PCB设计方案分析报告样本.docx

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PCB设计方案分析报告样本

●PCB设计初步

1PCB板介绍

PCB（PrintedCircuieBoard）板是印刷线路板或称印刷电路板简称。

在绝缘材料上，按预定设计，制成印刷线路、印刷元件或二者组合而成导电图形称为印刷电路。

在绝缘基材上提供元器件之间电气连接导电图形，称为印刷线路板。

设计PCB目标就是要得到加工制作在绝缘覆铜板上导电图形和孔位特征电路板版图。

最终在绝缘覆铜板上经过印刷、蚀刻、钻孔及部分后续处理生成电子产品所需要印制电路板。

2PCB板种类及结构

PCB板依据导电层数不一样，分单层板、双面板、多层板。

1．单层板

单层板（Single-SidedBoards）结构图所表示，

单面板是指在一面覆铜电路板，只可在覆铜一面布线。

但因为只能在一面布线且不许可交叉，布线难度较大，适适用于比较简单电路。

（2）双面板

双面板是两面覆铜，两面均

可布线。

因为能够两面布线，布线难

度降低，所以是最常见结构。

基板上、下两面全部覆有铜箔。

双面板包含顶层（TopLayer）和底层（BottomLayer）两个信号层。

两面全部有敷铜，中间为绝缘层。

3．多层板

多层板通常指3层以上电路板。

多层板不仅两面覆铜，在电路板内部也包含铜箔，各铜箔之间经过绝缘材料隔离。

但制作成本较高，多用于电路布线密集情况。

结构图

多层印制板除了顶层和底层之外，还包含中间层，中间层能够是信号层，也能够是电源层和接地层。

3PCB板材料

PCB板制作材料关键是绝缘材料、金属铜、银、焊锡等。

PCB板就是绝缘板子，把电路做成铜膜走线，放在其上，在板子顶层和底层全部能够放置元件，用焊锡把元件焊接在PCB板上。

4元件封装

元件封装是指实际元件焊接到电路板时所指示外观和焊点位置。

也就是说实际电子元器件焊接到电路板时所指示轮廓和焊点位置，它确保了元器件引脚和电路板上焊盘一致。

它仅仅是空间概念，所以不一样元件能够共用一个元件封装；其次，同种元件能够有不一样封装。

1．元件封装分类

1）针脚式元件封装

针脚式元件封装也称双列直插式元件封装，是针对针脚类元件，图

2）表面粘贴式元件封装

表面粘贴式元件封装，图

2．元件封装编号

元件封装编号通常为：

元件类型+焊盘距离（焊盘数）+元件外形尺寸。

如AXIAL-0.3表示元件封装为轴状，两引脚间距离300mil

3.常见元器件封装

●电容类封装

（有、无极性）

●电阻类封装

●二极管类封装

●晶体管类封装

●

●集成电路封装

5铜膜导线

铜膜导线也称铜膜走线，简称导线，用于各导电对象之间连接，由铜箔组成，含有导电特征。

。

和导线相关另外一个线，常称之为预拉线或飞线。

预拉线是在引入网络表以后，系统依据规则自动生成，用来指导布线一个连线。

预拉线和导线有本质区分：

预拉线只是在形式上表示出各个焊盘间连接关系，没有电气连接意义。

导线则是依据预拉线指示焊盘间连接关系部署，含有电气连接意义

6焊盘和过孔

焊盘用于放置焊锡、连接导线和元器件引脚，由铜箔组成，含有导电特征。

焊盘形状有圆、方、八角等。

焊盘关键参数是

焊盘尺寸

和孔径尺寸。

过孔又称为导孔，用于连接印制电路板不一样板层铜膜导线，由铜箔组成，含有导电特征。

当铜膜导线走不通时，就需要打个过孔，经过过孔连接到另一个布线层。

过孔有从顶层贯通到底层经过孔、从顶层通到内层或从内层通到底层盲过孔和内层间隐藏过孔。

7字符：

能够是元器件标号、标注或其它需要标注内容，不含有导电特征。

8．安全间距（Clearance）

进行印制电路板图设计时，为了避免导线、过孔、焊盘及元器件间相互干扰，必需在它们之间留出一定间隙，即安全间距（图所表示）。

9阻焊剂：

为预防焊接时焊锡溢出造成短路，需在铜膜导线上涂覆一层阻焊剂。

阻焊剂只留出焊点位置，而将铜膜导线覆盖住，不含有导电特征。

●PCB设计通常步骤

1前期准备

前期准备包含元件库和原理图，并生成网络表

在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH元件库和PCB元件库。

2PCB结构设计

该步骤需要确定PCB板大小、形状、层数等参数，并按定位要求放置所需接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。

3布局

布局就是在板子上放元件。

在原理图基础上生成网络表，以后在PCB图上导入网络表。

采取元件自动布局操作，将网络报表中元件放置到定义PCB上。

4布线

布线有自动布线和手动布线。

自动布线只要参数设置适当，元件位置部署合理，成功率几乎达100%。

当自动布线有布不通或不尽人意地方时，再做手工调整，从而优化PCB设计。

5布线优化和丝印

优化布线时间通常是首次布线时间两倍

丝印，要注意不能被元件挡住或被过孔和焊盘去掉。

同时，设计时正视元件面，底层字应做镜像处理，以免混淆层面。

6网络检验、DRC检验和结构检验

7文件保留及输出

PCB设计完成，对设计过程中产生多种文件和报表进行存放。

依据需要，输出PCB板布线图。

●ProtelDXPPCB开启及界面认识

1ProtelDXPPCB编辑器界面

1．菜单栏

ProtelDXPPCB编辑窗口菜单栏，图

2．工具栏

工具栏图所表示，以图标按钮形式列出了常见命令快捷方法。

用户能够依据需要对工具栏包含命令项进行选择，还能够对摆放位置进行调整。

1）“PCB标准”工具栏：

图所表示，和原理图编辑器中标准工具栏相同，提供了常见PCB文档编辑操作按钮。

2）“实用工具”工具栏：

图所表示，该工具栏每个按钮全部另有下拉工具栏，分别提供不一样类型绘图工具，包含PCB设计中要用到实用工具、调整工具、查找选择、放置尺寸、网格设置等。

3）“配线”工具栏：

图所表示，提供了PCB布线常见图元放置命令。

4）“过滤器”工具栏：

图所表示，依据网络、元件号或属性等过滤参数，使符合参数设置图元在工作区内高亮显示，而其它不符部分则变暗。

5）导航工具栏：

图所表示，实现不一样界面间快速跳转。

3．面板控制中心

图所表示，单击该控制中心各个面板标签，能够使其对应控制面板显示或隐藏。

PCB编辑环境内全部快捷菜单、工具栏全部能够在主菜单栏内找到对应控制命令。

如实施“DXP”→“用户自定义”命令，在弹出“CustomizingPCBEditor”对话框中能够设置主菜单和工具栏排列组合，设置自己熟悉编辑界面。

4．面板

1）“Files”（文件）面板

图7.14所表示，包含了打开文档、打开项目、新建、依据存在文件新建和依据模板新建5个子菜单。

2）“Projects”（项目）面板

图7.15所表示，双击能够打开面板中各个项目。

3）“PCB”面板

图7.16所表示，PCB面板能够游览目前设计文件具体细节，还能够进入From-To编辑器和分离内电层FlitPlane编辑器。

4）“Filter”（过滤器）面板

许可用户经过建立逻辑序列来生成个人需要过滤器，正确、高效地选择、编辑多个对象。

5．坐标系统

PCB编辑器坐标系统是PCB布局、元件放置、布线关键依据。

元件或导线等图形放置后，属性对话框中会显示其坐标值。

这个坐标值就是该图形到坐标原点距离值。

系统默认坐标原点在编辑工作区左下角。

在DXPPCB设计环境中，提供了两种尺寸标准：

公制和英制，其单位分别是mm和mil，公制和英制之间换算关系：

1mil=25.4μm。

二者之间还能够相互切换．其方法是：

在主菜单栏中选择“查看”→“切换单位”或按快捷键Ｑ。

当公制和英制单位在切换过程中，若想知道现在是公制还是英制状态，能够查看屏幕左下角是mil还是mm来确定。

●创建PCB设计文件

1经过向导创建PCB文件

使用PCB向导创建PCB文件，能够选择多种工业标准板轮廓，也能够自定义电路板尺寸。

创建具体步骤以下：

第1步，单击PCB工作面板

右下角“System”按钮，弹出如

图7.17所表示菜单。

在菜单中

单击“Files”，弹出图7.18图7.17

所表示Files面板。

图7.18

第2步，在Files面板“依据模板新建”区域，单击“PCBBoardWizard”选项，打开PCB向导，图7.19所表示。

图7.19

第3步，单击“下一步”按钮，弹出选择PCB板度量单位对话框，图7.20所表示。

这里选择英制。

第4步，单击“下一步”按钮，弹出选择电路板配置文件对话框，图7.21所表示，能够设置PCB板类型。

对话框左侧列表框内，系统提

供了多个标准电路板标准配

置文件，以方便用户选择。

单击

其中任意一项，对话框右侧能够预览该配置PCB板示意图。

第5步，单击“下一步”按钮，弹出图7.22所表示自定义电路板对话框。

在该对话框中能够设置电路板形状和尺寸等几何参数，还能够依据需要设置导线宽度和布线规则等。

第6步，单击“下一步”按钮，弹出选择电路板层对话框，分别设定信号层和内电层层数，图7.23所表示。

这里我们分别设定为2层。

第7步，单击“下一步”按钮，弹出图7.24所表示对话框，用来设置过孔类型。

有“通孔”和“盲孔或埋过孔”两种类型。

假如是双面板则应选择“通孔”，这里选择“通孔”。

第8步，单击“下一步”按钮，弹出选择元件和布线逻辑对话框，图7.25所表示。

该对话框用于确定电路板选择

元件是表面贴装元件为主还是通

孔元件为主，右侧为示意图。

如

果是表面贴装元件选择是否要将

元件放置在电路板两面；假如是

通孔元件，则设置邻近焊盘间导线数。

第9步，单击“下一步”按钮，弹出选择默认导线和过孔尺寸对话框，图7.26所表示。

设置PCB板最小导线

尺寸、过孔尺寸及导线

之间间距。

图示为默

认设置。

第10步，单击“下一步”按钮，弹出图7.27所表示PCB板向导完成画面。

第11步，单击“完成”按钮，系统生成一个默认名为“PCB1.PcbDoc”文件，同时进入了PCB编辑环境，在工作区内显示PCB1板轮廓，图7.28所表示。

最终将文件保留并重命名，至此，完成了新建PCB文件。

练习：

1、

（1）利用PCB向导建立一个PCB文件，命名为PCBSJ.PcbDoc

（2）印刷板尺寸为3500mil×3000mil,采取双面电路板，采取插针式元件，布线边界和板边界距离为100mil.最小导线尺寸10mil，最小过孔宽45mil，最小过孔孔径30mil，导线间最小间距10mil。

2、利用PCB向导建立一个PCB文件，命名为练习.PcbDoc，为76.2mm×65mm,布线边界和板边界距离为1.54mm.最小导线尺寸1.3mm，最小过孔宽1.5mm，最小过孔孔径0.8mm，导线间最小间距1.54mm。

●任务五PCB板层

1板层类型

PCB板包含多个类型层面，如信号层、内部电源/接地层、机械层、屏蔽层、丝印层等，每一层作用各不相同。

●1、信号层（SingalLayers）

有32个信号层，用于放置和信号相关电气元素。

包含顶层板层（TopLayer）、底层板层（BottomLayer）和30个中间板层（MidLayer）。

顶层和底层放置元件和布线，中间30层部署信号线。

●2．内部电源/接地层（InternalPlanes）

内部电源/接地层也称为内电层，有16个内部电源层，通常放置电源（VCC、VDD）或接地（GND）信号线。

●3．机械层（MechanicalLayers）

系统提供了16个机械层，用来放置电路板在制造或组合时所需要边框和标注尺寸，通常只需要一个机械层。

●4．屏蔽层（MaskLayers）

屏蔽层是阻焊层（SolderMask）和助焊层（PasteMask）统称。

包含顶层阻焊层、底层阻焊层、顶层助焊层和底层助焊层4个层。

阻焊层关键用于在焊盘和过孔周围设置保护区。

助焊层即锡膏防护层，关键用于为光绘和丝印屏蔽工艺，提供和有表面贴装器件印制板之间焊接粘贴，无表面贴装器件时不需要使用该层。

●5．丝印层（SilkscreenLayers

丝印层包含顶层丝印层（TopOverlay）和底层丝印层（BottomOverlay）。

关键用于绘制元件外形轮廓，放置说明文字、PCB版本、企业名称等。

●6．多层（MultiLayer）

多层用于显示焊盘和过孔

●8．严禁布线层（KeepOutLayer）

严禁布线层用于定义在电路板上能够有效放置元器件和布线区域，关键用于PCB设计中自动布局和自动布线。

●9．其它层

其它层包含放置焊盘、过孔及布线区域所用到层，有钻孔向导图层、严禁布线层、钻孔统计图层和多任务层。

●10．系统颜色层

系统使用一些辅助设计显示色，以层形式出现，但不对制板产生影响。

2PCB编辑器参数设置

1）栅格、单位等参数设置

●在“BoardOptions”对话框中设置

实施菜单命令“Design”→“BoardOptions”或在PCB文件工作窗口单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“Options”→“BoardOptions”，系统弹出“BoardOptions”对话框，图

（1）单位设置。

在“MeasurementUnit”区域中进行单位设置。

PCB文件中共有两种单位，即Imperial（英制）和Metric（公制），单击Unit右侧下拉按钮，从中进行选择。

PCB文件目前单位可在屏幕左下角状态栏中显示出来，图所表示。

●2）栅格类型设置。

在“VisibleGrid”区域“Markers”中进行设置。

PCB文件中共有两种栅格类型，即Lines（线状）和Dots（点状）。

用鼠标左键单击“Markers“右侧下拉按钮，从中进行选择。

（3）显示栅格设置。

在“VisibleGrid”区域“Grid1”和“Grid2”中进行设置，注意要分别设置X和Y值。

（4）捕捉栅格设置。

在“SnapGrid”区域中进行设置。

要分别设置注意X和Y值。

●PCB设计基础操作

1放置元件封装

1．放置元件封装步骤

第1步，实施“放置”→“元件”命令或单击“配线”工具栏

按钮，弹出“放置元件”对话框，

图7.40所表示

在“放置类型”栏选择单选按

钮“封装”；“封装”栏直接填

写要放置封装名称，也能够单击该栏后面按钮，在弹出图7.41所表示“库浏览”对话框中浏览全部目前可用PCB库文件，从中选择适宜元件封装。

第2步，选择元件封装后，单击“确定”按钮，光标变成十字状而且粘附着选择好元件封装。

第3步，移动光标到适宜位置，单击完成一个元件封装放置。

放置完成，双击鼠标右键，退出命令状态。

放置元件封装也能够经过图7.42所表示

元件库面板。

选定元件后，在元件路径栏内

双击元件代号，或单击右上角

“PlaceAXIAL-0.3”按钮，即可放置指定元件。

此处选择了电阻封装，所以按钮上显示了AXIAL-0.3。

2．改变元件封装属性

在放置元件封装状态时按Tab键，或双击已放置元件封装，弹出图7.43所表示元件属性对话框。

该对话框内各区域参数含义和功效以下：

1）“元件属性”区域：

设置元件封装所在板层、旋转角度、坐标、类型、高度和是否锁定元件封装结构等。

2）“标识符”区域：

设置标识符文本内容和格式。

栏目内所包含到各项参数均可依据需要进行改动。

3）“注释”区域：

设置注释文本内容和格式。

每项含义和“标识符”区域中设置含义完全相同。

4）“封装”区域：

显示目前封装名称、库文件等描述信息。

单击名称栏右侧“…”按钮，可进入库游览对话框，选择新文件封装。

注意新封装形式要含有和原封装兼容引脚数。

5）“原理图参考信息”区域：

包含了和该PCB封装对应原理图元件相关信息，如元件标识符、原理图层次路径等。

“惟一ID”：

该ID号提供了原理图元件和PCB图封装之间一一对应链接关系。

该信息在PCB同时仿真时候要用到。

设计者通常不要手动修改这个ID号，假如要修改该链接信息，能够点击“项目管理”→“元件链接”，在弹出“EditComponentLinksbetweenSchematicDocumentandPCBDocument”（修改原理图和PCB图之间元件链接）对话框中进行修改。

2放置导线

1．放置导线步骤

第1步，实施“放置”→“交互式布线”命令光标变成十字状。

第2步，单击鼠标左键或按回车键，确定起点。

在以焊盘、导线等实体为起始端画线时，十字光标放置在适宜位置时会出现一个八角形亮环，表明光标处于焊盘中心或线段端点，这时能够单击鼠标确定起点，图7.45所表示。

第3步，拖动鼠标，在拐角处单击

鼠标或按回车键，确定目前线段

终点，同时也作为下一段线

起始点,图7.46所表示。

第4步，此时光标仍为

十字状，即处于导线放置状态，可在新起点继续点击放置导线。

单击鼠标右键或按ESC键退出。

3．导线修改和调整

修改和调整导线之前需要先选中导线，

选择后导线会在两端和中间出现如

图7.46所表示三个操控点，同时颜色也发

生改变。

1）导线平移。

将光标放在已经选择导线上，在除了三个操控点之外任意位置上，光标全部会变成四个方向箭头十字光标，图7.47所表示，此时按下左键不放，移动鼠标，就能够向四个方向中任一方向平移导线。

在移动中能够使导线镜像或翻转。

2）导线调整。

光标放在导线两端操控点上时，光标变成水平方向双箭头形状，图7.48所表示，此时按下鼠标左键能够调整导线端点位置。

光标放在导线中间操控点上时，光标变成垂直方向双箭头形状，图7.49所表示，此时按下鼠标左键能够在垂直方向上调整导线，两端点不变。

3）导线旋转或镜像。

按空格键能够逆时针旋转导线，按Shift+空格键则顺时针旋转。

旋转角度在优先设定中设置。

按X键和Y键使导线分别沿X轴和Y轴镜像翻转。

按L键使导线镜像跳到板子另一面，即从顶层跳到底层或从底层跳到顶层。

在放置状态下，按Shift+空格键，能够改变画线模式，对导线拐角处理是圆弧或直线进行切换。

4．导线属性设置

在导线放置状态下按Tab键，弹出图7.50所表示“交互式布线”对话框。

在该对话框内，能够设置导线宽度、所在层面、过孔直径和过孔孔径等。

若设置参数超出了布线规则要求范围，系统仍以原有参数布线。

导线属性修改还能够在“导线”对话框中进行。

双击已放置导线或在布线状态按Tab键，弹出图7.51所表示“导线”属性对话框。

在该对话框中，能够设置导线宽度、起始坐标、终止坐标、层面、网络等特征，并设定是否锁定导线位置，是否含有严禁布线区等。

假如选中“锁定”复选框，在电路板上移动该导线时，将会出现提醒对话框。

假如用户真想移动该导线，单击“YES”按钮，就能够移动该导线了。

3放置焊盘

1、放置焊盘步骤

第1步，实施“放置”→“焊盘”命令或单击放置工具栏内

按钮，光标变成带有焊盘图形十字状

第2步，在需要放置焊盘处单击鼠标即完成一个焊盘放置。

移动鼠标到新位置，能够继续放置另一个焊盘，图7.52所表示。

第3步，单击鼠标右键或按Esc键，退出焊盘放置状态。

按数字键盘上*键能够在全部信号层间切换焊盘放置层面；按+、-键能够在全部有效层之间切换焊盘放置层。

2、设置焊盘属性

第1步，在焊盘放置状态按Tab键或双击已放置焊盘，弹出图7.53所表示“焊盘”属性对话框。

（对于穿过式焊盘，选多层，对于贴片焊盘选Top-Layer或Bottom-Layer）

第2步，在该对话框中，能够设置焊盘标识符、尺寸、形状、所在层、位置和电气类型等参数。

第3步，设置完成，单击“确定”按钮，完成焊盘属性设置

4放置过孔

1．放置过孔步骤

第1步，实施“放置”→“过孔”命令或单击“配线”工具栏

按钮，光标变成带有过孔图形十字状

第2步，在适宜位置单击鼠标，放置一个过孔。

第3步，移动光标到新位置，能够继续单击鼠标放置过孔。

第4步，单击鼠标右键或按Esc键，退出放置状态。

在放置自由过孔时，按数字键盘上*、+、-键能够切换过孔放置层。

2．过孔属性设置

第1步，在过孔放置状态按Tab键，或双击已放置过孔，弹出图7.54所表示“过孔”属性对话框。

第2步，在该对话框中设置过孔通孔直径、坐标、网络、起始层和结束层等。

第3步，设置完成，单击“确定”按钮，完成过孔属性设置。

知识5放置字符串

1．放置字符串步骤

第1步，实施“放置”→“字符串”命令，或在“配线”工具栏上单击按钮“A”，光标变成十字状且悬浮字符串“String”。

第2步，将光标移到适宜位置单击，即可放置字符串“String”。

2．字符串属性设置

在放置字符串状态按“Tab”键，或双击已放置好字符串，弹出图7.55所表示“字符串”对话框。

在该对话框中能够设置字符串高度、线型宽度、旋转角度、坐标位置、文本字体及所在板层等。

3．编辑字符串位置

字符串位置能够移动、旋转。

字符串移动操作和其它组件相同，旋转能够在“字符串”对话框中手工输入旋转角度，也能够用鼠标进行旋转。

鼠标操作步骤以下

第1步，放置一个图7.56所表示字符串。

第2步，单击选择字符串，在字符串右下角出现一个小正方形，图7.57所表示。

第3步，将光标移到字符串右下角正方形上，光标变成垂直方向两个箭头光标，按住鼠标左键不放，光标在字符串右下角变为十字形状，同时字符串左下角有一个十字标识，图7.58所表示。

第4步，移动光标，字符串便以左下角十字标识为圆心旋转，图7.59所表示。

第5步，在合适角度松开左键，完成字符串旋转。

假如要进行90º旋转，只需按住鼠标左键不放，按空格键即可，图7.60所表示。

知识6放置坐标

所谓坐标值，是指目前点到坐标参考原点距离（X、Y）。

1．放置坐标步骤

第1步，实施“放置”→“坐标”命令，或在“实用工具”栏单击

中

按钮，光标变成十字状，且浮动着坐标。

第2步，在适宜位置单击鼠标左键放置坐标，图7.61所表示。

第3步，在工作区单击鼠标右键，退出坐标放置。

2．坐标属性设置

第1步，在放置状态下按Tab键，或双击已放置坐标，弹出图7.62所表示“坐标”对话框。

第2步，在该对话框中设置坐标文字高度和线型宽度、坐标指示十字符号线宽和大小、坐标指示十字符号坐标位置、坐标文字所在层和单位样式等。

“单位样式”选项设置坐标单位显示形式，共有None、Normal和Brackets三种，分别图7.63、7.64、7.65所表示。

知识7放置尺寸标注

在设计印制电路板时，常常需要标注一些尺寸，以方便后续设计或制造。

1．放置尺寸标注步骤

第1步，实施“放置”→“尺寸”→“尺寸标注”，或在“实用工具”工具栏单击尺寸标注按钮，光标变成十字形状，且浮动着两个相正确箭头，图7.66所表示。

第2步，将鼠标移到适宜位置，单击确定标注起点。

第3步，移动光标到适宜位置后，再单击确定标注终点，完成放置一个尺寸标注。

第4步，系统仍处于放置尺寸标注状态，能够继续放置下一个。

第5步，放置完成后，单击鼠标右键退出放置尺寸标注命令。

练习1

在设计PCB过程中，有时需要元件封装在封装库中找不到，而新建一个封装又比较麻烦，此时能够直接在PCB上更改元件封装，。

比如：

我们需要一个图封装，但在封装库中找不到，这是我们能够找一个