第9章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ppt課件

1、第9章 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 本章將介紹PCB的結(jié)構(gòu)、與PCB設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí)、PCB設(shè)計(jì)的原則、PCB編輯器的啟動(dòng)方法及界面。第9章 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)9.1 PCB的基本常識(shí)9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.3 PCB編輯器的啟動(dòng)9.1 PCB的基本常識(shí)9.1.1 印制電路板的結(jié)構(gòu)可以分為：?jiǎn)蚊姘錝ignal Layer PCB）雙面板Double Layer PCB）和多層板Multi Layer PCB）9.1.2 PCB元件封裝 不同的元件有相同的封裝，同一個(gè)元件也可以有不同的封裝。所以在取用焊接元件時(shí)，不僅要知道元件的名稱，還要知道元件的封裝。1元件封裝的分類(lèi)（1針腳式元件封裝（2表貼式SMT封

2、裝9.1.2 PCB元件封裝 不同的元件有相同的封裝，同一個(gè)元件也可以有不同的封裝。所以在取用焊接元件時(shí)，不僅要知道元件的名稱，還要知道元件的封裝。2元件封裝的名稱元件封裝的名稱原則為：元件類(lèi)型+焊盤(pán)距離焊盤(pán)數(shù)）+元件外形尺寸9.1.3 常用元件的封裝1電容類(lèi)封裝有極性電容類(lèi)RB5-10.5RB7.6-15）非極性電容類(lèi)RAD-0.1RAD-0.4）9.1.3 常用元件的封裝2電阻類(lèi)封裝電阻類(lèi)AXIAL-0.3AXIAL-1.0）可變電阻類(lèi)VR1VR5）9.1.3 常用元件的封裝3晶體管類(lèi)封裝晶體三極管BCY-W3）9.1.3 常用元件的封裝4二極管類(lèi)封裝二極管類(lèi)DIODE-0.5DIODE-

3、0.7）9.1.3 常用元件的封裝5集成電路封裝集成電路DIP-xxx封裝、SIL-xxx封裝9.1.3 常用元件的封裝6電位器封裝可變電阻類(lèi)VR1VR5）9.1.4 PCB的其他術(shù)語(yǔ)1銅膜導(dǎo)線與飛線銅膜導(dǎo)線是敷銅板經(jīng)過(guò)加工后在PCB上的銅膜走線，又簡(jiǎn)稱為導(dǎo)線，用于連接各個(gè)焊點(diǎn)飛線只是形式上表示出網(wǎng)絡(luò)之間的連接，沒(méi)有實(shí)際的電氣連接意義9.1.4 PCB的其他術(shù)語(yǔ)2焊盤(pán)和導(dǎo)孔焊盤(pán)是用焊錫連接元件引腳和導(dǎo)線的PCB圖件可分為3種：圓形Round）方形Rectangle）八角形Octagonal）9.1.4 PCB的其他術(shù)語(yǔ)2焊盤(pán)和導(dǎo)孔導(dǎo)孔，也稱為過(guò)孔。是連接不同板層間的導(dǎo)線的PCB圖件可分為3種：

4、從頂層到底層的穿透式導(dǎo)孔從頂層通到內(nèi)層或從內(nèi)層通到底層的盲導(dǎo)孔和內(nèi)層間的屏蔽導(dǎo)孔9.1.4 PCB的其他術(shù)語(yǔ)3網(wǎng)絡(luò)、中間層和內(nèi)層 網(wǎng)絡(luò)和導(dǎo)線是有所不同的，網(wǎng)絡(luò)上還包含焊點(diǎn)，因此在提到網(wǎng)絡(luò)時(shí)不僅指導(dǎo)線而且還包括和導(dǎo)線連接的焊盤(pán)、導(dǎo)孔中間層和內(nèi)層是兩個(gè)容易混淆的概念中間層是指用于布線的中間板層，該層中布的是導(dǎo)線內(nèi)層是指電源層或地線層，該層一般不布線，它是由整片銅膜構(gòu)成的電源線或地線9.1.4 PCB的其他術(shù)語(yǔ)4安全距離為了避免導(dǎo)線、導(dǎo)孔、焊盤(pán)之間相互干擾，必須在它們之間留出一定的間隙，即安全距離5物理邊界與電氣邊界電路板的形狀邊界稱為物理邊界，在制板時(shí)用機(jī)械層來(lái)規(guī)范用來(lái)限定布線和放置元件的范圍稱為

5、電氣邊界，它是通過(guò)在禁止布線層繪制邊界來(lái)實(shí)現(xiàn)的9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.2.1 PCB設(shè)計(jì)的一般原則首先，要考慮PCB尺寸大小再確定特殊組件的位置最后對(duì)電路的全部零件進(jìn)行布局原則（1按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。（2以每個(gè)功能電路的核心組件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.2.1 PCB設(shè)計(jì)的一般原則原則（3在高頻信號(hào)下工作的電路，要考慮零件之間的分布參數(shù)。（4位于電路板邊緣的零件，離電路板邊緣一般不小于2mm。（5時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時(shí)鐘輸入端應(yīng)盡量相互靠近且遠(yuǎn)離其他低頻器件（6電流值變化大的電

6、路盡量遠(yuǎn)離邏輯電路。（7印制板在機(jī)箱中的位置和方向，應(yīng)保證散熱量大的器件處在正上方。9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.2.1 PCB設(shè)計(jì)的一般原則2. 特殊組件（1盡可能縮短高頻器件之間的連線，減少它們的電磁噪聲。（2應(yīng)加大電位差較高的某些器件之間或?qū)Ь€之間的距離，以免意外短路。（3質(zhì)量超過(guò)15g的器件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。（4對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調(diào)組件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。（5應(yīng)留出印制電路板定位孔及固定支架所占用的位置。9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.2.1 PCB設(shè)計(jì)的一般原則3布線（1輸入/輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行（2印制電路板導(dǎo)線間

7、的最小寬度主要是由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定的。（3功率線、交流線盡量布置在和信號(hào)線不同的板上，否則應(yīng)和信號(hào)線分開(kāi)走線。9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.2.1 PCB設(shè)計(jì)的一般原則4焊點(diǎn)焊點(diǎn)中心孔要比器件引線直徑稍大一些，焊點(diǎn)太大易形成虛焊5電源線盡量加粗電源線寬度9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.2.1 PCB設(shè)計(jì)的一般原則6地線（1正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。（2將數(shù)字電路電源與模擬電路電源分開(kāi)。（3盡量加粗接地線。（4將接地線構(gòu)成死循環(huán)路。9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.2.1 PCB設(shè)計(jì)的一般原則7去耦電容配置（1電源輸入端跨接一個(gè)10100F的電解電容器（2每個(gè)集

8、成芯片的VCC和GND之間跨接一個(gè)0.010.1F的陶瓷電容（3對(duì)抗噪聲能力弱、關(guān)斷電流變化大的器件及ROM、RAM，應(yīng)在VCC和GND間接去耦電容（4在單片機(jī)復(fù)位端“RESET上配以0.01F的去耦電容。（5去耦電容的引線不能太長(zhǎng)（6開(kāi)關(guān)、繼電器、按鈕等產(chǎn)生火花放電，必須采用RC電路來(lái)吸收放電電流9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.2.1 PCB設(shè)計(jì)的一般原則8電路板的尺寸印制電路板大小要適中，過(guò)大時(shí)印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高；過(guò)小，則散熱不好，同時(shí)易受臨近線路干擾。9熱設(shè)計(jì)從有利于散熱的角度出發(fā)，印制電路板最好是直立安裝，板與板之間的距離一般不應(yīng)小于2cm，而且組件在印

9、制板上的排列方式應(yīng)遵循一定的規(guī)則9.2 PCB設(shè)計(jì)的基本原則9.2.1 PCB設(shè)計(jì)的一般原則9熱設(shè)計(jì)對(duì)于采用自由對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路或其他組件按縱長(zhǎng)方式排列對(duì)于采用強(qiáng)制空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路或其他組件按橫長(zhǎng)方式排列9.2.2 PCB的抗干擾設(shè)計(jì)原則1抑制干擾源常用措施如下：（1繼電器線圈增加續(xù)流二極管。（2在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路。（3給電機(jī)加濾波電路。（4布線時(shí)避免90折線。（5晶閘管兩端并接RC抑制電路。9.2.2 PCB的抗干擾設(shè)計(jì)原則2切斷干擾傳播路徑常用措施如下：（1充分考慮電源對(duì)單片機(jī)的影響。（2如果單片機(jī)的I/O口用來(lái)控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O

10、口與噪聲源之間應(yīng)加隔離。（3注意晶振布線。（4電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號(hào)，數(shù)字、模擬信號(hào)，盡可能把干擾源與敏感器件遠(yuǎn)離。9.2.3 PCB可測(cè)性設(shè)計(jì)PCB可測(cè)性設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：1結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用新的測(cè)試技術(shù)。（1進(jìn)行模塊劃分?？砂匆韵路椒ㄟM(jìn)行劃分：根據(jù)功能劃分功能劃分）；根據(jù)電路劃分物理劃分）；根據(jù)邏輯系列劃分；按電源電壓的分隔劃分。（2測(cè)試點(diǎn)和控制點(diǎn)的選取。（3盡可能減少外部電路和反饋電路。9.2.3 PCB可測(cè)性設(shè)計(jì)PCB可測(cè)性設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：2應(yīng)用新的測(cè)試技術(shù)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用新的測(cè)試技術(shù)。常用的可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)有掃描通道、電平敏感掃描設(shè)計(jì)、邊界

11、掃描等。9.3 PCB編輯器的啟動(dòng)9.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器Pick a task欄內(nèi)選擇【Printed Circuit Board Design】命令在設(shè)計(jì)界面中，單擊PCB Documents欄最下部的【PCB Board Wizard】命令9.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器新電路板生成向?qū)?.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器度量單位設(shè)置9.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器PCB模板的選擇9.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器PCB模板的選擇9.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器PCB外形尺寸設(shè)定對(duì)話框9.3

12、.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器PCB的結(jié)構(gòu)層數(shù)設(shè)置對(duì)話框9.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器導(dǎo)孔樣式設(shè)置對(duì)話框9.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器表貼式元件設(shè)置對(duì)話框9.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器導(dǎo)線和過(guò)孔屬性設(shè)置對(duì)話框9.3.1 利用新電路板生成向?qū)?dòng)PCB編輯器PCB生成向?qū)гO(shè)置完成對(duì)話框9.3.2 其他方法啟動(dòng)PCB編輯器執(zhí)行【File】/【New】/【PCB】命令，或單擊Files面板下部的New欄中的選項(xiàng)“PCB File”，都可以創(chuàng)建PCB文件并啟動(dòng)PCB編輯器。這樣創(chuàng)建的PCB文件，其各項(xiàng)參數(shù)均采用了系統(tǒng)默認(rèn)值。習(xí) 題1簡(jiǎn)述

13、元件封裝的分類(lèi)，并回答元件封裝的含義。2簡(jiǎn)述PCB設(shè)計(jì)的基本原則。3創(chuàng)建一個(gè)PCB文件并更名為“MyPCB.PcbDoc”。板層定義介紹頂層信號(hào)層(Top Layer)：也稱元件層,主要用來(lái)放置元器件,對(duì)于比層板和多層板可以用來(lái)布線；中間信號(hào)層(Mid Layer)：最多可有30層,在多層板中用于布信號(hào)線.底層信號(hào)層(Bootom Layer)：也稱焊接層,主要用于布線及焊接,有時(shí)也可放置元器件.頂部絲印層(Top Overlayer)：用于標(biāo)注元器件的投影輪廓、元器件的標(biāo)號(hào)、標(biāo)稱值或型號(hào)及各種注釋字符。底部絲印層(Bottom Overlayer)：與頂部絲印層作用相同，如果各種標(biāo)注在頂部絲

14、印層都含有，那么在底部絲印層就不需要了。內(nèi)部電源層(Internal Plane)：通常稱為內(nèi)電層，包括供電電源層、參考電源層和地平面信號(hào)層。內(nèi)部電源層為負(fù)片形式輸出。機(jī)械數(shù)據(jù)層(Mechanical Layer)：定義設(shè)計(jì)中電路板機(jī)械數(shù)據(jù)的圖層。電路板的機(jī)械板形定義通過(guò)某個(gè)機(jī)械層設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。阻焊層(Solder Mask-焊接面)：有頂部阻焊層(Top solder Mask)和底部阻焊層(Bootom Solder mask)兩層，是Protel PCB對(duì)應(yīng)于電路板文件中的焊盤(pán)和過(guò)孔數(shù)據(jù)自動(dòng)生成的板層，主要用于鋪設(shè)阻焊漆本板層采用負(fù)片輸出，所以板層上顯示的焊盤(pán)和過(guò)孔部分代表電路板上不鋪?zhàn)韬钙岬膮^(qū)域，也就是可以進(jìn)行焊接的部分錫膏層(Past Mask-面焊面)：有頂部錫膏層(Top Past Mask)和底部錫膏層(Bottom Past mask)兩層，它是過(guò)焊爐時(shí)用來(lái)對(duì)應(yīng)元件焊點(diǎn)的，也是負(fù)片形式輸出板層上顯示的焊盤(pán)和過(guò)孔部分代表電路板上不鋪錫