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1、单管放大电路设计1第1页，本讲稿共30页 手工设计手工设计PCBPCB是用户直接在是用户直接在PCBPCB软件中根据原理图进软件中根据原理图进行手工放置元件、焊盘、过孔等，并进行线路连接的操行手工放置元件、焊盘、过孔等，并进行线路连接的操作过程，手工设计的一般步骤如下。作过程，手工设计的一般步骤如下。规划印制电路板。规划印制电路板。放置元件、焊盘、过孔等。放置元件、焊盘、过孔等。元件布局。元件布局。手工布线。手工布线。电路调整。电路调整。输出输出PCBPCB。以下采用单管放大电路为例以下采用单管放大电路为例介绍手工布线方法，电路样图如介绍手工布线方法，电路样图如图图5-15-1所示。所示。2第
2、2页，本讲稿共30页 在在PCBPCB设计中，首先要规划印制板，即定义印制板的机械轮廓设计中，首先要规划印制板，即定义印制板的机械轮廓和电气轮廓。和电气轮廓。印制板的机械轮廓是指电路板的物理外形和尺寸，需要印制板的机械轮廓是指电路板的物理外形和尺寸，需要根据公司和制造商的要求进行相应的规划，机械轮廓定义在根据公司和制造商的要求进行相应的规划，机械轮廓定义在4 4个机械层上，比较合理的规划机械层的方法是在一个机械层上个机械层上，比较合理的规划机械层的方法是在一个机械层上绘制电路板的物理轮廓，而在其它的机械层上放置物理尺寸、绘制电路板的物理轮廓，而在其它的机械层上放置物理尺寸、队列标记和标题信息等
3、。队列标记和标题信息等。印制板的电气轮廓是指电路板上放置元件和布线的范印制板的电气轮廓是指电路板上放置元件和布线的范围，电气轮廓一般定义在禁止布线层上，是一个封闭的区围，电气轮廓一般定义在禁止布线层上，是一个封闭的区域。域。通常在一般的电路设计中仅规划通常在一般的电路设计中仅规划PCBPCB的电气轮廓，本例中采的电气轮廓，本例中采用公制规划。用公制规划。一、规划一、规划PCBPCB 3第3页，本讲稿共30页 执行菜单执行菜单“设计设计”“PCBPCB板选择项板选择项”，设置单位制为，设置单位制为MetricMetric（公制）；设置可视栅格（公制）；设置可视栅格1 1、2 2分别为分别为1mm
4、1mm和和10mm10mm；捕获；捕获栅格栅格X X、Y Y均和元件网格均和元件网格X X、Y Y均为均为0.5mm.0.5mm.执行菜单执行菜单“设计设计”“PCBPCB板层次颜色板层次颜色”，设置显示可，设置显示可视栅格视栅格1 1（Visible Grid1Visible Grid1）。）。执行菜单执行菜单“工具工具”“优先设定优先设定”，屏幕弹出，屏幕弹出“优先优先设定设定”对话框，选中对话框，选中“DisplayDisplay”选项，在选项，在“表示表示”区中选中区中选中【原点标记原点标记】复选框，显示坐标原点。复选框，显示坐标原点。执行菜单执行菜单“编辑编辑”“原点原点”“设定设定
5、”，定义相对，定义相对坐标原点，设定后，沿原点往右为坐标原点，设定后，沿原点往右为+x+x轴，往上为轴，往上为+y+y轴。图轴。图5-5-3 3 定义位置坐标定义位置坐标 用鼠标单击工作区下方标签中的，将当前工作层设置为用鼠标单击工作区下方标签中的，将当前工作层设置为Keep Out LayerKeep Out Layer。4第4页，本讲稿共30页 执行菜单执行菜单“放置放置”“直线直线”进行边框绘制闭合电气进行边框绘制闭合电气轮廓。轮廓。PCBPCB尺寸：尺寸：70mm40mm70mm40mm。工作层工作层Keepout Layer闭合闭合坐标原点坐标原点放置放置直线直线5第5页，本讲稿共3
6、0页二、设置二、设置PCBPCB元件库元件库 单管放大电路的元件封装形式均在单管放大电路的元件封装形式均在Miscellaneous Miscellaneous Device.IntLIBDevice.IntLIB库中，设计前需将其设置为当前库。库中，设计前需将其设置为当前库。1.1.设置元件库显示封装名和封装图形设置元件库显示封装名和封装图形 Protel 2004Protel 2004中元件库是集成的，它包括元件图形、封中元件库是集成的，它包括元件图形、封装、参数等信息。进入系统后，默认显示集成库的信息，装、参数等信息。进入系统后，默认显示集成库的信息，不利于选择元件封装，此时可以通过设置
7、显示信息为元件不利于选择元件封装，此时可以通过设置显示信息为元件封装，便于调用封装。封装，便于调用封装。单击工作区右侧的单击工作区右侧的【元件库元件库】标签，系统弹出元件库面标签，系统弹出元件库面板，如图板，如图5-55-5所示，单击所示，单击“”按钮，屏幕弹出元件库显示信息按钮，屏幕弹出元件库显示信息窗口，如图窗口，如图5-65-6所示，去除所示，去除【元件元件】的复选状态，选中的复选状态，选中【封装封装】复选框，单击复选框，单击“CloseClose”按钮，屏幕出现图按钮，屏幕出现图5-75-7的元件库面板，的元件库面板，显示封装信息。显示封装信息。6第6页，本讲稿共30页7第7页，本讲稿
8、共30页 2.2.加载元件库加载元件库 在在Protel 2004Protel 2004中，中，PCBPCB库文件一般集成在集成库中，扩展库文件一般集成在集成库中，扩展名为名为“.IntLib.IntLib”，在原理图设计中可直接选择元件封装。该软，在原理图设计中可直接选择元件封装。该软件也提供了一些未集成的件也提供了一些未集成的PCBPCB库，扩展名为库，扩展名为“.PcbLib.PcbLib”，位于，位于Altium2004LibraryPcbAltium2004LibraryPcb目录下。目录下。元件封装也可以自行设计，调用自行设计的元件封装时元件封装也可以自行设计，调用自行设计的元件封
9、装时必须先加载自定义的元件库。必须先加载自定义的元件库。安装元件库的方法与原理图设计中的相同，可以单击图安装元件库的方法与原理图设计中的相同，可以单击图5-55-5中的中的“元件库元件库”按钮进行元件库设置，本例的封装形式均在按钮进行元件库设置，本例的封装形式均在Miscellaneous Device.IntLIBMiscellaneous Device.IntLIB库中。库中。注意：路径选择注意：路径选择“Altium2004 SP2LibraryPcbAltium2004 SP2LibraryPcb”，只包，只包含含PCBPCB封装库；若为封装库；若为“Altium2004 SP2Lib
10、raryAltium2004 SP2Library”，则包含集成，则包含集成元件库和元件库和PCBPCB封装库。封装库。8第8页，本讲稿共30页三、放置元件封装三、放置元件封装 1.1.通过菜单或相应按钮放置元件通过菜单或相应按钮放置元件 执执行行菜菜单单“放放置置”“元元件件”或或单单击击配配线线工工具具栏栏按按钮钮 ，屏屏幕幕弹弹出出放放置置元元件件对对话话框框，如如图图5-115-11所所示示。以以放放置置三三极极管管封封装装为为例例，在在“封封装装”栏栏中中输输入入元元件件封封装装名名，如如图图中中的的BCY-W3BCY-W3；在在“标标识识符符”栏栏中中输输入入元元件件标标号号，如如
11、图图中中的的V1V1；在在“注注释释”栏栏中中输输入入元元件件的的型型号号或或标标称称值值，如如图图中中的的2N39042N3904。参参数数设设置置完完毕毕，单单击击“确确认认”按钮，将元件移动到适当的位置单击鼠标左键放置元件。按钮，将元件移动到适当的位置单击鼠标左键放置元件。放置元件后，光标上自动粘贴着一个相同的元件，可继续放放置元件后，光标上自动粘贴着一个相同的元件，可继续放置元件，标号自动加置元件，标号自动加1 1（如（如V2V2）；单击鼠标右键，屏幕弹出）；单击鼠标右键，屏幕弹出“放放置元件置元件”对话框，可以设置要放置的元件封装；单击对话框，可以设置要放置的元件封装；单击“取消取消
12、”按钮则退出放置状态。按钮则退出放置状态。9第9页，本讲稿共30页 电阻的封装形式选择电阻的封装形式选择AXIAL-0.4AXIAL-0.4，三极管的封装形式选择，三极管的封装形式选择BCY-BCY-W3W3，电解电容的封装形式选择，电解电容的封装形式选择CAPPR2-5x6.8CAPPR2-5x6.8。10第10页，本讲稿共30页 2.2.从元件库中直接放置从元件库中直接放置选择封装选择封装库库选择封装选择封装查看封装图查看封装图形形单击放置单击放置元件元件11第11页，本讲稿共30页 3.3.设置元件属性设置元件属性 双击元件，屏幕弹出图双击元件，屏幕弹出图5-145-14所示的元件属性对
13、话框，可以进行所示的元件属性对话框，可以进行元件属性设置。元件属性设置。12第12页，本讲稿共30页四、放置焊盘和过孔四、放置焊盘和过孔 1.1.放置焊盘放置焊盘 焊盘有通孔式的，也有仅放置在某一层面上的贴片式（主焊盘有通孔式的，也有仅放置在某一层面上的贴片式（主要用于表面封装元件），外形有圆形（要用于表面封装元件），外形有圆形（RoundRound）、正方形）、正方形（RectangleRectangle）和正八边形（）和正八边形（OctagonalOctagonal）等，如图）等，如图5-155-15所示。所示。执行菜单执行菜单“放置放置”“焊盘焊盘”或单击放置工具栏上按钮或单击放置工具栏
14、上按钮 ，进入放置焊盘状态，移动光标到合适位置后，单击鼠标左，进入放置焊盘状态，移动光标到合适位置后，单击鼠标左键，放置焊盘。键，放置焊盘。13第13页，本讲稿共30页 双击焊盘调出属性对话框，可以编辑焊盘属性，如图双击焊盘调出属性对话框，可以编辑焊盘属性，如图5-5-1616所示。用鼠标单击选中的焊盘，用鼠标左键点住控点，可所示。用鼠标单击选中的焊盘，用鼠标左键点住控点，可以移动焊盘。以移动焊盘。本例中，添加本例中，添加6 6个通孔式焊盘，其中输入个通孔式焊盘，其中输入2 2个、电源端及接地端个、电源端及接地端2 2个，输出个，输出2 2个，以便与外部连接。个，以便与外部连接。14第14页，
15、本讲稿共30页 2.2.放置过孔放置过孔 过孔用于连接不同层上的印制导线，过孔有三种类型，过孔用于连接不同层上的印制导线，过孔有三种类型，分别是通透式、隐藏式和半隐藏式。分别是通透式、隐藏式和半隐藏式。执行菜单执行菜单“放置放置”“过孔过孔”或用单击放置工具栏上按钮或用单击放置工具栏上按钮 ，放置过孔。，放置过孔。在放置过孔状态下，按下键盘的在放置过孔状态下，按下键盘的键，调出过孔属性键，调出过孔属性对话框，可以设置过孔的孔径、直径、过孔起始层和终止层对话框，可以设置过孔的孔径、直径、过孔起始层和终止层及过孔所在的网络等。及过孔所在的网络等。本例中由于是单面板设计，无须使用过孔。本例中由于是单
16、面板设计，无须使用过孔。15第15页，本讲稿共30页五、制作螺丝钉等定位孔五、制作螺丝钉等定位孔 在电路板中，经常要用螺丝来固定散热片和在电路板中，经常要用螺丝来固定散热片和PCBPCB，或者打，或者打定位孔，它们与焊盘或过孔不同，一般不需要有导电部分。在定位孔，它们与焊盘或过孔不同，一般不需要有导电部分。在实际设计中，可以利用放置焊盘或过孔的方法来制作螺丝孔。实际设计中，可以利用放置焊盘或过孔的方法来制作螺丝孔。下面以放置焊盘的方法为例介绍螺丝孔的制作过程。下面以放置焊盘的方法为例介绍螺丝孔的制作过程。放置焊盘，编辑焊盘属性，如图放置焊盘，编辑焊盘属性，如图5-185-18所示，选择圆形焊盘
17、，所示，选择圆形焊盘，并设置并设置X X尺寸、尺寸、Y Y尺寸和孔径为相同值，目的是不要表层铜箔。尺寸和孔径为相同值，目的是不要表层铜箔。在在“属性属性”区中，取消区中，取消【镀金镀金】后的复选框，目的是后的复选框，目的是取消在孔壁上的铜。取消在孔壁上的铜。单击单击“确定确定”按钮，在合适位置放置焊盘，此时即为螺丝按钮，在合适位置放置焊盘，此时即为螺丝孔。图孔。图5-195-19在板的四角中放置了在板的四角中放置了4 4个个3mm3mm的螺丝孔。的螺丝孔。16第16页，本讲稿共30页 螺丝孔也可以通过放置过孔的方法来制作，具体步骤与利螺丝孔也可以通过放置过孔的方法来制作，具体步骤与利用焊盘方法
18、相似，只要在过孔的属性对话框中设置直径和孔径用焊盘方法相似，只要在过孔的属性对话框中设置直径和孔径为相同值即可。为相同值即可。大小一致大小一致17第17页，本讲稿共30页六、元件手工布局六、元件手工布局 1.1.手工移动元件手工移动元件 用鼠标移动元件。光标移到元件上，按住鼠标左键不用鼠标移动元件。光标移到元件上，按住鼠标左键不放，将元件拖动到目标位置。放，将元件拖动到目标位置。使用菜单命令移动元件。执行菜单使用菜单命令移动元件。执行菜单“编辑编辑”“移动移动”“元件元件”实现。实现。拖动元件和连线。用于同时移动元件和印制导线，执行拖动元件和连线。用于同时移动元件和印制导线，执行菜单菜单“编辑
19、编辑”“移动移动”“拖动拖动”实现，一般使用前执行菜实现，一般使用前执行菜单单“工具工具”“优先设定优先设定”，选中，选中“Connected TracksConnected Tracks”设定设定拖动连线。拖动连线。在在PCBPCB中快速定位元件。在中快速定位元件。在PCBPCB较大时使用。执行菜单较大时使用。执行菜单“编辑编辑”“跳转到跳转到”“元件元件”，输入要查找的元件标号，单击，输入要查找的元件标号，单击“确认确认”按钮，光标跳转到指定元件上。按钮，光标跳转到指定元件上。18第18页，本讲稿共30页 2.2.旋转元件旋转元件 用鼠标单击选中元件，按住鼠标左键不放，同时按下键盘的用鼠标
20、单击选中元件，按住鼠标左键不放，同时按下键盘的键进行水平翻转；按键进行水平翻转；按键进行垂直翻转；按键进行垂直翻转；按 键进行指定键进行指定角度旋转。角度旋转。3.3.元件标注的调整元件标注的调整 元件布局调整后，往往元件标注的位置过于杂乱，布局结元件布局调整后，往往元件标注的位置过于杂乱，布局结束还必须对元件标注进行调整，一般要求排列要整齐，文字方向束还必须对元件标注进行调整，一般要求排列要整齐，文字方向要一致，不能将元件的标注文字放在元件的框内或压在焊盘或过要一致，不能将元件的标注文字放在元件的框内或压在焊盘或过孔上。元件标注的调整采用移动和旋转的方式进行，与元件的操孔上。元件标注的调整采
21、用移动和旋转的方式进行，与元件的操作相似。作相似。在在Protel 2004Protel 2004中，系统默认的注释是处于隐藏状态，一般为了中，系统默认的注释是处于隐藏状态，一般为了便于读图，应将其设置为显示状态。双击要修改的元件，屏幕弹出元便于读图，应将其设置为显示状态。双击要修改的元件，屏幕弹出元件属性对话框，在件属性对话框，在“注释注释”区取消区取消【隐藏隐藏】即可。即可。19第19页，本讲稿共30页 图图5-205-20所示的元件布局图中，元件的标注文字未调好，存在重叠、所示的元件布局图中，元件的标注文字未调好，存在重叠、反向及堆积在元件上的问题，由于该元件的标注文字在顶层丝网层上，反
22、向及堆积在元件上的问题，由于该元件的标注文字在顶层丝网层上，有些标号将被元件覆盖。为保证有些标号将被元件覆盖。为保证PCBPCB的可读性，必须手工移动好元的可读性，必须手工移动好元件的标注，经过调整标注后的电路布局如图件的标注，经过调整标注后的电路布局如图5-215-21所示。所示。20第20页，本讲稿共30页 执行菜单执行菜单“查看查看”“显示三维显示三维PCBPCB板板”，对电路板进，对电路板进行行3D3D预览，系统自动产生预览，系统自动产生3D3D预览文件，如图预览文件，如图5-245-24所示，图中所示，图中三极管三极管V1V1在在PCB3DPCB3D库中没有元件模型，故未显示元件库中
23、没有元件模型，故未显示元件3D3D图形。图形。七、七、3D3D预览预览21第21页，本讲稿共30页八、手工布线八、手工布线 1.1.设置工作层设置工作层 执行菜单执行菜单“设计设计”“PCBPCB板层次颜色板层次颜色”，屏幕弹出，屏幕弹出“板层和板层和颜色颜色”对话框，在要设置为显示状态的工作层中后的对话框，在要设置为显示状态的工作层中后的【表示表示】复选框复选框内单击打勾，选中该层。内单击打勾，选中该层。本例中采用单面布线，元件采用通孔式元件，故选中本例中采用单面布线，元件采用通孔式元件，故选中Bottom Bottom LayerLayer（底层）、（底层）、Top OverlayTop
24、Overlay（顶层丝网层）、（顶层丝网层）、Keep-out Keep-out LayerLayer（禁止布线层）及（禁止布线层）及Multi-LayerMulti-Layer（焊盘多层）。（焊盘多层）。PCBPCB单面布线的布线层为单面布线的布线层为Bottom LayerBottom Layer，故在工作区的下方，故在工作区的下方单击单击【Bottom LayerBottom Layer】标签，选中工作层为标签，选中工作层为Bottom LayerBottom Layer。22第22页，本讲稿共30页 2.2.为手工布线设置栅格为手工布线设置栅格 在电路工作区中单击鼠标右键，在弹出的菜单
25、中选择在电路工作区中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“捕获栅格捕获栅格”子菜单，屏幕弹出栅格设置对话框，从中可以选择捕获栅格尺子菜单，屏幕弹出栅格设置对话框，从中可以选择捕获栅格尺寸，本例中选择寸，本例中选择0.500mm0.500mm。3.3.通过通过“放置直线放置直线”的方式布线的方式布线 通过通过“放置直线放置直线”方式放置的印制导线可以放置在方式放置的印制导线可以放置在PCBPCB的信的信号层和非信号层上，当放置在信号层上，具有电气特性，称号层和非信号层上，当放置在信号层上，具有电气特性，称为印制导线；当放置在其它层，代表无电气特性的绘图标志为印制导线；当放置在其它层，代表无电气特性的
26、绘图标志线，在规划线，在规划PCBPCB时就是采用这种方式放置导线。时就是采用这种方式放置导线。执行菜单执行菜单“放置放置”“直线直线”，进入放置，进入放置PCBPCB导线状态，系统导线状态，系统默认放置线宽为默认放置线宽为10mil10mil的连线，若在放置连线的初始状态时，单的连线，若在放置连线的初始状态时，单击键盘上的击键盘上的键，屏可以修改线宽和线的所在层。键，屏可以修改线宽和线的所在层。23第23页，本讲稿共30页 连线示意如图连线示意如图5-275-27所示。所示。在放置印制导线过程中，同时按下在放置印制导线过程中，同时按下+键，可以切换键，可以切换印制导线转折方式，共有六种，分别
27、是印制导线转折方式，共有六种，分别是4545、弧线、弧线、9090、圆弧角、圆弧角、任意角度和任意角度和1/41/4圆弧转折，如图圆弧转折，如图5-285-28所示。所示。24第24页，本讲稿共30页25第25页，本讲稿共30页 本例中设计的是单面板，故布线层为本例中设计的是单面板，故布线层为Bottom LayerBottom Layer（底层），（底层），手工布线后的电路如图手工布线后的电路如图5-295-29所示，其中印制导线的线宽设置所示，其中印制导线的线宽设置为为1.2mm1.2mm，焊盘的直径为，焊盘的直径为1.8mm1.8mm，采用了，采用了4545和和1/41/4圆弧转折圆弧转
28、折方式。方式。26第26页，本讲稿共30页 4.4.通过通过“交互式布线交互式布线”的形式布线的形式布线 执行菜单执行菜单“放置放置”“交互式布线交互式布线”，先画图中底层的线，先画图中底层的线，到要转换到顶层的位置，单击小键盘的到要转换到顶层的位置，单击小键盘的键进行层切换，系统在该键进行层切换，系统在该处自动添加过孔，继续单击鼠标完成剩余的连线，如图处自动添加过孔，继续单击鼠标完成剩余的连线，如图5-335-33所示。所示。BOTTOM LAYERBOTTOM LAYER连线连线TOP LAYERTOP LAYER连连线线按按*自动产自动产生过孔生过孔27第27页，本讲稿共30页 交互式布
29、线的线宽是受交互式布线的线宽是受“线宽限制规则（线宽限制规则（WidthWidth）”的限制，设的限制，设置的线宽必须在该规则的范围之内，否则不予确认。要解决线置的线宽必须在该规则的范围之内，否则不予确认。要解决线宽限制问题，必须先定义好线宽限制规则。宽限制问题，必须先定义好线宽限制规则。设置好最小值、设置好最小值、优选值和最大优选值和最大值值28第28页，本讲稿共30页 在连线过程中单击键盘上的在连线过程中单击键盘上的键，屏幕弹出键，屏幕弹出“交互式布交互式布线线”对话框，可以改变线宽、线所在层及布线过孔的直径，如对话框，可以改变线宽、线所在层及布线过孔的直径，如图图5-305-30所示。所
30、示。修改线宽修改线宽修改孔径修改孔径大小大小修改焊盘修改焊盘尺寸尺寸修改连线修改连线工作层工作层29第29页，本讲稿共30页 5.5.编辑印制导线属性编辑印制导线属性 双击双击PCBPCB中的印制导线，屏幕弹出图中的印制导线，屏幕弹出图5-345-34所示的印制导线所示的印制导线属性对话框，可以修改印制导线的属性。属性对话框，可以修改印制导线的属性。在印制板设计中，一般地线要加宽一些，加宽地线可以先将原在印制板设计中，一般地线要加宽一些，加宽地线可以先将原来的地线删除，然后执行菜单来的地线删除，然后执行菜单“放置放置”“矩形填充矩形填充”，在相应位，在相应位置单击鼠标左键拉出一个矩形填充区进行放置。本例中将地线宽度修置单击鼠标左键拉出一个矩形填充区进行放置。本例中将地线宽度修改为改为2.5mm2.5mm，如图，如图5-355-35所示。所示。30第30页，本讲稿共30页