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1、印刷电路板设计1第1页，共39页，编辑于2022年，星期五 PROTEL99SEPROTEL99SE简介简介nProtel99 SEProtel99 SE共分共分5 5个模块个模块:n 电路原理图（电路原理图（SCH)SCH)设计设计n PCBPCB设计（包含信号完整性分析）设计（包含信号完整性分析）n 自动布线器自动布线器n 原理图混合信号仿真原理图混合信号仿真n PLDPLD设计设计 n 其他：其他：管理模块（文本、数表等）管理模块（文本、数表等）2第2页，共39页，编辑于2022年，星期五电路原理图（电路原理图（SCH)SCH)设计四个要素设计四个要素n元件元件n连线连线n结点结点n网络
2、标号网络标号3第3页，共39页，编辑于2022年，星期五电路原理图设计（一）n启动Protel99 SE n新建一个设计库文件（New Design)MyDesign.ddbn新建一个原理图设计文件(New File)Schematic Decument*.SCHn添加元件库(Add/Remove)n设置图纸大小（Design/Options)4第4页，共39页，编辑于2022年，星期五电路原理图设计（二）n放置元件（三种方法）n旋转和镜像翻转元件（空格、X、Y）n移动元件（Move)n放置导线(Place Wire)n放置节点(Place Junction)5第5页，共39页，编辑于2022
3、年，星期五电路原理图设计（三）n编辑元件属性（Properties)n1.Lib Ref 在元件库中的元件名称n2.Footprint 元件在PCB库封装形式n3.Designator元件流水序号n4.Patr Type 元件名称(默认值)n5.Part 定义子元件序号n6.Selection 切换选取状态n7.(略)6第6页，共39页，编辑于2022年，星期五电路原理图设计（四）nERC 电气规则检查(*.ERC)n修改设计错误nCreate Netlist 创建网络表(*.NET)nSave 存盘7第7页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB概述（一）n 1、PCB中文印刷电路板英文P
4、rinted Circuit Boardn 2、PCB板的质量由基材的选用、组成电路各要素的物理特性决定的。8第8页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB概述（二）n3、PCB的材料分类（刚性、挠性）A、酚醛纸质层压板 B、环氧纸质层压板 C、聚酯玻璃毡层压板 D、环氧玻璃布层压板 E、聚酯薄膜 F、聚酰亚胺薄膜 G、氟化乙丙烯薄膜9第9页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB概述（三）n4、PCB基板材料 A、FR4 B、聚酰亚氨 C、聚四氟乙烯 D、(G10)E、FR5 (G11)10第10页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB概述（四）n5、组成PCB的物理特性 A、导线
5、Track（线宽、线距）B、过孔 Via C、焊盘 Pad（园、方、菱形）D、槽 E、表面涂层及覆铜 11第11页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB概述（五）n6、PCB板按层数来分 A、单面板（单面走线、双面丝印）Signal Layer PCB B、双面板（双面走线、双面丝印）Double Layer PCB C、四层板（两层走线、电源、GND）D、六层板（四层走线、电源、GND）Multi Layer PCB E、雕刻板12第12页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB概述（六）n7、Protel99 se Laycrs 标签页n 选取Design Options 菜单命令进
6、行设置 16个信号层(Signal Layer)电气布线 4个内部层(Internal Layer)电源和接地线 4个机械层(Mechanical Layer)说明作用 2个钻孔导引层(Drill Layer)辅助钻孔 2个防焊层(Solder Mask Layer)防焊锡溢出 2个锡膏层(Paste Mask Layer)粘贴表贴零件 2个丝印层(Silkscreen Layer)印刷说明文字13第13页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB概述（续六）n7、Protel99 se Layers 标签页n 选取Design Options 菜单命令进行设置 (Keepout Layer)
7、禁止布线层 16个信号层(Signal Layer)电气布线层 Top(顶层)Bottom(底层)Mid1-Mid14(中间信号层）14第14页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB元件封装形式(一）n 1、电阻nAXIAL 0.3 300mil AXIAL 0.4 400milnAXIAL 0.5 500mil AXIAL 0.6 600milnAXIAL 0.7 700mil AXIAL 0.8 800milnAXIAL 0.9 900mil nAXIAL 1.0 1000mil15第15页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB元件封装形式（二）n 2、电容nRAD 0.1 100
8、mil RAD 0.2 200milnRAD 0.3 300mil RAD 0.4 400milnRB.2/.4 200mil 400milnRB.3/.6 300mil 600milnRB.4/.8 400mil 800milnRB.5/1.0 500mil 1000mil16第16页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB元件封装形式（三）n 3、晶体管nDIODE0.4 400mil DIODE0.7 700milnTO92B 50milnTO126 TO220 100miln 4、可变电阻n VR1 VR2 VR3 VR4 VR517第17页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB
9、元件封装形式（四）n 5、集成电路nDIP4、6、8、14、16、18、20、22、24、28、32、40、48、52、64(100mil)nILEAD4、6、8、14、16、18、20、22、24、28 nSIP2、3、-9、10、12、16、20(100mil)nCFP14、16、20、24、48、56(50mil)nJEDECA28、44、52、68(50mil)nLCC16、18、18ECA、18ECB、20、20ECD、24、28、32、44、52、68、84、100、124、156 nLCCC68、84(50mil)18第18页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB元件封装形式
10、（续四）nMO-00310、00314、00410、00414、00416 MO-01840、01924、01928、02036、02040 MO-02116、02124、02136、02220、02242 MO-02336、02350(50mil)nMPLCC84、100、132、164、196、44(20mil)nPFP14 18 20 28(50mil)nPGA529、6410、6810、5811、PGA8410、8411、8412、8413 PGA8813、10010、11413、12013 PGA12413、12813、13213、168.17 PGA17018、20817(100m
11、il)19第19页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB元件封装形式（续四）nPJLCC28 44 52 68 84 100 124 156 (50mil)nPLCC18 18L 20 22 28 28R 32 44 52 68 84 PLCC100 124 (50mil)nQFP44 44-1 44-2 44-3 48 52 54 56 56-2 60 QFP64 64-1 64-2 64-3 64-4 64-5 70 74 80 QFP88 94 120 128 136 144 160 196(25mil)20第20页，共39页，编辑于2022年，星期五 PCB 设计流程 21第21页
12、，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计（一）n1、新建一个PCB设计文件（New File)PCB Decument*.PCBn2、在禁止布线层（KeepoutLaycr）上，用Track线绘制印刷电路板边框。n3、选取主菜单命令Design/Options，设置各活动层。n4、通过板层切换标签，将Top(顶层)设置为当前活动层。n5、选取主菜单命令Design/Netlist，调入网络表文件。(Execute)22第22页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计（二）n6、手动布局n7、自动布局：选取主菜单命令 Tools/Auto placenCluster P1acer；组
13、群方式布局。它是以布局面积最小为标准。同时可以将零件名称和序号隐藏。它还有一个加快布局速度的选项，即Quick Component Placement。nStatistical Placer：统计方式布局，它是以使得飞线的长度最短为标准。23第23页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计（续二）PCB布局的一般规则：a、信号流畅，信号方向保持一致 b、核心元件为中心 c、在高频电路中，要考虑元器件的 分布参数 d、特殊元器件的摆放位置；批量生产时，要考虑波峰焊及回流焊的锡流方向及加工工艺传送边。24第24页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计（续二）PCB布局的顺序：a、固定
14、元件b、有条件限制的元件c、关键元件d、面积比较大元件e、零散元件25第25页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计（续二）1、检查元件在二维、三维空间上是否有冲突。2、元件布局是否疏密有序，排列整齐。3、元件是否便于更换，插件是否方便。4、热敏元件与发热元件是否有距离。5、信号流程是否流畅且互连最短。6、插头、插座等机械设计是否矛盾。7、元件焊盘是否足够大。布局检查：26第26页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计（三）n8、手动布线n9、自动布线：选取主菜单命令Auto Route ALL 全部 All Routen10、DRC 设计规则检查 选取主菜单命令 Tools下
15、 Design Rule Checkn11、覆铜 覆铜就是将电路板中空白的地方铺满铜膜，目的是提高电路板的抗干扰能力。选择主菜单项 PlacePolygon Plane 命令n12、泪滴 泪滴的主要作用是在钻孔时,避免在导线与焊点的接触点处出现应力集中而使接触处断裂。选择主菜单栏的菜单项 ToolsTear DropAdd 命令。27第27页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计（续三）走线规律：1、走线方式 尽量走短线，特别是小信号。12mil。2、走线形状 同一层走线改变方向时，应走斜线。3、电源线与地线的设计 40100mil，高频线用地线屏蔽。4、多层板走线方向相互垂直，层间耦
16、合面积最小；禁止平行走线。5、焊盘设计的控制 28第28页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计（续三）检查走线1、间距是否合理，是否满足生产要求。2、电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）。3、对于关键的信号线是否采取了最佳措施，输入线及输出线要明显地分开。4、模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。29第29页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计（续三）5、后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。6、对一些不理想的线形进行修改。7、在PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件
17、焊盘上，以免影响电装质量。8、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。检查走线30第30页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计技巧（一）1、为确保正确实现电路，遵循的设计准则：n尽量采用地平面作为电流回路n将模拟地平面和数字地平面分开n如果地平面被信号走线隔断，为降低对地电流回路的干扰，应使信号走线与地平面垂直；n模拟电路尽量靠近电路板边缘放置，数字电路尽量靠近电源连接端放置，这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。31第31页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计技巧（二）32第32页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计技
18、巧（三）2、无地平面时的电流回路设计1）、如果使用走线，应将其尽量加粗2）、应避免地环路3）、如果不能采用地平面，应采用星形连接策略4）、数字电流不应流经模拟器件5）、高速电流不应流经低速器件33第33页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计技巧（四）如果不能采用地平面，可以采用“星形”布线策略来处理电流回路34第34页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计技巧（五）旁路或去耦电容电源入口，IC芯片电源输入35第35页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计技巧（六）印制导线宽度与容许电流36第36页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计技巧（七）高频数字电路pc
19、b布线规则如下：1、高频数字信号线要用短线。2、主要信号线集中在pcb板中心。3、时钟发生电路应在板的中心附近，时钟扇出应采用菊链式和并联布线。4、电源线应远离高频数字信号线，或用地线隔开，电路布局必须减少电流回路，电源的分布必须是低感应的（多路设计)5、输入与输出之间的导线避免平行。37第37页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计技巧（八）布线的注意事项：1、专用地线、电源线宽度应大于1mm。2、其走线应成“井”字型排列，以便是分部电流平衡。3、尽可能的缩短高频器件之间的连线，设法减少它们之间地分布参数和相互间的信号干扰。38第38页，共39页，编辑于2022年，星期五PCB设计技巧（九）4、某些元器件或导线可能有较高的电位差，应加大它们的间距，避免放电引起意外短路。5、尽量加大电源线宽度，减少环路电阻，电源线、地线的走向和数据传递方向一致，有助于增强抗干扰能力。6、当频率高于100k时，趋附效应就十分严重了，高频电阻增大39第39页，共39页，编辑于2022年，星期五