電子電路cad技術(shù)項目3-流水彩燈單面pcb設(shè)計

1、《電子電路CAD技術(shù)》,項目3 繪制流水彩燈原理圖和設(shè)計PCB單面板,【項目導(dǎo)讀】,項目2 體會了SCH和PCB的設(shè)計過程。本項目繼續(xù)鞏固已學(xué)技能，并學(xué)習(xí)繪圖常遇到的一些問題。,知識目標(biāo),了解SCH和PCB工作環(huán)境的設(shè)置。熟悉Protel軟件中各集成電路廠家的元器件庫。了解捕獲柵格、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號、電氣規(guī)則檢查和網(wǎng)絡(luò)表等概念。,會建立項目工程文件、SCH文件和PCB文件，并以工程方式打開。能添加/移除元器件庫；能查找元器件。能正確快速

2、完成電路連線，會使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號建立電氣連接。能對電路圖進行編譯檢查，并會簡單排錯。會生成并閱讀網(wǎng)絡(luò)表，會輸出原理圖元件清單。會排除錯誤，梳理將原理圖元器件封裝和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系裝入到PCB文件。能對PCB元器件進行手動布局。會設(shè)置布線寬度、間距、布線層；會手動連接PCB元器件。,技能目標(biāo),電路圖如圖3-1所示流水彩燈電路原理圖。圖中555時基振蕩電路產(chǎn)生脈沖，作為CD4017計數(shù)輸入信號，CD4017依次輸出高電平，使10盞彩燈按排列順

3、序發(fā)光。,,【項目引入】,圖3-1 彩燈流水電路原理圖,任務(wù)目標(biāo),1 . 繪制圖3-1所示電路原理圖，保證電氣連線正確。,圖3-1 流水彩燈原理圖,任務(wù)目標(biāo),2. 初步設(shè)計完成PCB單面板布線，如圖3-2所示。要求：一般導(dǎo)線寬30mil，安全間距15mil，手動布線PCB元器件，允許兩三條飛線，在電路板中用其他線標(biāo)注出來，便于實際制板時用軟跳線連接。,圖3-2 流水彩燈PCB單面板,【任務(wù)分析與具體實施過程】,正確繪制完成原理

4、圖，將原理圖裝入到PCB中，常會出現(xiàn)各種錯誤，常見錯誤的排除，請看技能鏈接。,具體任務(wù)實施,任務(wù)3.1 創(chuàng)建項目文件，并在項目中創(chuàng)建原理圖文件任務(wù)3.2 繪制原理圖文件任務(wù)3.3 編譯檢查原理圖任務(wù)3.4 生成元件清單報表任務(wù)3.5 SCH網(wǎng)絡(luò)表的產(chǎn)生及閱讀任務(wù)3.6 手動完成PCB單面布線,這些任務(wù)就是實際的ＰＣＢ圖的設(shè)計過程。一個任務(wù)的完成，再做另一個任務(wù)。主要由教師帶領(lǐng)下一邊講解操作，學(xué)生一邊跟隨實踐操作，采用

5、小步驟教學(xué)。,任務(wù)的教學(xué)方式,任務(wù)3.1 創(chuàng)建項目文件，并在項目中創(chuàng)建原理圖文件,1.創(chuàng)建項目工程文件1）啟動Protel DXP 2004。2）執(zhí)行【文件】→【創(chuàng)建】→【項目】→【PCB項目】，可以完成PCB項目文件的創(chuàng)建。3)執(zhí)行【文件】→【保存項目】將項目文件保存為“流水彩燈.PrjPCB”.,2.在項目中創(chuàng)建原理圖文件1)執(zhí)行【文件】→【創(chuàng)建】→【原理圖】，在“流水彩燈.PrjPCB”項目下完成原理圖文件的創(chuàng)建。2）在

6、項目所在的目錄中保存文件為“流水彩燈.SCHDOC”,初涉電路原理圖的繪制，最棘手的事不知道元器件在哪里。本項目用到的元器件如表3-1所示。,任務(wù)3.2 繪制電路原理圖,知識鏈接,任務(wù)3.2.1 加載元器件庫,圖3-12　加載Miscellaneous Devices.Intlib和Miscellaneous Connectors.Intlib常用庫,(1)元件庫的加載　電路原理圖主要包括元器件與線路兩大元素。,任務(wù)3.2.1 加載元

7、器件庫,圖2-12　加載Miscellaneous Devices.Intlib和Miscellaneous Connectors.Intlib常用庫(續(xù)),(2)刪除元件庫　載入過多的元件庫，會占用一定的系統(tǒng)資源，降低軟件的運行速度，在繪制原理圖時還需要把一些不再使用的元件庫卸載。,圖3-13　卸載多余的元件庫,任務(wù)3.2.1 加載元器件庫,任務(wù)3.2.2 Search法查找元器件,對于不知道元器件所在的元器件庫名稱，可利用元器件的S

8、earch法進行查找。,圖3-10　查找法放置元器件的操作方法,圖3-11　查找法放置三端穩(wěn)壓電源MC78L05CP的操作方法(續(xù)),任務(wù)3.2.2 Search法查找元器件,任務(wù)3.2.3 取消元器件引腳方向上的箭頭,,元器件的引腳方向，用以表明電信號的方向，器件555、CD4017放置好后，引腳標(biāo)有方向箭頭，但不需要顯示的，執(zhí)行命令【工具】/【原理圖優(yōu)先設(shè)定】，在彈出的對話框【原理圖】選項中，去掉【引腳方向】前面的復(fù)選框。,3.2.

9、4多個同類元器件的放置與屬性修改,在Miscellaneous Devices.Intlib庫中找到發(fā)光二極管，雙擊該元件，發(fā)光二極管的輪廓粘附在光標(biāo)上，此時按“空格”鍵元件逆時針選擇90度。按“X”鍵元件水平翻轉(zhuǎn)。按“Y”鍵元件垂直翻轉(zhuǎn)。按“Tab”鍵打開“元件屬性”對話框，可根據(jù)原理圖的需要修改元器件的編號及其他屬性。如圖3-14,單擊鼠標(biāo)左鍵放置元件LED1，之后連續(xù)放置的LED屬性不變，編號會自動加“1”.如圖3-15.

10、,以發(fā)光二極管LED為例講解多個同類元器件的放置：,3.2.4多個同類元器件的放置與屬性修改,,圖3-14　電容器的元件屬性對話框,3.2.4多個同類元器件的放置與屬性修改,按信號流向和電路功能布局元器件。,圖3-15　元器件整體放置及大致布局,任務(wù)3.2.5 電氣連接流水彩燈電路原理圖,完成電氣連接的流水彩燈電路原理圖如圖3-16所示，如何完成元器件間的電氣連接呢？,圖3-16　已完成電氣連接的流水燈電路原理圖,任務(wù)3.2.5 電氣連

11、接流水彩燈電路原理圖,1.導(dǎo)線連接實體導(dǎo)線連接方法，同項目2任務(wù)2.3.4,任務(wù)3.2.5 電氣連接流水彩燈電路原理圖,2.電源、接地符號的放置與連接實體導(dǎo)線連接方法，同項目2任務(wù)2.3.3,3.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的放置,定義:網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號一般由字母或者數(shù)字組成，具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的導(dǎo)線，其電氣上是相連的。作用：原理圖中，有時需要連接的元器件距離較遠，或被其他導(dǎo)線隔著，不便直接連接導(dǎo)線，此處可使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號（Net Label）建立電氣連接，便于讀

12、者閱讀電路圖。,3.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的放置,圖3-17　放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號,特別提示：1、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號必須添加在導(dǎo)線或總線上，不能直接放在元件引腳上，因為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號與引腳很難關(guān)聯(lián)，必須在引腳上先繪制一段導(dǎo)線再放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。2、將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號放置在導(dǎo)線上時，出現(xiàn)了紅色“×”號(如右上圖)，說明網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號與導(dǎo)線已經(jīng)關(guān)聯(lián)，再單擊放置。3、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號名稱最后一位是數(shù)字，且連續(xù)放置時，則會自動遞增。,1、設(shè)置電氣檢查規(guī)則　在對原理圖進行編譯之前可以設(shè)置編譯

13、參數(shù)，指定各種電氣錯誤的違規(guī)等級。,圖3-18　設(shè)置編譯參數(shù)的操作方法,任務(wù)3.3 編譯檢查原理圖,2.編譯原理圖　執(zhí)行【項目管理】→【Compile Document】，可以編譯當(dāng)前原理圖。,3-19 a　錯誤信息報告面板【Messages】,圖3-19b　編譯錯誤面板【Compile Errors】,任務(wù)3.3 編譯檢查原理圖,圖3-20　查看編譯結(jié)果,任務(wù)3.3 編譯檢查原理圖,圖3-21a　生成元器件報表清單的操作方法,圖3-2

14、1b　穩(wěn)壓電源元器件清單表圖標(biāo),3.4 生成元器件清單報表,對于比較復(fù)雜的原理圖，單憑人工統(tǒng)計元器件很容易出錯。為了方便購買元器件，可利用Protel DXP 2004提供的報表功能生成元件報表清單，操作如右圖所示。,1.生成網(wǎng)絡(luò)表在Protel的前期版本中，網(wǎng)絡(luò)表是聯(lián)系電路原理圖和PCB之間的橋梁。,圖3-22 執(zhí)行【設(shè)計】→【文檔的網(wǎng)絡(luò)表】→【Protel】，生成網(wǎng)絡(luò)表,生成的流水彩燈網(wǎng)絡(luò)表文件,任務(wù)3.5 SCH網(wǎng)絡(luò)表的產(chǎn)生及

15、閱讀,生成的流水彩燈網(wǎng)絡(luò)表文件,2.網(wǎng)絡(luò)表的閱讀,圖3-23　雙擊流水彩燈網(wǎng)絡(luò)表名稱，打開、瀏覽流水網(wǎng)絡(luò)表,任務(wù)3.5 SCH網(wǎng)絡(luò)表的產(chǎn)生及閱讀,1.雙擊流水彩燈網(wǎng)絡(luò)表名稱,2.滾動滾輪上下瀏覽網(wǎng)絡(luò)表,任務(wù)3.5 SCH網(wǎng)絡(luò)表的產(chǎn)生及閱讀,2.網(wǎng)絡(luò)表的閱讀網(wǎng)絡(luò)表的內(nèi)容由許多方括號[ ]和圓括號（ ）組成。方括號[ ]的內(nèi)容表示元器件列表。圓括號（ ）的內(nèi)容表示網(wǎng)絡(luò)列表，即元件引腳的連接關(guān)系。1）元件列表。以R1為例,任務(wù)3.

16、5 SCH網(wǎng)絡(luò)表的產(chǎn)生及閱讀,2.網(wǎng)絡(luò)表的閱讀2）網(wǎng)絡(luò)列表。,任務(wù)3.5 SCH網(wǎng)絡(luò)表的產(chǎn)生及閱讀,流水彩燈網(wǎng)絡(luò)表,任務(wù)3.6 手動完成PCB單面板布線,,任務(wù)3.6.1 在項目中新建PCB文件并保存,,圖3-23 創(chuàng)建的流水彩燈印制板文件,任務(wù)3.6.2 將原理圖內(nèi)容更新到PCB圖,方法一：原理圖中執(zhí)行：設(shè)計/ Update PCB Document 項目3 流水彩燈.pcbdoc。方法二：PCB圖中執(zhí)行：設(shè)計/ Import

17、Changes From 項目3 流水彩燈.PRJPCB。,圖3-24 執(zhí)行命令后的工程變化對話框,用以上任一種方法，系統(tǒng)都會彈出圖3-24所示的對話框。,1.單擊該按鈕，檢查元器件的封裝和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系更改是否正確有效，若有錯則返回原理圖修改，沒錯則做第2步。,2.單擊該按鈕，系統(tǒng)執(zhí)行所有更改操作，若“完成”出現(xiàn)錯誤，返回原理圖修改，否則點“關(guān)閉”按鈕,檢查結(jié)果,3.單擊“關(guān)閉”,任務(wù)3.6.2 將原理圖內(nèi)容更新到PCB圖,單擊“關(guān)閉”按

18、鈕，系統(tǒng)自動切換到PCB工作區(qū)，此時可看到載入的元器件封裝和飛線。如圖3-25。,圖3-25 原理圖元器件封裝和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系裝入到PCB文件,任務(wù)3.6.2 將原理圖內(nèi)容更新到PCB圖,執(zhí)行【查看】/【整個PCB板】，當(dāng)當(dāng)前對象移人PCB圖紙中心，如圖3-26所示。,圖3-26 原理圖元器件封裝和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系移到PCB圖紙中心,任務(wù)3.6.3 手工布局元件，規(guī)劃印制電路板,1.元件手動布局用鼠標(biāo)將PCB移到適當(dāng)?shù)奈恢?，并適當(dāng)調(diào)整元器件的方

19、向。如圖3-27所示。,,圖3－27 手工調(diào)整元件的PCB布局,任務(wù)3.6.3 手工布局元件，規(guī)劃印制電路板,2.規(guī)劃定義印制電路板1）重定義PCB板的形狀 執(zhí)行：設(shè)計/ PCB板形狀/重定義PCB板形狀，光標(biāo)變?yōu)槭中?，PCB板變?yōu)槟G色，在起點及轉(zhuǎn)彎處單擊鼠標(biāo)會，繪制矩形方框，完成后單擊右鍵。2）繪制電氣邊界選擇Keep Out Layer選項卡，執(zhí)行：放置/直線 ，繪制電氣邊界（紫色），如圖3-27所示。,,任務(wù)3.6

20、.4 按指定要求單面手動布線,1.設(shè)置單面布線、導(dǎo)線粗細、安全間距要求：單面布線，導(dǎo)線寬30mil，安全間距15mil操作：執(zhí)行菜單【設(shè)計】/【規(guī)則】，打開“PCB規(guī)則和約束編輯器”對話框。1)設(shè)置Routing Layers(布線層)規(guī)則。,圖3-28　設(shè)置布線層,任務(wù)3.6.4 按指定要求單面手動布線,2)設(shè)置Width(布線寬度)規(guī)則。如圖3-29.,任務(wù)3.6.4 按指定要求單面手動布線,3)設(shè)置Clearance(

21、安全間距)規(guī)則。,圖3-30　設(shè)置安全間距,任務(wù)3.6.4 按指定要求單面手動布線,2.手動連線1）手動布線（1)切換Bottom Layer為當(dāng)前工作層。（2）調(diào)用命令：方法一、單擊工具欄中的 按鈕方法二、執(zhí)行右圖所示的菜單命令（3）移動十字光標(biāo)到手動布線的焊盤上，單擊鼠標(biāo)左鍵（4）單擊鼠標(biāo)右鍵或“ESC”鍵，結(jié)束本次手動布線。完成后的PCB板效果如圖3-32,任務(wù)3.6.4 按指定要求單面手動布線,,圖3-

22、32　手動連接PCB單面板,任務(wù)3.6.4 按指定要求單面手動布線,2.手動連線2）跳線U2第6引腳和LED8第1引腳間的飛線如圖3-32所示，由于同層面導(dǎo)線不能交叉，采用跳線連接。連接方法：放置焊盤（pad），并設(shè)置所在層別為Multi-layer，且焊盤網(wǎng)絡(luò)為NetLED8_1，連續(xù)放置兩個，完成后的如圖3-33所示。,任務(wù)3.6.4 按指定要求單面手動布線,2.手動連線2）跳線,圖3-33　單面板飛線處理,PCB參數(shù)設(shè)

23、置在“PCB板選擇項”對話框完成，主要包括測量單位設(shè)置、網(wǎng)格設(shè)置和圖紙位置設(shè)置等。執(zhí)行菜單命令：設(shè)計/PCB板選擇項。彈出如圖3-34所示的對話框。（和原理圖環(huán)境參數(shù)設(shè)置相似）,知識鏈接 PCB編輯環(huán)境,圖3-34　“PCB板選擇項”對話框,將SCH載入PCB時常見錯誤及其修改,技能鏈接,1.找不到元器件封裝,圖3-35　“工程變化訂單(ECO)”出錯警告,解決的方法：切換到原理圖編輯環(huán)境，雙擊元件U1，在屬性對話框中，按【追加】按

24、鈕，添加封裝為“DIP-8”，重新裝載網(wǎng)絡(luò)表，執(zhí)行“工程變化訂單(ECO)”時就不會再出現(xiàn)錯誤警告標(biāo)志。,將SCH載入PCB時常見錯誤及其修改,技能鏈接,2.元器件封裝少引腳,圖3-36　“工程變化訂單(ECO)”出錯警告,解決的方法：切換到原理圖編輯環(huán)境，雙擊元件U1，在屬性對話框中，編輯封裝為“DIP-8”，重新裝載網(wǎng)絡(luò)表，執(zhí)行“工程變化訂單(ECO)”。,將SCH載入PCB時常見錯誤及其修改,技能鏈接,基本完成PCB設(shè)計后，怎樣處

25、理不合適的封裝與網(wǎng)絡(luò),PCB圖設(shè)計完后，還得進一步檢查，如元件封裝是否合適，導(dǎo)線間距是否太?。ㄒ滓鸲搪罚副P是否合理，元件位置是否合適等。分析圖3-33的問題：1、R3的封裝不符合實際需要，圖形輪廓太大，浪費制板面積；改為VR5.2、C1、C2封裝應(yīng)改為CAPPR2-5*6.8封裝。 2—焊盤間距為2mm；5—外殼直徑為5mm。3、發(fā)光二極管的圖形太大，是臥式的，且實踐有正負極，為便于安裝，可套用CAPPR2-

26、5*6.8封裝。,,歸納提高,注意：不同元件可用同一種封裝，只要焊盤間距和圖形輪廓與實踐元器件相符。,基本完成PCB設(shè)計后，怎樣處理不合適的封裝與網(wǎng)絡(luò),改元件封裝有兩種方法：方法一、在原理圖中更換封裝，再次同步更新到對應(yīng)的PCB圖，此時PCB圖中的焊盤變成綠色（警告或錯誤），刪除ROOM框，并修改綠色的連續(xù)，直至沒有綠色。方法二、直接在PCB圖中更改封裝。具體操作如下（以C2為例）1）雙擊C2封裝圖形，打開屬性對話框，如圖3-39

27、。2）進入瀏覽元件庫對話框，如圖3-40，瀏覽元件封裝選擇CAPPR2-5*6.8。調(diào)整后的流水彩燈PCB板如圖3-41,,歸納提高,,單擊,圖3-39　封裝屬性對話框,基本完成PCB設(shè)計后，怎樣處理不合適的封裝與網(wǎng)絡(luò),歸納提高,3-40　更改封裝,基本完成PCB設(shè)計后，怎樣處理不合適的封裝與網(wǎng)絡(luò),歸納提高,圖3-41　后期檢查修改后的PCB圖,基本完成PCB設(shè)計后，怎樣處理不合適的封裝與網(wǎng)絡(luò),歸納提高,小 結(jié),繼續(xù)強調(diào)在項目中新