第講項目項目數(shù)碼管顯示電路的PCB設(shè)計

1、復(fù)習(xí)：l 7.1 數(shù)碼管原理圖的繪制l 7.1.1 繪制原理圖首先要做的工作l 7.1.2 加載庫文件l 7.1.3 放置元件l 7.1.4 導(dǎo)線放置模式l 7.1.5 放置總線和總線引入線l 7.1.6 放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽l 7.1.7 檢查原理圖 l 講評作業(yè) P163項目8 PCB板的編輯環(huán)境及參數(shù)設(shè)置 l 了解PCB的設(shè)計環(huán)境l 8.1 Altium Designer中的PCB設(shè)計環(huán)境簡介（P165）l 8.2 PCB編輯環(huán)境設(shè)置l 8.3 PCB板設(shè)置8.3.1 PCB板層介紹 每個設(shè)計師都有自己的設(shè)計風(fēng)格，層的設(shè)定也是在PCB設(shè)計中非常重要的環(huán)節(jié)。在PCB的設(shè)計中，要接觸到下面幾個層。它

2、們分別是：l Signal layer（信號層）：總共有32層。可以放置走線，文字，多邊形（鋪銅）等。常用有以下2種：Top layer（頂層），Bottom Layer（底層）。l Internal Plane（平面層）：總共有16層。主要作為電源層使用，也可以把其他的網(wǎng)絡(luò)定義到該層。平面層可以任意分塊，每一塊可以設(shè)定一個網(wǎng)絡(luò)。平面層是以“負(fù)片”格式顯示，比如有走線的地方表示沒有銅皮。l Mechanical layer：機(jī)械層一般用于有關(guān)制版和裝配方面的信息。l Mask layer：有頂部阻焊層(Top solder Mask)和底部阻焊層(Bootom Solder mask)兩層，是

3、Altium Designer對應(yīng)于電路板文件中的焊盤和過孔數(shù)據(jù)自動生成的板層，主要用于鋪設(shè)阻焊漆（阻焊綠膜）。Mask layer：有頂部錫膏層(Top Past Mask)和底部錫膏層(Bottom Past mask)兩層，它是過焊爐時用來對應(yīng)元件焊點(diǎn)的，是自動生成的，也是負(fù)片形式輸出。l Keep-out layer：這層主要用來定義PCB邊界，比如可以放置一個長方形定義邊界，則信號走線不會穿越這個邊界。l Drill Drawing：鉆孔層主要為制造電路板提供鉆孔信息，該層是自動計算的。l Multi-Layer:多層代表信號層，任何放置在多層上的元器件會自動添加到所在的信號層上，所

4、以可以通過多層，將焊盤或穿透式過孔快速地放置到所有的信號層上。l Silkscreen layer：絲印層有Top Overlay（頂層絲印層）和Bottom Overlay（底層絲印層）兩層。主要用來繪制元件的輪廓、放置元件的標(biāo)號（位號）、型號或其他文本等信息。以上信息是自動在絲印層上產(chǎn)生的。8.3.2 PCB板層設(shè)置板層設(shè)置l 1.在主菜單中選擇Design Layer Stack Manager命令，或者在工作區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇Options Layer Stack Manager命令，打開如圖8-28所示的Layer Stack Manager對話框。圖8-28 Lay

5、er Stack Manage對話框l 2. 鼠標(biāo)雙擊圖8-28所示的Top Layer或Bottom Layer彈出Layer Properties對話框，可以修改層的名字及銅箔的厚度。l 3. Top Dielectric和Bottom Dielectric復(fù)選項，表示在PCB板的頂層和底層添加阻焊層，如圖8-29所示。圖8-29 添加的阻焊層8.3.3 PCB板層及顏色設(shè)置l 在主菜單中選擇Design.Board Layers and Colors命令，或者在工作區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇OptionsBoard Layers and Colors命令，打開如圖8-30所示的B

6、oard Layers and Colors選項卡。圖8-30 Board Layers and Colors對話框項目項目9 數(shù)碼管顯示電路的數(shù)碼管顯示電路的PCB設(shè)計設(shè)計l 任務(wù)描述l 在項目7完成了數(shù)碼管顯示電路的原理圖繪制后，本項目完成數(shù)碼管顯示電路的PCB板設(shè)計。在該P(yáng)CB板中，調(diào)用項目5建立的封裝庫內(nèi)的兩個器件：DIP-20(AT89C2051單片機(jī)的封裝)、LED-10(數(shù)碼管的封裝)。通過該P(yáng)CB圖驗(yàn)證建立的封裝庫內(nèi)的兩個器件的正確性，并進(jìn)行新知識的介紹。他將涵蓋以下主題：l 設(shè)置PCB板l 設(shè)計規(guī)則介紹l 自動布線的多種方法l 數(shù)碼管顯示電路的PCB板設(shè)計教學(xué)目的及要求：l

7、1.掌握在項目中新建PCB文檔l 2.熟練掌握設(shè)置PCB板l 3.熟練掌握導(dǎo)入元件、元件布局 l 4.了解PCB的設(shè)計規(guī)則l 5. 熟練掌握自動布線、驗(yàn)證PCB的設(shè)計 l 教學(xué)重點(diǎn)：導(dǎo)入元件、元件布局 l 教學(xué)難點(diǎn)： PCB的設(shè)計規(guī)則9.1 創(chuàng)建創(chuàng)建PCB板板l 9.1.1 在項目中新建PCB文檔l 在項目3的3.2中介紹了用PCB向?qū)Мa(chǎn)生空白PCB板子輪廓的方法。本節(jié)將介紹另一種方法產(chǎn)生空白的PCB板。l （1）啟動Altium Designer，打開“數(shù)碼管顯示電路.PrjPCB”的工程文件，再打開“數(shù)碼管顯示電路.SchDoc”的原理圖。l （2）產(chǎn)生一個新的PCB文件。方法如下：選擇主

8、菜單中的FileNewPCB命令，在“數(shù)碼管顯示電路.PrjPcb”工程中新建一個名稱為“PCB1.PcbDoc”的PCB文件。l （3）在新建的PCB文件上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的下拉菜單中選擇Save命令，打開SavePCB1.PcbDocAs對話框。l （4）在SavePCB1.PcbDocAs對話框的文件名編輯框中輸入“數(shù)碼管顯示電路”，單擊“保存”按鈕，將新建的PCB文檔保存為“數(shù)碼管顯示電路.PcbDoc”文件。9.1.2 設(shè)置設(shè)置PCB板板l （1）在主菜單中選擇DesignBoard Options命令，打開如圖9-1所示的Board Options對話框。 圖9-1 Board

9、 Options對話框（2）在如圖9-1所示的Board Options對話框的Measurement Unit區(qū)域中設(shè)置Unit為Metric。l （3）按G鍵，彈出Snap Grid對話框，設(shè)置Grid為1mm。l （4）在主菜單中選擇DesignBoard SharpRedefine Board Sharp命令，重新定義PCB板的形狀。l （5）移動光標(biāo)按順序分別在工作區(qū)內(nèi)坐標(biāo)為（100 mm，30 mm）、（190 mm，30 mm）、（190 mm，106 mm）和（100 mm，106 mm）的點(diǎn)上單擊，最后單擊鼠標(biāo)右鍵，繪制一個矩形區(qū)域。重新定義的PCB板區(qū)域如圖9-2所示。圖9

10、-2 重新定義的PCB板區(qū)域l （6）單擊工作區(qū)下部的Keep-Out Layer層標(biāo)簽，選擇Keep Out Layer層，重新定義PCB板的邊框。l （7）單擊Utilities工具欄中的繪圖工具按鈕 ，在彈出的工具欄中選擇線段工具按鈕 ，移動光標(biāo)按順序連接工作區(qū)內(nèi)坐標(biāo)為（103，33）、（187，33）、（187，103）和（103，103）的四個點(diǎn)，然后光標(biāo)回到（103，33）處，光標(biāo)處出現(xiàn)一個小方框，按鼠標(biāo)左鍵，即繪制“Keep Out”布線的矩形區(qū)域（如圖9-3所示），按鼠標(biāo)右鍵，退出布線狀態(tài)。(單位：mm)。圖9-3 繪制布線區(qū)域的PCB板（8）在主菜單中選擇DesignLaye

11、r Stack Manager命令，打開Layer Stack Manager對話框。（9）在Layer Stack Manager對話框中勾選Top Dielectric復(fù)選項和Bottom Dielectric復(fù)選項，設(shè)置電路板為有阻焊層的雙層板，單擊Ok按鈕。至此，PCB板的形狀、大小，布線區(qū)域和層數(shù)就設(shè)置完畢了。9.2 PCB板布局板布局l 9.2.1 導(dǎo)入元件l （1）在原理圖編輯器下，用封裝管理器檢查每個元件的封裝是否正確（3.3節(jié)中已介紹），打開封裝管理器Tools Footprint Manager。l （2）在主菜單中選擇DesignUpdate PCB Document 數(shù)

12、碼管顯示電路.PcbDoc命令，打開如圖9-4所示的Engineering Change Order對話框。圖9-4 Engineering Change Order對話框l （3）單擊Validate Changes按鈕驗(yàn)證一下有無不妥之處，再單擊Execute Changes按鈕，應(yīng)用所有已選擇的更新，Engineering Change Order對話框內(nèi)列表中的Status下的Check和Done列將顯示檢查更新和執(zhí)行更新后的結(jié)果，如果執(zhí)行過程中出現(xiàn)問題將會顯示 符號，若執(zhí)行成功則會顯示 符號。如有錯誤則檢查錯誤，然后從（2）開始重新執(zhí)行，沒有錯誤后，應(yīng)用更新后的Engineering

13、 Change Order對話框如圖9-5所示。圖9-5 應(yīng)用更新后的Engineering Change Order對話框l （4）單擊Engineering Change Order對話框中的Close按鈕，關(guān)閉該對話框，至此，原理圖中的元件和連接關(guān)系就導(dǎo)入到PCB板中了。 圖9-6 PCB工作區(qū)內(nèi)容導(dǎo)入原理圖信息的PCB板文件的工作區(qū)如圖9-6所示，此時PCB板文件的內(nèi)容與原理圖文件“數(shù)碼管顯示電路.SchDoc”就完全一致了。9.2.2 元件布局元件布局l Altium Designer提供了自動布局功能。方法：選擇主菜單Tools Component Placement Auto P

14、lacer彈出Auto Place對話框。在該對話框內(nèi)可以選擇Cluster Placer和Statistical Placer兩種布局方式，目前這兩種布局方式布局的效果不盡人意，所以用戶最好還是采用手動布局。方法如下：圖9-7 移動元器件l （1）單擊PCB圖中的元件，將其一一拖放到PCB板中的Keep-Out布線區(qū)域內(nèi)。單擊元件U1,將它拖動到PCB板中靠左邊靠上的區(qū)域；在拖動元件到PCB板中的Keep-Out布線區(qū)域時，可以一次拖動多個元件，如選擇3個元件DS1-DS3（鼠標(biāo)單擊DS1元件的左下角，然后單擊DS3元件的右上角），按住鼠標(biāo)左鍵將它拖動到PCB板中部用戶需要的位置時放開鼠標(biāo)左

15、鍵；如圖9-7所示。在導(dǎo)入元件的過程中，系統(tǒng)自動將元件布置到PCB板的頂層（Top Layer），如果需要將元件放置到PCB板的底層（Bottom Layer）按（2）步驟進(jìn)行操作。（2）雙擊元件U3，按Tab鍵，打開如圖9-8所示的Component U3對話框。在Component U3對話框中Component Properties區(qū)域內(nèi)的Layer下拉列表中選擇Bottom Layer項，單擊OK按鈕，關(guān)閉該對話框。此時，元件U3連同其標(biāo)志文字都被調(diào)整到PCB板的底層，把U3放在DS1元件位置的底層（DS1的元件放在頂層）。圖9-8 Component U3對話框l （3）放置其它元件

16、布置到PCB板頂層，然后調(diào)整元件的位置。調(diào)整元件位置時，最好將光標(biāo)設(shè)置成大光標(biāo)，方法：單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單，選擇Options Preferences，彈出Preferences對話框，光標(biāo)類型（Cursor Type）處：選擇Large 90即可。l （4）放置元件時，遵循該元件對于其它元件連線距離最短，交叉線最少的原則進(jìn)行，可以按Space鍵，讓元件旋轉(zhuǎn)到最佳位置，才放開鼠標(biāo)左鍵。l （5）如果電阻R2、R3、R10-R16排列不整齊，可以選中這些元件，在工具欄上按 圖標(biāo)，彈出下拉工具，選（向下對齊）圖標(biāo)，再選 （元件之間距離相等）圖標(biāo)后，即可把電阻布置整齊。l (6)在放置元件的過程中，為了讓元件精確放置在希望的位置，設(shè)置PCB板采用英制(Imperial)單位，按G鍵，設(shè)置Grid為20mil，以方便元件擺放整齊。布置完成后的PCB板如圖9-9所示。 圖9-9 手動布局完成后的PCB板l 至此，元件布局完畢。l （7）單擊工作區(qū)中的名稱為“數(shù)碼管顯示電路”的room框，按鍵盤的del鍵，將其刪除。l room框用于限制單元電路的位置，即某一個單元電路中的所有元件將被限制在由room框所限定的PCB范圍內(nèi)，便于PCB電路板的布局規(guī)范，減少干擾，