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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,第1章 廣播電視技術(shù)基本,1.1 顯象管與顯象原理,1.2 電視信號(hào)的產(chǎn)生,*,*,*,PCB輔助設(shè)計(jì),PCB輔助設(shè)計(jì),制作：,福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 郭勇,聯(lián)系方式：,gy_,1,第5講 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及單面板設(shè)計(jì),主 要 內(nèi) 容,一、PCB定義與分類,二、PCB設(shè)計(jì)基本組件,三、PCB編輯器,四、PCB工作層,五、規(guī)劃PCB,六、裝載元件庫(kù),七、元件放置與

2、布局調(diào)整,八、放置焊盤、過(guò)孔,九、手工布線,2,PCB的定義,印制電路板(Printed Circuit Board，簡(jiǎn)稱PCB，也稱印制線路板、印制板)是指以絕緣基板為基礎(chǔ)材料加工成一定尺寸的板，在其上面至少有一個(gè)導(dǎo)電圖形及所有設(shè)計(jì)好的孔（如元件孔、機(jī)械安裝孔及金屬化孔等），以實(shí)現(xiàn)元器件之間的電氣互連。,在電子設(shè)備中，印制電路板通常起三個(gè)作用。,為電路中的各種元器件提供必要的機(jī)械支撐。,提供電路的電氣連接。,用標(biāo)記符號(hào)將板上所安裝的各個(gè)元器件標(biāo)注出來(lái)，便于插裝、檢查及調(diào)試。,一、PCB定義與分類,3,單面印制板,單面印制板指僅一面有導(dǎo)電圖形的印制板，板的厚度約在0.25.0mm，它是在一面敷

3、有銅箔的絕緣基板上，通過(guò)印制和腐蝕的方法在基板上形成印制電路。它適用于一般要求的電子設(shè)備。,目前的印制電路板一般以銅箔覆在絕緣板（基板）上，故亦稱覆銅板。,1.根據(jù)PCB導(dǎo)電板層劃分,4,雙面印制板,雙面印制板指兩面都有導(dǎo)電圖形的印制板，板的厚度約為0.25.0mm，它是在兩面敷有銅箔的絕緣基板上，通過(guò)印制和腐蝕的方法在基板上形成印制電路，兩面的電氣互連通過(guò)金屬化孔實(shí)現(xiàn)。,它適用于要求較高的電子設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、電子儀表等，由于雙面印制板的布線密度較高，所以能減小設(shè)備的體積。,5,多層印制板,多層印制板是由交替的導(dǎo)電圖形層及絕緣材料層層壓粘合而成的一塊印制板，導(dǎo)電圖形的層數(shù)在兩層以上，層間電氣互

4、連通過(guò)金屬化孔實(shí)現(xiàn)。多層印制板的連接線短而直，便于屏蔽，但印制板的工藝復(fù)雜，由于使用金屬化孔，可靠性下降。它常用于計(jì)算機(jī)的板卡中。,6,圖示為四層板剖面圖。通常在電路板上，元件放在頂層（元件面），而底層（焊接面）一般是焊接用的。對(duì)于SMD元件，頂層和底層都可以放元件。,元件也分為兩大類，傳統(tǒng)的元件是通孔式元件，通常這種元件體積較大，且電路板上必須鉆孔才能插裝；較新的設(shè)計(jì)一般采用體積小的表面貼片式元件（SMD），這種元件不必鉆孔，利用鋼模將半熔狀錫膏倒入電路板上，再把SMD元件放上去，即可焊接在電路板上。,7,2.根據(jù)PCB所用基板材料劃分,剛性印制板。剛性印制板是指以剛性基材制成的PCB，常見(jiàn)

5、的PCB一般是剛性PCB，如計(jì)算機(jī)中的板卡、家電中的印制板等，如前圖。,常用剛性PCB有以下幾類：,紙基板。價(jià)格低廉，性能較差，一般用于低頻電路和要求不高的場(chǎng)合。,玻璃布板。價(jià)格較貴，性能較好，常用作高頻電路和高檔家電產(chǎn)品中。,合成纖維板。價(jià)格較貴，性能較好，常用作高頻電路和高檔家電產(chǎn)品中。,當(dāng)頻率高于數(shù)百兆赫時(shí)，必須用介電常數(shù)和介質(zhì)損耗更小的材料，如聚四氟乙烯和高頻陶瓷作基板。,8,撓性印制板（也稱柔性印制板、軟印制板）。撓性印制板是以軟性絕緣材料為基材的PCB。由于它能進(jìn)行折疊、彎曲和卷繞，因此可以節(jié)約6090的空間，為電子產(chǎn)品小型化、薄型化創(chuàng)造了條件，它在計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、自動(dòng)化儀表及通信

6、設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。,剛-撓性印制板。剛-撓性印制板指利用軟性基材，并在不同區(qū)域與剛性基材結(jié)合制成的PCB，主要用于印制電路的接口部分。,剛-撓性印制板樣圖,撓性印制板樣圖,9,二、PCB設(shè)計(jì)基本組件,1.板層（Layer）,板層分為敷銅層和非敷銅層，平常所說(shuō)的幾層板是指敷銅層的層面數(shù)。一般在敷銅層上放置焊盤、線條等完成電氣連接；在非敷銅層上放置元件描述字符或注釋字符等；還有一些層面（如禁止布線層）用來(lái)放置一些特殊的圖形來(lái)完成一些特殊的作用或指導(dǎo)生產(chǎn)。,敷銅層一般包括頂層（又稱元件面）、底層（又稱焊接面）、中間層、電源層、地線層等；非敷銅層包括印記層（又稱絲網(wǎng)層、絲印層）、板面層、禁止布線層、

7、阻焊層、助焊層、鉆孔層等。,10,對(duì)于一個(gè)批量生產(chǎn)的電路板而言，通常在印制板上鋪設(shè)一層阻焊劑，阻焊劑一般是綠色或棕色，除了要焊接的地方外，其它地方根據(jù)電路設(shè)計(jì)軟件所產(chǎn)生的阻焊圖來(lái)覆蓋一層阻焊劑，這樣可以快速焊接，并防止焊錫溢出引起短路；而對(duì)于要焊接的地方，通常是焊盤，則要涂上助焊劑。,11,2.焊盤（Pad）,焊盤用于固定元器件管腳或用于引出連線、測(cè)試線等，它有圓形、方形等多種形狀。焊盤的參數(shù)有焊盤編號(hào)、X方向尺寸、Y方向尺寸、鉆孔孔徑尺寸等。,焊盤分為插針式及表面貼片式兩大類，其中插針式焊盤必須鉆孔，表面貼片式焊盤無(wú)須鉆孔。,12,3.金屬化孔（Via）,金屬化孔也稱過(guò)孔，在雙面板和多層板中

8、，為連通各層之間的印制導(dǎo)線，通常在各層需要連通的導(dǎo)線的交匯處鉆上一個(gè)公共孔，即過(guò)孔，用以連通中間各層需要連通的銅箔，而過(guò)孔的上下兩面做成圓形焊盤形狀，過(guò)孔的參數(shù)主要有孔的外徑和鉆孔尺寸。,過(guò)孔可以是通孔式和掩埋式。通孔式是指穿通所有敷銅層的過(guò)孔；掩埋式過(guò)孔則僅穿通中間幾個(gè)敷銅層面，仿佛被其它敷銅層掩埋起來(lái)。,13,印制導(dǎo)線用于印制板上的線路連接，通常印制導(dǎo)線是兩個(gè)焊盤（或過(guò)孔）間的連線，而大部分的焊盤就是元件的管腳，當(dāng)無(wú)法順利連接兩個(gè)焊盤時(shí)，往往通過(guò)跳線或過(guò)孔實(shí)現(xiàn)連接。,4.連線（Track、Line）,連線是指有寬度、有位置方向（起點(diǎn)和終點(diǎn)）、有形狀（直線或弧線）的線條。在敷銅面上的線條一般

9、用來(lái)完成電氣連接，稱為印制導(dǎo)線或銅膜導(dǎo)線；在非敷銅面上的連線一般用作元件描述或其它特殊用途,。,14,5.元件的封裝（Component Package）,元件的封裝是指實(shí)際元件焊接到電路板時(shí)所指示的元件外形輪廓和引腳焊盤的間距。不同的元件可以使用同一個(gè)元件封裝，同種元件也可以有不同的封裝形式。,印制元件的封裝是顯示元件在PCB上的布局信息，為裝配、調(diào)試及檢修提供方便。在Protel 2004中元件的圖形符號(hào)被設(shè)置在絲印層（也稱絲網(wǎng)層）上。,15,元件封裝的命名一般與管腳間距和管腳數(shù)有關(guān)，如電阻的封裝AXIAL0.3中的0.3表示管腳間距為0.3英寸或300mil（1英寸=1000mil）；雙

10、列直插式IC的封裝DIP8中的8表示集成塊的管腳數(shù)為8。元件封裝中數(shù)值的意義如圖4-7所示。,16,電路原理圖元件與印制板元件的比較,電路原理圖中的元件是一種電路符號(hào)，有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而印制板中的元件代表的是實(shí)際元件的物理尺寸和焊盤，集成電路的尺寸一般是固定的，而分立元件一般沒(méi)有固定的尺寸，可根據(jù)需要設(shè)定。,17,6.網(wǎng)絡(luò)（Net）和網(wǎng)絡(luò)表（Netlist）,從一個(gè)元器件的某一個(gè)管腳上到其它管腳或其它元器件的管腳上的電氣連接關(guān)系稱作網(wǎng)絡(luò)。每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)均有唯一的網(wǎng)絡(luò)名稱，有的網(wǎng)絡(luò)名是人為添加的，有的是系統(tǒng)自動(dòng)生成的，系統(tǒng)自動(dòng)生成的網(wǎng)絡(luò)名由該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)兩個(gè)連接點(diǎn)的管腳名稱構(gòu)成。,網(wǎng)絡(luò)表描述電路中元器件特征

11、和電氣連接關(guān)系，一般可以從原理圖中獲取，它是原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)之間的紐帶。,18,7.飛線（Connection）,飛線是在電路進(jìn)行自動(dòng)布線時(shí)供觀察用的類似橡皮筋的網(wǎng)絡(luò)連線，網(wǎng)絡(luò)飛線不是實(shí)際連線。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表調(diào)入元件并進(jìn)行布局后，可以看到網(wǎng)絡(luò)飛線，不斷調(diào)整元件的位置，使網(wǎng)絡(luò)飛線的交叉最少，以提高自動(dòng)布線的布通率。,自動(dòng)布線結(jié)束，未布通的網(wǎng)絡(luò)上仍然保留網(wǎng)絡(luò)飛線，此時(shí)可以可用手工連接的方式連通這些網(wǎng)絡(luò)。,8.安全間距（Clearance）,在進(jìn)行印制板設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免導(dǎo)線、過(guò)孔、焊盤及元件的相互干擾，必須在它們之間留出一定的間距，這個(gè)間距稱為安全間距。,9.柵格（Grid）,柵格用于PCB設(shè)計(jì)時(shí)

12、的位置參考和光標(biāo)定位，柵格有公制和英制兩種。,19,三、PCB編輯器,1.啟動(dòng)PCB99SE,進(jìn)入Protel99SE的主窗口后，執(zhí)行菜單FileNew建立新的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，單擊OK按鈕，在出現(xiàn)的新界面中指定文檔位置，再次執(zhí)行FileNew，屏幕彈出新建文件的對(duì)話框，單擊圖標(biāo) ，系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)PCB文件，默認(rèn)文件名為PCB1.PCB，此時(shí)可以修改文件名，雙擊該文件進(jìn)入PCB99SE編輯器。,2.PCB編輯器的畫面管理,窗口顯示,在PCB99SE中，窗口管理可以執(zhí)行菜單View下的命令實(shí)現(xiàn)，窗口的排列可以通過(guò)執(zhí)行Windows菜單下的命令來(lái)實(shí)現(xiàn)，常用的命令如下。,20,21,執(zhí)行菜單ViewFit B

13、oard實(shí)現(xiàn)全板顯示。,執(zhí)行菜單ViewRefresh可以刷新畫面。,執(zhí)行菜單ViewBoard in 3D可以顯示整個(gè)PCB的3D模型，使用該功能可以觀察元件的布局或布線是否合理。,PCB99SE坐標(biāo)系,用戶可自定義新的坐標(biāo)原點(diǎn)，執(zhí)行菜單EditOrigin,Set，將光標(biāo)移到要設(shè)置為新的坐標(biāo)原點(diǎn)的位置，單擊左鍵，即可設(shè)置新的坐標(biāo)原點(diǎn)。,執(zhí)行菜單EditOriginReset，可恢復(fù)絕對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)。,22,單位制設(shè)置,執(zhí)行ViewToggle Units可以實(shí)現(xiàn)英制和公制切換。,瀏覽器使用,執(zhí)行菜單ViewDesign Manager打開(kāi)管理器，選中Browse PCB選項(xiàng)打開(kāi)瀏覽器，在瀏覽器

14、的Browse下拉列表框中可以選擇瀏覽器類型。,Nets-網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，顯示板上所有網(wǎng)絡(luò)名。,Component-元件瀏覽器，在將顯示當(dāng)前電路板圖中的所有元件名稱和選中元件的所有焊盤。,Libraries-元件庫(kù)瀏覽器，在放置元件時(shí)，必須使用元件庫(kù)瀏覽器，這樣才會(huì)顯示元件的封裝名。,Violations-違規(guī)錯(cuò)誤瀏覽器，查看當(dāng)前違規(guī)信息。,Rules-設(shè)計(jì)規(guī)則瀏覽器，可以查看并修改設(shè)計(jì)規(guī)則。,23,四、PCB工作層,1.工作層的類型,在Protel99SE中進(jìn)行印刷電路板設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)提供了多個(gè)工作層面，主要層面類型如下。,信號(hào)層(Signal layers)。信號(hào)層主要用于放置與信號(hào)有關(guān)的電氣元

15、素，共有32個(gè)信號(hào)層。其中頂層（Top layer）和底層（Bottom layer）可以放置元件和銅膜導(dǎo)線，其余30個(gè)為中間信號(hào)層（Mid layer130），只能布設(shè)銅膜導(dǎo)線，置于信號(hào)層上的元件焊盤和銅膜導(dǎo)線代表了電路板上的敷銅區(qū)。,內(nèi)部電源/接地層(Internal plane layers)。共有16個(gè)電源/接地層（Plane116），主要用于布設(shè)電源線及地線，可以給內(nèi)部電源/接地層命名一個(gè)網(wǎng)絡(luò)名，在設(shè)計(jì)過(guò)程中PCB編輯器能自動(dòng)將同一網(wǎng)絡(luò)上的焊盤連接到該層上。,24,機(jī)械層(Mechanical layers)。共有16個(gè)機(jī)械層，用于設(shè)置板的物理尺寸、數(shù)據(jù)標(biāo)記、裝配說(shuō)明等。,絲印層(S

16、ilkscreen layers)。主要用于放置元件的外形輪廓、標(biāo)號(hào)和注釋等信息，包括頂層絲印層(Top Overlay)和底層絲印層（Bottom Overlay）兩種。,阻焊層（Solder Mask layers）。放置其上的焊盤和元件代表電路板上未敷銅的區(qū)域，分為頂層阻焊層和底層阻焊層。,錫膏防護(hù)層（Paste mask layers）。主要用于SMD元件的安裝，分為頂層防錫膏層和底層防錫膏層。,鉆孔層（Drill Layers）。鉆孔層提供制造過(guò)程的鉆孔信息，包括鉆孔指示圖（Drill Guide）和鉆孔圖（Drill Drawing）。,25,禁止布線層（Keep Out Layer）。禁止布線層定義放置元件和布線區(qū)域范圍，一般禁止布線區(qū)域必須是一個(gè)封閉區(qū)域。,多層（Multi Layer）。用于放置電路板上所有的穿透式焊盤和過(guò)孔。,2.定義工作層,執(zhí)行DesignLayer Stack Manager定義信號(hào)層、內(nèi)部電源層/接地層的數(shù)目。,26,27,執(zhí)行菜單DesignMechanical Layers，設(shè)置機(jī)械層。,設(shè)置完信號(hào)層、內(nèi)部電源/接地層和機(jī)械層后，執(zhí)行菜單D