电子线路设计——Protel DXP 2004 SP2教学课件 顾滨 第11章 印制电路板综合设计.ppt 71页

顾滨主编 本章以LED键盘模组的原理图绘制和印制电路板设计为例进行讲解，对前面章节的内容做一个系统性的概括和验证。LED键盘模组的原理图创建LED键盘模组元件库安装和元件放置创建数码管元件阵列粘帖绘制导线、总线、网络标签、输入输出端口项目编译新建PCB文件载入元件封装和导入网络表覆铜和补泪滴PCB板层管理和内电层建立制作PCB数码管元件库在PCB板中应用自制的元件封装 设计印制板板的总体思路如下：1.分析任务，准备资料：包括原理图分析，元件资料准备，明确设计要求，例如散热要求、机械防护要求、电磁兼容性要求、印制电路尺寸要求、特殊加工要求等。2.建立工程文件：明确保存路径。3.准备元器件：在DXP2004sp2软件提供的库内查找元器件，如果没有，则在自己制作（包括原来图元器件符号和封装方式）。4.制作原理图：根据工程规模划分单元，确定是否需要制作层次电路图及其层次划分。5.制作印制电路板。6.生成有关报表、Gerber文件和砖孔文件等。 本章以LED键盘模组的印制电路板为例进行讲解，对前面章节的介绍做一个系统性的概况和验证。 元件资料库 11.1LED键盘模组的原理图创建执行菜单【文件】/【创建】/【项目】/【PCB项目】选项，如图所示，单击鼠标或按回车键即可。 创建后，ProtelDXP2004SP2的主窗口变成如图所示的新窗口，里面有一PCB-Projec1.PrjPCB的项目文件，右击【另存项目为…】将其及时保存。 选择好合适的保存路径，将其保存。我们以“LED模组”的项目名称进行保存，后缀名为（PrjPCB）。 在项目建立完后，即建立原理图。单击菜单栏【文件】/【创建】/【原理图】选项，后缀名为（SchDoc），单击鼠标或按回车键即可。 创建后的原理图显示，我们也要将创建好的原理图及时保存，“LED模组”的项目右边的图标是红色的，请右击【保存项目】。这样可将原理图保存在项目文件中。 一般系统默认图纸的大小为B号图纸。当构思好原理图后，最好能先根据构思的整体布局设置好图纸的大小。当然，在画图中或以后可以再修改也是可以的。有两种方法可以改变图纸的大小。在设计窗口中，单击鼠标右键选择浮动菜单下的【选项】/【文档选项】或执行菜单命令【设计】/【文档选项】，屏幕将出现的设置或更改图纸属性的对话框。根据选择的图纸尺寸，在【标准风格】栏选择右边的下拉式菜单，选择所需的图纸大小，点击对话框下面的【OK】按钮，或者在【自定义风格】栏中设置相应数据，图纸的大小就设置好了。 11.2LED键盘模组元件库安装和元件放置1.在原理图界面的最右端单击【元件库】，出现原理图元件库工作面板。2.单击命令状态栏【System】/【元件库】按钮。 在ProtelDXP2004SP2的安装目录下的LibrarySch下可以找到所需的元件库。一般“MiscellaneousConnectors.IntLib、MiscellaneousDevices.IntLib”两个文件库是常用的，所以都要添加。LED键盘模组的元件也在这2个库中。单击【元件库】按钮，跳出可用元件库对话框，选择【项目】/按下【加元件库】 在ProtelDXP2004SP2的安装目录下的Library中搜索“MiscellaneousConnectors.IntLib、MiscellaneousDevices.IntLib”两个文件库 执行菜单命令【放置】/【元件】。直接单击鼠标右键，在浮动菜单上选择“放置/元件”。直接点击电路绘制工具栏上的按扭。使用快捷键【P】/【P】。执行以上任何一种操作，都会打开所示的对话框。 输入所需元件的名称，然后单击【确认】按钮或按【Enter】键确认，即可出现相应的元件跟随光标的移动而移动的情形。将光标移到合适的位置，单击鼠标左键，完成放置。此时，系统仍然处于放置该元件的命令状态中，按【Esc】键或单击鼠标右键。在原理图的设计过程中还会碰到这样的情况：元件的方向需要调整。【Space】键（空格键）：每按一次，被选中的元件逆时针旋转90°。【X】键：使元件左右对调。【Y】键：使元件上下对调。按要求把“LED键盘模组”的元件放置在原理图中，按照电路图的格式和位置进行移动。 将元件放置到绘图页之前，元件符号可随鼠标移动，如果按下【Tab】键就可以打开属性对话框，但是，对于已经放置好的元件，可以直接双击元件，就可以弹出属性对话框设置结束后，单击【OK】按钮确认即可。对元件的型号的设置方法与此相同。 11.3创建数码管元件执行菜单命令【文件】/【创建】/【库】/【原理图库】即可创建一个新的元件库文件。默认的文件名为“Schlib1.lib”，即可进入原理图元件库编辑器。 执行菜单命令【工具】/【新元件】，屏幕上将会出现如图所示的对话框。在这个对话框中输入LED，接着单击【确认】按钮，就改变了元件原有的名称。随后，会发现元件管理器中的Components框中的元件名变成了LED，并且在SCHLibrary 进入绘制元件的工作：单击原理图上的绘图工具按钮→，出现十字光标后，按下【Tab】键出现如图11-17所示的对话框。在该对话框中，将边界【Border】属性设置为“Smallest”，然后单击【确认】按钮确认即可。 移动光标绘制出“LED“的外形 单击绘图工具栏中的画直线工具→按钮，出现十字光标后，按下【Tab】键，会出现设置直线属性的对话框。 在对话框中，将【线宽】选项设置为“Small”，然后单击【确认】按钮确认即可。设置完属性后，在工作平台上绘制出“LED”数码管上的“日”字。执行菜单命令【放置】/【椭圆】，绘制小数点。 单击绘图工具栏中的→按钮，出现十字光标后，按下【Tab】键，会出现属性对话框。在该对话框中，将【显示名称】设置为“A”，【标识符】设置为“10”，【电气类型】设置为“Input或Output”，单击【确认】按钮即可。 将引脚移到适当的位置，并按空格键调整引脚方向，调整好后，单击鼠标左键即可。按照上面的方法，依次放置好其他9个引脚。 执行菜单命令【文件】/【保存】或单击主工具栏中的按钮，还可以通过选中库元件右击保存，即可将新建的元件“LED”保存在当前的元件库文件中了。 如果想将新建的元件库保存到指定的目录下，可以执行菜单命令【文件】/【另存为】，等屏幕上出现对话框时，可以根据要求来写入。 11.4阵列粘贴（1）选择被复制的对象（2）执行菜单【编辑】/【复制】或使用快捷键【Ctrl+C】，即可复制对象到Windows剪贴板中。 （3）单击绘图工具栏中的按钮或执行【编辑】/【粘贴队列】命令，启动阵列粘贴工具，并弹出设定阵列粘贴属性设置对话框 （4）拖动到合适的位置，单击左键，阵列粘贴完毕 11.5绘制导线、总线、网络标签、输入输出端口导线：单击画原理图工具栏中的画导线按钮。执行菜单命令【放置】/【导线】，按快捷键【P】/【W】。网络标签：单击画原理图工具栏中的按钮或执行菜单命令【放置】/【网络标签】放置节点：单击画原理图工具栏上的。执行菜单命令【放置】/【手工放置节点】。按快捷键【P】/【J】。 电源及接地符号：菜单【放置】/【电源端口】或电路图绘制工具栏上的按钮。总线：单击画原理图工具栏上的按钮或执行菜单命令【放置】/【总线】。总线分支：单击画原理图工具栏的按钮。执行菜单命令【放置】/【总线入口】。输入/输出端口：单击原理图工具栏中的按钮。执行菜单命令【放置】/【端口】。 到此为止，项目的创建、原理图创建、元件库安装、元件放置、创建原理图元件、阵列粘贴、绘制导线等。已经将LED键盘模组在原理图上绘制出来 11.6项目编译绘制完原理图后，为了验证电路的准确性，需要对原理图进行检查ProtelDXP2004sp2和其它软件一样，提供了电气检测工具，并将检查结果标注到原理图中，同时生成错误报表供用户参考。执行菜单【项目管理】/【项目管理选项】命令，启动工程项目选项，并打开对话框中的【ErrorReporting】（错误报告）选项卡 单击任一类错误报告类型，如“警告“，将会弹出下拉列表框打开图所示中的“ConnectionMatrix”选项卡，可启动电气连接矩阵设置对话框 该选项主要用来设置元件引脚和输入/输出端口间的连接状态，一般采用默认设置。生成网络表文件的方法可以执行菜单命令【设计】/【设计项目的网络表】/【Protel】,建立当前原理图文档的网络表文件。网络表建立后，用户必须在Projects面板中自己打开网络表文件，打开后的生成网络表。 执行菜单命令【报告】/【BillofMaterial】。随后，生成列表文件。产生、输出报表：单击【报告】按钮，可预览元件报表清单。单击【输出】按钮，可弹出导出元件报表清单对话框。单击【Excel】按钮，将元件报表导出为xls文件（即Excel文件） 11.7新建PCB文件原理图绘制完毕后，将原理图转换成PCB文件。打开Files工作面板，选择【根据模板新建】栏的“PCBBoardWizard…”，系统将启动PCB板设计向导。 单击【下一步】按钮，弹出“选择电路板单位”对话框电路板的单位有英制和公制两种，英制的单位为米尔（mil）或英寸（inch），公制单位为毫米（mm），它们的换算关系是1inch=1000mil≈25.4mm。单击【下一步】按钮，进入“选择电路板配置文件”对话框 单击【下一步】按钮，进入“选择电路板层”对话框。该对话框用于设置电路板中信号层和内电层的数目，这里设置为双面板，不打开内电层。 单击【下一步】按钮，进入“选择过孔风格”对话框。这里有两种类型的过孔可选择：只显示通孔（ThruholeVias）和只显示盲孔或埋过孔（BlindandBuriedVias）。在这里三端稳压电源为例，选择“只显示通孔”单选按钮。 单击【下一步】按钮，进入“选择元件和布线逻辑”对话框。元件类型有表面贴装元件（Surface-mountcomponents，简称表贴元件）和通孔元件（Through-holecomponents，即直插式元件）。 选择通孔元件，单击【下一步】按钮。选择“一根导线” 单击【下一步】按钮，将弹出“选择默认导线和过孔尺寸”对话框。该对话框可设置最小导线尺寸、最小过孔宽（直径）、最小过孔孔径、最小间隔4项。 单击【下一步】按钮，弹出“电路板向导完成”对话框。单击【完成】按钮，完成PCB文件的创建 完成PCB文件的创建，并将新建的文件名默认为PCB1.PCBDOC的PCB文件打开 执行菜单命令【设计】/【PCB板层次颜色】或按下快捷键【L】，将打开【板层和颜色】对话框，设置PCB图纸。 11.8载入元件封装和导入网络表执行菜单命令【设计】/【ImportChangesForm*.PrjPCB】执行该命令相当于将原理图的网络表信息全部载入到PCB文件中。执行该命令后将弹出“工程变化订单（EOC）”对话框。单击【使变化生效】按钮，系统检查所有更改是否都有效。 在“检查”栏全部真确后，单击【执行变化】按钮，系统将执行所有更改操作。若执行成功，“完成”栏将全部打上勾。单击【变化报告】按钮，可将更新结果生成报表。 执行菜单命令【工具】/【放置元件】/【自动布局】，将弹出自动布局对话框 执行菜单命令【自动布线】/【全部对象】，打开“Situs布线策略”对话框 单击【RouteAll】按钮，系统将弹出自动布线信息对话框 完成PCB板布线工作后，可通过设计规则查询（DesignRuleCheck）来检测布线结果。设计规则检查的步骤如下：执行菜单命令【工具】/【设计规则检查】，将打开“设计规则检查器”对话框 单击【运行设计规则检查】按钮，开始设计规则检查。检查完毕后，将生成并打开设计规则检查报表文件，同时激活Message窗口，通过该文件可以查询检查结果，在Message窗口中列出所有错误项目，双击面板中错误选项，系统自动将PCB板上出错的地方移动到工作窗口的中央。根据检查后产生的错误提示，纠正错误。 11.9覆铜和补泪滴执行菜单命令【放置】/【覆铜】，或单击配线工具栏的按钮，系统将弹出覆铜属性对话框 影线化填充模式：覆铜区用导线和弧线填充，选中该单选按钮后，覆铜属性对话框 无填充：覆铜区的边框为铜膜导线，而覆铜区内部没有填充铜膜，选中该单选按钮后，覆铜属性对话框 补泪滴是指在导线和焊盘或过孔的连接处放置泪滴状的过度区域，其目的是增强连接处的强度，补泪滴的操作过程如下。执行菜单命令【工具】/【泪滴焊盘】，弹出泪滴选项对话框 11.10PCB板层管理和内电层建立执行菜单命令【设计】/【层堆栈管理器】，弹出“图层堆栈管理器”对话框 11.11制作PCB数码管元件库执行【工具】/【新元件】命令，启动向导工具 单击【下一步】按钮，弹出选择元件模型与尺寸单位对话框。由于数码管形状类似DIP，因此选择“Dualin-linePackage”(DIP)；元件尺寸单位选择英制单位。 单击【下一步】按钮，弹出设置过孔与焊盘直径对话框。这里过孔直径设置为25mil，焊盘直径设置为50mil。 单击【下一步】按钮，将会弹出设置焊盘间距对话框，根据要求，这里同一列焊盘之间的距离设置为100mil，两列焊盘之间的距离设置为600mil。 单击【下一步】按钮，将会弹出设置元件轮廓线宽对话框，这里使用默认值。 单击【下一步】按钮，将会弹出选择元件中焊盘数目对话框。数码管共有10只引脚，因此选择10。 单击【下一步】按钮，将会弹出设定PCB元件库名称对话框。根据要求在名称栏输入LED10。 单击【下一步】按钮，将会弹出完成操作对话框。单击【Finish】按钮，确认完成所有操作，完成后的PCB元件库模型。 11.12在PCB板中应用自制的元件封装在原理图中找到数码管元件，双击数码管元件进入元件属性对话框 单击【追加】/【确认】，进入PCB模型对话框。单击【浏览】按钮 进入库浏览对话框，选数码管对应的元件封装，完成应用 在以上的PCB元件的制作后，便会得到PCB板。使用元器件焊接后，得到完整的LED键盘模组传感器