印制板设计教程.ppt
印制板设计教程,授课班级:电子001#002 时间:2002.9 主讲:吴国强,目录,1.电路板设计环境 2.人工画电路板 3.元件封装库的修改与创建 4.自动布线画电路板 5.设计规则与信号分析 6.人工布线画电路板练习 7.自动布线画电路板练习 8.电路板设计导引 9.简单收音机电路设计与制作,第一章 电路板设计环境,授课内容: 设计电路板基础 电路板设计环境 电路板设置 重点难点: 设计电路板的方法 电路板中的设计对象 电路板管理器与电路板设置,1.1设计电路板基础,电路板:就是所有电子产品都具有的焊接元件的基板 1.1.1印制板种类及结构 根据导电层数: 单面板 双面板 多层电路板 根据覆铜板基底材料: 纸质覆铜箔层压板 玻璃布覆铜箔层压板,A.单面板的结构,详见教材p183 B.双面板的结构 C.多层板的结构,1.1.2如何设计电路板,1.自动布线法 a.设计原理图(在SCH环境)进行检查并生成原理图的网络表(Netlist) b.在PCB环境确定电路板的层数尺寸(利用板框精灵) c.使用Dsign/ Netlist菜单,调入网络表 d.布置元件(自动布置,人工布置) e.自动布线(先设置自动布线规则) f. 完成修饰等,2.人工布线法,a.人工确定电路板的层面和尺寸 b.人工放置元件封装和布置元件封装 c.根据原理图,直接使用Place/interactive routing菜单人工布线 d.修饰电路板,1.1.3电路板中设计对象,Foot Print 元件封装 Pad 焊盘 Via 过孔 Polygon Plane 多边形铺铜 Fill 填充 Interactive Route铜膜线,1.1.4元件封装,1原理图元件与封装之间的关系 元件封装就是原理图元件的Foot print.对于同一个元件来说,经常有不同的封装形式.元件封装的主要参数是形状尺寸. 2封装图结构.一般元件的封装图结构如图它包含元件图形.焊盘和元件属性三部分,部分元件封装说明表,几个常用名词,a.插针元件 b.表面粘贴式元件 c.焊盘 d.铜膜线 e.过孔 f.网络表 g.阻焊层,h.安全间距 i.禁止布线层 j.丝网印刷层 k.指示层 l.内层,1.2电路板设计环境,1.2.1进入电路板设计 进入电路板设计环境的方法 (1)新建设计数据库,再建PCB文件,双击该文件进入(在设计管理其中) (2)用File/New建PCB文件双击进入(在SCH环境中) (3)选择File/New,使用板框精灵进入 (4)使用Design/update PCB进入(在SCH环境中),1.2.2PCB环境简介,详见设计软体 1.2.3文件管理 详见设计软体 1.2.4电路板管理器(Browse PCB) 1 Nets 网络管理功能 2 Components 元件管理功能 3 Libraries 元件封装库管理功能,1.3电路板设置,1.3.1电路板板层和栅格设置 (Design/Options) 1 Layers页面 2 Options页面,1.3.2电路版画图环境设置 (Tool/Preferences),1.Options页面 2.Display页面 3.Color页面 4.Show/Hide页面 5.Default页面 6.Signal Integrity页面 BACK,第二章人工画电路板,授课内容: 定义电路板 放置设计对象 编辑电路板 各式报表 重点难点: 板框精灵的应用 元件属性设置 其他设计对象属性设置 几个常用的编辑技巧,2.1定义电路板,电路板设计的第一步是设计板框，所有零件及布线，将在所定义的板框内进行。而板框的设计可以“手工绘制”及利用程序所提供的“板框精灵”两种方式,2.1.1直接定义电路板,(1)手绘板框 板框是在【Keepout Layer】（禁置板层）建立的，只要在此板层上，绘制一个封闭的区块即可；此后，所加载的零件与网络，将以此区块为中心，零件自动布置、自动布线等，都是在此区块中进行。 绘制板框时，工作板层切换为Keepout板层，接着画板框,执行PlaceTrack命令，进入走线状态， 结束画线，即可完成板框的编辑。 注意： 如果画出的板框是蓝色的或红色的，那可能忘记把工作板层切换到KeepOut了!,(2)定义单层电路板,2.1.2板框精灵的应用,2.2放置设计对象,2.2.1元件封装的放置与属性设置 1.放置元件封装 方法一:用Place/Component 方法二:使用工具箱中的按钮 方法三:使用PCB管理器的元件封装库管理器功能放置,2.元件属性,a. properties页面 b. designator页面 c. comment页面 2.2.2铜膜线的放置与属性设置 手工走线要用Place/interactive Routing 菜单 1.手工走线 2.铜膜线属性,2.2.3文字与它的属性设置,1.放置文字 2.文字的属性 2.2.4焊盘与它的属性 1.放置焊盘 2.属性 2.2.5过孔与它的属性 1.放置过孔 2.属性,2.2.6铺铜与它的属性,1.放置铺铜 使用菜单或工具箱中的工具按钮 2.属性设置 2.2.7填充与它的属性,2.2.3编辑电路板,2.3.1几个基本操作 1.剪切 2.拷贝 3.粘贴 4.删除,2.3.2阵列粘贴,1.线性数组式贴放 2.圆形数组式贴放 2.2.3同时编辑多个对象 1.对象的标记 方法一:拖动左键 方法二:Edit/select/inside area 方法三:Edit/Toggle selection 方法四:Edit/ selection/outside area,2.标记解除,方法一:主工具栏快捷菜单 方法二:Edit/Deselect/all 方法三:Edit/Toggle Selection 3.清除多个对象 标记后执行Edit/clear 4.元件自动编号 Tool/Re-Annotate 5.整体编辑,2.4各式报表,1.建立网络状态表 2.元件统计表 BACK,第三章元件封装库的修改与创建,授课内容: 元件封装编辑环境 元件封装图向导 直接画元件封装图 制作元件封装图举例 重点难点: 元件封装管理器 元件封装图的创建 元件封装图的修改,3.1元件封装编辑环境,1.进入封装编辑环境 2.元件封装管理器 3.画封装工具箱,3.2元件封装图向导,选择菜单Tool/new component进入元件封装制作向导的第1步 第2步选择元件模板 第3步设置焊盘大小及间距 第4步设定网层的元件图形线宽 第5步设定焊盘编号方式 第6步设定焊盘排列方式和焊盘数量 第7步输入元件名称完成制作,3.3直接画元件封装图,(1)进入元件封装编辑环境 (2)单击Add按钮,进入向导第一步 (3)设置基本单位 (4)设置捕捉栅格间距和可视栅格间距 (5)按照元件尺寸画纸图形符号 (6)编辑焊盘 (7)命名,3.4制作元件封装图举例,1.实例教学 制作发光二极管封装 2.课堂练习 绘制数码管封装 BACK,4.自动布线画电路板,授课内容: 元件封装设置和网络表的生成 网络表的载入与网络宏错误处理 自动元件布置 自动布线 重点难点: 元件封装的设置 常见网络宏错误的处理 手工修改 元件布局自动设定,4.1元件封装设置与网络表的生成,4.1.1.元件封装 元件封装是指元件的外形,也就是元件在电路板中的表现形式. 元件风装有针脚式和表贴式两种类型 常用封装含义 DIP双列直插式 AXIAL管状元件 RB电解电容 DIODE二极管,4.1.2网络表的生成,1.网络表的生成 当画好的原理图设置了封装以后,单击Design菜单,接着执行Create Netlist命令就可生成网络表 2.选项卡的设置 Preference选项卡 a. Output Format 设置网络表格式 b. Net identifier scope 设置网络表标号与端口的范围 c. Sheet to netlist 生成网络表的电路范围 d.各复选框,3.网络表说明,网络表包含两部分,前一部分描述电路图中用到的元件及其属性,后一部分描述网络表中的所有网络. 例 元件描述开始 U1 元件标号 DIP14 元件封装 74LS161A 元件名 元件描述结束 ( 网络描述开始 NetU1_3 网络名 U1_3 网络的第1个节点, U1元件的第3个管脚 CRY_1 网络的第2个节点, CRY的第一个管脚 R5_1 网络的第3个节点, R5的第一个管脚 ) 网络描述结束,4.2网络表的载入与网络宏错误处理,4.2.1网络表的载入 执行菜单Design/Load Net命令,Netlist输入框必须输入要调入的网络表可以直接输入,也可以单击Browse按钮,寻找网络表文件 Execute 按钮:执行宏命令,将元件封装和网络放置在电路板图上,4.2.2常见错误及处理方法,1.常见错误 Footprint not found in library宏命令使用了当前封装苦衷不存在的元件封装. Component not found宏命令企图删除修改或引用不存在的元件 Component already exists宏命令企图增加已存在的元件 Net not found宏命令企图删除修改或引用不存在的网络 Net already exists宏命令企图增加已存在的 Alternative footprint in library警告:宏命令自动使用了可能是不合适的元件封装.,2.处理方法,对于前面的错误通常有两个处理方法: (1)应检查是否将元件的封装库载入,如是自做的元件封装则要载入自创元件库.同时也可能是元件封装的输入有误所致. (2)双击相应的错误提示行,在弹出的对话框中修改元件属性. 注意:在加在网络表之前一定要先加入元件封装库.,4.2.3从原理图编辑窗口中将网络表直接调入电路板设计环境,原理图编辑窗口中的Design/update PCB菜单用于把网络表直接调入电路板设计环境. 若是没有电路板文件,他可以自动生成电路板文件.若是已经有多个电路板文件,他将需要人工确定网络表要调入那一个电路板文件. Preview Change按钮,用来查看网络表转换成宏命令的情况单击他就回到宏命令显示与修改窗口.,4.3自动元件布置,4.3.1设置自动布局参数 1.设置元件自动布局间距 启动design/rule菜单,然后选择placement页面.在rule classes列表框中选择component clearance constraint选项,然后单击add按钮在gap框输入元件封装间距. 2.设置元件放置方向 在placement页面rule classes列表框中选择component orientation rule 选项,再单击add按钮,在出现的对话框中选择元件放置的的角度. 3.设置元件放置层面 在placement页面rule classes列表框中选择nets to ignore选项,再单击add按钮选择元件放置的层面.,4.3.2自动布局,自动布置元件的菜单命令是Tool/Auto Placement/auto Placer. 4.3.3手工调整元件布局 1.粗调元件位置 2.元件位置精确调整,4.4自动布线,4.4.1自动布线前的预处理(参见教材P251) (1)敷铜区的放置与编辑 (2)放置填充区 4.4.2自动布线 使用菜单Auto Route/All命令. 4.3.3手工修改(参见教材P256) 1.修改走线的方法 2.修改拐弯很多的走线 3.增加电源,地线,及其他大电流负荷导线的线宽. 4.4.4 布线后的进一步处理 back,5.设计规则与信号分析,5.1设计规则 5.1.1布线规律 布线过程中,必须遵循如下规律: (1)印制导线转折点内角不能小于90度,一般选择135度或圆角;导线与焊盘过孔的连接要圆滑,避免出现小尖角 (2)导线与焊盘,过孔必须以45度或90度相连. (3)双面板上下两层的信号线的走线方向要相互垂直或斜交叉 (4)在数据总线间,可以加信号地线,来实现彼此的隔离. (5)为了提高抗干扰能力,小信号线和模拟信号线应尽量靠近地线 (6)连线应尽可能短 (7)高压或大功率元件尽量与低压小功率元件分开布线,即电源线地线分开走线,(8)数字,模拟以及大电流电路的电源线,地线必须分开走线,
