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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：,單面板（Signal 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,（1

2、）針腳式元件封裝,（2）表貼式（SMT）封裝,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：,元件類型+焊盤距離（焊盤數(shù)）+元件外形尺寸,9.1.3 常用元件的封裝,1電容類封裝,有極性電容類（RB5-10.5RB7.6-15）,非極性電容類（RAD-0.1RAD-0.4）,9.1.3 常用元件的封裝,2電阻類封裝,電阻類（AXIAL-0.3AXIAL-1.0）,可變電阻類（VR1VR5）,9.1.3 常用元件的封裝,3晶體管類封裝,晶體三極管（BCY-

3、W3）,9.1.3 常用元件的封裝,4二極管類封裝,二極管類（DIODE-0.5DIODE-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（VR1VR5）,9.1.4 PCB的其他術(shù)語,1銅膜導(dǎo)線與飛線,銅膜導(dǎo)線是敷銅板經(jīng)過加工后在PCB上的銅膜走線，又簡稱為導(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，沒有實(shí)際的電氣連接意義,9.1.4 PCB的其他術(shù)語,2焊盤和導(dǎo)孔,焊盤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）

4、,八角形（Octagonal）,9.1.4 PCB的其他術(shù)語,2焊盤和導(dǎo)孔,導(dǎo)孔，也稱為過孔。是連接不同板層間的導(dǎo)線的PCB圖件,可分為3種：,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,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、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,4安全距離,為了避免導(dǎo)線、導(dǎo)孔

5、、焊盤之間相互干擾，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)械層來規(guī)范,用來限定布線和放置元件的范圍稱為電氣邊界，它是通過在禁止布線層繪制邊界來實(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

6、）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

7、、可變電容器、微動(dòng)開關(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.

8、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。,（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,（6）開關(guān)、繼電器、按鈕等產(chǎn)生火花放電，必須

9、采用RC電路來吸收放電電流,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，過大時(shí)印制線條長，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高；過小，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）按橫長方式排列,9

10、.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口用來控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O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可測性設(shè)計(jì),PCB可測性設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：,1結(jié)

11、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可測性設(shè)計(jì),PCB可測性設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：,2應(yīng)用新的測試技術(shù),結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用新的測試技術(shù)。,常用的可測性設(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

12、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)?9.3.1 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,9.3.1 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

13、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簡述元件封裝的分類，并回答元件封裝的含義。 2簡述PCB設(shè)計(jì)的基本原則。 3創(chuàng)建一個(gè)PCB

14、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,主要用來放置元器件,對(duì)于比層板和多層板可以用來布線； 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

15、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和過孔數(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和過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

16、面)：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(shí)用來對(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和過孔部分代表電路板上不鋪錫膏的區(qū)域，也就是不可以進(jìn)行焊接的部分。,禁止布線層(Keep Ou Layer)：定義信號(hào)線可以被放置的布線區(qū)域，放置信號(hào)線進(jìn)入位定義的功能范圍。 多層(MultiLayer)：通常與過孔或通孔焊盤設(shè)計(jì)組合出現(xiàn)，用于描述空洞的層特性。 鉆孔數(shù)據(jù)層（Drill）：solder表示是否阻焊,就是PCB板上是否露銅paste是開鋼網(wǎng)用的,是否開鋼網(wǎng)孔所以畫板子時(shí)兩層都要畫,solder是為了PCB板上沒有綠油覆蓋(露銅),paste上是為了鋼網(wǎng)開孔,可以刷上錫膏,