第17-18講第9章數(shù)碼管顯示的PCB設(shè)計ppt課件

1、第第9章章 數(shù)碼管顯示電路的數(shù)碼管顯示電路的PCB設(shè)計設(shè)計l義務(wù)描畫l在第7章完成了數(shù)碼管顯示電路的原理圖繪制后，本章完成數(shù)碼管顯示電路的PCB板設(shè)計。在該PCB板中，調(diào)用第5章建立的封裝庫內(nèi)的兩個器件：DIP20(AT89C2051單片機的封裝)、LED-10(數(shù)碼管的封裝)。經(jīng)過該PCB圖驗證建立的封裝庫內(nèi)的兩個器件的正確性，并進展新知識的引見。他將涵蓋以下主題：l設(shè)置PCB板l設(shè)計規(guī)那么引見l自動布線的多種方法l數(shù)碼管顯示電路的PCB板設(shè)計教學目的及要求：l1.掌握在工程中新建PCB文檔l2.熟練掌握設(shè)置PCB板l3.熟練掌握導(dǎo)入元件、元件規(guī)劃 l4.了解PCB的設(shè)計規(guī)那么l5.熟練掌握

2、檢查綠色高亮顯示l6.熟練掌握自動布線、驗證PCB的設(shè)計 l教學重點：導(dǎo)入元件、元件規(guī)劃 l教學難點：檢查綠色高亮顯示 9.1 創(chuàng)建創(chuàng)建PCB板板l9.1.1 在工程中新建PCB文檔l在第3章的3.2中引見了用PCB導(dǎo)游產(chǎn)生空白PCB板子輪廓的方法。本節(jié)將引見另一種方法產(chǎn)生空白的PCB板。l1啟動Altium Designer，翻開“數(shù)碼管顯示電路.PrjPCB的工程文件，再翻開“數(shù)碼管顯示電路.SchDoc的原理圖。l2產(chǎn)生一個新的PCB文件。方法如下：選擇主菜單中的“File“New“PCB命令，在“數(shù)碼管顯示電路.PrjPcb工程中新建一個稱號為“PCB1.PcbDoc的PCB文件。l3

3、在新建的PCB文件上單擊鼠標右鍵，在彈出的下拉菜單中選擇“Save命令，翻開“SavePCB1.PcbDocAs對話框。l4在“SavePCB1.PcbDocAs對話框的“文件名編輯框中輸入“數(shù)碼管顯示電路，單擊“保管按鈕，將新建的PCB文檔保管為“數(shù)碼管顯示電路.PcbDoc文件。9.1.2 設(shè)置設(shè)置PCB板板l1在主菜單中選擇“Design“Board Options命令，翻開如圖9-1所示的“Board Options對話框。 圖9-1 “Board Options對話框2在如圖9-1所示的“Board Options對話框的“Measurement Unit區(qū)域中設(shè)置“Unit為“Me

4、tric；勾選“Sheet Position區(qū)域中的“Display Sheet復(fù)選項，表示在PCB圖中顯示白色的圖紙；設(shè)置Snap Grid X、Y：1mm，單擊“OK按鈕。l3在主菜單中選擇“Design“Board Sharp“Redefine Board Sharp命令，重新定義PCB板的外形。l4挪動光標按順序分別在任務(wù)區(qū)內(nèi)坐標為100 mm，30 mm、190 mm，30 mm、190 mm，106 mm和100 mm，106 mm的點上單擊，最后單擊鼠標右鍵，繪制一個矩形區(qū)域。重新定義的PCB板區(qū)域如圖9-2所示。圖9-2 重新定義的PCB板區(qū)域5單擊任務(wù)區(qū)下部的“Keep-Ou

5、t Layer層標簽，選擇“Keep Out Layer層，重新定義PCB板的邊框。6單擊“Utilities工具欄中的繪圖工具按鈕“，在彈出的工具欄中選擇線段工具按鈕“，挪動光標按順序銜接任務(wù)區(qū)內(nèi)坐標為103，33、187，33、187，103和103，103的四個點，然后光標回到103，33處，光標處出現(xiàn)一個小方框，按鼠標左鍵，即繪制“Keep Out布線的矩形區(qū)域如圖9-3所示，按鼠標右鍵，退出布線形狀。(單位：mm)。圖9-3 繪制布線區(qū)域的PCB板7在主菜單中選擇“Design“Layer Stack Manager命令，翻開“Layer Stack Manager對話框。8在“La

6、yer Stack Manager對話框中勾選“Top Dielectric復(fù)選項和“Bottom Dielectric復(fù)選項，設(shè)置電路板為有阻焊層的雙層板，單擊“Ok按鈕。至此，PCB板的外形、大小，布線區(qū)域和層數(shù)就設(shè)置終了了。9.2 PCB板規(guī)劃板規(guī)劃l9.2.1 導(dǎo)入元件l1在原理圖編輯器下，用封裝管理器檢查每個元件的封裝能否正確3.3節(jié)中已引見，翻開封裝管理器Tools Footprint Manager。l2在主菜單中選擇“Design“Import Changes From 數(shù)碼管顯示電路.PrjPcb命令，翻開如圖9-4所示的“Engineering Change Order對話

7、框。圖9-4 “Engineering Change Order對話框l3單擊“Execute Changes按鈕，運用一切已選擇的更新，“Engineering Change Order對話框內(nèi)列表中的“Status下的“Check和“Done列將顯示檢查更新和執(zhí)行更新后的結(jié)果，假設(shè)執(zhí)行過程中出現(xiàn)問題將會顯示“ 符號，假設(shè)執(zhí)行勝利那么會顯示“ 符號。如有錯誤檢查錯誤，然后從2開場重新執(zhí)行，沒有錯誤后，運用更新后的“Engineering Change Order對話框如圖9-5所示。圖9-5 運用更新后的“Engineering Change Order對話框l4單擊“Engineering

8、 Change Order對話框中的“Close按鈕，封鎖該對話框，至此，原理圖中的元件和銜接關(guān)系就導(dǎo)入到PCB板中了。 圖9-6 PCB任務(wù)區(qū)內(nèi)容導(dǎo)入原理圖信息的PCB板文件的任務(wù)區(qū)如圖9-6所示，此時PCB板文件的內(nèi)容與原理圖文件“數(shù)碼管顯示電路.SchDoc就完全一致了。9.2.2 元件規(guī)劃元件規(guī)劃lAltium Designer提供了自動規(guī)劃功能。方法：選擇主菜單Tools Component Placement Auto Placer彈出Auto Place對話框。在該對話框內(nèi)可以選擇Cluster Placer和Statistical Placer兩種規(guī)劃方式，目前這兩種規(guī)劃方式規(guī)

9、劃的效果不盡人意，所以用戶最好還是采用手動規(guī)劃。方法如下：l1單擊PCB圖中的元件，將其一一拖放到PCB板中的“Keep-Out布線區(qū)域內(nèi)。單擊元件U1,將它拖動到PCB板中靠左邊靠上的區(qū)域；在拖動元件到PCB板中的“Keep-Out布線區(qū)域時，可以一次拖動多個元件，如選擇3個元件DS1-DS3鼠標單擊DS1元件的左下角，然后單擊DS3元件的右上角，按住鼠標左鍵將它拖動到PCB板中部用戶需求的位置時放開鼠標左鍵；如圖9-7所示。在導(dǎo)入元件的過程中，系統(tǒng)自動將元件布置到PCB板的頂層Top Layer，假設(shè)需求將元件放置到PCB板的底層Bottom Layer按2步驟進展操作。圖9-7 挪動元器

10、件2雙擊元件“U3，按Tab鍵，翻開如圖9-8所示的“Component U3對話框。在“Component U3對話框中“Component Properties區(qū)域內(nèi)的“Layer下拉列表中選擇“Bottom Layer項，單擊“OK按鈕，封鎖該對話框。此時，元件“U3連同其標志文字都被調(diào)整到PCB板的底層，把“U3放在DS1元件位置的底層DS1的元件放在頂層。圖9-8 “Component U3對話框l3放置其它元件布置到PCB板頂層，然后調(diào)整元件的位置。調(diào)整元件位置時，最好將光標設(shè)置成大光標，方法：單擊鼠標右鍵，彈出菜單，選擇Options Preferences，彈出Preferen

11、ces對話框，光標類型Cursor Type處：選擇Large 90即可。l4放置元件時，選擇于其它元件連線最短，交叉最少的原那么，可以按Space鍵，讓元件旋轉(zhuǎn)到最正確位置，才放開鼠標左鍵。l5假設(shè)電阻R2、R3、R10-R16陳列不整齊，可以選中這些元件，在工具欄上按“ 圖標，彈出下拉工具，選“圖標，再選“ 圖標后，即可把電阻布置整齊。l(6)在放置元件的過程中，可以按G鍵，設(shè)置元件的Snap Grid以及Component Grid，以方便元件擺放整齊。也可以設(shè)置PCB板是采用公制Metric或英制(Imperial)單位，最好采用英制單位。布置完成后的PCB板如圖9-9所示。 圖9-9

12、 手動規(guī)劃完成后的PCB板至此，元件規(guī)劃終了。7單擊任務(wù)區(qū)中的稱號為“數(shù)碼管顯示電路的room框，按鍵盤的“del鍵，將其刪除。room框用于限制單元電路的位置，即某一個單元電路中的一切元件將被限制在由room框所限定的PCB范圍內(nèi)，便于PCB電路板的規(guī)劃規(guī)范，減少干擾，通常用于層次化的模塊設(shè)計和多通道設(shè)計中。由于本工程未運用層次設(shè)計，不需求運用到room邊框的功能，為了方便元件規(guī)劃，可以先將該room框刪除。9.2.3 檢查綠色高亮顯示檢查綠色高亮顯示l運轉(zhuǎn)設(shè)計規(guī)那么檢查：ToolsDesign Rule Check給出錯誤報告如圖9-10所示。圖9-10 設(shè)計規(guī)那么檢查后的錯誤報告從錯誤報

13、告看出有2個地方出錯：Silkscreen Over Component Pads與Minimum Solder Mask Sliver?？梢杂玫?章引見的方法，從菜單項選擇擇Design Rules快捷鍵D，R翻開PCB Rules and Constraints Editor 對話框。雙擊Manufacturing類在對話框的右邊顯示一切制造規(guī)那么，找到Silkscreen Over Component Pads和Minimum Solder Mask Sliver兩行，把Enabled欄的復(fù)選框的“去掉即可,表示封鎖這2個規(guī)那么，不進展該2項的規(guī)那么檢查。l如今PCB板上就沒有綠色的高亮

14、顯示了，如圖9-15所示。圖9-15 去除了綠色高亮的PCB板9.2.4 更改元件封裝更改元件封裝l由于圖9-15所示PCB板上元器件的封裝用的是繪制原理圖時放元器件的缺省值，C1-C4的元件封裝與實踐元件有差別，所以需求修正這4個元件的封裝。用第3章引見的方法將C1、C2元件的封裝修正為：RAD-0.1，C3元件的封裝修正為：CAPPR5-5X5，C4元件的封裝修正為：RB5-10.5。修正封裝后的PCB板如圖9-16所示。圖9-16 修正封裝后的PCB板9.3 設(shè)計規(guī)那么引見設(shè)計規(guī)那么引見lAltiumDesigner提供了內(nèi)容豐富、詳細的設(shè)計規(guī)那么，根據(jù)設(shè)計規(guī)那么的適用范圍共分為如下10

15、個類別，下面把要經(jīng)常要運用的規(guī)那么作簡單引見。l“Electrical電氣規(guī)那么類。l“Routing布線規(guī)那么類。l“SMTSMT元件規(guī)那么類。l“Mask阻焊膜規(guī)那么類。l“Plane內(nèi)部電源層規(guī)那么類。l“Testpoint測試點規(guī)那么類。l“Manufacturing制造規(guī)那么類。l“High Speed高速電路規(guī)那么類。l“Placement規(guī)劃規(guī)那么類。l“Signal Integrity信號完好性規(guī)那么類。9.3.2 “Routing規(guī)那么類規(guī)那么類1“Width設(shè)計規(guī)那么設(shè)計規(guī)那么“Width設(shè)計規(guī)那么用于限定布線時的銅箔導(dǎo)線的寬度設(shè)計規(guī)那么用于限定布線時的銅箔導(dǎo)線的寬度范圍。

16、已在第范圍。已在第3章引見，在此將接地線章引見，在此將接地線GND的寬度的寬度設(shè)為：設(shè)為：30mil，電源線，電源線VCC的寬度設(shè)為：的寬度設(shè)為：20mil，其它線的寬度：最小值其它線的寬度：最小值Min Width10mil、首選寬、首選寬度度Preferred Width15 mil、最大值、最大值Max Width20mil。如圖。如圖9-19所示。所示。留意：銅箔導(dǎo)線寬度的設(shè)定要根據(jù)留意：銅箔導(dǎo)線寬度的設(shè)定要根據(jù)PCB板的大小、元器板的大小、元器件的多少、導(dǎo)線的疏密、印制板制造廠家的消費工藝件的多少、導(dǎo)線的疏密、印制板制造廠家的消費工藝等多種要素決議。等多種要素決議。9.4 PCB板布

17、線板布線l9.4.1 自動布線l1網(wǎng)絡(luò)自動布線l在主菜單中執(zhí)行“Auto Route“Net命令，光標變成十字準線，選中需求布線的網(wǎng)絡(luò)即完成所選網(wǎng)絡(luò)的布線，繼續(xù)選擇需求布線的其他網(wǎng)絡(luò)，即完成相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的布線按鼠標右鍵或“Esc鍵退出該方式。l可以先布電源線，然后布其它線。先布電源線“VCC的電路如圖9-38所示。圖9-38布電源線“VCC的PCB板2單根布線單根布線l在主菜單中執(zhí)行“Auto Route“Connection命令，光標變成十字準線，選中某根線，即對選中的連線進展布線，繼續(xù)選擇下一根線，那么對選中的線自動布線，要退出該方式，按鼠標右鍵或“Esc鍵。他與“Net的區(qū)別是一個是單根線，

18、一個是多跟線。l3面積布線l執(zhí)行“Auto Route“Area命令，那么對選中的面積進展自動布線。l4元件布線l執(zhí)行“Auto Route“Component命令，光標變成十字準線，選中某個元件，即對該元件管腳上一切連線自動布線；繼續(xù)選擇下一個元件，即對選中的元件布線，要退出該方式，按鼠標右鍵或“Esc鍵。l5選中元件布線l先選中一個或多個元件，執(zhí)行“Auto Route“Connections On Selected Component命令，那么對選中的元件進展布線。l6選中元件之間布線l先選中一個或多個元件，執(zhí)行“Auto Route“Connections Between Select

19、ed Component命令，那么在選中的元件之間進展布線，布線不會延伸到選中元件的外面。7自動布線自動布線l在主菜單中選擇“Auto Route“All命令，翻開如圖9-39所示的“Situs Routing Strategies對話框。l在“Situs Routing Strategies對話框內(nèi)的“Available Routing Strategies列表中選擇“Default 2 Layer Board項，單擊“Route All按鈕，啟動Situs自動布線器。圖9-39 “Situs Routing Strategies對話框l自動布線終了后，系統(tǒng)彈出“Message任務(wù)面板，顯示

20、自動布線過程中的信息，如圖9-40所示。 圖9-40 “Messages任務(wù)面板l本例，先布電源線“VCC，然后再自動布線后的PCB板圖如圖9-41所示。 圖9-41 自動布線生成的PCB板圖假設(shè)PCB顯示如上圖，有的導(dǎo)線顯示是斷的，把屏幕重新刷新一下就好了。方法：View Refresh(快捷鍵V，R或End鍵)。9.4.2 調(diào)整布線調(diào)整布線l假設(shè)用戶覺得自動布線的效果不令人稱心，可以重新調(diào)整元件的規(guī)劃。如：仔細看數(shù)碼管DS1的元件封裝的底層Bottom Layer上放了一個元件U3，在DS1元件內(nèi)有4個過孔，U1元件內(nèi)的布線太多了，需求調(diào)整。l假設(shè)想重新布線，方法：選擇主菜單Tools U

21、n-Route All ，就把一切已布的線路全部撤銷，變成了飛線；假設(shè)選擇Tools Un-Route Net，就可用鼠標點擊需求撤銷的網(wǎng)絡(luò)，這樣就可以撤銷選中的網(wǎng)絡(luò)；假設(shè)選擇Tools Connection，就可以撤銷選中的連線；假設(shè)選擇Tools Un-Route Component，用鼠標點擊元件，相應(yīng)元件上的線就全部變?yōu)榉蔷€。l如今執(zhí)行Tools Un-Route All命令，撤銷一切已布的線。然后挪動元件，調(diào)整元件規(guī)劃后的電路如圖9-42所示。l圖9-42 重新調(diào)整規(guī)劃后的PCB板 圖9-43 重新自動布線后的PCB板l執(zhí)行“Auto Route“All命令，布線結(jié)果如圖9-43所示。l從操作過程可以看出，PCB板的規(guī)劃對自動布線的影響很大，所以用戶在設(shè)計PCB板時一定要把元件的規(guī)劃設(shè)置合理，這樣自動布線的效果才理想。l調(diào)整布線是在自動布線的根底上完成的，如C2和Y1之間的連線不是很好如圖9-44a所示。用Place Interactive Routing命令重新繪線如圖9-44b所示。 a.改動前的布線 b.手動改動后的布線 圖9-44 手動布線前后的布線察看自動布線的結(jié)果可知，對于比較簡單的電路，當元件規(guī)劃合理，布線規(guī)那么設(shè)置完善時，Altium Designer中的Situs布線器的布線效果相當令人稱心。單擊保管工具按鈕“ ，保管PCB文件。9.4