1、浙江工业职业技术学院实习教案课题名称 双面 PCB 板的绘制 课题号 课题八授课班级 授课日期目的与要求：通过完成一个简单单面 PCB 板的绘制，掌握单面板绘制技能1. 掌握双面板设置规则及绘制步骤2. 掌握双面板的布局与布线3. 了解 PCB 板的规划与绘 制方法课时安排：123 节 明确课题任务，讲解知识点及操作关键点456 完成 PCB 板绘制任务789 PCB 板制作，分析绘制中存在问题，改 进 PCB 绘制10 上交课题总结存在问题与注意事项重点难点： 1. 双面板的特点，及绘制方法2. 顶层、底层的特点3. 双面板规则的及设计关键注意点4. 布局、布线的方法教学方法与手段：通过双面
2、板任务的完成，掌握 PCB 绘制技能，使学生做到举一反三、触类旁通；针对学生出现的问题，教师面对 面引导解决，增 强了学生的自信心、解决问题的能力和成就感，激发了学生的学习热情。回故 PCB 板的基础知识及单片板的制作在实际使用过程中，常用的有单面板、双面板，多层板，本节就双面板的绘制进行学习，通过学习掌握绘制双面板的技能。课题八 双面板绘制一、双面 PCB 绘制流程设计中，一般采用双面板或多面板，每一层的功能区分都很明确。在多层结构中零件的封装有两种情况，一种是针式封装，即焊点的导孔是贯穿整个电路板的；另一种是 STM封装，其焊点只限于表面层；元器件的跨距是指元器件成形后的端子之间的距离。利
3、用 Protd 设计 PCB 的流程如图所示。1PCB 设计前的准备工作绘制原理图，然后生成网络表。当然，如果是一个非常简单的电路图，可以直接进行PCB 的设计。2进入 PCB 设计系统根据个人习惯设置设计系统的环境参数，如格点的大小和类型、光标的大小和类型等，一般来说可以采用系统的默认值。3设置电路板的有关参数对电路板的大小、电路板的层数等参数进行设置。4引入生成的网络表网络表引入时，需要对电路原理图设计中的错误进行检查和修正。特别注意的是在电路原理图设计时一般不会涉及零件封装的问题，但 PCB 设计的时候，零件封装是必不可少的。5布置各零件封装的位置可利用系统的自动布局功能，但自动布局功能
4、并不太完善，需要进行手工调整各零件封装的位置。6进行布线规则设置布线规则包括对安全距离、导线形式等内容进行设置，这是进行自动布线的前提。7进行自动布线Protel 98/Protel 99se/dxp/dxp2004 系统的自动布线功能比较完善，一般的电路图都是可以布通的；但有些线的布置并不令人满意，也需要进行手工调整。8通过打印机输出或硬拷贝保存完成电路板的布线后，保存完成的电路线路图文件，然后利用各种图形输出设备，如打印机或绘图仪输出电路板的布线图。二、PCB 设置中元件摆放方法一块合理的 PCB 板设计,除了提供优质的电气特性外 ,还要以下几个方面需要注意的,如何通过合理的布置,使这一块
5、 PCB 板外形美观,安装方便,受力均匀 ,扰干扰能力好呢,就要做到以下几个方面了，元件布置合理是设计出优质的 PCB 图的基本前提。关于元件布置的要求主要有安装、受力、受热、信号、美观五方面的要求。在我们使用 PCB Layou 工具如(PROTEL、power pcb 、PADS）的时候画板的时候，就要注意这方面了，这些参数，在pcl layout 的时候一定要做好的1.安装指在具体的应用场合下，为了将电路板顺利安装进机箱、外壳、插槽，不致发生空间干涉、短路等事故，并使指定接插件处于机箱或外壳上的指定位置而提出的一系列基本要求。这里不再赘述。2.受力电路板应能承受安装和工作中所受的各种外力
6、和震动。为此电路板应具有合理的形状，板上的各种孔（螺钉孔、异型孔）的位置要合理安排。一般孔与板边距离至少要大于孔的直径。同时还要注意异型孔造成的板的最薄弱截面也应具有足够的抗弯强度。板上直接“ 伸 “出设备外壳的接插件尤其要合理固定，保证长期使用的可靠性。3.受热对于大功率的、发热严重的器件，除保证散热条件外，还要注意放置在适当的位置。尤其在精密的模拟系统中，要格外注意这些器件产生的温度场对脆弱的前级放大电路的不利影响。一般功率非常大的部分应单独做成一个模块，并与信号处理电路间采取一定的热隔离措施。4.信号信号的干扰 PCB 版图设计中所要考虑的最重要的因素。几个最基本的方面是：弱信号电路与强
7、信号电路分开甚至隔离；交流部分与直流部分分开；高频部分与低频部分分开；注意信号线的走向；地线的布置；适当的屏蔽、滤波等措施。这些都是大量的论著反复强调过的，这里不再重复。5.美观不仅要考虑元件放置的整齐有序，更要考虑走线的优美流畅。由于一般外行人有时更强调前者，以此来片面评价电路设计的优劣，为了产品的形象，在性能要求不苛刻时要优先考虑前者。但是，在高性能的场合，如果不得不采用双面板，而且电路板也封装在里面，平时看不见，就应该优先强调走线的美观。下一小节将会具体讨论布线的“美学“ 。三、如何做好一块双面 PCB大家都知道理做 PCB 板就是把设计好的原理图变成一块实实在在的 PCB 电路板,请别
8、小看这一过程,有很多原理上行得通的东西在工程中却难以实现,或是别人能实现的东西另一些人却实现不了,因此说做一块 PCB 板不难,但要做好一块 PCB 板却不是一件容易的事情。、要明确设计目标接受到一个设计任务,首先要明确其设计目标,是普通的 PCB 板、高频 PCB 板、小信号处理 PCB 板还是既有高频率又有小信号处理的 PCB 板，如果是普通的 PCB 板,只要做到布局布线合理整齐,机械尺寸准确无误即可,如有中负载线和长线,就要采用一定的手段进行处理,减轻负载,长线要加强驱动,重点是防止长线反射。 当板上有超过 40MHz 的信号线时，就要对这些信号线进行特殊的考虑，比如线间串扰等问题。如
9、果频率更高一些，对布线的长度就有更严格的限制，根据分布参数的网络理论，高速电路与其连线间的相互作用是决定性因素，在系统设计时不能忽略。随着门传输速度的提高，在信号线上的反对将会相应增加，相邻信号线间的串扰将成正比地增加，通常高速电路的功耗和热耗散也都很大，在做高速 PCB 时应引起足够的重视。当板上有毫伏级甚至微伏级的微弱信号时，对这些信号线就需要特别的关照，小信号由于太微弱，非常容易受到其它强信号的干扰，屏蔽措施常常是必要的，否则将大大降低信噪比。以致于有用信号被噪声淹没，不能有效地提取出来。对板子的调测也要在设计阶段加以考虑，测试点的物理位置，测试点的隔离等因素不可忽略，因为有些小信号和高
10、频信号是不能直接把探头加上去进行测量的。此外还要考虑其他一些相关因素，如板子层数，采用元器件的封装外形，板子的机械强度等。在做 PCB 板子前，要做出对该设计的设计目标心中有数。、了解所用元器件的功能对布局布线的要求我们知道，有些特殊元器件在布局布线时有特殊的要求，比如 LOTI 和 APH 所用的模拟信号放大器，模拟信号放大器对电源要求要平稳、纹波小。模拟小信号部分要尽量远离功率器件。在 OTI 板上，小信号放大部分还专门加有屏蔽罩，把杂散的电磁干扰给屏蔽掉。NTOI 板上用的 GLINK 芯片采用的是 ECL 工艺，功耗大发热厉害，对散热问题必须在布局时就必须进行特殊考虑，若采用自然散热，
11、就要把 GLINK 芯片放在空气流通比较顺畅的地方，而且散出来的热量还不能对其它芯片构成大的影响。如果板子上装有喇叭或其他大功率的器件，有可能对电源造成严重的污染这一点也应引起足够的重视. 、元器件布局的考虑元器件的布局首先要考虑的一个因素就是电性能，把连线关系密切的元器件尽量放在一起，尤其对一些高速线，布局时就要使它尽可能地短，功率信号和小信号器件要分开。在满足电路性能的前提下，还要考虑元器件摆放整齐、美观，便于测试，板子的机械尺寸，插座的位置等也需认真考虑。高速系统中的接地和互连线上的传输延迟时间也是在系统设计时首先要考虑的因素。信号线上的传输时间对总的系统速度影响很大，特别是对高速的 E
12、CL 电路，虽然集成电路块本身速度很高，但由于在底板上用普通的互连线（每 30cm 线长约有 2ns 的延迟量）带来延迟时间的增加，可使系统速度大为降低.象移位寄存器，同步计数器这种同步工作部件最好放在同一块插件板上，因为到不同插件板上的时钟信号的传输延迟时间不相等，可能使移位寄存器产主错误，若不能放在一块板上，则在同步是关键的地方，从公共时钟源连到各插件板的时钟线的长度必须相等。、对布线的考虑随着 OTNI 和星形光纤网的设计完成，以后会有更多的 100MHz 以上的具有高速信号线的板子需要设计，这里将介绍高速线的一些基本概念。做 PCB 时是选用双面板还是多层板，要看最高工作频率和电路系统
13、的复杂程度以及对组装密度的要求来决定。在时钟频率超过 200MHZ 时最好选用多层板。如果工作频率超过350MHz，最好选用以聚四氟乙烯作为介质层的印制电路板，因为它的高频衰耗要小些，寄生电容要小些，传输速度要快些，还由于 Z0 较大而省功耗，对印制电路板的走线有如下原则要求（1）所有平行信号线之间要尽量留有较大的间隔，以减少串扰。如果有两条相距较近的信号线，最好在两线之间走一条接地线，这样可以起到屏蔽作用。（2）设计信号传输线时要避免急拐弯，以防传输线特性阻抗的突变而产生反射，要尽量设计成具有一定尺寸的均匀的圆弧线。（）对于双面板（或六层板中走四层线）电路板两面的线要互相垂直，以防止互相感应产主串扰。（）印制板上若装有大电流器件，如继电器、指示灯、喇叭等，它们的地线最好要分开单独走，以减少地线上的噪声，这些大电流器件的地线应连到插件板和背板上的一个独立的地总线上去，而且这些独立的地线还应该与整个系统的接地点相连接。（）如果板上有小信号放大器，则放大前的弱信号线要远离强信号线，而且走线要尽可能地短，如有可能还要用地线对其进行屏蔽。小结：通过一个双面 PCB 板的绘制，掌握双面 PCB 板的绘制步骤，以及操作技巧，注意双面板的布局、布线，观察自动布线结果。
