印制电路板设计实例Word下载.docx

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这种分类方法是和PCB图的设计密切相关的。

下面是这种分类方法的比较。

·

单面板。

单面板只有一面可以走线，另一面没有敷铜的电路板。

它结构简单，成本

低廉，适用于相对简单的电路设计，但是对于稍复杂的电路，由于单面板只能在一

面走线，所以布线困难，容易造成无法布局的局面。

因此通常只有电路比较简单时

才采用单面板的布线方法。

双面板。

双面板的两面都可以布线，分顶层和底层。

一般只在顶层放置元器件，当

然在顶层和地面都放置元器件也是可以的，但尽量不要这样做。

采用双面板可以设

计比较复杂的电路，由于它的双面都可以走线，所以只要参数设置合理，自动布线

器的布通率几乎是100％，因此，它是使用最广泛的印制电路板结构。

·

多层板。

多层板是指4层或4层以上的电路板，它是在双面板的顶层和底层的基础

上，增加了内部电源层、内部接地层和若干中间布线层。

板层越多，则布线的区域

也就越多，布线就越简单。

但是由于多面板制作工艺复杂，成本较高。

随着电子技

术的快速发展，电子产品越来越小巧精密，电路板的制作也越来越复杂，因此目前

多层板的应用也比较广泛。

1．元器件的封装形式

元器件的封装形式是一个空间的概念，它描述了元器件的空间尺寸，是元器件的一个特性。

但是，元器件的封装形式与元器件本身并不是一一对应的关系，也就是说，不同的元器件可以共用一个封装形式，而同一种元器件也可以有不同的封装形式。

例如，RES2代表普通金属膜电阻，它的封装形式却有多种，有AXIAL-0．3，AXIAL-0．4，AXIAL-0．5等。

所以在使用一种元器件时，不但要了解它的电气特性，还要了解它的空间特性，也即该元器件的封装形式。

传统式元器件封装是指该封装形式的焊盘要穿过电路板，从项层穿下，在底层进行元器件引脚的焊接。

如图7．1所示是传统电阻、电容和74系列集成芯片74LS245的传统封装形式。

该封装形式的优点是易于进行布线，操作方便，在实际使用中元器件可以替换。

图7一1传统式元器件封装形式举例

传统式元件封装形式有DIP封装，双列直插封装（DuallnlinePackage），还有一种是芯片载体座式封装，如PLCC封装和塑料有引线芯片座式封装（PlasticLeadedChipCarrier），LCCC封装是陶瓷无引线芯片座式封装（LeadlcssCeramicChipCarrier），JLCC封装是陶瓷有引线芯片座式封装（CeramicLeadedChipCarrier）。

它们的共同特点是焊盘要打通电路板。

表面粘贴式元件封装是指元器件的焊盘都附在电路板的表面，像一般的SMD／SMC元器件（SurfaceMountedDevice／Component）。

随着芯片集成技术与电子技术的发展，越来越多的芯片采用表面粘贴式封装，它的突出优点是体积非常小，且元器件不易受干扰。

如图7-2所示是片状电容、片状电阻和74LS245DW的表面粘贴式封装。

表面粘贴式封装有PQFP（PlasticQuadFlatPackage，塑料四方扁平封装）和TQFP（ThinplasticQuadFlatPackage，薄塑料四方扁平封装）等。

图7-2表面粘贴式元器件封装形式举例

元器件封装命名一般是元器件封装类型+焊盘距离／焊盘数，可以根据元器件封装来判断元器件的外形规格。

如AXIAL-0．5表示该元器件的外形是轴状的，两个焊盘的距离为0．5Kmil，即500mil（毫英寸）。

又如DIP-20表示双列直插式元件封装，共有20个引脚。

◇注意

ProtelDXP系统中采用两种单位，公制和英制．英制单位为毫英寸，用mil表示．公制单位为毫米，用mm表示．

1mil=0.0254mm

lmm=39.37mil

2．铜膜导线

铜膜导线就是电路板上的实际走线，用于连接各元器件的各个焊盘。

与铜膜导线有关的另一种线叫做飞线，也叫预拉线，飞线是系统在装入网络表后自动生成的，用来指引布线的一种连线。

飞线与铜膜导线的本质区别在于是否具有电气连接特性。

飞线只是一种形式上的连线，它只是形式上表示出各个焊盘问的连接关系，没有电气的连接意义。

导线则是根据飞线指示的焊盘问的连接关系而布置的具有电气连接意义的真实的连接线路。

3．助焊膜和阻焊膜

“膜”根据其所处的位置及作用，可分为顶层／底层助焊膜（Top／BottomSolderMask）和顶层／底层阻焊膜（Top／BottomPasteMask）两类。

助焊膜是涂在焊盘上，提高可焊性的一层膜；

阻焊膜正好与助焊膜相反，为了使制作的电路板满足波峰焊或回流焊等焊接形式，要求电路板上非焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。

助焊膜与阻焊模是互为补的关系。

4．层

由于现在电子线路的元器件安装密集，抗干扰和布线等特殊要求，除了顶层和底层走线外，在电路板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔，这些夹层铜箔大多设置为内部电源层和内部接地层，用来提高电路板的可靠性，也由一些夹层铜箔可以走线，它通过半盲孔（Blind）和盲孔（Buried）与其他层相连。

5．焊盘和过孔

焊盘的作用是放置元器件引脚和连接导线。

元器件焊盘的类型受该元器件的形状、大小、布置形式、振动和受热状况、受力等因素的影响，ProtelDXP为此提供了各种不同外形的焊盘。

一般焊盘孔径的尺寸要比元器件引脚的直径大8～20mil。

过孔是用来连接不同层之间铜箔导线的，它的作用与铜箔导线一样，是用来连接元器件之间的引脚的。

过孔有三种形式，如图7-3所示。

通孔（Through）从顶层打通到底层的过孔。

半盲孔（Blind）从顶层或底层到某个中间层，不打通，但外部可见。

盲孔（Buried）只用于中间层的导通连接，而没有穿透到顶层或底层的过孔。

图7—3电路板上各种过孔示意

6．丝印层

丝印层（SilkscreenTop／BottomOverlay）是为了方便电路的安装和调试，或是公司标准化要求，在电路板的顶层或底层印刷上所需的代号、文字串、图标等，例如元件的外形轮廓、编号、生产厂家等信息。

在设计印制电路板时，放置PCB元器件，则该元器件的编号与轮廓就自动的放置在丝印层上。

读者在制作电路板时，一定要注意丝

印层上元器件标注等的放置位置，要放在显眼的地方以便于安装和调试，且不能放在过孔或焊盘上。

7．1．2印制电路板的设计流程

要想利用ProtelDXP制作一块实际使用的电路板，首先要了解DXP的印制电路板的大体设计流程。

按照流程一步一步地往下做，每一步都保证其正确性，最后就能顺理成章地得到一块正确的印制电路板。

印制电路板的设计流程，大体可划分为以下几步，如图7-—所示。

1．绘制电路原理图

电路原理图是设计电路板的基础，它是电路板设计的

前期工作，主要在ProtelDXP的原理图编辑器中完成，

当然绘制完原理图后，必然对该项目工程进行编译，用以

进行电气规则检测，以及生成网络表，检查元器件的封装图7-4印制电路板的设计流程

形式。

这些都在前面章节做了详细的介绍。

2．规划电路板

设计的印制电路板是一个实实在在的电路板，它除了具有电气特性外，还具有机械特性，因此在绘制印制电路板时，读者要对电路板有一个总

体的规划。

具体是确定电路板的物理尺寸，采用几层板（单面板，双面板还是多面板），大

体设想好各元器件的摆放位置。

3．设置各项参数

这一步工作非常重要，是绘制印制电路板必不可少的步骤。

主要包括设置电路板的工作层面，以及设置PCB编辑系统的环境参数。

4．载入网络表和元器件封装

前面已经讲过，网络表是电路原理图与PCB板之间的纽带，是电路板自动布线的灵魂，

只有把网络表装入PCB文件中，才有可能完成电路板的自动布线。

另外，由于PCB印制电路板对应着实际元器件，因此必须把各元器件的封装信息载入PCB中，才能进行PCB印制电路板上的元器件布局和布线。

然而由于ProtclDXP集成度很高，不需要读者手动生成网络表并把网络表和元器件封装信息载入PCB系统中，这些工作都由系统在后台完成，但是一旦出现错误，读者还是需要手工生成网络表来检查错误，所以建议读者在设计印制电路板时不要跳过这一步。

5．元器件自动布局

对于板上的元器件较少，且不复杂的情况，可采用ProtelDXP的自动布局器，为整个

电路板上的元器件自动布局，但是，在实际工程中，绝大多数情况都要读者手工进行元器件布局，或用ProtelDXP的自动布局器自动布局后，再进行手工调整。

6．手工调整布局

如果对ProtelDXP的自动布局结果不满意，可以进行手工调整。

7．电路板自动布线

这是ProtclDXP软件最精彩的部分，ProtelDXP的印制电路板自动布线器采用人工智

能技术，布线的布通率非常高，只要布线参数设置合理得当，自动布线的布通率几乎是

100％。

8．手工调整布线

尽管ProtelDXP的自动布线器功能十分强大，技术很先进，但是它不可能做到十全十

美，总有一些布得不很合理的地方。

另外，有的电路板有一些特殊的要求，这时自动布线

量就无能为力了，那就必须由读者手工布线来完成设计。

9．比较网络表以及DRC校验

对于由网络表装入的印制电路板设计文件，在进行手工调整时，会进行一些添加连线、

拆线等操作，有可能会造成人为的错误。

可以把由印制电路板生成的网络表文件与由原理

一生成的网络表文件相比较，可以判断这两个网络表的差别，进而确定绘制的印制电路板

是否正确。

另外，为了确保PCB板完全符合设计者的要求，还要对布好线的印制电路板进行DRC

校验（DesignRulesCheck，设计规则检查）。

10．文件保存，打印输出

完成以上步骤后，要保存印制电路板文件，并打印输出，以备今后工作中使用。

11．送加工厂制作

完成印制电路板的设计后，如果本公司没有加工能力，就要把该PCB印制电路板文件

发给加工厂商制作。

7．1．3印制电路板设计的基本原则

印制电路板上元器件的布局、走线的质量对电路板的抗干扰能力影响很大，所以在设

计印制电路板时必须遵守一般的原则。

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