电路板印制.docx
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电路板印制.docx
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电路板印制
5.1元件库编辑器
5.2原理图元件的绘制
5.1元件库编辑器
5.1.1启动元件库编辑器
启动元件库编辑器有两种方法,一种方法是打开一个已经存在的元件库文件,另一种方法是创建一个新的元件库文件。
ProtelDXP主要提供集成库(.IntLib),没有提供用户使用的专门原理图元件库(.SchLib)。
在其提供的例子中可以找到几个原理图元件库文件,我们打开位于C:
\ProgramFiles\Altium\Examples\Z80(stages)\Libraries的Z80(thruhole).SchLib文件。
原理图元件库编辑器界面与原理图编辑器大致相同,不同的是在工作区的中心有一个十字坐标轴,将工作区划分为4个象限,一般在第4象限原点附近绘制原理图元件。
5.1.2元件库编辑器界面的组成
1.库文件编辑面板
2.元件绘制工具栏
元件绘制工具栏(SchLibDrawing)如下图所示。
与原理图中Drawing工具栏的操作基本类似,只有3个不同。
:
新建元件(Component)。
:
在当前编辑的元件中添加子件(ComponentPort)。
:
绘制元件管脚(Pins)。
5.2原理图元件的绘制
原理图元件由两部分组成:
用以表示元件功能的元件外形和元件管脚。
元件外形仅仅起提示元件功能的作用,没有实质的作用。
元件外形的形状、大小不会影响原理图的正确性。
但它对原理图的可读性具有重要作用,因此应尽量绘制直观表达元件功能的元件外形图。
元件管脚是元件的核心部分。
原理图元件的每一个管脚都要和实际元件的管脚相对应,而原理图元件管脚的位置是不重要的。
每一个管脚都包含有序号和名称,管脚序号用来区分各个管脚,管脚名称用来提示管脚的功能。
管脚序号是必须有的,而且不同的管脚要有不同的序号。
管脚名称根据需要可以是空的。
5.2.1原理图元件的绘制步骤
绘制新元件的一般步骤如下:
(1)新建一个原理图元件库。
(2)设置工作参数(主要设置工作区的大小、方向、颜色和栅格)。
(3)元件命名。
(4)在第4象限的原点附近绘制元件外形。
(5)放置管脚。
(6)设置元件属性。
(7)保存元件。
5.2.2原理图元件设计实例
1.绘制三极管
(1)新建一个项目,将其命名为“MyPCBProject.PRJPCB”,并保存在D盘“MyPCBPrj”文件夹下。
(2)执行菜单命令[File]/[New]/[SchematicLibrary],新建一个原理图元件库文件,并保存为“MySchLib1.SCHLIB”,进入原理图元件库编辑器。
(3)执行菜单命令[Tools]/[DocumentOptions],打开设置工作参数对话框,设置相关选项。
(4)在LibraryEditor面板,选中元件Component,执行菜单命令[Tools]/[RenameComponent],在出现的NewComponentName对话框中输入可唯一标识该元件的名称NPN。
(6)绘制元件外形
(7)放置管脚。
单击SchLibDrawing工具栏中的按钮或执行菜单命令[Place]/[Pin]。
注意:
管脚只有一端具有电气特性,与光标相连的一端不具有电气特性,将其与元件外形相连,使具有电气特性的一端离开元件外形。
(8)设置元件属性。
在LibraryEditor面板,选中新绘制元件NPN,单击Edit按钮,打开设置元件属性对话框(ComponentProperties),在Designator文本框中输入默认标识“Q?
”,使用“?
”允许标识号自动递增;在Comment文本框中输入注释“NPN”,选中上述两项的Visible复选框。
(9)执行菜单命令[File]/[Save]或单击主工具栏中的按钮,即可将新建的元件“NPN”保存在当前的元件库中。
2.绘制“SN74F00”
“SN74F00”为一个多功能单元原理图元件。
所谓多功能单元元件是指在一个元件体内具有多个功能完全相同的功能模块。
这些独立的功能模块共享同一封装,却用在电路的不同处,每一功能模块都用一个独立的符号表示。
下面我们介绍它的绘制方法。
(1)在上面建立的原理图元件库编辑器中,单击SchLibDrawing工具栏中的按钮或执行菜单命令[Tools]/[NewComponent],在出现的NewComponentName对话框中输入该元件的名称SN74F00,单击OK按钮确认该名称
(2)绘制第1个子件。
(3)绘制其它子件。
为了提高效率,可以采用复制的方法
6.1印制电路板概述
6.2印制电路板的基本设计原则
6.3印制电路板设计流程
6.1印制电路板概述
6.1.1印制电路板的概念
所谓印制电路板,也称印制线路板(PrintedCircuitBoard,简称PCB)。
它是指在绝缘基材上,按预先设计,制成的一定尺寸板,在其上面至少有一个导电图形或印制元件以及所设计好的孔,以实现元器件之间的电气互连
发展:
原始的电路板
单面敷铜板
双面敷铜板
多层敷铜板
6.1.3印制电路板的种类
A、按基板材料划分:
刚性印制电路板
酚醛纸质层压板
环氧纸质层压板
聚酯玻璃毡层压板
环氧玻璃布层压板
柔性印制电路板
聚酯薄膜
聚酰亚胺薄膜
氟化乙丙烯薄膜
刚--柔性印制电路板
1型板:
有增强层的柔性单面印制电路板
2型板:
有增强层的柔性双面印制电路板,无过孔
3型板:
有增强层的柔性双面印制电路板,有过孔
4型板:
刚柔结合多层板
5型板:
组合刚柔印制电路板
B、根据PCB导电板层划分
单面印制电路板
双面印制电路板
多层印制电路板
6.1.4印制电路板的作用及优点
提供电路中的各种元器件装配、固定必要的机械支撑
提供各元件间的布线,实现电路的电气连接。
提供所要求的电气特性,如特性阻抗等
为自动焊锡提供阻焊图形
为元件插装、检查及调试提供识别字符或图形
–优点:
–具有重复性
–电路板的可预测性
–信号可以沿导线任一点直接进行测试,而不会因导线接触引起短路
–电路板的焊点可以在一次焊接过程中大部分焊完。
6.1.6PCB的基本组件
焊盘(Pad)
用于固定元器件管脚或引出连线、测试线等
有圆形、方形等多种形状
分为针脚式及表面贴片式两大类
铜膜导线(Track)
过孔(Via)
用于连接不同层面上的铜膜导线
形状只有圆形,主要参数有孔的外径和钻孔尺寸
板层(Layer)
分为敷铜层和非敷铜层
敷铜层包括顶层、底层、中间层、电源层和地线层
元件封装(Footprint)
元器件的封装是指实际元器件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置,仅是空间的概念
元器件封装分为两大类:
针脚式和表面粘着式(SMD)
元器件封装的编号:
元件类型+焊点距离(焊点数)+元件外型尺寸
常用元件的封装
电阻
常用元件的封装
电容
二极管
三级管
集成电路:
集成电路的封装分为针脚式和表面粘贴式
6.1.7印制板的制作
–A、加工方法
•减成法工艺
•加成法工艺
–B、工艺流程
–单面印制电路板工艺流程:
下料→丝网漏印→腐蚀→去除印料→孔加工→丝印标记→涂阻焊剂→成品
–多层印制电路板工艺流程:
内层材料处理→定位孔加工→表面清洁处理→印制内层铜膜走线及图形→腐蚀→层压前处理→内外层材料层压→孔加工→孔金属化→制外层图形→镀耐腐蚀可焊金属→去处感光胶→腐蚀插头镀金→外形加工→热熔→丝印标记→涂阻焊剂→成品
6.2印制电路板的基本设计原则
1.设计整体考虑
可靠性
工艺性
经济性
2.印制电路板尺寸及板层选取原则
电路板尺寸应合理
在满足电气功能要求的前提下,应尽可能选用层数较
少的电路板
3.印制电路板布局原则
3.1元件排列一般性原则
为便于自动焊接,每边要留出3.5mm的传送边
在通常情况下,元器件应布置在印制板的顶层
元器件应紧凑分布,缩短元件间的布线长度
将可调元件布置在易调节的位置
加大存在较高电位差的元器件或导线之间的距离
带高压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方
元器件布置应均匀、整齐排列,疏密一致,以求美观
3.2元件排列其他原则
3.2.1信号流向布局原则
按照信号的流向排放电路各个功能单元的位置
元件的布局应便于信号流通,使信号尽可能保持一致的方向
3.2.2抑制热干扰原则
发热元件应安排在有利于散热的位置,必要时可以单独设置散热器
将发热较高的元件分散开来,使单位面积热量减小
在空气流动的方向上,将对热敏感元件排列在上游位置,或远离发热区
3.2.3抑制电磁干扰原则
对干扰源以及对电磁感应较灵敏的元件进行屏蔽或滤波,屏蔽罩应良好接地
加大干扰源与对电磁感应较灵敏元件之间的距离
尽量避免高低压器件相互混杂,避免强弱信号器件交错在一起
缩短高频元件和大电流元件之间的连线,设法减少分布参数的影响
对于高频电路,输入和输出元件应尽量远离
数字逻辑电路尽可能选用低速元件
在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时,操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用RC浪涌吸收电路来吸收放电电流
CMOS元件的输入阻抗很高,且易受感应,因此对不使用的端口要进行接地或接正电源处理
3.2.4提高机械强度原则
应留出固定支架、安装螺孔、定位螺孔和连接插座所用的位置
电路板的最佳形状是矩形(长宽比为3:
2或4:
3),当板面尺寸大于200mmX150mm时,应考虑板所受的机械强度
6.2.4印制电路板布线原则
4.1印制电路板布线的一般原则
(1)输入和输出线应尽量避免相邻平行,不能避免时,应加大二者间距或在二者中间添加地线,以免发生反馈耦合
(2)同方向信号线应尽量减小平行走线距离
(3)印制电路板相邻两个信号层的导线应互相垂直、斜交或弯曲走线,应避免平行,以减少寄生耦合
(4)印制导线的宽度尽量一致,有利于阻抗匹配
(5)印制导线的拐弯一般选择45°斜角,或采用圆弧拐角
(6)印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定
(7)印制导线的间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定
4.2印制电路板布线的一般原则
(1)信号线高、低电平悬殊时,要加大导线的间距;在布线密度比较低时,可加粗导线,信号线的间距也可适当加大
(2)印制导线如果需要进行屏蔽,在要求不高时,可采用印制屏蔽线,即包地处理。
对于多层板,一般通过电源层和地线层的使用,既解决电源线和地线的布线问题,又可以对信号线进行屏蔽
4.2印制电路板布线的其他原则
4.2.1电源、地线的布设原则
(1)-尽量加宽电源和地线,地线宽度应大于电源宽度。
(2)-在印制电路板上应尽可能多地保留铜箔做地线,这样传输特性和屏蔽作用将得到改善,并且起到减少分布电容的作用。
4.2.2数字电路和模拟电路的布线
(1)-数字电路工作频率较高,布线应考虑分布参数的影响。
(2)-模拟电路的敏感性强,易受干扰,特别注意弱信号放大电路部分的布线要尽量缩短线条的长度,减小平行布线长度。
(3)-模拟电路与数字电路的电源地线应分开排布,在电源入口处单点汇集,这样可以减小模拟电路与数宇电路之间的相互影响与干扰。
6.2.5去藕电容的配置
–
(1)电源输入端跨接10~100uF的电解电容器
–
(2)每个集成电路芯片都应布置一个10nF的瓷片电容
–(3)对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的元件,如RAM、ROM存储元件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容
–(4)退藕电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线
6.2.6大面积敷铜
(1)大面积敷铜主要有两种作用
用于屏蔽来减小外界干扰
作用是利于散热
(2)使用大面积敷铜应局部开窗口,防止长时间受热时,铜箔与基板间的粘合剂产生的挥发性气体无法排除,热量不易散发,以致产生铜箔膨胀和脱落现象
6.3印制电路板设计流程
(1)准备电路原理图
(2)规划印制版
(3)印制板参数设置
(4)载入元器件封装库及网络表
(5)元件布局
(6)自动布线
(7)手工调整布线
(8)设计规则检查(DRC)
(9)保存及输出电路板
8.1设计规则检查
8.2生成报表文件
8.3打印印制电路板图
8.1设计规则检查(DRC)
•设计规则检查英文全称为DesignRuleCheck,缩写为DRC,是ProtelDXP重要功能之一
•用于检查各种违反布线规则的情况,例如布线安全间距错误、宽度错误、未走线网络、长度错误以及信号完整性错误等
•设计规则检查步骤
•执行[Tools]/[DesignRuleCheck],弹出DRC设置对话框
–在DRC设置对话框内,可以设定生成报告选项(ReportOptions)
•CreateReportFile(创建报告文件)
•CreateViolations(创建违反规则报告)
•Sub-NetDetails(子网络详情)
•InternalPlanewarnings(内电层平面警告)
–单击RulesToCheck按钮,系统显示所需检查的规则
–单击RunDesignRuleCheck按钮开始规则检查。
检查结束后,系统自动生成一个后缀为.DRC的检查报表文件
–生成检查报表文件后,设计人员需要对报表错误信息进行分析。
–在PCB编辑器内按“Messages”面板按钮,可随时查阅错误信息并找出错误的原因,进行修改
–修改后再执行DRC,查看是否还存在错误
8.2印制电路板报表文件
8.2.1电路板信息报表
–电路板信息报表为用户提供了一个电路板的完整信息,包括电路板尺寸、电路板上的焊点、导孔的数量以及电路板上的元件标号等等
8.2.1电路板信息报表
–生成电路板的有关信息报表步骤
•执行[Reports]/[Boardlnformation]菜单命令,系统会弹出PCBlnformation对话框
•电路板信息对话框有三个选项卡
–General选项卡:
显示电路板的一般信息,如电路板物理尺寸、各种组件数量以及为范规则数量等等
–Components选项卡:
显示当前电路板上使用的元件序号以及元件所在的板层等
–Nets选项卡:
显示当前电路板中的网络信息
•在三个选项卡任何一个中单击Report按钮,系统弹出BoardReport对话框
选择单击AllOn按钮,再单击Report按钮,生成以.REP为后缀的信息报表
8.2.2元件清单
–元件清单功能用来整理一个电路板或一个项目中的元件,形成一个元件材料清单,便于用户查询和元件购买
–生成元件清单步骤
•执行菜单命令[Reports]/[BillofMaterials],系统将弹出PCB元件清单生成对话框
•PCB元件清单生成对话框
–在该对话框中可以设置输出的元件清单文件格式
单击Report...按钮,可以生成预览元件清单
•在元件清单生成对话框中单击Export按钮,可以将元件清单导出
–此时系统弹出ExportTableFromProject对话框
–选择存储位置,键入文件名称,单击保存按钮即可完成元件清单导出工作
•在元件清单生成对话框中单击Excel按钮,系统会打开Excel应用程序,并生成以.xls为扩展名的元件清单文件
•网络状态报表
–网络状态报表用于显示每一条网络的长度
–执行[Reports]/[NetlistStatus]菜单命令,系统生成以.REP为后缀的网络状态报表
•其它文档
–底片档(GerberFiles)
–NC钻孔报表
–以上两种文档用于印制电路板的生产
8.3打印印制电路板图
8.3.1页面设置
–执行[File]/[PageSetup]命令,系统弹出页面设置对话框
8.3.1页面设置
•在该对话框内进行图纸页面选择;设定输出比例模式及比例;设置打印机等
•Advanced选项中,还可以进行打印图层设置
8.3.2打印机设置
–执行菜单命令[File]/[Print],系统将弹出打印机设置对话框
–在此对话框内可以设置打印机的类型、性能,设置打印的页码、份数等
8.3.3打印预览
–单击打印机设置对话框中的Preview按钮,可以对打印的图形进行预览
8.3.4打印
–设置完毕后,单击OK按钮,即可打印输出PCB
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