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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 一.總體設(shè)計(jì)思路</b></p><p> 設(shè)計(jì)電路板最基本的過(guò)程可以分為三大步驟:</p><p> (1)電路原理圖的設(shè)計(jì)</p><p> 電路原理圖的設(shè)計(jì)是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),它決定了后面工作的進(jìn)程。一般的,設(shè)計(jì)一個(gè)電路原理的工作包括:設(shè)置電路圖紙參數(shù),裝入所需的元件庫(kù),放置元器件,進(jìn)行原理圖布線,調(diào)
2、整,檢查及修改,最后存盤(pán)打印圖紙。</p><p><b> 啟動(dòng)原理圖編輯器</b></p><p><b> 設(shè)置圖紙參數(shù)</b></p><p><b> 放置元器件</b></p><p><b> 進(jìn)行原理圖布線</b></p>
3、;<p><b> 調(diào)整布線</b></p><p><b> 保存輸出</b></p><p><b> 存盤(pán)打印圖紙</b></p><p> 在原理圖設(shè)計(jì)過(guò)程中,首先設(shè)置好圖紙,網(wǎng)格和光標(biāo),以及窗口大小,然后在元器件編輯器界面制作原理圖所需器件,創(chuàng)建新元件,產(chǎn)生元件報(bào)表,繪
4、制原理圖設(shè)計(jì)進(jìn)階,做好元件的自動(dòng)編號(hào),原理圖的電氣檢查,即ERC。在這一過(guò)程中,要充分利用PROTEL99所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能,來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的目的,即得到一張正確、精美的電路原理圖。</p><p><b> (2)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表</b></p><p> 設(shè)計(jì)原理圖的最終目的是要生成印刷電路板,而印刷電路板與原理圖的紐帶就是網(wǎng)絡(luò)表,故將設(shè)計(jì)完成的原
5、理圖轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)表,是必經(jīng)之步,也是設(shè)計(jì)原理圖的主要目的。</p><p> 生成網(wǎng)絡(luò)表的操作步驟:</p><p> ?、?打開(kāi)準(zhǔn)備產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表的原理圖文件并執(zhí)行菜單命令Design-Create Netlist,系統(tǒng)將彈出Netlist Creation設(shè)置對(duì)話框,即根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表的輸出格式和項(xiàng)目層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置。生成網(wǎng)絡(luò)表對(duì)話框包含2個(gè)選項(xiàng)卡:Preferences選項(xiàng)卡和Trance O
6、ptions選項(xiàng)卡。</p><p> ?、?設(shè)置好后,進(jìn)行生成網(wǎng)絡(luò)表的過(guò)程,并生成網(wǎng)絡(luò)表文件。其文件名與主電路圖的文件名相同,擴(kuò)展名為.NET。</p><p> ?。?)印制電路板的設(shè)計(jì)</p><p> 印制電路板的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)PROTEL99的另外一個(gè)重要的部分PCB而言的,PCB圖的基本元素主要包括以下6種:</p><p>
7、 元件封裝:包括插件式元件封裝和STM元件封裝;</p><p> 銅箔連線:銅箔導(dǎo)線也稱(chēng)銅箔連線,簡(jiǎn)稱(chēng)連線;</p><p> 焊盤(pán):用于固定元件引腳或引出線、測(cè)試線等;</p><p> 過(guò)孔:過(guò)孔的作用是為了連接不同層面之間的導(dǎo)線;</p><p> 字符絲?。簽榱朔奖汶娐钒宓陌惭b與維修,需要在PCB上下表面印制所需要的字符和標(biāo)
8、志圖案等,入元件標(biāo)號(hào)和標(biāo)稱(chēng)值、元件外形和廠家標(biāo)志,生產(chǎn)日期等都需要通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方式來(lái)實(shí)現(xiàn);</p><p> 敷銅(多邊形填充):敷銅又叫鋪地,在設(shè)計(jì)完成全部布線后。為了提高電路板的抗干擾性能,有時(shí)候需要把電路板空白的地方全部做成一個(gè)電極。</p><p> 二.原理圖設(shè)計(jì)的一般流程</p><p> 一般來(lái)說(shuō),設(shè)計(jì)一個(gè)電路的原理圖主要包括設(shè)置編輯器參數(shù)、規(guī)
9、劃布局、放置元件、布線、檢查調(diào)整以及保存和輸出等步驟。</p><p><b> 1.流程框圖:</b></p><p><b> 2.原理圖設(shè)計(jì)步驟</b></p><p> (1)啟動(dòng)原理圖編輯器</p><p> 首先需要啟動(dòng)PROTEL 99 SE 的原理圖編輯器。</p>
10、;<p> (2)設(shè)置圖紙及工作界面參數(shù)</p><p> 繪制原理圖之前需要根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容的復(fù)雜程度選擇合適的圖紙,并根據(jù)用戶(hù)的需要以及習(xí)慣對(duì)工作區(qū)進(jìn)行設(shè)置,方便具體的原理圖設(shè)計(jì)操作。</p><p> (3)放置元件和布局</p><p> 規(guī)劃元件布局,從元件庫(kù)中找到所需的元件,并放置到圖紙上。然后對(duì)元件的標(biāo)號(hào)、屬性等進(jìn)行設(shè)置。元件的布局一
11、般遵循以下幾個(gè)原則:</p><p> ?、?同一功能模塊盡量放到一起,可以方便的理解電路結(jié)構(gòu),同時(shí)便于管理。</p><p> ?、?元件的擺放有利于布線,方便進(jìn)行布線操作。</p><p><b> ?、?美觀。</b></p><p><b> (4)布線和調(diào)整</b></p>
12、<p> 放置好元件后就可以將各個(gè)引腳按功能用導(dǎo)線連接到一起了,同時(shí)根據(jù)布線的需要對(duì)元件布局進(jìn)行一些調(diào)整。這一步驟也可與(3)交錯(cuò)進(jìn)行,目的都是為了便于達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p> (5)對(duì)原理圖進(jìn)行檢查和修改</p><p> 完成原理圖的繪制后還需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的檢查和修改。主要包括兩部分:一是確保原理圖繪制的正確性,沒(méi)有疏漏和誤連接,這一點(diǎn)可以借助PROTEL
13、 99 SE 提供的電氣檢查功能(ERC)來(lái)實(shí)現(xiàn);二是從邏輯上檢查所設(shè)計(jì)的電路是否能是實(shí)現(xiàn)所需要的功能,及設(shè)計(jì)者需要對(duì)自己的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行反思,確保電路在原理上的正確性,這一點(diǎn)非常重要,一個(gè)電路設(shè)計(jì)最終能夠正確、可靠的實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。往往取決于設(shè)計(jì)者的思路是否正確、對(duì)可能遇到的問(wèn)題是否做了充分的考慮,這也從根本上評(píng)判了電路設(shè)計(jì)的好壞。</p><p> 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的檢查,盡可能的把問(wèn)題在原理設(shè)計(jì)階段解決,能夠
14、極大地提高電路設(shè)計(jì)的效率,減少返工的次數(shù),從而能夠有效地縮短整個(gè)設(shè)計(jì)周期、降低設(shè)計(jì)成本。否則等到了完成PCB的設(shè)計(jì)甚至已經(jīng)加工電路板才發(fā)現(xiàn)原理圖設(shè)計(jì)上的疏漏,就會(huì)造成極大的人力和物力的浪費(fèi)。</p><p> (6)生成網(wǎng)絡(luò)表等報(bào)表</p><p> 設(shè)計(jì)好原理圖之后需要生成網(wǎng)絡(luò)表,用以進(jìn)行后續(xù)的PCB設(shè)計(jì),還可以選擇元件清單等各種報(bào)表,用以進(jìn)行器件的購(gòu)買(mǎi)以及進(jìn)行電路評(píng)判等工作。<
15、;/p><p><b> (7)保存輸出</b></p><p> 對(duì)最終完成的原理圖設(shè)計(jì)要進(jìn)行保存,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也要經(jīng)常對(duì)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行保存,避免發(fā)生意外導(dǎo)致設(shè)計(jì)資料的丟失。如果需要可以將原理圖打印輸出。</p><p><b> 3.原理圖電路:</b></p><p> 繪制AT89C51
16、單片機(jī):</p><p> AT89C51單片機(jī):</p><p> 4.ERC及網(wǎng)絡(luò)表的導(dǎo)出:</p><p> 電氣規(guī)則檢查(ERC):</p><p><b> ERC結(jié)果:</b></p><p><b> 生成的網(wǎng)絡(luò)表:</b></p>&l
17、t;p> 三.PCB設(shè)計(jì)的一般流程</p><p> PCB版圖設(shè)計(jì)一般流程如下圖所示:</p><p><b> 1.原理圖設(shè)計(jì)</b></p><p> 在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之前一般都需要先進(jìn)行原理圖的繪制,設(shè)計(jì)電路從邏輯上所需實(shí)現(xiàn)的功能,然后指定好各個(gè)元件的封裝信息,生成網(wǎng)絡(luò)表。如果電路簡(jiǎn)單,也可以通過(guò)PCB編輯器直接設(shè)計(jì)印制電
18、路板,但這種情況不多。</p><p><b> 配置PCB編輯環(huán)境</b></p><p> 在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之前,需要對(duì)編輯環(huán)境參數(shù)做一些設(shè)置,包括設(shè)置電路格點(diǎn)類(lèi)型選擇、光標(biāo)樣式、電路板板層設(shè)置等。其中板層設(shè)置需要根據(jù)設(shè)計(jì)的電路情況進(jìn)行選擇,其他環(huán)境參數(shù)用戶(hù)可以根據(jù)個(gè)人習(xí)慣進(jìn)行設(shè)置,一般采用默認(rèn)即可。</p><p><b>
19、 規(guī)劃電路板</b></p><p> PCB設(shè)計(jì)首先要根據(jù)電路進(jìn)行這個(gè)整體規(guī)劃,主要是大概確定電路板的屋里尺寸,一般處于成本和設(shè)計(jì)要求的考慮需要電路板盡量小,但尺寸過(guò)小又會(huì)導(dǎo)致走線困難等問(wèn)題,所以需要綜合考慮。電路板尺寸可以在進(jìn)行元件布局時(shí)進(jìn)一步調(diào)整,但一般要在布線之前確定最終尺寸。</p><p><b> 引入網(wǎng)絡(luò)表</b></p>
20、<p> 網(wǎng)絡(luò)表是原理圖同PCB之間的橋梁。通過(guò)引入網(wǎng)絡(luò)表,原理圖中的元件封裝就會(huì)引入到PCB編輯器中,同時(shí)根據(jù)原理圖的定義確定各個(gè)元件引腳之間電氣邏輯連接關(guān)系。PROTEL99SE提供了原理圖到PCB的直接同步功能,其實(shí)質(zhì)上同引入網(wǎng)絡(luò)表的作用是一樣的。</p><p><b> 元件布局</b></p><p> 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表引入的元件封裝就代表著
21、實(shí)際元件的安放位置,調(diào)整其相互之間的位置關(guān)系就是布局要完成的工作。在進(jìn)行元件布局時(shí)要綜合考慮走線以及功能等各種因素,良好的布局要保證電路功能的正常實(shí)現(xiàn)、避免元件之間的相互干擾,同事還要便于走線以及便于閱讀。合理的布局是保證電路板正常工作的基礎(chǔ),對(duì)后面的布線工作也有很大影響,在設(shè)計(jì)時(shí)要多加考慮。PROTEL 99 SE 提供了自動(dòng)布局功能,但是精確度不夠理想,因此在設(shè)計(jì)中一般都采用手工布局,如果設(shè)計(jì)的電路很復(fù)雜,用到的元件很多,可以先使用
22、自動(dòng)布局功能進(jìn)行整體布局,然后對(duì)局部在進(jìn)行細(xì)致的手工修改。</p><p><b> 布線</b></p><p> 布線是PCB的關(guān)鍵步驟,布線的成功與否直接決定了電路板的功能是實(shí)現(xiàn)。PROTEL 99 SE 提供了強(qiáng)大的自動(dòng)布線功能,用戶(hù)可以通過(guò)設(shè)置布線規(guī)則對(duì)導(dǎo)線線寬、平行線間距、倒孔大小等各種參數(shù)加以約束,從而布置出既符合制作工藝要求又滿(mǎn)足用戶(hù)需求的導(dǎo)線。自
23、動(dòng)布線完成后。系統(tǒng)會(huì)給出布線成功率,導(dǎo)線總數(shù)等提示。對(duì)于不符合要求的線路,用戶(hù)可以手工進(jìn)行調(diào)整。</p><p><b> 規(guī)則檢查</b></p><p> PROTEL 99 SE 提供規(guī)則檢查功能,用于檢查PCB的設(shè)計(jì)是否符合設(shè)置的規(guī)則,防止出現(xiàn)疏忽等原因?qū)е碌腻e(cuò)誤。</p><p><b> 導(dǎo)出PCB以及打印</
24、b></p><p> 完成PCB設(shè)計(jì)并檢查無(wú)誤后即可將PCB文件導(dǎo)出。對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果還可以打印輸出,便于對(duì)照查看。</p><p> 2.創(chuàng)建PCB文件:</p><p><b> 加載網(wǎng)絡(luò)表:</b></p><p><b> 元件加載后的效果:</b></p><
25、p> 元件自動(dòng)布局后的效果:</p><p><b> 調(diào)整后的PCB板:</b></p><p><b> 敷銅后的效果:</b></p><p><b> 設(shè)計(jì)結(jié)果分析</b></p><p> 本次設(shè)計(jì)的PCB板為雙面板,由于雙面板的頂層和底層都可以走線,
26、所以雙面板可以設(shè)計(jì)出更復(fù)雜的電路板,但同時(shí)也增加了設(shè)計(jì)的難度。在布線過(guò)程中就出現(xiàn)了一些線難以布通的情況,后來(lái)將線改布在了另一層才可以通過(guò)。對(duì)于更加復(fù)雜的多面板,則需要添加過(guò)孔才可以實(shí)現(xiàn)。</p><p> 在調(diào)整元器件時(shí),可以先使用自動(dòng)布局。但由于自動(dòng)布局的效果往往不是很理想,所以在自動(dòng)布局的基礎(chǔ)上還需進(jìn)行手工調(diào)整,才能使整個(gè)PCB布局合理美觀。</p><p> 為了提高電路板的抗干
27、擾能力,所以還對(duì)PCB板的底層和頂層進(jìn)行了敷銅。</p><p> 當(dāng)然,這次設(shè)計(jì)的PCB板也有些不足的地方:元器件的布局不是很美觀;因?yàn)椴季€是在自動(dòng)布線的基礎(chǔ)上再進(jìn)行的改進(jìn),所以一些走線也不是很美觀。</p><p> 五 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì) </p><p> 每經(jīng)歷過(guò)一次課程設(shè)計(jì),都會(huì)讓人脫胎換骨一次。對(duì)于這句話我現(xiàn)在是深有體會(huì)!</p>
28、<p> 這次PCB課程設(shè)計(jì)總共花了一個(gè)星期的時(shí)間,我了解到《電子線路設(shè)計(jì)與PCB制作》是電子、通信工程等信息大類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)技術(shù)課程。電路的仿真和PCB版的設(shè)計(jì)是嵌入式系統(tǒng)工程的一部分。而學(xué)習(xí)這門(mén)課程目的是為了讓學(xué)生掌握電路設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、技能、方法,努力消除校企之間人才要求的落差,更好地適應(yīng)企業(yè)或社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需要。這次課程設(shè)計(jì),使我們熟悉了Protel 99 SE,為今后進(jìn)步學(xué)習(xí)和使用Protel 打下了一
29、定的基礎(chǔ),同時(shí)也提高了我們的實(shí)踐動(dòng)手能力及思考、解決問(wèn)題的能力,也是我們懂得團(tuán)隊(duì)智慧的無(wú)窮及團(tuán)隊(duì)合作的重要性。學(xué)PCB感覺(jué)不是一件簡(jiǎn)單的事,雖然看別人操作很容易,但當(dāng)自己動(dòng)手卻會(huì)出現(xiàn)一系列的問(wèn)題甚至有時(shí)結(jié)果看起來(lái)一樣,可還是有很大的差別。在綜合布線方面是一件很細(xì)的活而且考慮的要很多,因?yàn)樗绊懼到y(tǒng)的性能。這次課程設(shè)計(jì)有利于提高我們的動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力,能讓我們把所學(xué)的書(shū)本知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去,同時(shí)也豐富了我們的業(yè)余生活提高我
30、們對(duì)知識(shí)的理解能力。</p><p> 通過(guò)幾天的PCB設(shè)計(jì)過(guò)程,將從書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐,學(xué)會(huì)了初步用Protel繪制原理圖的基本方法,雖然這個(gè)過(guò)程中遇到了一些困難,但是在解決這些問(wèn)題的過(guò)程無(wú)疑也是對(duì)自己自身專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的一種提高。當(dāng)最終繪制成功的時(shí)候也是對(duì)自己的一種肯定。增強(qiáng)了自己在專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)方面的信心。</p><p><b> </b></p>
31、;<p><b> 六.參考文獻(xiàn)</b></p><p> 《Protel99SE印刷電路板設(shè)計(jì)教程》 肖玲妮 袁增貴主編 清華大學(xué)出版社 2003年8月第一版</p><p> 《Protel99SE電路設(shè)計(jì)與制板》 朱云芳 江樺 翟旭主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2007年11月第一版</p><
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