来说说,PCBPCB板是以板是以层层次化的形式出次化的形式出现现的,一般包的,一般包含有多含有多层层的的铜铜箔箔层层和和丝丝印印层层,通,通过过印制材料印制材料结结合在一起,合在一起,共同构成共同构成PCBPCB板。板。在在PCBPCB设计时设计时,执执行菜行菜单单命令命令 【设计设计】/【PCBPCB板
6、板层层次次颜颜色色】,可以打开板,可以打开板层层和和颜颜色色对话对话框,框,设设置各工作置各工作层层的可的可见见性、性、颜颜色等,如色等,如图图6-36-3所示。所示。2021/9/176清华大学出版社图6-3 电路板层及颜色设置对话框2021/9/177清华大学出版社1.1.信号层信号层(Signal Layers):(Signal Layers):用于建立电气连接的铜箔层。用于建立电气连接的铜箔层。2.2.内部电源内部电源/接地层接地层(Internal Plane):(Internal Plane):用于连接电源和地,用于连接电源和地,一般情况下不布线,由整片铜膜构成。一般情况下不布线,
7、由整片铜膜构成。3.3.丝印层丝印层(Silkscreen):(Silkscreen):用于定义电路板的说明文字层。用于定义电路板的说明文字层。4.4.屏蔽层(屏蔽层(Mask LayersMask Layers):):用于确保电路板上不需要镀用于确保电路板上不需要镀锡的地方不被镀锡,从而保证电路板运行的可靠性。锡的地方不被镀锡,从而保证电路板运行的可靠性。5.5.机械层机械层(Mechanical Layers):(Mechanical Layers):用于定义整个用于定义整个PCBPCB板的外板的外观,即外形结构。观,即外形结构。6.6.其它层:其它层:Keep Out Layer(Kee
8、p Out Layer(禁止布线层禁止布线层):):用于绘制电用于绘制电路板的电气边框。钻孔层路板的电气边框。钻孔层(Drill Layer):(Drill Layer):用于描述钻用于描述钻孔的形状及位置。多层孔的形状及位置。多层(Multi-layer):(Multi-layer):用于设置多面层。用于设置多面层。除了上述除了上述PCBPCB板的分板的分层层之外,之外,Protel DXPProtel DXP还还提供了提供了一些另外的工作一些另外的工作层层面。面。总总体上可以分成以下体上可以分成以下6 6种种类类型:型:2021/9/178清华大学出版社新新PCBPCB板板打打开开时时会会
9、有有许许多多用用不不上上的的可可用用层层,因因此此,要要关关闭闭一一些些不不需需要要的的层层,将将不不显显示示的的层层ShowShow按按钮钮不不勾勾选选就就不不会会显显示示。对对于于上上述述的的层层,设设计计单单面面或或双双面面板板按按照照如如图图6-36-3所所示示的的默默认认选项即可。选项即可。点点击击各各层层右右边边的的颜颜色色块块,可可以以打打开开颜颜色色设设置置对对话话框框,设设置置该该层的颜色。如图层的颜色。如图6-46-4所示。所示。图6-4【选择颜色】对话框2021/9/179清华大学出版社布线板层的管理布线板层的管理选择选择【设计设计】/【层堆栈管理器层堆栈管理器】,打开显
10、示,打开显示【图层堆图层堆栈管理器栈管理器】对话框,如图对话框,如图6-5所示。所示。图6-5 图层堆栈管理器2021/9/1710清华大学出版社6.2.4 PCB6.2.4 PCB文档的创建文档的创建 PCB文档一般可以通过以下文档一般可以通过以下3种方法创建:种方法创建:通过菜单命令创建;通过菜单命令创建;通过工作区面板创建;通过工作区面板创建;1.直接创建直接创建PCB文档文档2.根据模板创建根据模板创建PCB文档文档通过通过Protel DXP主页面创建;主页面创建;New Blank PCB DocumentNew Blank PCB DocumentCreate PCB from
11、TemplateCreate PCB from Existing PCBPCB Document Wizard【实例6-1】利用PCB向导创建PCB文档。本实例要求利用PCB向导创建一个PCB文档。2021/9/1711清华大学出版社6.2.5 PCB6.2.5 PCB文档的保存和打开文档的保存和打开将新创建的PCB文档进行保存:通 过 菜 单 命 令【文 件】/【保 存】,打 开【Save PCB1.PcbDoc As 】对话框,可以重命名PCB文档并且设置保存路径,如图6-28所示。通过菜单命令【文件】/【另存为】,打开【Save PCB1.PcbDoc As 】对话框,可以重命名PCB文
12、档并且设置保存路径,该对话框与图6-28相同。对于PCB文档的打开:可以通过菜单命令【文件】/【打开】,打开【Choose Document to Open】对话框,在【文件类型】文本框中选择“PCB file(*.PcbDoc;*.Pcb)”来打开一个已有的PCB文档,如图6-29所示。2021/9/1712清华大学出版社 图6-28【Save PCB1.PcbDoc As 】对话框 图6-29【Choose Document to Open】对话框2021/9/1713清华大学出版社6.2.6 PCB6.2.6 PCB设计界面设计界面PCB设计界面主要包括以下几个部分:主菜单:与原理图的编
13、辑界面类似,只是增加了【自动布线】菜单选项。工具栏:工具栏除了提供一些常用文档操作命令快捷方式外,还提供了布线过程中需要用到的命令快捷方式,以方便用户的设计。工作区面板:通过工作区面板可以查看打开的文件及其属性等信息。工作窗口:用户设计PCB板的主窗口。2021/9/1714清华大学出版社菜单栏工作窗口工作区面板工具栏图6-30 PCB设计界面2021/9/1715清华大学出版社6.3 PCB6.3 PCB环境参数的设置环境参数的设置6.3.1 图纸参数的设置6.3.2 PCB编辑器的参数设置2021/9/1716清华大学出版社6.3.1 6.3.1 图纸参数的设置图纸参数的设置在PCB设计环
14、境下,执行菜单命令【设计】/【PCB板选择项】,弹出【PCB板选择项】对话框,如图6-31所示。在该对话框中,进行有关图纸参数的设置。图6-31【PCB板选择项】对话框2021/9/1717清华大学出版社6.3.2 PCB6.3.2 PCB编辑器的参数设置编辑器的参数设置图6-33【优先设定】对话框2021/9/1718清华大学出版社6.4 PCB6.4 PCB中图件的放置中图件的放置所谓图件就是指构成PCB的所有元素,包括各种元器件、导线过孔及标志灯。在PCB设计中,用户可以通过执行菜单命令【放置】来启动各种图件的放置命令,【放置】菜单子命令如图6-41所示。图6-41【放置】菜单命令202
15、1/9/1719清华大学出版社6.4.1 6.4.1 放置圆弧放置圆弧Protel DXP提供了以下4种放置圆弧的方法:中心法放置圆弧:通过确定圆弧的中心、起点、终点来确定一个圆弧的,可以绘制任意半径和弧度的圆弧。边缘法(90):用来绘制90圆弧的,通过圆弧的起点和终点来确定圆弧的大小。边缘法(任意角度):用来绘制任意角度圆弧的。圆:用来绘制整圆的命令。【实例【实例6-26-2】中心法放置圆弧。中心法放置圆弧。本实例要求采用中心法放置一段圆弧。圆弧属性:半径:50mil;圆弧宽:5mil;起始角:60;结束角:180;中心位置坐标(3000mil,3000mil)2021/9/1720清华大学
16、出版社【实例【实例6-36-3】边缘法(边缘法(9090)放置)放置9090圆弧。圆弧。本实例要求利用边缘法(90)绘制一段圆弧。【实例【实例6-46-4】边缘法(任意角度)放置任意角度的圆弧。边缘法(任意角度)放置任意角度的圆弧。本实例要求利用边缘法(任意角度)绘制一段圆弧。【实例【实例6-56-5】绘制整圆。绘制整圆。本实例要求绘制一个半径为50mil,圆心坐标为(3000mil,2000mil)。2021/9/1721清华大学出版社6.4.26.4.2放置矩形填充放置矩形填充在PCB板设计过程中,为了提高系统的抗干扰性和考虑通过大电流等因素,通常需要矩形填充来放置大面积的电源或接地区域。
17、因此矩形填充通常放置在顶层、底层,或者内部电源层及接地层上。【实例【实例6-66-6】放置矩形填充。放置矩形填充。本实例中要求在电路板的顶层放置一个矩形填充,且要求旋转40,两个拐角的坐标位置分别为(3000mil,3000mil)和(4000mil,4000mil)。2021/9/1722清华大学出版社6.4.36.4.3放置铜区域放置铜区域放置铜区域是一种多边形填充方式,也是用来设置大面积的电源和接地区域,以提高系统的抗干扰性能。【实例【实例6-76-7】放置四边形铜区域。放置四边形铜区域。本实例要求在顶层放置一个四边形铜区域。6.4.46.4.4放置字符串放置字符串字符串用于必要的文字注
18、释,一般放置在丝印层上。但是字符串本身不具有任何电器特性,对电路的电气连接关系没有任何影响,只起提醒设计者的作用。【实例【实例6-86-8】放置字符串。放置字符串。本实例中要求在顶层的丝印层上放置一个字符串。2021/9/1723清华大学出版社6.4.56.4.5放置焊盘放置焊盘PCB板设计中,元器件是通过PCB板上的引线孔,用焊锡焊接固定在PCB上,印制导线把焊盘连接起来,实现元器件在电路中的电气连接。因此,焊盘是用于焊接元器件的,包括引线孔及其周围的铜箔。一般焊盘的中间是一个内孔,孔外是敷铜区。其形状有3种,分别是“Round”(圆形)、“Rectangle”(矩形)和“Octagonal
19、”(八边形)。【实例【实例6-96-9】放置一个八边形焊盘。放置一个八边形焊盘。本例中要求放置一个焊盘,焊盘的形状设为八边形,焊盘位置为(3000mil,3000mil),孔径10mil,其余属性为系统默认值。2021/9/1724清华大学出版社6.4.66.4.6放置过孔放置过孔在PCB板中,过孔用于连接各工作层的布线。过孔与焊盘不同,其边上没有助焊层。一般来说,过孔有3种类型,分别是:通孔:穿过整个PCB板,从顶层到底层,允许连接所有的内层信号或者作为元器件的安装定位孔;其在工艺上容易实现,成本较低,因此经常被使用。盲孔:位于PCB板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路到一个内层线
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