PCB元器件的创建与PCB电路板设计doc 13页.docx
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PCB元器件的创建与PCB电路板设计doc13页
PCB元器件的创建与PCB电路板设计(doc13页)
PCB元器件的创建
一、实验目的
1、了解PCB元器件库文件的创建方法。
2、掌握PCB元件封装的复制方法。
3、掌握PCB元件库封装的创建方法
二、实验仪器
计算机DXP2004软件
三、任务
1、新建PCB库文件
2、制作电话接听器中的开关、变压器元件的PCB元器件。
3、将常用的电子元件的PCB封装复制到新建的元件库文件中
四、实验过程
图1PCB元件库编辑区
在创建新的PCB元件的时候,要将新的元件放置在坐标的原点附近。
原点的定位方法为Ctrl+End键。
也可以通过菜单命令对平面坐标重新定义坐标的原点。
执行菜单Edit/SetReference命令,如下图2所示,有三个选项的设置。
Pin1:
表示将新建元件的第一个引脚设置为坐标的原点
Center:
表示将新建元件的中间位置设置为坐标的原点。
Location:
将鼠标任意指定的位置设置为坐标原点。
PCB元器件库创建的常用主要工具有:
焊盘(Pad)、直线(Line)、圆弧工具。
直线、圆弧要放置在电路板的TopOverlay层。
焊盘放置在Multi-Layer层。
焊盘、直线、圆弧的放置命令在菜单Place下选择。
测量物体尺寸的工具的快捷方式为Ctrl+M。
4.2.2设计新的PCB元器件
(1)开关设计
打开前边新建的文件MYLIB.PCBLIB,选择PCBLibrary工作面板,将PCB元器件编辑管理器打开,双击元器件“PCBCOMPONENT_1”,打开“PCBLibraryComponent”对话框,将元器件的名称设为SW。
然后,在Multi-Layer放置三个焊盘,焊盘的编号Designator分别为1、2、3,内径HoleSize为30mil,外边形状X-Siza=100mil,Y-Size=100mil。
焊盘1的设置如下:
图3Pad设置对话框
三个焊盘在同一垂直线上,焊盘之间的距离为250mil。
在焊盘外围,用一个长方形围住。
长方形的用直线连接,放在TopOverlay,呈现黄色。
焊盘1对应平面坐标的原点。
设计好的开关封装如图4所示。
(2)变压器PCB封装设计
PCB元器件编辑管理器工作面板中,点击右键,选择NewBlankComponent,双击“PCBCOMPONENT_1”元件,将变压器的名字保存为TPCB。
然后用Ctrl+End命令,定位坐标的中心点。
在编辑区域,放置四个焊盘并设置边框。
如图6所示。
焊盘的内径30mil,外边形状X-Siza=100mil,Y-Size=100mil。
焊盘1与焊盘3的中心距离为12mm,焊盘1与焊盘2的中心距离为5mm,焊盘1的中心离上边的边框5mm,离左边框的距离为1.6mm。
(3)麦克风PCB封装
PCB元器件编辑管理器工作面板中
新建麦克风的封装MIC,封装参数如下图7所示,焊盘的距离为100mil,圆的半径为132mil。
(4)电解电容封装
PCB元器件编辑管理器工作面板中新建电解电容的封装RB.1/.2,两个焊盘的距离为100mil,圆的半径为100mil,形状跟图7的麦克风PCB封装类似,将1脚标志为正极。
4.2.3系统库当中的PCB封装
在DXP2004软件中,包含有常用的电阻元件的封装。
各类常用元件的封装的名称和参数如下描述。
(1)电阻
直插电阻的封装名称为AXIAL-0.3、AXIAL-0.4、AXIAL-0.5、AXIAL-0.6、AXIAL-0.7、AXIAL-0.8、AXIAL-0.9、AXIAL-1.0。
名称后边的数字表示电阻两个焊点之间对应的距离,0.3表示300mil,0.4表示400mil,依次类推。
常用电阻的封装结构如下图8所示。
AXIAL-0.4是最常用的。
(2)无极性电容
直插式无极性电容的封装名称为RAD-0.1、RAD-0.2、RAD-0.3、RAD-0.4。
数字0.1表示两个焊盘的距离为100mil,0.2为200mil,0.3为300mil,0.4为400mil。
常用直插式无极性电容的封装结构图如图9所示。
RAD-0.1是最常用的。
(3)电解电容
系统MiscellaneousDevices.InlLib库中电解电容的封装名称有CAPPR2-5×6.8,CAPPR1.5×4.5,CAPPR5.5×5等等。
通常,电解电容的两个焊盘的距离为100mil或200mil,实际应用中,应根据实际的焊盘距离选择封装。
(4)二极管:
DIODE-0.4,DIODE-0.7。
(5)三极管:
TO-92A,BCY-W3
(6)直插式集成块
DIP-8,DIP-12,DIP-16等等。
通常后边的数字表示集成块有几个引脚,如8脚的集成块就用DIP-8的封装,40脚的集成块就用DIP-40的封装。
(7)排针封装
通用排针的封装在习题MiscellaneousConnetctors封装库中,名字为HDRm×n,其中,m表示有几排,n表示每排有多少个。
如HDR1×2表示单排2个口的插针。
五、思考题
1、PCBLibrary元件库文件该如何创建
2、如何在PCB元器件编辑管理器工作面板中新建一个空白的元件,并修改名字
3、新建元件的时候,焊盘放在哪个层面?
元件的外围如直线、圆弧等放在哪个层面?
4、英制与公制用哪个快捷方式切换。
两种单位的转换公式是什么?
5、常用的元件如电阻、电容、二极管、三极管、集成块、排针的封装是什么?
6、测量距离的快捷方式是什么?
PCB电路板设计
一、实验目的
1、掌握PCB电路板单面板设计的方法
2、掌握布线规则设置、层面选择、层面设置的方法。
3、掌握PCB电路设计完成后的规则检查和修改完善的方法。
二、实验器材:
电脑、DXP2004软件
三、实验任务:
完成电话接听器原理图的PCB电路板设计
四、实验过程
4.1创建PCB文件
执行菜单File/New/Library/PCB命令;或者在Project工作面板中点击右键,选择AddNewtoProject/PCB,新建一个PCB文件。
然后保存为:
电话接听器.PCBDOC。
选择工作层面为
,执行Place/Line命令,绘制一个65mm×60mm的矩形框,作为电气边界和物理边界。
4.2设置原理图文件
要完成原理图文件向PCB文件的转换,必须给原理图文件中的每个元件指定元件封装。
双击原理图的中文件,如电阻R1,进入Componentproperties对话框,如下图1所示,看看Footprint中的设置是否为AXIAL-0.4,如果不是,则双击Footprint,进入PCBModel对话框,如图2所示。
将Footprint设置为AXIAL-0.4。
图1元件属性
图2元件封装属性设置
在图2中,在Name中输入AXIAL-0.4,PCBLibrary中设为any,如果在SelectFootprint中看不到选择的元件模型,在可以点击Browse按钮,进行查找。
将电话接听器原理图中的各类元件封装按下表设置。
元件名称
元件编号
PCB封装描述
PCB元器件所在库名称
插件
J
HDR1×2
MiscellaneousConnectors
集成块
U1
DIP-8
MiscellaneousDevices
二极管
D1~D4
DIO10.46-5.3×2.8
MiscellaneousDevices
三极管
Q1~Q4
TO-92A
FSCCommTelephoneCircuit
电阻
R1~R20
AXIAL-0.4
MiscellaneousDevices
电容
C1
RAD-0.3
MiscellaneousDevices
电容
C2~C7,C9,C14
RAD-0.1
MiscellaneousDevices
电解电容
C8、C10~C13
CAPPR2-5×6.8
MiscellaneousDevices
扬声器
Y1、Y2
HDR1×2
MiscellaneousConnectors
麦克风
MK
MK
自制
开关
K
SW
自制
变压器
T
TPCB
自制
4.3原理图向PCB电路板转换
打开原理图文件“电话接听器.SchDoc”文件,然后,执行Design/UpdataPCBDocument电话接听器.PCBDoc命令。
进入EngineeringChangeOrder对话框,如下图3所示。
图3工程订单变化对话框
进入图3后,点击ValidateChanges(使变化生效)按钮,对原理图进行检查,如果检测没有错误,则在StatusCheck(状态检测)下用
表示;如果出现了错误,在用
表示。
出现了错误,要根据错误的提示信息,关闭对话框,回到原理图中,继续修改,直到没有一个错误为止。
执行ValidateChanges按钮,StatusCheck(下全部用
提示没有正确后,点击ExecuteChanges(执行变化)按钮,就可以把原理图的连接信息通过网络表映射到PCB图中。
此时,在PCB电路图中会列出原理图中的所有元件的网络表信息,如图4所示。
图4网络表和元器件的载入结果
4.4对元器件进行人工布局
刚载入网络表和元件,要进行元件布局,才能进行布线。
虽然软件具有自动布局的功能,但基本都是靠人工布局完成,电话接听器中没有特殊的元器件,可以按照功能进行布局。
以每个功能电路为核心,围绕这个核心电路进行布局,元件安排应该均匀、整齐、紧凑,原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。
数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。
图中,可以三极管、集成块为核心,进行元件手工布局的结果如下图5所示。
图5元件手工布局的结果
4.5布线规则设置
完成元件布局之后,可以准备手工布线。
在手工布线之前,先要设置手工布线的导线宽度。
在图5所示的PCB电路图设计界面,点击鼠标右键,选择Design/Rules,就可进入设计规则设置对话框,手工布线的时,有几个规则需要设置。
(1)导线宽度
如下图6所示,在Routing下的Width选项中,MinWidth表示布线的最小宽度,MaxWidth表示设置最大的导线宽度,PreferredWidth表示当前选择的布线宽度,必须在最大值和最小值之间。
图6布线宽度设置
2)安全间距Clearance
点击图6中的Electrical下的Clearance选项,进入图7所示的安全间距设置对话框。
安全间距表示连接导线,放置元件的时候,元件与元件之间、导线与导线之间或者导线与焊盘之间允许的最小距离。
默认为10mil。
4.6手工布线
完成不行规则的设置之后,可以进行手工布线。
将pcb的层面选择为BottomLayer,进行单面板布线。
布线后的结果如下图8所示。
图8手工布局后的结果
4.7手工布线之后的线路完善处理
(1)修改焊盘的大小。
由于实验室生产电路板的时候,用的钻头的直径比较大,通常要求PCB图中的焊盘的外部直径至少要80mil,内径要30mil。
图8所示的元件的焊盘的修改可以用鼠标双击要修改的焊盘,进入Pad对话框,直接修改X-Size和Y-Size尺寸来修改,也可以用FindSimilaiObject命令来修改。
将鼠标移到图8所示的电容C1的1脚,单击鼠标左键,然后点击右键,选择FindSimilaiObject,进入图9所示的对话框。
在图9中,通过设定匹配的参数,来选择元件。
如将图中X-Size=47.244和Y-Size=47.244的全部焊盘挑选出来,将图9中的X-Size的设置为Same,Y-Size设为Same就行了。
然后点击Apply按钮确认。
这时,PCB图中,就会将符合匹配要求的焊点用高亮度显示,其它图形变暗。
然后,再点击OK按钮,进入Inspector对话框,修改符合条件的X-Size与Y-Size的外边直径,如图10所示。
修改了PadXSize和PadYSize后,要按下回车确认。
修改完后,点击图10右上脚的
,关闭对话框,回到PCB编辑界面。
此时,PCB编辑界面上的图形仍然时选中的焊盘高亮度显示,其它都很暗。
点击PCB界面右下角的Clear按钮或者菜单下边的快捷图标
可回复到正常的显示。
用这种方法,将电阻、电解电容、集成块、扬声器、插件的焊盘的XSize与Y-SIZE改为80mil。
如果在修改元件焊盘的尺寸之后,PCB图中出现了绿色的警告,说明元件焊盘与导线或者焊盘与焊盘靠得过于近了甚至短路了,要稍微移动元件的位置或者对元件进行局部的修改。
(2)加泪滴
执行菜单Tools/Teardrops命令,跳出的对话框中选择OK,就会自动地给每个焊盘加上泪滴。
加泪滴前后导线与焊盘交接处的变化如图11所示。
从图可知,加了泪滴之后,导线跟焊盘的接触面积增大了,焊盘的的牢固性也就加强了。
(3)添加文字标准
文字标注分英文和中文两种。
英文字母与数字可以利用菜单Place/String命令,或者快捷图标
来添加。
放置之前,按下Tab键,进入字符串String属性修改对话框如图12所示。
在Text中输入英文字母或数字,Layer中选择层面,如果层面设置为BottomLayer,则要将Mirror(镜像)选项选中。
在DXP2004的String中,不能输入中文字符,必须加一个字符汉化插件才能写入中文字符。
打开“PCB图加入中文字文件夹”中的font文件,
中文字标注如图13所示,在Text中写入中文,Layer选择TopLayer。
在FontStyle中选择Fill,在点击Select按钮,用来设置字体和大小。
然后点击ok。
打开PCB文件的Library按钮,将“PCB图加入中文字文件夹”中的hanzi.lib文件当作元件库文件加入到Library来,就可以将刚才输入的汉字加入的pcb文件中。
把汉字放置到pcb图中后,双击它,在属性对话框中将它的层面设置为BottomLayer。
(4)覆铜
在图8所示的电路板图中,电路板留下了很多空白,可以通过覆铜跟地线连接在一起,来增加电路板的抗干扰能力。
首先,将电路板的安全间距设为30mil以上。
Pcb图中,点击右键,选择Design/Rules,在对话框中选择Electrical/Clearance,就可以设置安全间距。
然后,执行菜单Place/CopperRegion或点击快捷图标
,进入PolygonPour对话框,按照图14进行设置。
点击ok后,光表会改变,此时,将光标顺着keep-outLayer层划定的边界走一圈,就可以完成覆铜的设置。
最好,再将安全间距设为10mil。
最终,经过完善改进后的pcb电路图如图15所示。
五、思考题
1、PCB文件如何新建
2、如何从原理图中导入元器件和网络表到pcb电路图中
3、元件布局的规则是什么
4、手工布线时,导线宽度和安全间距如何设置
5、如何用FindSimilarObject命令,实现对某种规格焊盘的大小统一修改
6、如何实现覆铜接地。