單管放大電路設(shè)計(jì)

單管放大電路設(shè)計(jì)1第1頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

手工設(shè)計(jì)PCB是用戶(hù)直接在PCB軟件中根據(jù)原理圖進(jìn)行手工放置元件、焊盤(pán)、過(guò)孔等，并進(jìn)行線路連接的操作過(guò)程，手工設(shè)計(jì)的一般步驟如下。⑴規(guī)劃印制電路板。⑵放置元件、焊盤(pán)、過(guò)孔等。⑶元件布局。⑷手工布線。⑸電路調(diào)整。⑹輸出PCB。以下采用單管放大電路為例介紹手工布線方法，電路樣圖如圖5-1所示。2第2頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

在PCB設(shè)計(jì)中，首先要規(guī)劃印制板，即定義印制板的機(jī)械輪廓和電氣輪廓。印制板的機(jī)械輪廓是指電路板的物理外形和尺寸，需要根據(jù)公司和制造商的要求進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃，機(jī)械輪廓定義在4個(gè)機(jī)械層上，比較合理的規(guī)劃?rùn)C(jī)械層的方法是在一個(gè)機(jī)械層上繪制電路板的物理輪廓，而在其它的機(jī)械層上放置物理尺寸、隊(duì)列標(biāo)記和標(biāo)題信息等。印制板的電氣輪廓是指電路板上放置元件和布線的范圍，電氣輪廓一般定義在禁止布線層上，是一個(gè)封閉的區(qū)域。通常在一般的電路設(shè)計(jì)中僅規(guī)劃PCB的電氣輪廓，本例中采用公制規(guī)劃。一、規(guī)劃PCB

3第3頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一⑴執(zhí)行菜單“設(shè)計(jì)”→“PCB板選擇項(xiàng)”，設(shè)置單位制為Metric（公制）；設(shè)置可視柵格1、2分別為1mm和10mm；捕獲柵格X、Y均和元件網(wǎng)格X、Y均為0.5mm.⑵執(zhí)行菜單“設(shè)計(jì)”→“PCB板層次顏色”，設(shè)置顯示可視柵格1（VisibleGrid1）。⑶執(zhí)行菜單“工具”→“優(yōu)先設(shè)定”，屏幕彈出“優(yōu)先設(shè)定”對(duì)話框，選中“Display”選項(xiàng)，在“表示”區(qū)中選中【原點(diǎn)標(biāo)記】復(fù)選框，顯示坐標(biāo)原點(diǎn)。⑷執(zhí)行菜單“編輯”→“原點(diǎn)”→“設(shè)定”，定義相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè)定后，沿原點(diǎn)往右為+x軸，往上為+y軸。圖5-3定義位置坐標(biāo)⑸用鼠標(biāo)單擊工作區(qū)下方標(biāo)簽中的，將當(dāng)前工作層設(shè)置為KeepOutLayer。

4第4頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一⑹執(zhí)行菜單“放置”→“直線”進(jìn)行邊框繪制閉合電氣輪廓。PCB尺寸：70mm×40mm。工作層KeepoutLayer閉合坐標(biāo)原點(diǎn)放置→直線5第5頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、設(shè)置PCB元件庫(kù)

單管放大電路的元件封裝形式均在MiscellaneousDevice.IntLIB庫(kù)中，設(shè)計(jì)前需將其設(shè)置為當(dāng)前庫(kù)。

1.設(shè)置元件庫(kù)顯示封裝名和封裝圖形

Protel2004中元件庫(kù)是集成的，它包括元件圖形、封裝、參數(shù)等信息。進(jìn)入系統(tǒng)后，默認(rèn)顯示集成庫(kù)的信息，不利于選擇元件封裝，此時(shí)可以通過(guò)設(shè)置顯示信息為元件封裝，便于調(diào)用封裝。單擊工作區(qū)右側(cè)的【元件庫(kù)】標(biāo)簽，系統(tǒng)彈出元件庫(kù)面板，如圖5-5所示，單擊“…”按鈕，屏幕彈出元件庫(kù)顯示信息窗口，如圖5-6所示，去除【元件】的復(fù)選狀態(tài)，選中【封裝】復(fù)選框，單擊“Close”按鈕，屏幕出現(xiàn)圖5-7的元件庫(kù)面板，顯示封裝信息。6第6頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7第7頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.加載元件庫(kù)在Protel2004中，PCB庫(kù)文件一般集成在集成庫(kù)中，擴(kuò)展名為“.IntLib”，在原理圖設(shè)計(jì)中可直接選擇元件封裝。該軟件也提供了一些未集成的PCB庫(kù)，擴(kuò)展名為“.PcbLib”，位于Altium2004\Library\Pcb目錄下。元件封裝也可以自行設(shè)計(jì)，調(diào)用自行設(shè)計(jì)的元件封裝時(shí)必須先加載自定義的元件庫(kù)。安裝元件庫(kù)的方法與原理圖設(shè)計(jì)中的相同，可以單擊圖5-5中的“元件庫(kù)”按鈕進(jìn)行元件庫(kù)設(shè)置，本例的封裝形式均在MiscellaneousDevice.IntLIB庫(kù)中。

注意：路徑選擇“Altium2004SP2\Library\Pcb”，只包含PCB封裝庫(kù)；若為“Altium2004SP2\Library”，則包含集成元件庫(kù)和PCB封裝庫(kù)。8第8頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、放置元件封裝1.通過(guò)菜單或相應(yīng)按鈕放置元件執(zhí)行菜單“放置”→“元件”或單擊配線工具欄按鈕，屏幕彈出放置元件對(duì)話框，如圖5-11所示。以放置三極管封裝為例，在“封裝”欄中輸入元件封裝名，如圖中的BCY-W3；在“標(biāo)識(shí)符”欄中輸入元件標(biāo)號(hào)，如圖中的V1；在“注釋”欄中輸入元件的型號(hào)或標(biāo)稱(chēng)值，如圖中的2N3904。參數(shù)設(shè)置完畢，單擊“確認(rèn)”按鈕，將元件移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢脝螕羰髽?biāo)左鍵放置元件。放置元件后，光標(biāo)上自動(dòng)粘貼著一個(gè)相同的元件，可繼續(xù)放置元件，標(biāo)號(hào)自動(dòng)加1（如V2）；單擊鼠標(biāo)右鍵，屏幕彈出“放置元件”對(duì)話框，可以設(shè)置要放置的元件封裝；單擊“取消”按鈕則退出放置狀態(tài)。9第9頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

電阻的封裝形式選擇AXIAL-0.4，三極管的封裝形式選擇BCY-W3，電解電容的封裝形式選擇CAPPR2-5x6.8。10第10頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.從元件庫(kù)中直接放置⑴選擇封裝庫(kù)⑵選擇封裝⑶查看封裝圖形⑷單擊放置元件11第11頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.設(shè)置元件屬性

雙擊元件，屏幕彈出圖5-14所示的元件屬性對(duì)話框，可以進(jìn)行元件屬性設(shè)置。12第12頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、放置焊盤(pán)和過(guò)孔1.放置焊盤(pán)焊盤(pán)有通孔式的，也有僅放置在某一層面上的貼片式（主要用于表面封裝元件），外形有圓形（Round）、正方形（Rectangle）和正八邊形（Octagonal）等，如圖5-15所示。

執(zhí)行菜單“放置”→“焊盤(pán)”或單擊放置工具欄上按鈕，進(jìn)入放置焊盤(pán)狀態(tài)，移動(dòng)光標(biāo)到合適位置后，單擊鼠標(biāo)左鍵，放置焊盤(pán)。13第13頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

雙擊焊盤(pán)調(diào)出屬性對(duì)話框，可以編輯焊盤(pán)屬性，如圖5-16所示。用鼠標(biāo)單擊選中的焊盤(pán)，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)住控點(diǎn)，可以移動(dòng)焊盤(pán)。

本例中，添加6個(gè)通孔式焊盤(pán)，其中輸入2個(gè)、電源端及接地端2個(gè)，輸出2個(gè)，以便與外部連接。14第14頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.放置過(guò)孔過(guò)孔用于連接不同層上的印制導(dǎo)線，過(guò)孔有三種類(lèi)型，分別是通透式、隱藏式和半隱藏式。執(zhí)行菜單“放置”→“過(guò)孔”或用單擊放置工具欄上按鈕，放置過(guò)孔。在放置過(guò)孔狀態(tài)下，按下鍵盤(pán)的<Tab>鍵，調(diào)出過(guò)孔屬性對(duì)話框，可以設(shè)置過(guò)孔的孔徑、直徑、過(guò)孔起始層和終止層及過(guò)孔所在的網(wǎng)絡(luò)等。本例中由于是單面板設(shè)計(jì)，無(wú)須使用過(guò)孔。15第15頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一五、制作螺絲釘?shù)榷ㄎ豢?/p>

在電路板中，經(jīng)常要用螺絲來(lái)固定散熱片和PCB，或者打定位孔，它們與焊盤(pán)或過(guò)孔不同，一般不需要有導(dǎo)電部分。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以利用放置焊盤(pán)或過(guò)孔的方法來(lái)制作螺絲孔。下面以放置焊盤(pán)的方法為例介紹螺絲孔的制作過(guò)程。⑴放置焊盤(pán)，編輯焊盤(pán)屬性，如圖5-18所示，選擇圓形焊盤(pán)，并設(shè)置X尺寸、Y尺寸和孔徑為相同值，目的是不要表層銅箔。⑵在“屬性”區(qū)中，取消【鍍金】后的復(fù)選框，目的是取消在孔壁上的銅。⑶單擊“確定”按鈕，在合適位置放置焊盤(pán)，此時(shí)即為螺絲孔。圖5-19在板的四角中放置了4個(gè)3mm的螺絲孔。

16第16頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

螺絲孔也可以通過(guò)放置過(guò)孔的方法來(lái)制作，具體步驟與利用焊盤(pán)方法相似，只要在過(guò)孔的屬性對(duì)話框中設(shè)置直徑和孔徑為相同值即可。大小一致17第17頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一六、元件手工布局1.手工移動(dòng)元件⑴用鼠標(biāo)移動(dòng)元件。光標(biāo)移到元件上，按住鼠標(biāo)左鍵不放，將元件拖動(dòng)到目標(biāo)位置。⑵使用菜單命令移動(dòng)元件。執(zhí)行菜單“編輯”→“移動(dòng)”→“元件”實(shí)現(xiàn)。⑶拖動(dòng)元件和連線。用于同時(shí)移動(dòng)元件和印制導(dǎo)線，執(zhí)行菜單“編輯”→“移動(dòng)”→“拖動(dòng)”實(shí)現(xiàn)，一般使用前執(zhí)行菜單“工具”→“優(yōu)先設(shè)定”，選中“ConnectedTracks”設(shè)定拖動(dòng)連線。⑷在PCB中快速定位元件。在PCB較大時(shí)使用。執(zhí)行菜單“編輯”→“跳轉(zhuǎn)到”→“元件”，輸入要查找的元件標(biāo)號(hào)，單擊“確認(rèn)”按鈕，光標(biāo)跳轉(zhuǎn)到指定元件上。18第18頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.旋轉(zhuǎn)元件用鼠標(biāo)單擊選中元件，按住鼠標(biāo)左鍵不放，同時(shí)按下鍵盤(pán)的<X>鍵進(jìn)行水平翻轉(zhuǎn)；按<Y>鍵進(jìn)行垂直翻轉(zhuǎn)；按<空格>鍵進(jìn)行指定角度旋轉(zhuǎn)。

3.元件標(biāo)注的調(diào)整元件布局調(diào)整后，往往元件標(biāo)注的位置過(guò)于雜亂，布局結(jié)束還必須對(duì)元件標(biāo)注進(jìn)行調(diào)整，一般要求排列要整齊，文字方向要一致，不能將元件的標(biāo)注文字放在元件的框內(nèi)或壓在焊盤(pán)或過(guò)孔上。元件標(biāo)注的調(diào)整采用移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行，與元件的操作相似。在Protel2004中，系統(tǒng)默認(rèn)的注釋是處于隱藏狀態(tài)，一般為了便于讀圖，應(yīng)將其設(shè)置為顯示狀態(tài)。雙擊要修改的元件，屏幕彈出元件屬性對(duì)話框，在“注釋”區(qū)取消【隱藏】即可。19第19頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

圖5-20所示的元件布局圖中，元件的標(biāo)注文字未調(diào)好，存在重疊、反向及堆積在元件上的問(wèn)題，由于該元件的標(biāo)注文字在頂層絲網(wǎng)層上，有些標(biāo)號(hào)將被元件覆蓋。為保證PCB的可讀性，必須手工移動(dòng)好元件的標(biāo)注，經(jīng)過(guò)調(diào)整標(biāo)注后的電路布局如圖5-21所示。20第20頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

執(zhí)行菜單“查看”→“顯示三維PCB板”，對(duì)電路板進(jìn)行3D預(yù)覽，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生3D預(yù)覽文件，如圖5-24所示，圖中三極管V1在PCB3D庫(kù)中沒(méi)有元件模型，故未顯示元件3D圖形。七、3D預(yù)覽21第21頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一八、手工布線1.設(shè)置工作層執(zhí)行菜單“設(shè)計(jì)”→“PCB板層次顏色”，屏幕彈出“板層和顏色”對(duì)話框，在要設(shè)置為顯示狀態(tài)的工作層中后的【表示】復(fù)選框內(nèi)單擊打勾，選中該層。本例中采用單面布線，元件采用通孔式元件，故選中BottomLayer（底層）、TopOverlay（頂層絲網(wǎng)層）、Keep-outLayer（禁止布線層）及Multi-Layer（焊盤(pán)多層）。

PCB單面布線的布線層為BottomLayer，故在工作區(qū)的下方單擊【BottomLayer】標(biāo)簽，選中工作層為BottomLayer。22第22頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.為手工布線設(shè)置柵格在電路工作區(qū)中單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“捕獲柵格”子菜單，屏幕彈出柵格設(shè)置對(duì)話框，從中可以選擇捕獲柵格尺寸，本例中選擇0.500mm。

3.通過(guò)“放置直線”的方式布線通過(guò)“放置直線”方式放置的印制導(dǎo)線可以放置在PCB的信號(hào)層和非信號(hào)層上，當(dāng)放置在信號(hào)層上，具有電氣特性，稱(chēng)為印制導(dǎo)線；當(dāng)放置在其它層，代表無(wú)電氣特性的繪圖標(biāo)志線，在規(guī)劃PCB時(shí)就是采用這種方式放置導(dǎo)線。執(zhí)行菜單“放置”→“直線”，進(jìn)入放置PCB導(dǎo)線狀態(tài)，系統(tǒng)默認(rèn)放置線寬為10mil的連線，若在放置連線的初始狀態(tài)時(shí)，單擊鍵盤(pán)上的<Tab>鍵，屏可以修改線寬和線的所在層。23第23頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

連線示意如圖5-27所示。

在放置印制導(dǎo)線過(guò)程中，同時(shí)按下<Shift>+<空格>鍵，可以切換印制導(dǎo)線轉(zhuǎn)折方式，共有六種，分別是45°、弧線、90°、圓弧角、任意角度和1/4圓弧轉(zhuǎn)折，如圖5-28所示。24第24頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一25第25頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

本例中設(shè)計(jì)的是單面板，故布線層為BottomLayer（底層），手工布線后的電路如圖5-29所示，其中印制導(dǎo)線的線寬設(shè)置為1.2mm，焊盤(pán)的直徑為1.8mm，采用了45°和1/4圓弧轉(zhuǎn)折方式。26第26頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.通過(guò)“交互式布線”的形式布線執(zhí)行菜單“放置