PCB线路板基础知识讲义--ppt课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,ppt课件,*,国家级精品课程,电子,CAD,课件,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,ppt课件,*,第五讲,Protel 99se,PCB,基础知识,湖南信息职业技术学院,电子,CAD,设计课程组,1,ppt课件,第五讲Protel 99se PC,学习目标：,印制电路板的结构和分类等基本概念,元件布局和布线的基本原则,手动和自动设计印制电路板的工作流程,教学重点：,PCB,元件布局和布线的基本原则,2,ppt课件,学习目标：2ppt课件,教学内容,5.1,印刷电路板的基本概念,5.2,印刷电路板的专用名词,5.3PCB布局、布线基本原则,5.4,印刷电路板设计的一般流程,3,ppt课件,教学内容5.1印刷电路板的基本概念3ppt课件,5.1,印刷电路板的基本概念,印制电路板：,即,PCB,板，是由绝缘基板和附在其上的印制导电图形（焊盘、过孔、铜膜导线）以及说明性文字（元件轮廓、型号、参数）等构成。印制板按结构划分为单面板、双面板、多层板三种。多层板又可以按层数分为三层、四层、六层板等。,单面板：,一面有敷铜，另一面没有敷铜的电路板，它只可在敷铜的一面布线，另一面放置元件。 结构如图,1,所示。,双面板：,包括顶层（,Top Layer,）和底层（,Bottom Layer,）两层，两面都有敷铜，均可布线。结构如图,1,所示。,多层板：,是包含了多个工作层面的电路板。除了顶层、底层以外，还包括中间层、内部电源,/,接地层等。多层电路板包括三层或三层以上，如四层板、六层板等 。结构如图,2,所示。,4,ppt课件,5.1印刷电路板的基本概念印制电路板：即PCB板，是由绝缘,图,1,单,面板与双面板结构图,图,2,四层板,结构图,返回,5,ppt课件,图1单面板与双面板结构图图2四层板结构图返回5ppt课件,5.2,印刷电路板的专用名词,信号层,（,Signal Layers,）,:,主要用于放置连接数字或模拟信号的铜膜走线。,层电源,/,接地层,（,Internal Plane,）,:,主要用于布置电源线及接地线。,机械层,（,Mechanical Layers,）：主要用于放置各种指示和说明文字，如电路板尺寸。,阻焊层,（,Solder Mask,）：,Top/Bottom Solder Mask,为顶,/,底层阻焊层， 主要用于丝网漏印版，将不需要焊接的地方涂上阻焊剂。,丝印层,（,Silksreen,）,:,用于印刷标识元件的名称、参数和形状。有,Top/Bottom Overlay,顶,/,底层丝印层,穿透层,(,Multi Layer),：用于放置所有穿透式焊盘和过孔。,禁止布线层,(Keep Out),：用于设置布线范围和电路板尺寸。,安全间距,(Clearance),是铜线与铜线、铜线与焊盘、焊盘与焊盘、焊盘与过孔之间的最小距离。,6,ppt课件,5.2印刷电路板的专用名词信号层（Signal Layer,元件封装：,元件封装的定义规则为元件类型,+,焊点距离,+,元件外形。,针脚式元件封装：,元件引脚带有针脚形状，在焊接时必须把元件引脚插入焊点导通孔，加上焊锡，通过焊接连接引脚和焊盘。因为针脚式元件的引脚贯穿整个电路板的各个板层，所以在焊点属性设置中，,Layer,板层属性必须设置位,Multi Layer,。,表面贴片式元件：,元件引脚用焊锡粘贴在印制电路板表面板层，因为表面贴片式元件的引脚仅仅作用于电路板单一层面，所以在板层属性设置中，,Layer,必须指定电路板板层（,Top Layer,或,Bottom Layer,）。,导线：,电路板上布置的导线都是铜质的，称为铜膜导线或简称为导线，用于传递各种电流信号。,飞线：,飞线是虚线，它指示元件焊点之间的连接关系，导线实现飞线的意图。,焊盘：,焊盘的主要作用是通过引脚来固定元件，每一焊盘对一个引脚，在焊盘部位放置引脚和融化的焊锡，冷却后焊锡凝固从而将元件牢牢固定住。,过孔：,过孔在多层电路板设计中，它用于连接不同板层间的导线。,返回,7,ppt课件,元件封装：元件封装的定义规则为元件类型+焊点距离+元件外形。,5.3PCB布局、布线基本原则,一、元件布局基本规则,元件布局的基本过程如下：先规划电路板的尺寸，在确定特殊元件的位置后，根据电路的流程安排各功能单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。在放置功能单元电路的元件时，一般以其核心元件为中心，围绕它布局，元器件应整齐、均匀、紧凑地排列在,PCB,板上。根据元器件间的连线关系，要适当调整元件的位置，如旋转元件、左右或上下移动元件，使元件之间的连线尽量短些。,元件的布局就像下棋的布局，直接关系到电路板设计的成败。应当从机械结构、散热、电磁干扰、以后布线的方便性等多方面综合考虑。,8,ppt课件,5.3PCB布局、布线基本原则 一、元件布局基本规则8p,1,机械方面,（,1,）确定,PCB,板尺寸、大小。最佳形状为矩形，长宽比为,3:2,或,4:3,。实践中也有各种异形板，如环形的操作板，这就要根据实际情况来定。当电路板尺寸大于,200150mm,时，应适当增加厚度，或在电路板中增加支撑定位孔。,（,2,）先安排特殊器件，如外部接插件、显示器件，其定位要考虑和其他机械部件的配合。,（,3,）重量超过,15g,的元器件应当用支架固定，又大又重的元件不宜直接安放到电路板上。,（,4,）电位器、可调电感、线圈、可变电容器等可调元件，布局时应考虑整机结构。如在机内调节，应放在印制板方便调节的地方；如在机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱上的位置相适应。,（,5,）应当留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。,（,6,）位于电路板边缘的器件，离电路板边缘的距离一般不小于,2mm,。,（,7,）定位孔、标准孔等非安装孔周围,1.27mm,内不得贴装元、器件，螺钉等安装孔周围,3.5mm,（对于,M2.5,）、,4mm,（对于,M3,）内不得贴装元器件；,9,ppt课件,1机械方面9ppt课件,2,散热方面,（,1,）发热元器件应放在印制电路板易于散热的地方，如板子边缘、通风处。竖放的板子，发热元件应放到板子上部，双面板的底层不得放置发热元件。,（,2,）发热量较大的元件，不宜放在印制板上。,（,3,）怕热元件如电解电容、晶振、锗管等，要与发热元件隔开一段距离。,（,4,）发热元件不能紧邻导线和热敏元件；高热器件要均衡分布；,10,ppt课件,2散热方面10ppt课件,3,电磁干扰,（,1,）集成电路的去藕电容要尽量就近安放，一般工作频率在,10Mhz,以下的用,0.1uF,电容，,10Mhz,以上的用,0.01uF,的电容。,（,2,）某些元件或导线间有较高的电位差，应加大距离，以免放电。带高压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。,（,3,）易互相干扰的元器件不能靠得太近，输入输出元器件应尽可能远离，避免反馈干扰。,（,4,）高频元器件为减小分布参数，一般就近安放（不规则排列），一般电路（低频电路）应因规则排列，便于装焊。,11,ppt课件,3电磁干扰11ppt课件,4,其它方面,（,1,）按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近集中原则，同时数字电路和模拟电路分开；,（,2,）卧装电阻、电感（插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路；,（,3,）电源插座要尽量布置在印制板的四周。电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔；,（,4,）所有,IC,元件单边对齐，有极性元件极性标示明确；,（,5,）板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充，网格大于,8mil(,或,0.2mm),；,（,6,）贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。重要信号线不准从插座脚间穿过；,（,7,）贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致；,（,8,）有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。,12,ppt课件,4其它方面12ppt课件,二、元件布线规则,（,1,）画定布线区域距,PCB,板边,1mm,的区域内，以及安装孔周围,1mm,内，禁止布线；,（,2,）一般将公共地线布置在印制板的边缘，便于与机架（地）相连接。导线与印制板的边缘应留有一定距离。,（,3,）多级电路为防止局部电流而产生地阻抗干扰，各级电路应在一点接地（或尽量集中接地），高频电路（,30MHz,以上）常采用大面积接地，这时各级的内部元件也应集中一小块区域接地。,（,4,）易受干扰器件和线路可用地线包围。,（,5,）电路中数字地和模拟地要分开，然后在一点接地，以防形成地回路。,（,6,）电源线和地线靠近点，尽量减小围出的面积，以降低电磁干扰。,（,7,）注意电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信号线不能出现回环走线,（,8,）导线间避免近距离平行走长线，这样寄生耦合较大。双面印制线避免平行，最好垂直或斜交。,（,9,）输入输出线最好远离，中间可用地线隔开。,13,ppt课件,二、元件布线规则13ppt课件,（,10,）导线应走平直，不应有急剧的弯曲和出现尖角，应用圆弧或折线过渡。,（,11,）数字回路和模拟回路要分开，避免高频和低频信号的干扰。,（,12,）载流大的导线应宽些，印制板上线宽和电流的关系大约是每毫米线宽允许载流,1,安培。一般导线宽度在,0.3mm,2.0mm,之间。电源线一般取,0.5,1.0mm,（,20mil,40mil,）,地线一般取,1.0 mm(40mil),以上。在可能的情况下，导线尽量宽些。,（,13,）不同网络的走线、焊盘、过孔之间要保持一定距离，一般整个板子可设为,0.254mm(10mil),，较空的板子可设为,0.3mm,，较密的贴片板子可设为,0.2,0.22mm,，,0.1mm,以下是绝对禁止的。,返回,14,ppt课件,（10）导线应走平直，不应有急剧的弯曲和出现尖角，应用圆弧或,进入,PCB,编辑环境，初步规划电路板。确定电路板的尺寸，定义电气边界，放置安装定位孔。,选择元件面，添加所需要的元件封装库，从中调出所要的元件封装，并放置到刚才定义的电气范围内。,手工将元件封装拖放到合适的位置，修改元件标称、参数等说明性符号。,根据电路原理图，手工在元件封装的焊盘间连线。,适当修改电路板的走线、安装定位孔和边界，确认无误后保存,PCB,文件。,规划电路板,手工放置元件、修改属性,手动布线,添加元件封装库,手工布局及确定边界,一、 手工设计印制电路板,手工设计印制电路板指布线等环节由人工完成，一般在设计比较简单的电路时使用。其基本方法如下：,5.4,印刷电路板设计的一般流程,15,ppt课件,进入PCB编辑环境，初步规划电路板。确定电路板的尺寸，定义,二、自动设计印制电路板,自动设计印制电路板指在设计中适当运用计算机的自动布局、自动布线等自动化功能，减轻人的劳动量。一般用在较复杂的印制电路板设计中，大型系统的印制电路板如果完全靠人工设计几乎不可想象，设计者先手工设计某些关键线路，其它的再由计算机来完成。自动设计印制电路板基本方法如下：,16,ppt课件,二、自动设计印制电路板 自动设计印制电路板指在设计中适当运,进入,SCH,编辑环境，输入原理图，并生成网络表文件。,进入,PCB,编辑环境，设置好工作环境参数，规划电路板。,添加所需的元件封装库，选择元件面，利用前面生成的网络表自动调入所有元件的封装。,手工布局或自动布局后，再适当调整元件位置。,设置布线规则，确定自动布线时必须遵守的各种电气规范，使计算机自动布线的结果符合要求。,先手工布设某些线路，或者直接开始计算机自动布线。如果布线结束后，局部线路过密或无法布通，则重新调整元件布局，再布线直到满意为止。,手工适当调整部分线路，然后根据原理图检查布线结果有无错误，最后保存文件。,返回,17,ppt课件,进入SCH编辑环境，输入原理图，并生成网络表文件。返回17p,谢 谢,OVER !,18,ppt课件,谢 谢OVER !18ppt课件,