课程设计--pcb版的制作.doc

8/28/2025 陕西理工学院课程设计

PCB板的制作
姚红娥
（ 陕西理工学院 物理系电子信息科学与技术2007级2班 陕西汉中723000 ）
指导教师：井敏英

【摘 要】 有源滤波电路由无源元件和有源元件（电容、电阻、电感双击型管、单极型管、集成运放）共同组成。PCB制作可以用multism,protes,protel等软件都可以制作，本次课设我选择protel 99 se制作。设计PCB主要有以下几个步骤：根据电路原理图设计出印刷电路图;按印刷电路图腐蚀敷铜板;在敷铜板的另一面画助焊图;打孔;焊接. 印刷电路板（Printed circuit board，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。
【关键词】有源滤波电路；低通、高通；Protel；PCB的制作；封装；

PCB Board Production
Yao Honge
（Grade07,Class02,Major Electronic Information Science and Technology，Physics Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723001）
Tutor : Jing Minying
Abstract: Active filter circuit consists of passive components and active components (capacitors, resistors, inductors double-tube, pole-tube integrated amplifier) together constitute. PCB production can be multism, protes, protel software such as can be produced, this class set up I chose protel 99 se produce. Design PCB mainly in the following steps: In accordance with the circuit schematic design printed circuit; by printing circuit corrosion Bonded Copper; to the other side of the painting to help Bonded Copper welding map; punch; welding. Printed circuit board (Printed circuit board, PCB ) appears in almost every kind of electronic devices. If there is a certain kind of equipment, electronic components, they are also framed in various sizes in PCB.In addition to a variety of small parts is fixed, PCB's main function is to provide all the parts on top of each electrical connection. As electronic devices become increasingly complex, requiring more and more parts, PCB on top of the line and part of the increasingly dense.
Key words: active filter circuit low pass, high pass Protel PCB production package

引言
随着电子技术的飞速发展，各种新型电子器件和集成电路应用越来越广泛，电子系统的功能越来越强大，印刷电路板的走线越来越复杂和精密，应用Protel99设计印刷电路板。对ProtelSE五个模块，分别是原理图设计、PCB设计、自动布线器、原理图仿真和可编程逻辑器件的设计的了解，对ProtelSE基础知识和设计的过程有个全面的掌握。熟悉滤波电路，对滤波电路的电路图、概念和幅频特性掌握。
1．有源滤波电路的基本知识[1] 华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].2007,231-256.
1]
1.1概念解释
1.1.1滤波电路——对于信号的频率具有选择性到电路。
1.1.2无源滤波电路——滤波电路仅由无源元件（电容、电阻、电感）组成。
1.1.3有源滤波电路——滤波电路由无源元件和有源元件（电容、电阻、电感双击型管、单极型管、集成运放）共同组成。
1.2简单二阶低通滤波带电路如图1.1
一阶有源低通滤波电路简单，幅频特性衰减斜率只有-20dB／十倍频程，因此，在fo处附近选择性差，希望衰减斜率越陡越好，只有增加滤波器的阶数来实现。

图1.1 简单二阶低通滤波带电路
电路中引入了正反馈，当信号频率趋于零时，由于C的电抗趋于无穷大，因而正反馈很弱；只要正反馈引入得当，就可能在f= f0，使电压放大倍数数值增大，又不会因正反馈过强而产生自己振荡。因为同相输入端电压位控制由集成运放和R1=R2组成的电压源，故称之为压控电压源滤波电路。
P点的电流方程为公式1.1
（公式1.1）
联立上式，出传递函数为公式1.2
（公式1.2）
（公式1.3）
在公式1.3中，只有当Aup（s）小于3时，及分母中s的一次项系数大于零，电路才能稳定工作，而不产生自己振荡。
频率响应公式1.4:
(公式1.4)
Q是f= f0 时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比
1.3简单压控电压源二阶高通滤波电路[2] 吴志荣,李伟,林杞楠.微带SIR有源滤波电路寄生通带的分析[J].电路与系统学报.2003.8-11.
2] 如图1.2
（1）传递函数为公式1.5
(公式1.5)
(2)频率响应为公式1.6

（公式1.6)
(3) 则可得出频响表达式为公式1.7

(公式1.7)

图1.2 简单压控电压源二阶高通滤波电路滤波电路
2.Protel 99 SE 基础知识[3] 于枫,宋占伟 李海富.电子工程师制图与制版技术-Protel应用[M].北京:科学技术出版社,2004.26-41.
[4] 余家春.Protel 99 se电子设计应用教程[M].中国铁道出版社.2006
[5] 张伟.从零开始学Protel 99 se. 人民邮电出版社.2004
3]
2.1 印刷电路版 PCB是英文(Printed Circuit Board)印制线路板的简称。通常把在绝缘材上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。 而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板，用来安装固定各个实际电路零件并实现其正确的相互连接的一块基板。
2.2 电路原理图――说明电路中各个零件胡电气连接关系的图纸。只关心零件的类型、相互之间的连接情况。基本要素是零件和连接网络。利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表。当然，有些特殊情况下，如电路板比较简单，已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计，直接进入PCB设计系统，在PCB设计系统中，可以直接取用零件封装，人工生成网络表。手工更改网络表 将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等。
2.3印制电路版结构有单面孔，双面孔和多面孔. 双面板常用,包括顶层和底层，顶层一般为元件面,底层一般为焊锡面。
2.4元件封装：指实际元件焊接到电路板时所指示的外观和焊接位置。纯粹的元件封装仅仅是空间的概念，因此，不同的元件可以共用一个元件封装；另一方面，同种元件可以有不同的封装。元件封装可以分成两大类：针脚式元件封装和STM(表面粘贴式)元件封装。
2.5铜膜导线：用于连接各个焊点。简称导线。飞线：种形式上的连线，表示出各个焊点间的连接关系。没有电气连接关系。
2.6焊点：放置焊锡,连接导线和元件引脚。导孔：连接不同板层间的导线，各层需要连通得到线交汇处钻一个公共孔。
2.7 丝印层：为了方便电路的安装和维修等，印制板的上下两个表面印制上所需要的标志图案和文字代号等。
3.印制电路板布线流程

3]
3.1绘制电路图
可以按照如图2.1的步骤完成原理图的设计工作：
放置零件
环境设置

设置图纸大小
开始⇨

原理图布线
调整线路
输出报表
存盘打印
结束

图 2.1 印制电路板布线流程
3.2.规划电路板
绘制电路板之前，用户要对电路板有一个初步的规划，采用多大的物理尺寸，采用几层电路板，单面板还是双面板，各元件的封装形式及其安装位置等。
3.3设置参数
主要是元件的布置参数，板层参数，布线参数等等。
3.4 装入网络表及元件封装
网络表是电路板自动布线的灵魂，也是电路原理图设计和印制电路板设计系统的接口。
元件的封装就是元件的外形，对于每个装入的元件必须有相应外形封装，才能保证电路板布线的顺利进行。
3.5 元件的布局
可以让Protel自动布局。规划好电路板并装入网络表后，用户可以让程序自动装入元件。并自动将元件布置在电路板边框内。用户也可以手工布局。
3.6自动布线
在不希望有走线的区域内放置FILL 填充层，如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布线层，要上锡的在Top 或Bottom Solder 相应处放FILL。布线规则设置也是印刷电路版设计的关键之一，需要丰富的实践经验。只要将有关的参数设置得当，元件的布局合理，自动布线的成功率几乎是100%.
3.7手工调整
自动布线结束后，往往存在令人不满意的地方，需要手工调整。
3.8 文件保存及输出
完成电路板的布线后，保存完成的电路线路图文件。利用各种图形输出设备输出电路板的布线图。
3.9 表3.1表示Protel 99 SE的文件类型及其说明
表3.1 Protel 99 SE的文件类型及其说明
文件扩展名

类型说明
.abk
自动备份文件
.ddb
设计数据库文件
.pcb
印刷电路板图文件
.sch
原理图文件
.lib
元件库文件
.net
网络表文件
.txt
文本文件
.rep
生成的报告文件
4.如何制作印刷电路板
4.1进入Protel原理图编辑器Sch。如图4.1
图纸上放置元件
添加元件库
设置图纸样本

电路原理图文件的存储及打印
绘制电路原理图
元件属性的编辑
元件位置的调整

图4.1 原理图编辑器Sch的流程
4.2生成电气法则测试报表（ERC）
执行菜单命令Tools/ERC命令，点击OK即可生成相应的测试错误报告如图4.2、4.3。

图4.2 二阶有源低通生成电气法则测试报表（ERC）

图4.3 二阶有源低通生成电气法则测试报表（ERC）
4.3生成元件列表（*.xls）
打开原理图文件，执行菜单命令Reports/Bill of Material,一直点击NEXT直到最后FINISH,程序会自动进入表格编辑器，并形成后缀为*.xls的元件列表。

图4.4 二阶有源低通元件列表

图4.5 二阶有源低通元件列表（*.xls）
4.4产生网络表
执行菜单命令Design/Create Netlist,将Output Format一览设置成PROTEL格式。单击OK,自动保存为.net的文件。产生如图4.6的网络表。

图4.6 网络表
4.5进入PCB编辑器
打开PCB文件，修改文件名 执行菜单命令Place/Keep Out/Track绘制电路板边。
4.6网络表与元件的装入
执行菜单命令Design/Netlist，弹出网络表及元件对话框。在Netlist File 输入框中，输入网络表文件名，用鼠标单击Execute即可装入网络表与原件。电路的原件以重叠的方式装入电路板中。
4.7元件的布局
通过手工调整和自动布局将修改一个成功的美观的印刷电路板，如图4.7、4.8所示。

图4.7 二阶有源低通PCB文件的生成及其手动布线后

图4.8 二阶有源高通PCB文件的生成及其手动布线后
显示出3D形式如图4.9

图4.9 二阶有源低通、高通滤波器PCB的3D形式
最后存盘/打印，整个印刷电路板的设计制作过程基本结束
心得体会
通过这次课设，我有了较为深刻的体会，受益匪浅。现在我对于word也有了较熟悉的掌握，对ptotel这个软件的应用较为熟悉，制版的整个流程也有了一定的了解。从中感觉到了一种乐趣，每当有问题时，都和同学积极讨论，尤其开始的时候，以为自己制作好了，通过同学的探讨，知道自己对于有的元件没有封装，在同学的帮助下，处理好了封装问题。当把板做好后，有种成就感。此次课设把模拟电路，数字电路等课堂上学到的应用到实际中，很能提前兴趣。以前有些讨厌电学的课程，但是通过课设，逐渐开始喜欢上了电学的课，觉得它们应用很广泛、很有意义。通过查阅参考书、上网查资料弄明白许多不懂得的问题，而且独立思考的能力得到很好的培养和锻炼，同学之间相互相互讨论也是非常重要的，和同学讨论中能知道自己那些方面是薄弱的环节。课外应多动手，多思考，多讨论，不断地提高自己的专业水平，把基础知识弄扎实。本次课设也深感细心的重要性。干任何事，只要用心，只要坚持都可以做好的。

参考文献
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