第七章 制作洗衣机控制电路PCB板.docx

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第七章制作洗衣机控制电路PCB板

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送给有需要的朋友，由于作者水平有限，希望大家以后能多对指教。

本教材取自proteldxp2004

第七章制作洗衣机控制电路PCB板

7.1能力培养……………………….………143

7.2任务分析……………………….………143

7.3如何手动布线…………………….…....144

7.3.1拆除布线…………………………144

7.3.2手动布线…………………………147

7.3.3检查布线结果……………………147

7.4添加安装孔………..……………….…..149

7.5覆铜和补泪滴………………………….150

7.5.1覆铜………………………………150

7.5.2补泪滴……………………………153

7.5.3放置电路板注释…………………154

7.6PCB板层管理和内电层建立………….155

7.6.1PCB板层管理器…………............155

7.6.2建立内电层………………………156

7.7制作洗衣机控制电路PCB板…………159

7.8本章小结………………………………..164

考考你自己……………………………….164

第7章制作洗衣机控制电路PCB板

——PCB板设计进阶

教学目的：

掌握：

手动布线方法；拆除布线方法。

理解：

覆铜的放置方法；添加过孔方法。

了解：

内电层的建立方法；补泪滴。

愿你知多点：

由于自动布线往往难以满足有特殊要求的电路（如大电流、高电压等），因此设计者必须在自动布线的基础上通过手动调整来完成。

这一章，我们将通过完成“制作洗衣机控制电路PCB板”任务来学习“PCB板高级设计”的有关知识。

洗衣机控制电路如第4章的图4-1所示。

7.1能力培养

通过完成“制作洗衣机控制电路PCB板”任务，可以培养发下能力：

1.能手动布线

2.能拆除布线

3.能在PCB上覆铜

4.能建立PCB内电层

5.能补泪滴

6.能放置电路板注释

7.2任务分析

要完成此项任务，需发如下几方面知识：

1.手动布线的基本操作

2.拆除布线工具的基本使用

3.覆铜工具的使用方法

4.PCB板内电层的建立

5.补泪滴工具的基本使用

6.注释工具的基本使用

下面将从这几个方面进行学习

7.3如何手动布线

手动布线是PCB板设计不可缺少的重要操作。

复杂PCB板布线通常采用自动布线和手动布线相结合的方法完成布线工作。

具体做法是：

先采用自动布线，然后在自动布线的基础上，需据电路的实际需要进行手动调整。

手动布线既可在自动布线之前进行，也可以在自动布线之后进行。

若自动布线之后进行布线，须先拆除PCB板上的导线。

7.3.1拆除布线

根据实际情况，可采取发下方法拆除全部或部分布线。

1.拆除PCB板上的所有布线

执行菜单命令【工具（T）】/【取消布线（U）】/【全部对象（A）】，如图7-1所示。

则可拆除PCB板上的所有布线。

图7-1拆除布线菜单

当PCB板上有导线被设定为锁定时，执行上面菜单命令将弹出一个“确认”对话框，如图7-2所示。

单击对话框中的YES按钮，可拆除PCB板上所有布线；单击NO按钮，则只能拆除未锁定的导线。

图7-2拆除锁定对象布线的确认对话框

2.拆除网络上的导线

下面以拆除图7-3中VCC网络上的所有导线为例，介绍这一功能使用。

图7-3执行命令后出现十字光标

（1）执行菜单命令【工具（T）】/【取消布线（U）】/【网络（N）】，光标将变成十字形，如图7-3所示。

（2）移动十字光标到VCC网络的某一段导线上，单击鼠标左键，则VCC网络上的所有导线都被删除，可继续删除其他网络的导线。

图7-4拆除VCC网络上的导线

（3）单击鼠标右键或按【ESC】键，可退出该操作。

3.拆除某个连接上的导线

（1）执行菜单命令【工具（T）】/【取消布线（U）】/【连接（C）】，光标将变成十字形。

（2）移动十字光标到某根导线上，单击鼠标左键，则该导线建立的连接被删除。

此时光标仍处于十字形，可继续删除其他连接导线。

（3）单击鼠标右键或按【ESC】键，可退出该操作。

温馨提示：

删除网络上导线和删除某个连接上导线的区别：

前者是删除该上的所有导线，可同时删除多根导线（网络名相同）；后者只能删除该连接上的导线，每执行一次删除一根导线。

4.拆除某个元件上的导线

（1）执行菜单命令【工具（T）】/【取消布线（U）】/【元件（O）】，光标将变成十字形，如图7-5所示。

图7-5执行命令后出现十字光标

（2）移动十字光标到要删除导线的元件上（如图7-5中的R4），单击鼠标左键，即可删除和该元件连接的所有导线，如图7-6所示。

图7-6拆除元件R4上的导线

如果这些导线中有部分或全部处于锁定状态，执行上面菜单命令将弹出一个确认对话框，如图7-2所示。

单击对话框中的YES按钮，可删除和该元件连接的所有导线，单击NO按钮，则只删除未锁定的导线。

（4）单击鼠标右键或按【ESC】键，可退出该操作。

7.3.2手动布线

对于一些有特殊要求的布线，一般通过手动布线来完成，下面将介绍手动布线的基本步骤。

（1）首先，将要放置导线的信号层切换为当前工作层，本例将导线放置在底层上，因此将底层切换为当前工作层。

（2）单击配线工具栏中的按钮，或执行菜单命令【放置（P）】/【交互式布线（T）】，光标将变成十字形。

（3）移动十字光标到手动布线的起点焊盘上，此时将出现一个八角形的框，单击鼠标左键，随十字光标的移动将出现一段实心导线，当导线转折时，后一段将为空心导线，这段导线被称为Look-Ahead，通过该导线的布线情况可预先察看下一段是否变成实心导线能够绕开障碍物，如图7-7所示。

（4）确定好走线方向后，单击鼠标左键，此时Look-Ahead导线变成实心导线，移动十字光标至终点焊盘，单击鼠标左键，即可完成该段导线的布线，手动布线后的结果如图7-8所示。

图7-7单击布线起点焊盘后的PCB板

图7-8绘制好的导线

（5）单击右键两次或按【ESC】键，可结束手动布线

温馨提示：

手动布线时，可通过按小键盘（在键盘的右边）上的【*】键放置过孔，达到切换信号层的目的。

7.3.3检查布线结果

完成PCB工和后，可通过设计规则检查（DesignRuleCheck）来检测布线结果。

设计规则检查的步骤如下：

（1）执行菜单命令【工具（T）】/【设计规则检查（D）…】，将打开“设计规则检查器”对话框，如图7-9所示。

（2）

图7-9设计规则检查器

（2）单击按钮，开始设计规则检查，检查完毕后，将生成并打开设计规则检查报表文件，同时激活Message窗口，如图7-10所示，通过该文件可以查询检查结果，在Message窗口中列出所有错误项目，双击面板中的错误选项，系统自动将PCB板上出错的地方以工作窗口的中央。

图7-10设计规则检查后生成的报表文件和Message窗口

温馨提示：

设计规则检查报表文件不是设计项目中的文件，该文件将出现在FreeDocuments文件夹中，如图7-11所示。

图7-11设计规则检查报表文件的保存位置

（3）根据检查后产生的错误提示，纠正错误。

7.4添加安装孔

在实际工程中，电路板需要固定和安装。

安装方法比较多，可以通过卡槽从两边固定，这种方法在拆卸电路板时比较方便；也可以通过插接件固定在其他电路板上，如计算机的内存条；不过最常用的方法是通过定位孔用螺丝固定。

因此，在完成电路板布线后需要添加安装孔。

安装孔通常采用过孔形式添加过程如下：

（3）执行菜单命令【放置（P）】/【过孔（V）】，或单击配线工具的按钮，此时光标变成十字形，如图7-12所示。

图7-12放置过孔

（4）按【TAB】键，弹出【过孔】属性对话框，如图7-13所示。

图7-13过孔属性

主要参数如下：

孔径：

过孔内径。

由于该过孔作安装使用，考虑安装螺丝的尺寸，此处设置为100mil。

直径：

过孔外径，此处设置为150mil。

位置：

过孔孔心在绘图窗口中的位置。

此处设置为X175mil1825mil。

“属性”选项区有以下选项：

起始层：

过了的起始层，由于过孔作安装孔使用，它电路板的所有板层，因此起始层为TopLayer（顶信号层）。

结束层：

过孔的结束层，同理，结束应设置为BottomLayer（底信号层）。

网络：

过孔所属网络。

测试点：

是否将该过孔设置为测试点。

锁定：

是否锁定该过孔，这里选中。

（5）单击按钮，移动至合适位置，单击左键，放置第一个安装孔，接着继续移动鼠标到合适位置，旋转其他安装孔。

（6）放置好所有安装孔后，单击右键或按【ESC】键，退出放置过孔状态。

放置好安装孔后的电路板，如图7-14所示。

图7-14放置好安装孔后的电路板

7.5覆铜和补泪滴

7.5.1覆铜

覆铜就是在电路板上放置一层铜膜，一般将其接地，。

覆铜既可以增强电路的抗干扰能力，还可以提高电路板的强度。

覆铜的操作步骤如下。

（1）执行菜单命令【放置（P）】/【覆铜（G）…】，或单击配线工具栏的按钮，系统将弹出覆铜属性对话框，如图7-15所示。

图7-15覆铜属性

（2）设置覆铜的属性，该对话框的主要参数如下。

“填充模式”选项区

用于选择覆铜的填充模式，共有3种模式：

实心填充（铜区）、影线化填充（导线/弧）和无填充（只有边框）。

实心填充模式：

覆铜区为实心的铜膜，选中该单选按钮后，覆铜属性，如图7-15所示。

影线化填充模式：

覆铜区用导线和弧线填充，选中该单选按钮后，覆铜属性对话框如图7-16所示。

图7-16影线化填充模式下的覆铜属性

无填充：

覆铜区的边框为铜膜导线，而覆铜区内部没有填充铜膜，选中该单选按钮后，覆铜属性对话框，如图7-17所示。

图7-17无填充模式下的覆铜属性

“填充模式”选项区

“属性”选项区

该选项区的参数如下：

层：

覆铜所在板层。

是小图元长度：

覆铜中最小导线长度，该项在实心填充模式下不可用。

锁定图元：

选中时，将属于该覆铜的所有铜膜锁定为一个整体，不选时，则该覆铜的各个组成图元可单独移动或进行其他设置。

“网络选项”选先项区

边接到网络：

和覆铜连接的网络，一般和地连接。

（3）按需要设置好各种参数后，单击按钮，光标变成十字形，在电路析上准备覆铜区域的各个上依次单击左键，即可完成覆铜，覆铜后的PCB，如图7-18所示。

图7-18覆铜后的电路板

7.5.2补泪滴

补泪滴是指在导线和焊盘或过孔的连接处放置泪滴状的过渡区域，其目的是增强连接处的强度，补泪滴的操作过程如下。

执行菜单命令【工具（T）】/【泪滴焊盘（E）…】，弹出泪滴选项对话框，如图7-19所示。

图7-19泪滴选项

该对话框主要有如下参数：

“一般”选项区

全部焊盘：

对所有焊盘补泪滴。

全部过孔：

对所有过孔补泪滴。

只有选定的对象：

只对被选中的焊盘和过孔补泪滴。

建立报告：

创建报告文件。

“行为”选项区

追加：

添加泪滴。

删除：

删除泪滴。

“泪滴方式”选项区

圆弧：

弧开泪滴。

导线：

直线形泪滴。

采用默认设置，即对全部焊盘和过孔添加圆弧形泪滴，单击按钮，补泪滴前后的PCB，如图7-20和图7-21所示。

图7-20补泪滴前

图7-21补泪滴后

7.5.3放置电路板注释

放置电路板注释是指在丝印层上放置单行说明性文字，该文字没有任何电气特性，在电路板上放置注释的步骤如下：

（1）执行菜单命令【放置（P）】/【字符串（S）…】，或单击配线工具栏中的按钮，进入放置注释的命令状态，鼠标变成十字光标，如图7-22所示。

图7-22放置注释

（2）按【TAB】键，弹出字符串属性对话框，如图7-23所示。

该对话框主要参数如下：

宽：

字符串字符宽度。

高：

字符串字符高度。

旋转：

字符串相对于水平方向的旋转角度。

位置：

字符串在工作窗口的位置。

文本：

字符串的内容。

层：

放置字符的板层。

字体：

选择字符串使用的字体。

锁定：

锁定字符串。

镜像：

将字符串进行镜像处理。

图7-23设置字符串属性

（3）单击按钮，移动到合适位置，单击左键放置该字符串。

（4）放置好字符串后，单击鼠标右键或按【ESC】键退出。

7.6PCB板层管理和内电层建立

PCB板层管理就是通过PCB板层堆栈管理器，对电路板的信号层和内电层进行设置，包括电路板的层数、各层属性及其叠放次序等。

PCB板的内电层是用来放置电源的地线的整块铜膜，ProtelEXP2004SP2提供了16个内电层。

建立PCB板内电层可以增强PCB的抗干扰性能，降低布线密度。

7.6.1PCB板层管理器

执行菜单命令【设计（D）】/【层堆栈管理器（K）…】，弹出“图层堆栈管理器”对话框。

如图7-24所示。

该对话框的主要参数如下：

（1）顶部绝缘体：

在PCB顶层使用绝缘介质。

（2）底部绝缘体：

的PCB底层使用绝缘介质。

（3）按钮：

增加一个信号层，使用之前必须先设定一个参考层。

（4）按钮：

增加一个内电层，使用之前必须先设定一个参考层。

（5）按钮：

将选中的层向上移动。

（6）按钮：

将选中的层向下移动。

（7）按钮：

将选中的信号层或内电屋删除。

（8）按钮：

设置选中板层的属性。

单击该按钮后弹出“编辑层”对话框，如图7-25所示。

该对话框的主要参数如下：

名称：

所编辑的板层的名称。

铜厚度：

该层使用铜膜的厚度。

（9）按钮：

设置电路板的钻孔对。

（10）按钮：

设置输出阻抗或导线宽度的计算公式。

（11）按钮：

以菜单形式存放上述命令。

图7-25编辑层

7.6.2建立内电层

PCB板的内电层和来内部电源层和接地层，以便放置电源网络和接地网络。

它是通过层堆栈管理器来建立的，操作步骤如下：

（1）执行菜单命令：

【设计（D）】/【层堆栈管理器（K）…】，弹出“图层堆栈管理器”对话框，选中TopLayer（顶层），如图7-26所示。

图7-26选中顶层

（2）单击按钮，系统将在TopLayer的下方增加一个内电层，如图7-27所示。

图7-27新建内电层InternalPlanel[NoNet]

（2）双击新建的InternalPlanel[NoNet]层，或选中该层后单击按钮。

弹出“编辑层”对话框，单击对话框中“网络名”对话框右边的下三角按钮，选择“GND”选项，表示该内电层设置为“GND”层，如图7-28所示。

图7-28编辑层窗口

（4）单击按钮，返回“图层堆栈管理器”对话框，如图7-29所示。

图7-29新建好的内电层GND

（5）单击图7-29的按钮，完成内电层的建立。

（6）执行菜单命令【执行（D）】/【PCB板层次颜色（L）…】，或按【L】键，弹出【板层和颜色】对话框，如图7-30所示。

图7-30板层和颜色选择窗口

（7）选中“内部电源/接地层（P）”选项区中各内电层后面“表示”列的选框，让内电层可用，如图7-30所示。

7.7制作洗衣机控制电路PCB板

下面，将通过完成“制作洗衣机控制电路PCB板”任务，学习复杂PCB板的制作方法。

1.新建PCB板

利用向导或手工方法建立一块长100MM，宽80MM的PCB板，如图7-31所示。

具体方法可参考本书第6章内容。

2.装入网络表和PCB封装，如图7-32所示。

图7-32装入网络表和元件封装库后的PCB板

3.手动布局

手动调整元件位置，调整后的PCB板如图7-33所示。

图7-33手动布局的结果

4.

（1）执行菜单命令【设计（D）】/【规则（R）…】，弹出“PCB规则和约束编辑器”对话框，如图7-34所示。

（2）双击左边“DesignRules”列表的“Routing”,展开Routing规则。

（3）鼠标右键单击Routing下的Width选项，在弹出的快捷菜单中选择“新建规则（X）…”命令，如图7-35所示。

此时在右边窗口新增加了一个默认名称为“Width_1”的宽度规则，如图7-36所示。

图7-35添加布线宽度规则

图7-36新建立的“Width_1”规则

（4）在右边窗口中双击新建的宽度规则“Width_1”对话框，右边变成该规则的属性窗口，如图7-37所示。

图7-37Width_1规则的属性

（5）将该规则的名称修改为“VCC”，“第一个匹配对象的位置”选择为“VCC”网络，导线的“MinWidth”、“PreperredWidth”和“MaxWidth”分别设置为0.1mm、1mm和2mm，如图7-38所示。

（6）用相同的方法设置NetJP1_2、NetJP1_3、NetJP2_2、NetJP2_3和GND等网络的宽度规则，宽度和VCC网络的相同，设置完后单击按钮确定。

5.添加内电层

（1）执行菜单命令【设计（D）】/【层堆栈管理器（K）…】，在弹出的“图层堆栈管理器”对话框中添加内部电源层（VCC）和内部接地层（GND）。

具体操作参见7.6.2。

（2）执行菜单命令【设计（D）】/【PCB板层次颜色（L）…】，或按【L】键，弹出“板层和颜色”对话框，在该对话框中选中新添加的内电层后面的“表示”复选框，使内电层可用。

具体操作参见7.6.2。

6.自动布线

执行菜单命令【自动布线（A）】/【全部对象（A）】，对电路板进行全局自动布线。

布线完成后的电路板，如图7-39所示。

图7-39完成自动布线后的PCB板

7.完善电路板

（1）给焊盘添加泪滴，具体操作参见7.5.2。

（2）放置安装孔，具体操作参见7.4。

（3）将整块电路板覆铜，并将覆铜接地，具体操作参见7.5.1。

完善后的电路板如图7-40所示。

图7-40完善后的电路板

7.7本章小结

本章主要介绍了手动布线、拆除布线、设计规则检查、放置安装孔及覆铜等基本知识。

通过本章学习，应掌握的知识点有：

（1）手动布线。

（2）拆除布线。

（3）添加安装孔。

（4）覆铜。

（5）补泪滴。

（6）PCB板层管理及其内电层的建立。

（7）放置电路板注释。

（8）设计规则检查。

考考你自己

7.1如何进行手动布局？

7.2如何完成手动布线操作？

7.3如何拆除布线？

7.4如何设置导线宽度规则？

7.5进行DRC检测时，如何根据实际情况修改出现的错误？

7.6覆铜有何作用？

如何为电路板覆铜？

7.7如何添加内部电源/接地层？

内部电源/接地层有何作用？

7.8如何使新建的内电层可用？

7.9安装孔有何作用？

怎样放置安装孔？

7.10请将图7.41所示的电路制作成PCB板。

图7-41直流稳压电源电路