学习项目10二级放大电路DXP印制电路板设计与制作文档格式.docx
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在主菜单栏中,执行命令Design/BoardOptions…,即可打开格点设置对话框,按图10-4设置好各参数,点击OK按钮,关闭该对话框。
下面我们为该电路做一块单面电路板,尺寸大小为2000mil×
1500mil。
①绘制电路板物理边界:
点击PCB编辑器页面下部图层转换按钮Mechanical1,将当前图层切换到机械层1,图10-5。
单击布线工具栏Placement中的
按钮,画一个2040mil×
1540mil的封闭矩形。
②将当前图层切换到禁止布线层(Keep-OutLayer),单击布线工具栏Placement中的
按钮,在刚才画的矩形内部画一个2000mil×
1500mil的封闭矩形。
画好的图形如土图10-6所示。
③确定新的坐标原点。
执行菜单命令Edit/Origin/Set,点击电路板左下点为新的坐标原点。
图10-1原理图的设计
图10-2PCB编辑器
图10-3文件重命名
图10-4设置各参数
图10-5图层切换
图10-6绘制电路板
(4)生成网络表
在原理图中将所有元件的属性(特别是元件封装)填写好,生成网络表。
(5)装入网络表及元件
这一步工作是整个设计工作中一个非常重要的环节。
对于每一个装入的元件必须有相应的封装形式,这是自动布线中所不能缺少的。
对封装的说明包含在网络表文件中。
因此,只有将网络表和元件装入后,才能开始印制电路板的自动布线工作。
这里介绍利用网络表文件装入网络表和元件,其步骤如下:
在SCH原理图编辑环境下,本例先打开“两级放大电路.SchDoc”文件。
执行主菜单命令DesignUpdatePCB两级放大电路.PcbDoc,系统弹出如图10-7所示的EngineeringChangeOrder对话框。
单击ValidateChanges按钮,系统将检查所有的更改是否都有效,如果有效,将在右边Check栏对应位置打勾,如果有错误,Check栏中将显示红色错误标识。
一般的错误都是由于组件封装定义不正确,系统找不到给定的封装,或者设计PCB板时没有添加对应的集成库。
此时则返回到SCH原理图编辑环境中,对有错误的组件进行更改,直到修改完所有的错误即Check栏中全为正确内容为止,如图10-8。
单击ExecuteChanges按钮,系统将执行所有的更改操作,如果执行成功,Status下的Done列表栏将被勾选,执行结果如图10-9所示。
单击Close按钮,将关闭该对话框,进人PCB编辑接口,如图10-10,这样就将网络表装入到PCB编辑器中了。
图10-7EngineeringChangeOrder对话框
图10-8有效变更检查后的EngineeringChangeOrder对话框
图10-9更改操作完成
图10-10加载网络表和元件后的PCB编辑器
(6)元件手工调整布局
将图10-10中的元件封装分别用鼠标选中,调整封装方向(连线尽量不交叉),手动调整后的布局如图10-11。
图10-11手工调整布局
(7)布线宽度设置
主菜单中执行菜单命令DesingRules……,系统将弹出如图10-12所示的PCBRulesandConstraintsEditor(PCB设计规则和约束)对话框。
在Width上右击鼠标,从弹出的快捷菜单中选择NewRule……选项。
系统将自动当前设计规则为准,生成名为Width_1的新设计规则。
按图10.12设置好各参数,Width(导线宽度)选项区域设置导线的宽度有三个值可以供设置,分别为Maxwidth(最大宽度)、PreferredWidth(最佳宽度)、Minwidth(最小宽度)三个值。
系统对导线宽度的默认值为10mil,单击每个项直接输入数值进行更改。
这里采用值40mil设置VCC导线宽度,点击OK按钮,关闭该对话框。
图10-12PCB设计规则和约束对话框
(8)自动布线
如果没有特殊要求,可以实行全局布线。
执行菜单命令AutoRoute(自动布线)All(全部),打开“SitusRoutingStrategies”对话框中的
按钮,即完成自动布线,如图10-13、10-14、10-15所示。
图10-13自动布线
图10-14完成自动布线
图10-15自动布线报告
(9)对地线进行敷铜
单击放置工具栏
中的
按钮,出现放置敷铜对话框,图10-16。
在该对话框中Net选GND,点“OK”确定。
光标变为十字形,沿着禁止布线层(Keep-OutLayer)边框画一个封闭的矩形,单击鼠标右键,即可在TopLayer生成接地的多边形敷铜填充。
按同样的方法对BottomLayer矩形敷铜,图10-17。
完成敷铜后的效果及3D效果如图10.18。
图10-16放置敷铜对话框
图10-17BottomLayer矩形敷铜
图10-18完成敷铜后的效果
图10-193D效果
10.3.2输出设计规则检查报告
设计规则检查报告列出了设计规则的设置与修改内容。
执行菜单Tools(工具)DesignRulsCheck(设计规则检查),弹出如图10-20所示对话框。
双击
按钮,出现设计规则检查报告(DRC文件),图10-21。
图10-20设计规则检查
图10-21设计规则检查报告
10.3.3制作二级放大器单面印制电路板
(1)操作详见附录《HW-3232线路板刻制机使用说明书》。
(2)选择测试元件。
(3)焊接元件。
(4)测试、检查、验收。
10.4项目训练:
UC3842开关电源双面电路板设计与制作。
◆训练目的:
巩固原理图设计方法,图样设置合理,正确编辑元件属性,连线正确,放置地线节点,标题栏和信息填写正确。
掌握印制电路板设计的流程。
能够规划电路板、进行元件封装库的添加、封装的选择和编辑、网络表的装入、手工调整布局和自动布线。
能够输出PCB报表文件,制作单面印制电路板,进行元件的安插、焊接、检查和测试。
◆设计要求:
添加输入/输出接口、添加电源封装、加宽电源和地线为30mil。
◆设计图纸如图10.22所示.
(一)操作要点
如图10-22所示的开关电源电路是以UC3842为核心的一种基本的中、小功率开
关电源。
图10-22基本开关电源电路
1、电路原理图设计
1)建立文件夹
在D盘建立一个文件夹,名称为:
UC3842。
2)创建项目文件
(1)启动ProtelDXP。
(2)执行菜单命令[File]/[New]/[PCBProject],系统建立一个项目文件,默认文
件名为:
PCBProject1.PRJPCB。
(3)执行菜单命令[File]/[SaveProject],将新建项目文件换命保存,选择文件路径并输入新建项目文件名UC3842,完成D:
\UC3842\UC3842.PRJPCB项目文件的建立。
3)创建一个新的原理图文件
(1)执行菜单命令[File]/[New]/[Schematic]。
(2)然后执行菜单命令[File]/[Save],选择路径并输入文件名UC3842,建立一个
原理图文件D:
\UC3842\UC3842.SCHDOC。
4)载入元件库
该电路元件列表如表10.1所示。
表10.1UC3842开关电源元件列表
由表10.1可以看出UC3842开关电源电路涉及的元件除UC3842、变压器的原理图元件以及变压器和保险的元件封装需自己制作外,其余都是系统默认集成元件库MiscallaneousDevices.IntLib和MiscallaneousConnectors.IntLib内的元件。
5)参数设置
(1)执行菜单命令[Design]/[Options],打开DocumentsOptions对话框。
(2)将图纸尺寸设为A4,横向;
将电气栅格属性设为10mil;
将捕捉及可视格栅均设为10mil。
6)放置元件
将集成元件库MiscallaneousDevices.IntLib和MiscallaneousConnectors.IntLib内已有的元件放置在图中。
放置元件时尽可能按相互间关系放置。
但对于复杂的电路,元件放置一步到位的可能性不大。
一般采用化整为零的方式,以某些关键元件为中心完成部分局域图布线,然后进行拚接、调整。
也就是说,元件布置和布线常常是穿插进行的,并经常进行调整。
7)制作UC3842和变压器原理图元件
执行菜单命令[Design]/[MakeProjectLibrary],系统建立一个项目专用元件库,将已放置在图面上的元件自动载入该库,文件名为:
UC3842.SCHLIB。
系统自动转到电路原理图元件编辑器中。
(1)制作UC3842
①单击元件编辑器中Add按钮,将新元件名重命名为UC3842。
②利用[Place]/[Rectangle]命令绘制一个80mil(W)X120mil(H)的矩形。
③执行菜单命令[Place]/[Pin]放置元件管脚。
按Tab键编辑管脚属性,完成UC3842元件如图10-23所示。
图10-23UC3842原理图元件
(2)制作变压器元件
①单击元件编辑器中Add按钮,将新元件名重命名为Trans1。
②绘制变压器线圈可利用[Place]/[Arc]。
这里我们采用另一种更简洁的方法:
打开
新建元件库UC3842.SCHLIB中的电感Inductor,选取线圈部分进行剪切或复制,再切换到变压器Trans1,进行粘贴,调整。
③执行菜单命令[Place]/[Pin]放置元件管脚,完成变压器Trans1如图10.24所示。
图10-24变压器Trans1元件
④编辑2号空脚属性,使之隐藏。
(3)分别选择元件UC3842和Trans1,单击元件编辑器中Place按钮,,将这两个元件放置到原理图编辑器。
8)布线
执行菜单命令[Place]/[Wire]进行布线工作。
以某些关键元件为中心完成部分局域图布线,然后进行拚接、调整。
布线完成后的原理图如图10.22所示。
9)检查、修改
利用ProtelDXP提供的各种校验工具,根据设定规则对绘制的原理图进行检查,并做进一步的调整和修改,保证原理图正确无误,为后续的电路板设计做准备。
2、PCB设计
1)创建PCB文档
这个例子我们采用PCB生成向导方式来建立PCB文档。
(1)执行菜单命令[File]/[NewfromTemplate]/[PCBBoardWizard],系统弹出PCB文件生成向导欢迎画面,单击Next按钮继续。
(2)在接下来的画面中选择英制为度量单位;
选择Custom用户自定义电路板方式;
选择电路板形状为矩形,电路板尺寸为5000mil(W)X3400mil(H);
信号图层为两层,无电源层;
选择只有穿透式过孔;
元件为插针式,集成电路相邻焊盘间只允许有一条布线;
最小布线宽度及过孔、布线安全距离采用默认设置。
(3)单击Finish按钮,系统生成如图10-25所示为使用PCB向导生成的印制电路板边框。
图10-25UC3842电路板边框。
(4)执行菜单命令[File]/[Save],将PCB文件名改为L4978.PcbDOC。
(5)执行菜单命令[Edit]/[Origin]/[Set],设置PCB左下点为坐标基准点。
2)参数设置
执行菜单命令[Design]/[Options],进行电路板参数设置。
将度量单位设为英制、电气格点属性为10mil、捕捉格栅及元件捕捉格栅均设为10mil/10mil、可视格点设为50mil/500mil。
3)加载元件封装库
本电路大部分元件封装都在系统默认集成元件库MiscallaneousDevices.IntLib和MiscallaneousConnectors.IntLib之内。
只有保险和变压器的元件封装需自己制作。
元件封装必须保证所对应元件能够正确安装,绘制的外形大小应保证元件的安装空间。
(1)执行菜单命令[File]/[New]/[PCBLibrary],系统进入元件封装编辑器。
(2)执行菜单命令[File]/[Save],将PCBLibrary文件名改为UC3842.PcbLib。
(3)参数设置
我们要制作的元件封装都是公制的。
执行菜单命令[Tools]/[LibraryOptions],系统弹出如图10-26所示板面选项设置对话框。
在对话框内设置度量单位为公制,电气栅格属性为1mm,SnapGrid设为1mm/1mm,ComponentGrid设为1mm/1mm,可视栅格设置为Lines,可视栅格间距为1mm/5mm。
图10-26板面设置对话框
(4)制作保险封装
我们使用有底座的保险,其封装如图10-27所示。
图10-27保险封装
①单击元件封装管理器中Rename,将系统自动生成的PCBCOMPONENT_1重命名为
FUSE1A。
②执行菜单命令[Edit]/[Jump]/[Reference],以(0,0)为中心显示页面。
③单击PCBLibPlacement工具栏中的按钮,或执行菜单命令[Place]/[Pad],光标变为十字形状,中间拖动一个焊盘。
④按下Tab键,系统弹出焊盘属性设置对话框。
将焊盘序号设为1,形状设为圆形,焊盘通孔直径设为0.8mm,焊盘外径设为2.5mm/2.5mm。
⑤将光标移至(0,0)点,单击鼠标,放置第一个焊盘。
依次移到(5mm,0)、(17mm,0)、(22mm,0)放置第二、三、四个焊盘。
也可以随意放置四个焊盘,然后编辑每个焊盘的坐标属性实现。
⑥将图层转换到顶层丝印层(TopOverlay),单击PCBLibPlacement工具栏中的按钮,或执行菜单命令[Place]/[Line],光标变为十字形状。
⑦按下Tab键,系统弹出直线属性设置对话框,将线条宽度设为0.1mm。
⑧将光标移至(-2mm,-3mm)放置第一条边的起点,依次移到(24mm,-3mm)、(24mm,3mm)、(-2mm,3mm)确定矩形的其他三个角点,再回到起点完成外框绘制。
同样方法绘制中间两条线。
⑨到这里,保险的封装就完成了,如图10-27所示。
(5)制作变压器封装
变压器为10脚封装,每侧各5个管脚。
管脚间距5mm,如图10-28所示。
图10-28变压器封装
①单击元件封装管理器中Add按钮,系统弹出封装向导对话框,单击Cancle取消,系统自动生成元件PCBCOMPONENT_1,并以(0,0)为中心显示页面。
单击Rename按钮,将其重命名为Trans1。
②单击PCBLibPlacement工具栏中的按钮,或执行菜单命令[Place]/[Pad],光标变为十字形状,中间拖动一个焊盘。
③按Tab键,系统弹出焊盘属性设置对话框。
将焊盘序号设为1,形状设为方形,焊盘通孔直径设为0.8mm,焊盘外径设为2.5mm/2.5mm。
④将光标移至(0,0)点,单击鼠标,放置第一个焊盘。
按Tab键,修改焊盘形状属性为圆形。
⑤移动光标,依次移到(5mm,0)、(10mm,0)、(15mm,0)、(20mm,0)、20mm,25mm)、(15mm,25mm)、(10mm,25mm)(5mm,25mm)、(0,25mm)各点,放置第2-10个焊盘,如图10-29所示。
图10-29放置Trans1焊盘
⑥将图层转换到顶层丝印层(TopOverlay),单击PCBLibPlacement工具栏中的按钮,或执行菜单命令[Place]/[Line],光标变为十字形状。
按Tab键,系统弹出直线属性设置对话框,将线条宽度设为0.1mm。
⑦将光标移至(-3mm,-2mm)放置第一条边的起点,依次移到(23mm,-2mm)、(23mm,27mm)、(-3mm,27mm)确定矩形的其它三个角点,再回到起点完成外框绘制。
⑧单击PCBLibPlacement工具栏中的按钮,或执行菜单命令[Place]/[String],放置注释文字。
按Tab键修改文字属性,角度设为0度,高度设为1.5,文字为1,单击OK按钮。
将光标移到1号脚处,点击鼠标,放置文字1。
⑨用同样的方法,放置文字5、6、10。
⑩完成变压器封装如图10.27所示。
4)载入网络表和元件
①执行菜单命令[Design]/[ImportChangesFrom(L4978.PRJPCB)],系统弹出如图10-29所示EngineeringChangeOrder对话框。
图10-30EngineeringChangeOrder对话框
②单击单击ValidateChanges按钮,系统逐项检查提交的修改,并在状态栏(Status)显示是否正确。
③检查结果完全正确,单击ExecuteChanges按钮,将网络表和元件载入PCB编辑器中。
4单击Close按钮,关闭EngineeringChangeOrder对话框,即可看见载入的元件和预拉线,如图10-31所示。
图10-31加载网络表和元件后的PCB编辑器
5)元件布局
①执行菜单命令[Tools]/[AutoPlacement]/[AutoPlacer],对元件进行自动布局,自动布局规则选“ClusterPlacer”。
2自动布局后的PCB如图10-32所示。
图10-32元件自动布局结果
6)手工调整
(1)手工调整布局原则
由于开关电源工作在高频率状态,电路本身存在发热功率元件,其元件布局应遵循下列
原则:
①为避免电磁干扰,元件布局应使输入输出隔离,不能混杂在一起。
②按电流和信号流向布置各功能元件。
本电路按功能可分为交流输入回路、整流回路、
开关变压器及其振荡回路、直流输出回路四个部分。
③元件布置应疏密得当,发热功率元件Q1应加装散热器,与其它元件保留适当间隙。
(2)位置、方向调整
调整元件位置可执行[Edit]/[Move]级联菜单命令。
也可以直接用鼠标拖动。
改变元件方向可以采用编辑属性方式,更简洁的方式是在移动或拖动元件的过程中,按空格键改变元件的旋转角度。
调整后的电路板如图10-33所示。
图10-33元件布置图
(3)修改元件焊盘属性
因为某些元件需流过大电流,而且没有专用的封装,我们只是借用其它元件的封装,需
要加大焊盘尺寸及孔径。
①编辑JP1、JP2两个接插元件的焊盘,将焊盘外径设为120mil/120mil,孔径设为50mil。
②编辑L1、L2和L3三个元件的焊盘,将焊盘外径设为120mil/120mil,孔径设为50mil。
(4)增加安装孔
为便于电路板的安装,我们在电路板的四个角个布置一个安装孔。
①执行菜单命令[Place]/[Pad],光标变成十字形,并带者一个焊盘。
②按Tab键,编辑焊盘属性,焊盘外径设为180mil/180mil,孔径为120mil。
③依次在每个角放一个焊盘。
双击靠近PCB基准点处焊盘,编辑它的属性,X和Y坐标均设为160mil。
并选择Lock选项锁定该焊盘。
依次编辑其它三个焊盘,使之坐标分别为(4840mil,160mil)、(4840mil,3240mil)和(0,3240mil)。
④将图层切换到禁止布线层,执行菜单命令[Place]/[FullCircle],增加安装孔周边的禁布线。
禁布线距焊盘中心的距离,应不小于安装螺母最大外径。
(5)增加功率管散热器安装孔
因为功率管Q1发热较为严重,需要给Q1配散热器。
通常是专门做一个带散热器的元
件封装,这里我们偷个懒,给元件配两个散器安装孔。
①所选散热器安装管脚间距为20mm,管脚直径为0.8mm。
按Q键,将系统度量单为切换成公制。
双击Q1的1号脚,查得坐标为(105.156mm,28.194mm)。
②执行菜单命令[Place]/[Pad],光标变成十字形,并带者一个焊盘。
③按Tab键,编辑焊盘属性,焊盘外径设为3mm/3mm,孔径为1mm,序号为00。
④单击鼠标放置两个焊盘。
⑤双击焊盘,将两个焊盘坐标分别设为(110mm,34.384mm)、(110mm,14.384mm),连接网络设为NoNet(安装时与Q1间应加绝缘垫),并锁定焊盘。
⑥按Q键,将系统度量单为切换成英制
(6)元件调整后的电路板如图10-34所示。
图10-34调整后的电路板图
7)规则设置
(1)执行菜单命令[Design]/[Rules],打开电路板规则设置按钮,进行电路板规则设置。
(2)打开Routing栏Width选项,将布线宽度设置为10mil-200mil,推荐宽度设为40mil,适用范围为整个电路板。
(3)增加L、N、GND、SGND、PGND、+5接地网络宽度设置,将布线宽度设置为40mil-200mil,推荐宽度设为100mil。
H、布线
执行菜单命令[AutoRoute]/[All],启动自动布线操作。
自动布线结果如图
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- 学习 项目 10 二级 放大 电路 DXP 印制 电路板 设计 制作