印刷电路板设计.docx

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印刷电路板设计

印刷电路板设计.txt人生在世，难敌宿命，沉沦其中。

我不爱风尘，似被前缘误！

！

我只为我最爱的人流泪“我会学着放弃你，是因为我太爱你”赢了你,我可以放弃整个世界本文由lwx198903贡献

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印刷电路板设计

一.概况

1.基本概念:

基本概念:

印制电路板是由印刷电路和基板构成.印制:

采用某种方法,在一个表面上再现图形和符号的工艺,它包含通常意义的"印刷";印制线路:

采用印制法在基板上制成的导电图形,包括印制导线,焊盘等;印制元件:

采用印制法在基板上制成的电路元件,如电感,电容等;印制电路:

采用印制法得到的电路,它包括印制线路和印制元件或由二者组合成的电路;敷铜板:

由绝缘基板和粘敷在上面的铜箔构成,是用减成法制造印制电路板的原料;印制电路板:

完成了印制电路或印制线路加工的板子,它不包括安装在板上的元器件和进一步加工;印制板组件:

安装了元器件或其它部件的印制板部件.2.分类.习惯上按印刷电路的分布划分电路板:

单面板:

仅一面有导电图形的印制板;双面板:

两面都有导电图形的印制板;多层板:

有三层或三层以上导电图形和绝缘材料层压合成的印制板;

二.印制电路板设计基础

1.印制板设计要求与整体布局.

（1）正确:

准确实现电路原理图的连接关系,避免出现"短路"和"断路"这两个简单正确而致命的错误.

（2）可靠可靠:

连接正确的电路板不一定可靠性好.例如:

板材选择不合理,板材及安装固定不正确,元器件布局不当都可能导致PCB不能可靠的工作.从可靠性的角度讲,结构越简单,使用元件越少,板层数越少,可靠性越高;（3）合理合理:

一个印制板组件,从印制板的制造,检验,装配,调试到整机装配,调试直到维修,都与印制板设计的合理与否息息相关.例如,板子形状选的不好加工困难;引线孔太小装配困难;没留测试点调试困难;板外连接选择不当维修困难等等.每一个困难都可能导致成本增加,工时延长,而每一个造成困难的原因都源于设计者的失误.没有绝对合理的设计,只有不断合理化的过程.它需要设计者在实践中不断总结,积累经验.（4）经济经济:

这是一个不难达到,又不易达到,但必须达到的目标.说"不难",是因为只要板材选低价,板子尺寸尽量小,连接用直焊导线等价格就会下降.但是不要忘记,这些廉价的选择可能造成工艺性,可靠性变差,使制造费用,维修费用上升.总体经济性不一定会合算,因此说"不易""必须"则是市场竞争的原则..2.元器件排列及安装尺寸.

（1）元器件排列方式元器件在印制板上有以下两种排列方式:

A.随机排列:

也称不规则排列,元器件轴线沿任意方向排列,如图1所示.用这种方式排列元器件,看起来杂乱无章,但是由于元件不受位置与方向的限制,因而印制导线布设方便,并且还可以做到短而少,使印制面的导线大为减少,这对减少线路板的分布参数,抑制干扰,特别对高频电路有利;B.坐标排列:

也称规则排列,元器件轴线方向排列一致,并与板的四边垂直平行,如图2所示.它的特点是排列规范,美观整齐,安装调试及维修较方便.但由于元器件排列要受一

定方向和位置的限制,因而布线复杂,印制导线也会相应增加.

图1不规则排列

图2坐标排列

（2）元器件安装尺寸a）IC间距:

1个IC间距0.1英寸,即2.54mm;b）软尺寸与硬尺寸:

在元器件安装到印制板上时一部分元器件和普通电阻,电容,小功率三极管,二极管等对焊盘间距要求不是很严格,我们称之为软引线尺寸;另一部分元器件,如大功率三极管,继电器,电位器等引线不允许折弯,对安装尺寸有严格要求,我们称这一类元器件为硬引线尺寸.

三.印制电路

1.印制导线宽度:

.印制导线宽度:

印制导线的宽度由该导线工作电流决定:

表一印制导线最大允许工作电流与导线宽度的关系导线宽度mm11.522.533.52导线面积mm0.050.0750.10.1250.150.175导线电流A11.522.533.5

40.24

工程中有以下参考经验:

A.电源线及地线在板面允许的条件下尽量宽一些,即使在面积紧张的情况下一般也不应小于1mm;B.对长度超过100mm的导线,即使工作电流不大,也应适当加宽以减少导线压降对电流的影响;C.一般信号获取及处理电路,包括TTL,CMOS,非功率运放,RAM,ROM微处理等电路部分,可不考虑导线宽度;D.一般安装密度不大的印制板,印制导线宽度不小于0.5mm为宜.2,导线图形间距:

导线图形间距:

相邻导线图形之间的间距（包括印制导线,焊盘,印制元件）由它们之间的电位差决定.表二印制导线间距最大允许工作电压导线间距（mm）0.511.523工作电压（V）1002003005007003.印制导线走向与形状.印制电路在全部布线"走通"的前提下,还要运用以下几条准则:

（见图3）A.以短为佳,能走捷径就不要绕远;B.走线平滑自然为佳,避免急拐弯和尖角;C.公共地线应尽可能多的保留铜箔.

不推荐推荐

图3印制导线走向与形状

四.焊盘与孔焊盘与孔

1.焊盘形状.

（1）圆形焊盘:

焊盘与穿线孔为同心圆,其外径为2-3倍孔径;多在元件规则排列中使用,双面印制板也多采用圆形焊盘.

（2）方形焊盘:

印制板上元器件大而少且印制板导线简单时多采用这种设计形式.（3）椭圆焊盘:

这种焊盘在同一方向尺寸小,有利于中间走线,常用于双列直插式器件或插座类元件.2.孔的设计.孔的大小以略大于元器件管脚直径为宜.

练习

根据以下电路图在坐标纸上绘制出相应的印制板图:

T13DA7

+

L1.7mHR42kR31MR24.3kC43300p

100+

R5Ui18～24V

+

51C1

T2

3AK65

100

3510285G1146D91C3100p

+

Uo

15V

2CK28

-

R11k

-

要求:

要求:

绘制单面印制板图比例2:

1尺寸:

90×50规则排列元件外形及尺寸:

1,5G11为双列直插14脚IC芯片（引脚间距为1个IC间距,列间距为3个IC间距）;2,电阻,电容,电感二极管及3AK65的外形及引线尺寸见实物;3,3DA7集电极和发射极的电流均约为3A,引出脚直径均为φ1.2,金属封装外形形式如下图:

C

B

10.9

E16.930.1

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Protei99SE应用

1

PROTEL99SE简介PROTEL99SE简介

SE共分个模块:

共分5Protel99SE共分5个模块:

电路原理图（SCH）设计电路原理图（SCH）设计PCB设计包含信号完整性分析）设计（PCB设计（包含信号完整性分析）自动布线器原理图混合信号仿真PLD设计PLD设计其他：

管理模块（文本、数表等）其他：

管理模块（文本、数表等）

2

电路原理图（SCH）设计四个要素电路原理图（SCH）设计四个要素

元件连线结点网络标号

3

电路原理图设计

（一）

启动Protel99SE新建一个设计库文件（NewDesign）MyDesign.ddb新建一个原理图设计文件（NewFile）SchematicDecument*.SCH添加元件库（Add/Remove）设置图纸大小（Design/Options）

4

电路原理图设计

（二）

放置元件（三种方法）旋转和镜像翻转元件（空格、X、Y）移动元件（Move）放置导线（PlaceWire）放置节点（PlaceJunction）

5

电路原理图设计（三）

编辑元件属性（Properties）1.LibRef在元件库中的元件名称2.Footprint元件在PCB库封装形式3.Designator元件流水序号4.PatrType元件名称（默认值）5.Part定义子元件序号6.Selection切换选取状态7.（略）

6

电路原理图设计（四）

ERC电气规则检查（*.ERC）修改设计错误CreateNetlist创建网络表（*.NET）Save存盘

7

PCB概述

（一）

1、PCB中文－印刷电路板英文－PrintedCircuitBoard2、PCB板的质量由基材的选用、组成电路各要素的物理特性决定的。

8

PCB概述

（二）

3、PCB的材料分类（刚性、挠性）A、酚醛纸质层压板B、环氧纸质层压板C、聚酯玻璃毡层压板D、环氧玻璃布层压板E、聚酯薄膜F、聚酰亚胺薄膜G、氟化乙丙烯薄膜

9

PCB概述（三）

4、PCB基板材料A、FR－4B、聚酰亚氨C、聚四氟乙烯D、（G10）E、FR5（G11）

10

PCB概述（四）

5、组成PCB的物理特性A、导线Track（线宽、线距）B、过孔ViaC、焊盘Pad（园、方、菱形）D、槽E、表面涂层及覆铜

11

PCB概述（五）

6、PCB板按层数来分A、单面板（单面走线、双面丝印）SignalLayerPCBB、双面板（双面走线、双面丝印）DoubleLayerPCBC、四层板（两层走线、电源、GND）D、六层板（四层走线、电源、GND）MultiLayerPCBE、雕刻板

12

PCB概述（六）

7、Protel99seLaycrs标签页选取DesignOptions菜单命令进行设置16个信号层（SignalLayer）电气布线4个内部层（InternalLayer）电源和接地线4个机械层（MechanicalLayer）说明作用2个钻孔导引层（DrillLayer）辅助钻孔2个防焊层（SolderMaskLayer）防焊锡溢出2个锡膏层（PasteMaskLayer）粘贴表贴零件2个丝印层（SilkscreenLayer）印刷说明文字

13

PCB概述（续六）

7、Protel99seLayers标签页选取DesignOptions菜单命令进行设置（KeepoutLayer）禁止布线层16个信号层（SignalLayer）电气布线层Top（顶层）Bottom（底层）Mid1Mid14（中间信号层）

14

PCB元件封装形式

（一）

1、电阻AXIAL0.3AXIAL0.5AXIAL0.7AXIAL0.9AXIAL1.0300milAXIAL0.4400mil500milAXIAL0.6600mil700milAXIAL0.8800mil900mil1000mil

15

PCB元件封装形式

（二）

2、电容RAD0.1100milRADRAD0.3300milRADRB.2/.4200milRB.3/.6300milRB.4/.8400milRB.5/1.0500mil0.2200mil0.4400mil400mil600mil800mil1000mil

16

PCB元件封装形式（三）

3、晶体管DIODE0.4400milDIODE0.7700milTO92B50milTO126TO220100mil4、可变电阻VR1VR2VR3VR4VR5

17

PCB元件封装形式（四）

5、集成电路DIP4、6、8、14、16、18、20、22、24、28、32、40、48、52、64（100mil）ILEAD4、6、8、14、16、18、20、22、24、28SIP2、3、9、10、12、16、20（100mil）CFP14、16、20、24、48、56（50mil）JEDECA28、44、52、68（50mil）LCC16、18、18ECA、18ECB、20、20ECD、24、28、32、44、52、68、84、100、124、156LCCC68、84（50mil）18

PCB元件封装形式（续四）

MO-00310、00314、00410、00414、00416MO-01840、01924、01928、02036、02040MO-02116、02124、02136、02220、02242MO-02336、02350（50mil）MPLCC84、100、132、164、196、44（20mil）PFP14182028（50mil）PGA52×9、64×10、68×10、58×11、PGA84×10、84×11、84×12、84×13PGA88×13、100×10、114×13、120×13PGA124×13、128×13、132×13、168.1719PGA170×18、208×17（100mil）

PCB元件封装形式（续四）

PJLCC2844526884100124156（50mil）PLCC1818L20222828R3244526884PLCC100124（50mil）QFP4444-144-244-34852545656-260QFP6464-164-264-364-464-5707480QFP8894120128136144160196（25mil）

20

PCB设计流程

设计准备网表输入规则设置手工布局手工布线项目检查CAM输出

21

PCB设计

（一）

1、新建一个PCB设计文件（NewFile）PCBDecument*.PCB2、在禁止布线层（KeepoutLaycr）上，用Track线绘制印刷电路板边框。

3、选取主菜单命令Design/Options，设置各活动层。

4、通过板层切换标签，将Top（顶层）设置为当前活动层。

5、选取主菜单命令Design/Netlist，调入网络表文件。

（Execute）

22

PCB设计

（二）

6、手动布局7、自动布局：

选取主菜单命令Tools/AutoplaceClusterP1acer；组群方式布局。

它是以布局面积最小为标准。

同时可以将零件名称和序号隐藏。

它还有一个加快布局速度的选项，即QuickComponentPlacement。

StatisticalPlacer：

统计方式布局，它是以使得飞线的长度最短为标准。

23

PCB设计（续二）

PCB布局的一般规则：

a、信号流畅，信号方向保持一致b、核心元件为中心c、在高频电路中，要考虑元器件的分布参数d、特殊元器件的摆放位置；批量生产时，要考虑波峰焊及回流焊的锡流方向及加工工艺传送边。

24

PCB设计（续二）

PCB布局的顺序：

a、固定元件b、有条件限制的元件c、关键元件d、面积比较大元件e、零散元件

25

PCB设计（续二）

布局检查：

1、检查元件在二维、三维空间上是否有冲突。

2、元件布局是否疏密有序，排列整齐。

3、元件是否便于更换，插件是否方便。

4、热敏元件与发热元件是否有距离。

5、信号流程是否流畅且互连最短。

6、插头、插座等机械设计是否矛盾。

7、元件焊盘是否足够大。

26

PCB设计（三）

8、手动布线9、自动布线：

选取主菜单命令AutoRouteALL全部AllRoute10、DRC设计规则检查选取主菜单命令Tools下DesignRuleCheck11、覆铜覆铜就是将电路板中空白的地方铺满铜膜，目的是提高电路板的抗干扰能力。

选择主菜单项Place\PolygonPlane命令12、泪滴泪滴的主要作用是在钻孔时,避免在导线与焊点的接触点处出现应力集中而使接触处断裂。

选择主菜单栏的菜单项Tools\TearDrop\Add命令。

27

PCB设计（续三）

走线规律：

1、走线方式尽量走短线，特别是小信号。

12mil。

2、走线形状同一层走线改变方向时，应走斜线。

3、电源线与地线的设计40－100mil，高频线用地线屏蔽。

4、多层板走线方向相互垂直，层间耦合面积最小；禁止平行走线。

5、焊盘设计的控制

28

PCB设计（续三）

检查走线

1、间距是否合理，是否满足生产要求。

2、电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）。

3、对于关键的信号线是否采取了最佳措施，输入线及输出线要明显地分开。

4、模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。

29

PCB设计（续三）

检查走线

5、后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。

6、对一些不理想的线形进行修改。

7、在PCB上是否加有工艺线？

阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。

8、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。

30

PCB设计技巧

（一）

1、为确保正确实现电路，遵循的设计准则：

尽量采用地平面作为电流回路将模拟地平面和数字地平面分开如果地平面被信号走线隔断，为降低对地电流回路的干扰，应使信号走线与地平面垂直；模拟电路尽量靠近电路板边缘放置，数字电路尽量靠近电源连接端放置，这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。

31

PCB设计技巧

（二）

32

PCB设计技巧（三）

2、无地平面时的电流回路设计1）、如果使用走线，应将其尽量加粗2）、应避免地环路3）、如果不能采用地平面，应采用星形连接策略4）、数字电流不应流经模拟器件5）、高速电流不应流经低速器件

33

PCB设计技巧（四）

如果不能采用地平面，可以采用“星形”布线策略来处理电流回34路

PCB设计技巧（五）

旁路或去耦电容

电源入口，IC芯片电源输入

35

PCB设计技巧（六）

印制导线宽度与容许电流

36

PCB设计技巧（七）

高频数字电路pcb布线规则如下：

1、高频数字信号线要用短线。

2、主要信号线集中在pcb板中心。

3、时钟发生电路应在板的中心附近，时钟扇出应采用菊链式和并联布线。

4、电源线应远离高频数字信号线，或用地线隔开，电路布局必须减少电流回路，电源的分布必须是低感应的（多路设计）5、输入与输出之间的导线避免平行。

37

PCB设计技巧（八）

布线的注意事项：

1、专用地线、电源线宽度应大于1mm。

2、其走线应成“井”字型排列，以便是分部电流平衡。

3、尽可能的缩短高频器件之间的连线，设法减少它们之间地分布参数和相互间的信号干扰。

38

PCB设计技巧（九）

4、某些元器件或导线可能有较高的电位差，应加大它们的间距，避免放电引起意外短路。

5、尽量加大电源线宽度，减少环路电阻，电源线、地线的走向和数据传递方向一致，有助于增强抗干扰能力。

6、当频率高于100k时，趋附效应就十分严重了，高频电阻增大

39

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Protei99SE应用

1

PROTEL99SE简介PROTEL99SE简介

SE共分个模块:

共分5Protel99SE共分5个模块:

电路原理图（SCH）设计电路原理图（SCH）设计PCB设计包含信号完整性分析）设计（PCB设计（包含信号完整性分析）自动布线器原理图混合信号仿真PLD设计PLD设计其他:

管理模块（文本,数表等）其他:

管理模块（文本,数表等）

2

电路原理图（SCH）设计四个要素电路原理图（SCH）设计四个要素元件连线结点网络标号

3

电路原理图设计（电路原理图设计

（一）

1-1启动Protel99SE启动Protel991-2新建一个设计库文件（NewDesign）MyDesign.ddb

4

电路原理图设计（电路原理图设计（1-1）

5

电路原理图设计（电路原理图设计（1-2）

6

电路原理图设计（电路原理图设计

（二）

2-1新建一个原理图设计文件（NewFile）2-2SchematicDecument*.SCH

7

电路原理图设计（电路原理图设计（2-1）

8

电路原理图设计（电路原理图设计（2-2）

9

电路原理图设计（电路原理图设计（2-3）

10

电路原理图设计（电路原理图设计（三）

3-1添加元件库（Add/Remove）3-2设置图纸大小（Design/Options）

11

电路原理图设计（电路原理图设计（3-1）

12

电路原理图设计（电路原理图设计（3-2）

13

电路原理图设计（电路原理图设计（四）

放置元件（三种方法）4-1放置元件（三种方法）4-2旋转和镜像翻转元件空格,（空格,X,Y）移动元件（4-3移动元件（Move）4-4放置导线（PlaceWire）4-5放置节点（PlaceJunction）

14

电路原理图设计（电路原理图设计（4-1-1）

15

电路原理图设计（电路原理图设计（4-1-2）

16

电路原理图设计（电路原理图设计（4-1-2）

17

电路原理图设计（电路原理图设计（4-1-2）

18

电路原理图设计（电路原理图设计（4-1-3）

19

电路原理图设计（电路原理图设计（4-1-3）

20

电路原理图设计（电路原理图设计（4-2）

21

电路原理图设计（电路原理图设计（4-3）

22

电路原理图设计（电路原理图设计（4-4-1）

23

电路原理图设计（电路原理图设计（4-4-2）

24

电路原理图设计（电路原理图设计（4-5）

25

电路原理图设计（电路原理图设计（五）

编辑元件属性（编辑元件属性（Properties）

1.LibRef在元件库中的元件名称元件在PCBPCB库封装形式2.Footprint元件在PCB库封装形式3.Designator元件流水序号4.PatrType元件名称（默认值）元件名称（默认值）5.Part定义子元件序号6.Selection切换选取状态7.（略7.（略）

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电路原理图设计（电路原理图设计（