数模混合课程设计PCB制作步骤.docx

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数模混合课程设计PCB制作步骤

数模混合课程设计

1电路原理图与电路PCB图绘制要求

1．电路原理图绘制要求：

利用Protel99se绘制本课件所提供的模拟电路和数字电路的原理图，按照我们所提供的元器件确定元件封装，进行ERC检查无误后生成网络表

2．PCB绘图要求：

（1）采用单面板制图，板框尺寸为长15cm、宽10cm。

模拟电路除变压器、整流桥和滤波电容外，其余均和数字电路画在一张PCB图上，注意模拟地和数字地要分开，应留出稳压电路的输入接口。

（2）焊盘之间只允许走一根铜膜线。

（3）信号线、电源线及地线的最小铜膜线宽度为40mil。

（4）要求所有元件焊盘孔直径为20mil，外直径80mil。

（5）安全间距设置为20mil。

（6）采用人工布局的方式对元件进行布局，采用自动布线和手动布线相结合的方式布线。

2电路原理图

模拟电路——可调稳压电源电路

..

U1LM317

+12V32+5V

INOUT

J1

C1

0.1U

ADJ

R1

240

C2

1U

JP1

VCC

CON2

HEADER2X2

GND

2

TAP

.AGND.

可调稳压电源电路原理图元件表

1

补充：

画原理图时J1、JP1、R1、C1、Ｃ2均在MiscellaneousDevices.lib中查找，而U1、W1则在SimulationSymbols.lib中查找。

画PCB时JP1的封装TS100V2X2在2.54mmConnectors.lib中,其余均在pcbfootprints.lib中。

注意库里的LM317和电位器RPOT的元件引脚和实际元件引脚不一致，应先将元件库里LM317和电位器RPOT元件的引脚进行修改。

.

数字电路——计数器电路

.

VCC

S1

VCC

SW-SPST

R4

470

H1

LED

GND

6

9

11

12

9

7

5

4

6

U4

1

15

14

13

12

3

2

11

10

7

6

4

2

1

9

10

5

X1SM420501K

aGND

a

b

fb

g

e

ee

ff

dp

dpGND

3

8

GND

CD40110

R5

300

VCC

GND

VCC

GND

+

R2

U247K

RESETVCC

R3

TRIGDISCHG

47K

THOLD

35

C3

10UC4

0.1U

NE555

9

7

5

4

6

U5

1

15

14

13

12

3

2

11

10

CD40110

7

6

4

2

1

9

10

5

X2

aGND

a

b

fb

g

e

ee

ff

dp

dpGND

SM420501K

3

8

R6

300

GND

GND

GND

..

2

时钟秒计数电路原理图元件表

补充：

画原理图时S1、H1、R2、R3、R4、R5、R6、C3、C4均在MiscellaneousDevices.lib中查找；而U2则在TIMER.lib中查找,X1、X2可在7segdisp.lib中查找，并修改引脚与参考图一致；U3在NSCCMOSLogicDatabook1988（commercial）.lib中查找，U4、U5需自建元件库画元件。

画PCB时RB.1/.2的封装及S1、X1、X2的封装自画，其余元件封装均在pcbfootprints.lib中。

3

3怎样用Protel画原理图和PCB（参考）3.1画元件图

1.新建文件夹（注意保存路径）,然后在文件夹内新建项目,命名为“NEWDISN”，在“Documents”窗口分别新建原理图文件、PCB文件、元件库文件、封装库文件。

2.打开元件库文件，新建元件CD40110，并保存

3.打开原理图文件，在元件库窗口加入MiscellaneousDevices.ddb、NscDatabooks.ddb、Sim.ddb以及新建项目NEWDISN.ddb。

4

4.修改sim.ddb元件库里7Segdisp.lib中的元件AMBERCA如附录1数码显示管所示的引脚定义。

1

2

3

4

5

6

7

8

a

b

c

c

d

e

f

dp

VCC

a

fb

g

ec

d

dp

7

6

4

2

1

9

10

5

a

b

c

c

d

e

f

dp

GND

a

fb

g

ec

d

dp

GND

3

8

原元件引脚定义

修改后引脚定义

5.修改sim.ddb元件库里REGULATOR.lib中的元件LM317如附录1数码显示管所示的引脚定义。

1

INOUT

3

3

INOUT

2

ADJ

原元件引脚定义

ADJ

修改后引脚定义

6.修改MiscellaneousDevices.lib元件库里的元件LED引脚定义，将元件引脚号分别由“A”和“K”改为“1”和“2”。

图略

7.修改sim.ddb元件库里SimulationSymbols.lib中的元件RPOT如下图所示的引脚定义。

原元件引脚定义

修改后引脚定义

5

注意:

在元件库里元件的引脚已隐藏,为方便大家观察其引脚定义,现将其引脚显现出来.

7.在原理电路图中元件的属性栏里添加每个元件的封装

比如数码显示管元件，在元件属性栏添加封装名NEW_DIP10，但该封装名在软件自带的封装库里是没有的，因此需要同学们自己创建封装库并画出该数码显示管的封装图。

3.2画元件封装图

8.创建自己的封装库元件（以数码显示管SM420501K为例）

6

按键封装的画法电路实物制作时所提供的按键为4个引脚（实物是双开关），而画原理图时的元件只有两个引脚（我们只需要一个开关），此时画按键封装时可将其中两个焊盘引脚号做相同定义，另两个焊盘引脚号也做相同定义

①数码显示管的封装尺寸

②按键的封装尺寸

7

③发光二极管和电解电容的封装RB.1/.2的尺寸

自建封装库元件要点

⏹会画元件封装图是非常有用的，除了那些常用的标称元件，很多元件的封装在封装库中都是找不到的。

⏹在画元件封装时，最好预备一把好的卡尺用来测量电路制作的实物元件的尺寸。

⏹还需要用计算器进行公英制之间的转换。

1inch=1000mil

1mm=40mil

1mil=0.0254mm

⏹画好元件的PCB封装后，别忘了在编辑菜单中给元件设置参考点。

非常重要!

!

!

修改软件自带封装TS100V2X2的焊盘引脚号

修改前

修改后

8

3.3画原理图

9.绘制原理图并打印（请同学们自己在外面打印）

U1LM317

+12V32

INOUT

+5V

J1

C1

0.1U

ADJ

R1

240

C2

1U

JP1

VCC

CON2

HEADER2X2

GND

2

TAP

VCC

AGND

S1

SW-SPST

VCC

R4

470

H1

LED

GND

6

9

11

12

9

7

5

4

6

U4

1

15

14

13

12

3

2

11

10

7

6

4

2

1

9

10

5

X1SM420501K

aGND

a

b

fb

g

e

ee

ff

dp

dpGND

3

8

GND

CD40110

R5

300

VCC

GND

VCC

GND

+

R2

U247K

RESETVCC

R3

TRIGDISCHG

47K

THOLD

35

C3

10UC4

0.1U

NE555

9

7

5

4

6

U5

1

15

14

13

12

3

2

11

10

CD40110

7

6

4

2

1

9

10

5

X2

aGND

a

b

fb

g

e

ee

ff

dp

dpGND

SM420501K

3

8

R6

300

GND

GND

GND

10.对电路进行ERC检查

9

11.生成网络表

3.4画PCB图

12.打开PCB文件，在封装库窗口加入pcbfootprints.lib、2.54mmConnectors.lib以及自建封装库文件NEW_FOOTPRINTS.lib。

10

13.在PCB文件窗口用直接定义电路板的方法画出机械层和禁止布线层，其中机械层为敷铜板的尺寸15cmX10cm，禁止布线层的尺寸为14cmX9cm。

14.在PCB窗口加载网络表

15.按照PCB绘制要求进行设计规则的设置

11

①

线

宽

设

置

（注:

可根据实际情况调整线宽,但应注意本次设计所有线的线宽都不能小于40mil）。

为减少跳线，也可全部线宽设置都设置为40mil。

②安全间距设置

12

③板层设置——将PCB设为单面板

④焊盘直径及孔径设置

双击任一元件封装的任一焊盘，在弹出的窗口修改X-Size，Y-Size为80mil，Hole-Size为20mil,“Layer”层改为“BottomLayer”，再单击“Global”按钮，在弹出窗口的右下脚ChangeScope栏选择“AllPrimitives“，单击”OK“即可。

13

焊盘及孔径的设置界面

16.手动布局

虽然Protel99SE能够自动布局，但实际上电路的布局几乎都是手动布局完成的。

这是因为软件本身智能化程度不足，无法按照我们的实际需要来完成元件的布局。

布局的基本原则是以电路原理图上各功能电路的排列来安排PCB图的器件布局，功能电路是核心，布局要围绕这个核心进行。

提示：

关于布局请参考教材。

14

手动布局的结果（仅供参考的布局）

17.以自动布线方式对电路进行预布线

图中高亮绿

色表示导线

无法布通，

可通过人工

干预修改布

线

18.以手动方式进行修改或重新布线

注意：

实在布不通的线将线拉近后

留出焊盘孔，焊接元件时一般在电

路板的顶层用细铁线直接连通即可。

（本次课程设计推荐用焊接元件时

剪下的多余元器件引脚来连接。

）

15

布线最后结果（有三个地方未布通）

关于布线的要求：

利用手动的方式修改自动布线的结果时,对于无法布通的线留出外连线的接口一般以不超过5个为宜,手动布线是Protel99se软件布线中一项很重要的技能,请同学们务必掌握.

关于印制导线走线与形状

布线应注意尽量走135度角或直角，应避免锐角出现，另外走线应平滑、简捷。

导线宽度应合适，地线应尽可能宽，以减小地线阻抗。

19.打印PCB图

在PCB窗口点File/PrintPreview（即打印预览按钮），生成PPC图像文件

16

保留所有板层的PPC图像文件

注意:

本图像文件同学们用普通纸打印出来供检查布线情况以及调试时排除故障时对照用。

（特别提醒——请自备A4纸在外打印）

去除掉丝印层和禁止布线层的PPC图像文件

17

附件：

供对照检查的标准电路图

U1LM317

+12V32+5V

INOUT

J1

C1

0.1U

ADJ

R1

240

C2

1U

JP1

VCC

CON2

HEADER2X2

GND

2

TAP

W1

5K

VC

1

3

S1

12

SW-DPST

AGND

VC

R4

470

H1

LED

GND

6

9

11

12

9

7

5

4

6

U4

1

15

14

13

12

3

2

11

10

7

6

4

2

1

9

10

5

X1SM420501K

aGND

a

b

fb

g

e

ee

ff

dp

dpGND

3

8

GND

CD40110

R5

300

VC

GND

VC

GND

+

R2

U247K

RESETVCC

R3

TRIGDISCHG

47K

THOLD

35

C3

10UC4

0.1U

NE555

9

7

5

4

6

U5

1

15

14

13

12

3

2

11

10

CD40110

7

6

4

2

1

9

10

5

X2

aGND

a

b

fb

g

e

ee

ff

dp

dpGND

SM420501K

3

8

R6

300

GND

GND

GND

18