第24-25講 項(xiàng)目三 高頻PCB設(shè)計(jì)

1、 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì)制作：制作： 福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 郭勇郭勇 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 第第24-2524-25講講 項(xiàng)目三項(xiàng)目三 高頻高頻PCBPCB設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、電路原理一、電路原理二、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備二、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備三、設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)PCBPCB時(shí)考慮的因素時(shí)考慮的因素四、四、PCBPCB自動(dòng)布局及調(diào)整自動(dòng)布局及調(diào)整五、地平面設(shè)置五、地平面設(shè)置六、六、PCBPCB自動(dòng)布線及調(diào)整自動(dòng)布線及調(diào)整七、完成七、完成P223P223實(shí)訓(xùn)二的內(nèi)容實(shí)訓(xùn)二的內(nèi)容 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 一、電路原理一、電路原理 電路

2、采用單片調(diào)頻發(fā)射芯片電路采用單片調(diào)頻發(fā)射芯片MC2833MC2833進(jìn)行設(shè)計(jì)，芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，芯片內(nèi)部包括闊麥克風(fēng)放大器、壓控振蕩器及晶體管等電路。內(nèi)部包括闊麥克風(fēng)放大器、壓控振蕩器及晶體管等電路。 MC2833MC2833內(nèi)部框圖與引腳圖內(nèi)部框圖與引腳圖 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 圖圖6-47 6-47 單片調(diào)頻發(fā)射電路原理圖單片調(diào)頻發(fā)射電路原理圖 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 調(diào)頻發(fā)射電路采用晶體振蕩，晶振使用基頻模式，調(diào)頻發(fā)射電路采用晶體振蕩，晶振使用基頻模式，聲音信號(hào)通過(guò)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)由第聲音信號(hào)通過(guò)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)由第5 5腳輸入集成腳輸入集成塊內(nèi)部的放大器進(jìn)行音頻放大和調(diào)制

3、，射頻信號(hào)由集塊內(nèi)部的放大器進(jìn)行音頻放大和調(diào)制，射頻信號(hào)由集成塊的成塊的1414腳輸出，通過(guò)腳輸出，通過(guò)C1C1耦合由耦合由1313腳進(jìn)入內(nèi)部的晶體腳進(jìn)入內(nèi)部的晶體管管V2V2進(jìn)行進(jìn)行2 2倍頻后由倍頻后由1111腳輸出，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)腳輸出，輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)C15C15耦合耦合進(jìn)入內(nèi)部的晶體管進(jìn)入內(nèi)部的晶體管V1V1進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)由第進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)由第9 9腳輸出至發(fā)射天線。腳輸出至發(fā)射天線。 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 1. 1.繪制原理圖，根據(jù)圖繪制原理圖，根據(jù)圖6-476-47繪制，并進(jìn)行編譯檢查，繪制，并進(jìn)行編譯檢查，元件的參數(shù)如表元件的參數(shù)如表6-26-2所示。所示。

4、電路中的單片調(diào)頻發(fā)射芯片電路中的單片調(diào)頻發(fā)射芯片MC2833MC2833雖然雖然Protel Protel 20042004的庫(kù)中有提供，但尺寸過(guò)小，線路連接時(shí)不夠美觀，的庫(kù)中有提供，但尺寸過(guò)小，線路連接時(shí)不夠美觀，需要自行設(shè)計(jì)該元件的符號(hào)。需要自行設(shè)計(jì)該元件的符號(hào)。MC2833MC2833的元件尺寸的元件尺寸170mil170mil250mil250mil，相鄰元件引腳間距，相鄰元件引腳間距30mil30mil，元件引腳，元件引腳名及引腳排列參考圖名及引腳排列參考圖6-476-47。 電位器的符號(hào)電位器的符號(hào)Protel 2004Protel 2004的庫(kù)中雖有，但與國(guó)標(biāo)的庫(kù)中雖有，但與國(guó)標(biāo)

5、不符，可以復(fù)制不符，可以復(fù)制RES2RES2的圖形再增加滑動(dòng)端的方式新建電的圖形再增加滑動(dòng)端的方式新建電位器位器POT3POT3。二、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備二、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 2. 2.元件封裝設(shè)計(jì)元件封裝設(shè)計(jì) 立式電阻封裝圖形：焊盤中心間距立式電阻封裝圖形：焊盤中心間距100mil100mil，焊，焊盤尺寸盤尺寸60mil60mil，封裝名，封裝名AXIAL-0.1AXIAL-0.1，如圖，如圖6-486-48所示。所示。 電解電容封裝圖形：焊盤中心間距電解電容封裝圖形：焊盤中心間距100mil100mil，焊，焊盤尺寸盤尺寸60mil60mil，元件外形半徑，元件外形半徑

6、100mil100mil，封裝中陰影部，封裝中陰影部分的焊盤為電解電容負(fù)極，封裝名分的焊盤為電解電容負(fù)極，封裝名RB.1/.2RB.1/.2，如圖，如圖6-6-4949所示。所示。 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 電感封裝圖形：電感采用電感封裝圖形：電感采用8mm8mm8mm8mm的屏蔽電感，的屏蔽電感，相鄰焊盤中心間距相鄰焊盤中心間距3mm3mm，上下兩排焊盤中心間距，上下兩排焊盤中心間距6mm6mm，焊盤尺寸焊盤尺寸1.524mm1.524mm，封裝名，封裝名INDUINDU，如圖，如圖6-506-50所示。所示。 電位器封裝圖形：相鄰焊盤中心間距電位器封裝圖形：相鄰焊盤中心間距3mm3mm

7、，焊，焊盤尺寸盤尺寸1.524mm1.524mm，封裝名，封裝名VRVR，如圖，如圖6-516-51所示。所示。 將自行設(shè)計(jì)的元件封裝庫(kù)設(shè)置為當(dāng)前庫(kù)，依次將將自行設(shè)計(jì)的元件封裝庫(kù)設(shè)置為當(dāng)前庫(kù)，依次將原理圖中的元件封裝修改為表原理圖中的元件封裝修改為表6-26-2中的封裝形式，最中的封裝形式，最后將文件保存為后將文件保存為“單片調(diào)頻發(fā)射電路單片調(diào)頻發(fā)射電路.SCHDOC”.SCHDOC”。 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 三、設(shè)計(jì)三、設(shè)計(jì)PCBPCB時(shí)考慮的因素時(shí)考慮的因素 該電路采用雙面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要因素如下。該電路采用雙面設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要因素如下。 PCBPCB的尺寸的尺寸50m

8、m50mm40mm40mm。 由于是高頻電路，為減小寄生電容和電感的影響，由于是高頻電路，為減小寄生電容和電感的影響，將頂層作為地平面，采用多點(diǎn)接地法。將頂層作為地平面，采用多點(diǎn)接地法。 晶振靠近連接的晶振靠近連接的ICIC引腳放置，振蕩回路就近放置引腳放置，振蕩回路就近放置在晶振邊上。在晶振邊上。 集成電路電源端的濾波電容集成電路電源端的濾波電容C13C13盡量靠近電源端盡量靠近電源端放置（放置（ICIC第第1010腳）。腳）。 音頻輸入的麥克風(fēng)布設(shè)于音頻輸入的麥克風(fēng)布設(shè)于PCBPCB的左邊，發(fā)射的天的左邊，發(fā)射的天線布設(shè)于線布設(shè)于PCBPCB的右邊輸出端附近。的右邊輸出端附近。 頂層作為地

9、平面，除地線外，其它連線在底層進(jìn)頂層作為地平面，除地線外，其它連線在底層進(jìn)行，連線線寬為行，連線線寬為1mm1mm。 連線轉(zhuǎn)彎采用連線轉(zhuǎn)彎采用4545進(jìn)行。進(jìn)行。 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 四、四、PCBPCB自動(dòng)布局及調(diào)整自動(dòng)布局及調(diào)整 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 4. 4.手工布局調(diào)整，通過(guò)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)元件等方法合手工布局調(diào)整，通過(guò)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)元件等方法合理調(diào)整元件的位置，減少網(wǎng)絡(luò)飛線的交叉。理調(diào)整元件的位置，減少網(wǎng)絡(luò)飛線的交叉。 執(zhí)行菜單執(zhí)行菜單“查看查看”“顯示三維顯示三維PCBPCB板板”，顯示元，顯示元件布局的件布局的3D3D視圖，觀察元件布局是否合理。視圖，觀察元件布局是否合理

10、。 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 五、地平面設(shè)置五、地平面設(shè)置 由于單片調(diào)頻發(fā)射電路的工作頻率為由于單片調(diào)頻發(fā)射電路的工作頻率為76MHz76MHz，頻率較高，頻率較高，在布線時(shí)要考慮分布參數(shù)的影響，為減小分布參數(shù)的影響，在布線時(shí)要考慮分布參數(shù)的影響，為減小分布參數(shù)的影響，將頂層作為地平面，采用多點(diǎn)接地方法進(jìn)行布線。一般采用將頂層作為地平面，采用多點(diǎn)接地方法進(jìn)行布線。一般采用頂層覆銅的形式解決。頂層覆銅的形式解決。 從圖從圖6-566-56中可以看出，所有的中可以看出，所有的GNDGND網(wǎng)絡(luò)均連接在頂層的網(wǎng)絡(luò)均連接在頂層的覆銅上，實(shí)現(xiàn)了高頻電路中就近接地的原則。覆銅上，實(shí)現(xiàn)了高頻電路中就近接地

11、的原則。 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 六、六、PCBPCB自動(dòng)布線及調(diào)整自動(dòng)布線及調(diào)整 1. 1.自動(dòng)布線規(guī)則設(shè)置自動(dòng)布線規(guī)則設(shè)置 由于由于PCBPCB的頂層作為地平面，只能在底層布線，所的頂層作為地平面，只能在底層布線，所以布線層規(guī)則設(shè)置不選中頂層。以布線層規(guī)則設(shè)置不選中頂層。 執(zhí)行菜單執(zhí)行菜單“設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)”“規(guī)則規(guī)則”，屏幕彈出，屏幕彈出 “ “PCBPCB規(guī)規(guī)則和約束編輯器則和約束編輯器”對(duì)話框，設(shè)置自動(dòng)布線規(guī)則，內(nèi)容如對(duì)話框，設(shè)置自動(dòng)布線規(guī)則，內(nèi)容如下。下。 安全間距規(guī)則設(shè)置：安全間距規(guī)則設(shè)置：0.254mm0.254mm，適用于全部對(duì)象；，適用于全部對(duì)象； 短路約束規(guī)則：不允許短路；

12、短路約束規(guī)則：不允許短路； 導(dǎo)線寬度限制規(guī)則：所有線寬均為導(dǎo)線寬度限制規(guī)則：所有線寬均為1mm1mm； 布線層規(guī)則：選中布線層規(guī)則：選中Bottom LayerBottom Layer，去除，去除Top LayerTop Layer的選中狀態(tài)，相當(dāng)于單面布線；的選中狀態(tài)，相當(dāng)于單面布線； 布線轉(zhuǎn)角規(guī)則：布線轉(zhuǎn)角規(guī)則：4545轉(zhuǎn)彎；轉(zhuǎn)彎； 其它規(guī)則選擇默認(rèn)。其它規(guī)則選擇默認(rèn)。 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 2. 2.自動(dòng)布線自動(dòng)布線 執(zhí)行菜單執(zhí)行菜單“自動(dòng)布線自動(dòng)布線”“全部對(duì)象全部對(duì)象”，屏幕，屏幕彈出彈出“SitusSitus布線策略布線策略”對(duì)話框，單擊對(duì)話框，單擊“編輯層方向編輯層方向”

13、按鈕，屏幕彈出按鈕，屏幕彈出 “ “層方向?qū)臃较颉睂?duì)話框，單擊【當(dāng)前設(shè)對(duì)話框，單擊【當(dāng)前設(shè)置】區(qū)下的【置】區(qū)下的【Top LayerTop Layer】后的】后的 “ “Automatic”Automatic”，屏，屏幕出現(xiàn)下拉列表框，選中其中的幕出現(xiàn)下拉列表框，選中其中的“Not Used”Not Used”（不（不使用本層）；單擊【使用本層）；單擊【Bottom LayerBottom Layer】后的】后的 “Automatic”Automatic”，選中其中的，選中其中的“Any”Any”（ 任意方向布任意方向布線），這樣在布線時(shí)頂層不再布線，所有除地以外線），這樣在布線時(shí)頂層不再布線

14、，所有除地以外的連線都布在底層。的連線都布在底層。 由于違反了兩面走線正交原則，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)警由于違反了兩面走線正交原則，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)警告信息，忽略該信息。告信息，忽略該信息。 選中【鎖定全部預(yù)布線】復(fù)選框鎖定預(yù)布線，選中【鎖定全部預(yù)布線】復(fù)選框鎖定預(yù)布線，單擊單擊“Route All”Route All”按鈕對(duì)整個(gè)電路板進(jìn)行自動(dòng)布線。按鈕對(duì)整個(gè)電路板進(jìn)行自動(dòng)布線。 PCBPCB輔助設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì) 自動(dòng)布線后的效果如圖自動(dòng)布線后的效果如圖6-576-57所示，圖中所示，圖中R7R7存在銳角存在銳角走線，影響電氣性能，走線，影響電氣性能，ANTANT的連線出現(xiàn)繞行等需要進(jìn)行的連線出現(xiàn)繞行等需要進(jìn)行手工調(diào)整。手工調(diào)整。 3.3.手工布線調(diào)整手工布線調(diào)整 執(zhí)行菜單執(zhí)行菜單“工具工具”“取消布線取消布線”“元件元件”， 拆除需要調(diào)整的元件上的連線；修改元件網(wǎng)格為拆除需要調(diào)整的元件上的連線；修改元件網(wǎng)格為0.05mm0.05mm，適當(dāng)微調(diào)元件位置；將工作層