PCB設計技術 課件 2 按鍵控制LED電路

PCB設計技術課程項目1:按鍵控制LED電路PCBDesign深圳職業(yè)技術學院曾啟明千里之行，始于足下千里之行，始于足下一詞出自《老子·道德經》，意思是千里的遠行，是從腳下第一步開始走出來的。學習一門技能亦是如此。本章的關鍵詞是：流程設計準備原理圖繪制網表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設計物理封裝設計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟7PCB設計是一個典型的多步驟、漸進式的軟件操作過程設計準備設計準備是每一個PCB項目的起點設計準備原理圖繪制網表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設計物理封裝設計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟7設計準備主要包括三方面的工作：明確項目設計要求、了解項目概況和建立項目目錄01.設計準備01.設計準備1.1明確項目設計要求工程設計要求設計交付時間設計軟件要求外框尺寸、板層數量……確定設計周期、安排分工……PADS、Allegro、AD……01.設計準備1.2了解項目概況電路原理01.設計準備元件型號的確定1.2了解項目概況CR2032電池及電池座直插型色環(huán)電阻直插式LED輕觸式貼片按鍵01.設計準備1.3建立項目資料目錄bom：放置元件清單，該文件由原理圖導出并完善；datasheet：放置電路元件的資料，包括規(guī)格圖紙、設計須知等；dxf：放置PCB的結構文件，該文件由結構工程師給出；Gerber：放置PCB制造所需的圖紙，由PCB導出；lib：放置PCB設計所需的庫文件；pcb：放置PCB源文件；ref：放置電路PCB設計的約束參考文件，說明文檔等；sch：放置原理圖源文件。邏輯封裝設計設計準備原理圖繪制網表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設計物理封裝設計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟702.邏輯封裝設計2.1邏輯封裝與邏輯封裝庫02.邏輯封裝設計邏輯封裝，也稱為原理圖封裝，是電路元件功能和引腳情況的抽象圖形表示。一個元件的邏輯封裝不是唯一的，只要能夠正確表示元件引腳情況，同時形象地表示元件的功能特點，即使圖形有所區(qū)別，都是可以的2.1邏輯封裝與邏輯封裝庫02.邏輯封裝設計邏輯封裝庫是存放邏輯封裝的“倉庫”一個良好的習慣是為每一個PCB項目新建對應的邏輯封裝庫，將已有封裝復制過來，并設計缺少的封裝，方便項目的管理，降低封裝調用錯誤的風險2.2紐扣電池座的邏輯封裝設計02.邏輯封裝設計引腳數量為2的極性元件，在PCB設計的過程中，引腳的序號最好能夠遵守相同的命名規(guī)則。一般遵守“1正2負”的設計規(guī)則，即1號引腳作為正極，2號引腳作為負極因此，此類極性元件的引腳序號不能隱藏，方便核對元件極性是否正確隱藏引腳名稱無隱藏2.3色環(huán)電阻的邏輯封裝設計02.邏輯封裝設計因此，此類引腳數量為2的非極性元件，其引腳的序號一般定義為1和2，引腳的名稱與序號相同，兩者均隱藏顯示，以盡量保持電路圖的整潔清晰與電池底座的邏輯封裝不同，電阻屬于非極性元件，兩端不區(qū)分正負極，安裝時兩端可以互換2.4LED的邏輯封裝設計02.邏輯封裝設計封裝包含兩個引腳和一個帶箭頭的三角形，這是業(yè)內普遍采用的一種表示形式。與電池座邏輯封裝類似，LED屬于極性元件，因此按照“1正2負”的原則定義引腳的序號。引腳的名稱可以與序號相同。正極2.5按鍵的邏輯封裝設計02.邏輯封裝設計不同的按鍵，其結構原理和引腳數量不同，邏輯封裝也不同.本電路采4個引腳的貼片按鍵，其邏輯封裝的的設計方案不是唯一的原理圖繪制設計準備原理圖繪制網表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設計物理封裝設計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟702.邏輯封裝設計3.1原理圖的概念和作用03.原理圖繪制原理圖（Schematic）是電路的邏輯抽象表示，清晰明了地表達電路所包含的元件類型和數量，以及元件之間的連接關系。原理圖在PCB設計中具有兩個重要作用：表示電路中的元件及其型號信息；表示電路中各元件的連接關系。工程師在進行項目交接的時候，主要是依據原理圖來核對電路設計是否正確。3.2原理圖的簡單操作放置元件：對照給定的原理圖，從邏輯封裝庫中調取所需要元件的邏輯封裝，放置于原理圖上合適位置。繪制連線：根據電路的連接關系，使用導線將各個元件邏輯封裝的引腳連接起來。03.原理圖繪制邏輯封裝庫原理圖元件封裝1元件封裝2元件封裝3元件封裝1元件封裝2元件封裝3元件封裝1放置元件繪制連線極性元件注意區(qū)分正負12121324按鍵的1-2、3-4內部相連，按下后，上下連通03.原理圖繪制按鍵控制LED電路的原理圖繪制過程課堂實訓完成項目1的原理圖繪制（20分鐘）物理封裝設計設計準備原理圖繪制網表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設計物理封裝設計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟704.物理封裝設計4.1物理封裝和物理封裝庫04.物理封裝設計物理封裝是根據元件實物外形尺寸而設計的圖形表示保存物理封裝的庫稱為物理封裝庫，或者PCB庫物理封裝和邏輯封裝是同一元件在PCB設計過程中不同步驟的不同表示物理封裝用于設計流程后段的PCB布局布線步驟，也稱為PCB封裝4.2紐扣電池座的物理封裝設計04.物理封裝設計圓形焊盤包括兩個主要參數：內直徑和外直徑。內直徑的取值必須大于元件針腳的最大直徑。外直徑的取值以內直徑為參考，一般在內直徑的基礎上，增加0.5~1.5mm。內直徑越大，需要增加的值也越大04.物理封裝設計04.物理封裝設計邏輯封裝1號2號物理封裝原點(0,0)20mm坐標(12,0)坐標(-8,0)4.3色環(huán)電阻的物理封裝設計04.物理封裝設計色環(huán)電阻的兩端是細長的金屬針腳，針腳在安裝時需要彎折，穿過PCB進行焊接。色環(huán)電阻屬于直插型元件，其焊盤為圓形焊盤，其物理封裝的設計按照放置焊盤和繪制外形絲印兩個步驟進行4.4直插型LED的物理封裝設計04.物理封裝設計04.物理封裝設計LED屬于極性元件，兩個焊盤的位置不能隨意調換，遵循“1正2負”的命名規(guī)則，1號焊盤是正極，在外形絲印上必須繪制一個表示正極的標記。(0,0)坐標(1.27,0)坐標(-1.27,

0)5.8mm12正極標記4.5貼片按鍵的物理封裝設計04.物理封裝設計不穿透底面區(qū)域貼片焊盤元件引腳(0,0)1(-4.3,1.95)2(4.3,1.95)4(4.3,-1.95)3(-4.3,-1.95)6mm網表處理設計準備原理圖繪制網表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設計物理封裝設計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟705.網表處理05.網表處理網表（Netlist）是連接PCB設計前端（原理圖）和后端（PCB布局布線）的關鍵文件。網表處理主要包括寫入物理封裝信息、網表導出和網表導入三個主要步驟123寫入物理封裝信息網表導出網表導入網表處理的3項工作5.1寫入物理封裝信息完成邏輯封裝設計、原理圖繪制和物理封裝設計3個步驟后，工程師需要將物理封裝的信息寫入到原理圖對應的元件。信息寫入后，原理圖的每一個元件的邏輯封裝與其物理封裝才真正建立了對應關系CR203205.網表處理5.2網表導出網表PartsBT1電池座封裝SW1開關封裝…Netsnet1:BT1.1,SW1.1net2:SW1.2,VR1.1…元件標號元件物理封裝元件之間連接關系05.網表處理5.3網表導入網表PartsBT1CR2032R1DIP_R…Netsnet1:BT1.1,R1.1…物理封裝庫CR2032DIP_RLEDKEYPCB圖1.調取封裝net12.分配連接關系BT1R1第1步，調取封裝：在網表的導入過程中，軟件首先根據網表的元件物理封裝信息，從物理封裝庫中調取對應的封裝，并將元件標號分配至對應的封裝。第2步，分配連接關系：封裝調取后，根據網表中Nets部分，分配焊盤之間的連接關系。05.網表處理PCB布局設計準備原理圖繪制網表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設計物理封裝設計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟706.PCB布局6.1布局的基本概念和原則06.PCB布局網表導入后，元件的物理封裝是無序排列的，下一個步驟就是要將這些無序物理封裝按照設計要求擺放至合適位置，這一過程稱為PCB布局（Layout）。布局是PCB設計的關鍵步驟，合理的布局能夠有效提高后期PCB布線的效率和質量，而凌亂、錯誤的布局將直接影響布線的質量，甚至導致PCB無法完成。先布局，后布線，是PCB設計的基本原則6.2布局的基本操作06.PCB布局BT1R1D1SW1鼠線BT1R1D1SW1板框布局前布局后PCB布線設計準備原理圖繪制網表處理PCB布局PCB布線邏輯封裝設計物理封裝設計后續(xù)處理步驟0步驟1步驟2步驟3步驟4步驟5步驟6步驟707.PCB布線7.1線的基本參數長度L：一般情況下，要求線盡量短，以減小阻抗；特殊情況下，如射頻天線，延時走線等情況下，需要增加走線長度；07.PCB布線寬度W：影響導線的阻抗大小和載流能力。線寬過小，則電阻大，影響電路的性能；線寬太寬，則影響布線密度，增加成本厚度D：是制造PCB時，銅箔的厚度。這個參數會影響導線的導電能力。銅箔越厚，導電性能越好，但是電路板成本越高7.2布線的基本操作（參數設置）在業(yè)內，PCB布線普遍采用“密爾”作為計量單位，而非毫米。密爾（mil）屬于英制單位，1密爾等于千分之一英寸（inch），而1英寸等于25.4毫米，換算過來，1密爾等于0.0254毫米。本項目中，默認線寬設置為30mil，最小線間距設置為6mil07.PCB布線7.2布線的基本操作（繪制連線）07.PCB布線后期處理08.后期處理布局布線完成后，PCB的設計并沒有完成，還需要完成一系列的后期處理工作，主要包括導出元件清單、規(guī)范元件標號和導出制造文件3個步驟123導出元件清單規(guī)范元件標號導出制造文件后續(xù)處理的3項工作8.1導出元件清單元件清單（BillofMaterials），簡稱為BOM表，是從原理圖導出的一份包含元件標號、型號、數量和封裝等信息的清單文件。PCB工程師在繪制原理圖的時候，必須和采購工程師等相關人員確定電路所用到的所有元件的可采購性。一份完整的元件清單還需要提供元件的封裝形式、制造商、采購商、價格等信息。08.后期處理8.2規(guī)范元件標號