usb2.0接口频谱分析电路开发板设计.doc

课 程 设 计

课程名称 PCB设计与制备工艺
题目名称 USB2.0接口频谱分
析电路开发板设计
学生学院 材料与能源学院
专业班级
学 号 3000007000
学生姓名 东京电车男
指导教师

2016年 12 月 15 日

目录
目录 3
1目的与任务 1
2课程设计内容及基本要求 1
2.1课程设计内容 1
2.2课程设计过程 1
3.绘制原理图 1
3.1创建一个电路板工程 2
3.2新建原理图 2
3.3原理图参数设置 2
3.4绘图前准备 2
3.4.1创建原理图元件库（以CY7C68013为例） 2
3.4绘制总图 4
3.5绘制子图 7
3.5.1生成子图 7
3.5.2放置元器件 7
3.5.3原理图布线 8
3.5.4更新元器件流水号 9
3.6编译工程 11
3.7 层次化原理图之间的切换 11
3.7.1从主原理图切换到方框电路图对应的子原理图 11
3.7.2从子原理图切换到主原理图 11
3.8确定和添加元件封装 11
3.8.1设计USB接口管脚封装 11
3.8.2载入所需元器件库 12
3.8.3更改元件封装形式 13
根据表2所述的元件封装形式，使用相似工具查找相同封装形式的元件，一并更改。选定元件→右键→选择Find Similar Objects→在Object Specific栏中Current Footprint中选same→点击OK→Ctrl A全部选定→在Inspector框中Object Specific栏下Current Footprint更改元件封装形式。如图3-22~图3-25。 13
双击元件，找到 Footprint，双击查看是否导入了封装。如图3-26、图3-27。 13
更改完成后，对元件选择Find Similar Objects，最上一栏选择ANY，即可恢复对所有元件的显示。如图3-28。 13
3.9生成元器件清单 17
4绘制PCB版图 18
4.1生成网络报表文件 18
4.2创建PCB文档与设置 18
4.3规划电路板 19
4.4设置板层 19
4.5导入数据 20
4.6布局元器件 22
4.7内电层定义及分割 22
4.8规则设置 23
4.9自动布线 26
4.10手工调整 27
4.11加宽电源线，地线 27
4.12加泪滴 27
4.13放置安装孔定位孔 28
4.14放置敷铜 28
4.15拼版 29
4.15.1 Ctrl+a选择全部，按下Ctrl+C组合键，此时出现十字图形，用来选择基准点，这里们将其中心对准左下角，单击鼠标左键。如图4-20.然后按照图4-21操作。 29
4-20 选择基准点 30
图4-21 特殊粘贴 30
4.15.2 点击Paste Special（特殊粘贴）之后会出现如图4-22下对话框，第一个复选框不能勾选，如果勾选只能复制你所在的当前层，例如：你现在在Toplayer层，那么你复制的只是Toplayer上的东西，其他层的东西将不会被复制。第二个也不能选，如果选上，会出现如相同名称的电气节点没有连接的提醒，这里我们直接将第三个复选框选上就好。我们点击的Paste Array,出现如图4-23所示对话框。 30
图4-22 Paste Special选项 31
4-23 Place Variables选项 31
4.15.3 Place Variables选项中的Item Count是设置粘贴的个数，Array Type是用来设置粘贴PCB板的排列类型，有2种，Circular是环形排列，linear是线型排列，根据自己的需要选择，这里我们选择Linear，Linear Array是用来设置粘贴的每块PCB板之间的相对位置，参考点是步骤4.15.1点下去的那一点，这里我们选择X坐标为4025mil，y坐标为0mil设置好后我们点击OK，这时出现十字图形，这个十字图形的中心对应与特殊粘贴后的PCB板位置就相当于步骤2中点下去的哪一点相对于原PCB板的位置，点击左键，如图4-24，即可放置1块PCB板，根据自己的需要放置PCB板，放置时出现需不需要从新敷铜，这里点击选择NO不需要。 31
4-24 对应原始板的基准点，设置复制板的起始点。 32
4.15.4 重复上述操作，此时完成2行2列的拼板现象如图4-25，最后需要重新定义工艺板边(工艺板边加在线路板的长边)，切换到Keep-Out-Layer绘制，【Design】【Board Shape】【Refine Board Shape】。框中边界即可。如图4-26所示。 32
5模板的设计 33
5.1定位模板/钻孔模板 33
5.2内层电路模板 33
5.3外层电路模板 34
5.4塞孔模板 35
5.5助焊模板 35
5.6阻焊保护模板 36
5.7文字标记模板 37
6产品制备总体规划 37
6.1功能 37
6.2外形形状及尺寸 37
6.3安装性设计 38
6.4制备方案的制订 38
6.5材料的选择 38
6.6板厚控制 38
7 EMC设计 39
7.1电路的EMI/EMC分析 39
7.2具体EMC设计策略 39
7.3 EMC设计具体措施 39
8可制造性设计（DFM） 41
8.1材料的选择 41
8.2特征尺寸的选择 41
8.3定位方案设计 41
8.3.1定位方法 41
8.3.2定位图 41
8.3.3图形转移定位 41
8.3.4层压定位 42
8.3.5钻孔定位 42
9制备过程 42
9.1制备工艺总流程 42
9.2图形转移及刻蚀工艺总流程 43
9.3过孔金属化工艺总流程 44
9.4层压工艺总流程 46
9.5后工序制备 47
10测试性设计（DFT） 48
10.1测试策略及测试规范 48
10.2测试项目及测试方法 48
10.3测试内容 48
10.4测试规则设置 48
11制造性输出 48
11.1自动贴片、插件程序 48
11.2自动钻孔文件 49
11.3顶层Gerber file 49
11.4底层Gerber file 50
12 体会与建议 51

1目的与任务
本课程《PCB设计与制备工艺课程设计》是《PCB设计与制备工艺》理论课相配套的综合性课程，其主要目的是使本专业学生复习和巩固所学的PCB设计与制备工艺的基础理论知识，熟悉PCB设计与制备工艺过程；训练学生的基础理论与专业知识的综合运用能力，训练学生的EDA软件的实际运用能力；使学生掌握多层PCB板的设计方法，学习多层PCB板的可制造性设计和可测试性设计；在此基础上，进行多层PCB板的制备工艺设计、可测试性设计、可制造性设计及可安装性设计。
通过这次设计制备过程训练学生的多层PCB的实际工艺设计能力、可测试性设计能力、可制造性设计能力及可安装性设计能力，培养学生综合运用已掌握的知识结合实际条件解决实际问题的能力。
[设计任务]：1）USB2.0接口频谱分析电路开发板的设计；
2）自选复杂程度与此相当的其他电路进行PCB板的设计。

2课程设计内容及基本要求
2.1课程设计内容
(1)USB2.0频谱分析仪开发板PCB的层次原理图及版图设计。
(2)四层 PCB板的制备性设计
(3)自选复杂程度与此相当的其他电路进行多层PCB的设计。
2.2课程设计过程
① 电路层次原理图设计（创建元件库 → 创建封装库 → 母电路图设计 → 子电路设计）
② 多层版图设计
③ 多层PCB制备性设计（材料的选择　→　工艺参数的确定　→　PCB结构设计　→　　安装性设计　→　DFT设计　→　DFM设计）
④ 多层PCB制备工艺设计（总／主工艺设计　→　各子工艺设计）
⑤ 质量及性能检测
⑥ 撰写实验报告
⑦ 答辩

3.绘制原理图
3.1创建一个电路板工程
(1)执行菜单命令【File】/【New】/【PCB Project】。
(2)执行菜单命令【File】/【Save Project】后，在弹出的对话框中，将存储位置定位到指定的文件夹，在文件夹键入合适的文件名后，按“保存”按钮。
3.2新建原理图
(1)执行菜单命令【File】/【New】/【Schematic】，启动原理图编辑器。
(2)执行菜单命令【File】/【Save】，在弹出的对话框中，选择合适的路径并输入文件名后，按“保存”按钮。（采用层次原理图的设计方法）
3.3原理图参数设置
原理图参数都按默认值设置，如图3-1所示。

图3-1 原理图设置对话框
3.4绘图前准备
3.4.1创建原理图元件库（以CY7C68013为例）
(1)执行菜单命令【File】/【New】/【Library】/【Schematic library】，进入元器件库编辑器。
(2)执行菜单命令【Place】/【Rectangle】，绘制一个大小适合的直角矩形（本设计的芯片CY7C68013和MC56F8323都需要自己制作，故画出的矩形应该足够放置这两个元器件的引脚）如图3-2所示。

图3-2 放置矩形 图3-3 放置引脚
(3) 执行菜单命令【Place】/【Pins】，为元器件添加引脚，引脚添加后如图3-3所示。
(4) 按照规定引脚属性表1，编辑元器件引脚属性，双击需要修改的引脚，将弹出如图3-4所示的引脚属性设置对话框，属性编辑完成后如图3-5。
表1 CY7C68013A芯片引脚属性设置
标识符
显示名称
电气类型
标识符
显示名称
电气类型
1
PD5/FD13
I/O
29
PB4/FD4
I/O
2
PD6/FD14
I/O
30
PB5/FD5
I/O
3

PD7/FD15
I/O
31
PB6/FD6
I/O
4
GND
Power
32
PB7/FD7
I/O
5
CLKOUT
Passive
33
GND
Power
6
VCC
Power
34
VCC
Power
7
GND
Power
35
GND
Power
8
RDY0/SLRD
Passive
36
CTL0/FLAGA
Passive
9
RDY1/SLWR
Passive
37
CTL1/FLAGB
Passive
10
AVCC
Power
38
CTL2/FLAGC
Passive
11
XTALOUT
Passive
39
VCC
Power
12
XTALIN
Passive
40
PA0/INT0#
I/O
13
AGND
Power
41
PA1/INT1#
I/O
14
AVCC
Power
42
PA2/SLOE
I/O
15
DPLUS
Passive
43
PA3/WU2
I/O
16
DMINUS
Passive
44
PA4/FIFOADR0
I/O
17
AGND
Power
45
PA5/FIFOADR1
I/O
18
AVCC
Power
46
PA6/PKTEND
I/O
19
GND
Power
47
PA7/FLAGD/SL
I/O
20
IFCLK/T0OUT
Passive
48
GND
Power
21
RESERVED
Passive
49
RESET#
Passive
22
SCL
Passive
50
VCC
Power
23
SDA
Passive
51
WAKEUP
Passive
24
VCC
Power
52
PD0/FD8
I/O
25
PB0/FD0
I/O
53
PD1/FD9
I/O
26
PB1/FD1
I/O

54
PD2/FD10
I/O
27
PB2/FD2
I/O
55
PD3/FD11
I/O
28
PB3/FD3
I/O
56
PD4/FD12
I/O

图3-4 引脚属性设置对话框 图3-5 引脚属性编辑完成后

(5)执行菜单命令【Tools】/【Rename Component】,按照要求吧元器件命名为CY7C68013。
(6)执行菜单命令【File】/【Save】，保存库文件，命名为“CY7C68013-56PIN.SchLib”。
MC56F8323的原理图封装制作与上述步奏一致这里不赘述。

3.4绘制总图
(1)执行菜单命令【Place】/【Sheet Symbol】，绘制方块电路，按Tab键，根据电路要求设置属性，设置完成后如下图3-6所示。

图3-6 方块电路属性设置对话框
(2)设置属性后，根据原理图的整体布局放置方块电路图。全部放置完成后，如图3-7所示。

图3-7 方块放置完成后截图
(3)执行菜单命令【Place】/【Sheet Entry】，放置方块电路图的电路端口，按Tab键，根据电路要求设置属性，设置完成后如图3-8所示。全部放置后，如图3-9所示。

图3-8 电路端口属性设置对话框

图3-9 电路端口全部放置完成

(4) 使用Place wire、Place BUS、Place BUS Entry等按键将电路端口连接在一起，连接完成后如图3-10所示。另外需要使用网络标号Place Net Label,对各导线标号。如果导线上没有网络标号，编译后会有导线没有连接的警告。

图3-10 母图绘制完毕
分析：本图对电源模块进行了改进，即添加了+3.3V的电路端口，其它子图也添加了+3.3V的电路端口，并用导线使他们有电气连接。
3.5绘制子图
3.5.1生成子图
执行菜单命令【Design】/【Create Sheet From Symbol】，此时光标将变成十字形状，将其移植方块电路图上方，单击左键，将生成带有I/O端口的新建原理图，如图3-11所示。

图3-11 生成子图截图
3.5.2放置元器件
从装入的元器件库中选定所需的各种元器件，逐一放置到原理图上，然后调整位置和方向，并设置元器件参数。
3.5.3原理图布线
将放置好的元器件的管脚用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，使整个元器件之间具有用户所设计的电气连接关系，并放置好电源与接地符号。根据上述步骤，绘制出四张子图，如图3-12～3-15所示。

图3-12子图CYUSB

图3-13 子图MCSYSTEM

图3-14 子图AD

图3-15 子图POWER

3.5.4更新元器件流水号
用上述方法画好四个子图后，执行菜单命令【Tools】/【Annotate】，弹出如图3-16所示的元器件流水号设置对话框，把五张原理图全选，单击，更新元器件列表，弹出如图3-17所示的元器件序号变更信息；单击按钮，系统自动更新元器件序号；单击按钮，元器件变更列表；单击按钮，确认元器件变更的有效性；最后，单击按钮，实现元器件的自动编号，如图3-18所示。

图3-16 元器件流水号设置对话框

图3-17 元器件序号变更信息
、
图3-18 元器件序号变更完成
3.6编译工程
执行菜单命令【Project】/【Compile PCB Project PCB_Project.PrjPCB】,编译工程后，一般会出现一些错误和警告，这些错误和警告要去很好的解决，不然会影响接下来PCB版图绘制。由于参考书上原理图的接法造成的错误会无法修改，这个错误就是：原理图上的网络标号只对本原理图有效，而无法在所有的原理图中联通，例如+3.3V和+5V网络，现在对原理图进行小范围的修改。
对+3.3V网络标号的修改：在各个子图的方块电路添加命名为+3.3V的电路端口，并进行连接，如图shangmian所示，所生成的子电路的电路端口也按照本来的电气连接进行布线，这样，所有子原理图的+3.3V都有了电气连接。
对+5V网络标号的修改：取消网络标号，并以+5V电源替代之，这样这个错误也消失了。
3.7 层次化原理图之间的切换
3.7.1从主原理图切换到方框电路图对应的子原理图
执行菜单命令【Tools】/【Up/Down Hierarchy】后，鼠标变成十字形状。将其移至主原理图的某个方块电路符号端口上，缓慢单击鼠标左键两次，就可以切换到改方块电路符号所对应的子原理图上。
3.7.2从子原理图切换到主原理图
执行菜单命令【Tools】/【Up/Down Hierarchy】后，鼠标变成十字形状。将其移至子原理图的某个输入输出端口上，单击鼠标左键。系统会自动切换到主原理图上。
如果切换失败，请注意主原理图中各模块的名字是否与子图名字一样。
3.8确定和添加元件封装
3.8.1设计USB接口管脚封装
(1)执行菜单命令【File】/【New】/【Library】/【PCB Library】，进入元器件库编辑器。
(2)根据图3-19的距离要求，执行菜单命令【Place】/【Pad】，放置矩形焊盘与圆焊盘。焊盘大小可以自行定义。使用快捷键ctrl+M,点击两个焊盘中心点，可以查看焊盘之间的距离。
(3)选定Top Overlay层，执行菜单命令【Place】/【Line】，绘制元器件轮廓，绘制后该封装如图3-20所示。
（4）设置封装参考点，执行菜单命令【Edit】/【Set Reference】/【pin 1】,最后封装如图3-5所示
(5)命名封装为“USB接口管脚封装”，命名封装库为“USB接口管脚封装.PcbLib”。

图3-19 USB接口JP1的管脚封装

图3-20 USB接口封装

3.8.2载入所需元器件库
查阅有关资料可知，芯片CY7C68013A采用的是SSO-G56封装形式，芯片MC56F8323采用的是SO-G64封装形式。与上面画的两个原理图封装和一个PCB封装一并载入，其他元器件如表2所示，载入后如图3-21所示。
表2 USB2.0开发板元件封装形式
元件类型

元件封装
封装库
电阻R
R2012-0805
Miscellaneous Devices.IntLib
电容C
CR3216-1206
Miscellaneous Devices.IntLib
发光二极管DS
DSO-F2/D6.1
Miscellaneous Devices.IntLib
USB接头JP1
图3-5
自己设计
三端稳压器VR
SIP-G3/Y2
Miscellaneous Devices.IntLib
开关S
SPST-2
Miscellaneous Devices.IntLib
晶振Y
BCY-W2/D3.1
Miscellaneous Devices.IntLib
二极管D
DSO-C2/X3.3
Miscellaneous Devices.IntLib
运算放大器U
CDFP-G14/X.6
LT Operational Amplifier.IntLib
晶振XTAL
BCY-W2/D3.1
Miscellaneous Devices.IntLib

图3-21 已安装文件库
3.8.3更改元件封装形式
根据表2所述的元件封装形式，使用相似工具查找相同封装形式的元件，一并更改。选定元件→右键→选择Find Similar Objects→在Object Specific栏中Current Footprint中选same→点击OK→Ctrl A全部选定→在Inspector框中Object Specific栏下Current Footprint更改元件封装形式。如图3-22~图3-25。
双击元件，找到 Footprint，双击查看是否导入了封装。如图3-26、图3-27。
更改完成后，对元件选择Find Similar Objects，最上一栏选择ANY，即可恢复对所有元件的显示。如图3-28。

图3-22 右键选定Find Similar Objects

图3-23 在Current Footprint栏中选same

图3-24 选same点OK后的图形

图3-25 Object Specific栏下Current Footprint更改元件封装形式

图3-26 右下部分Footprint

图3-27 元件封装形式

图3-28 恢复对所有元件的显示
3.9生成元器件清单
执行菜单命令【Reports】/【Bill of Materials】，生成元器件清单，元器件清单如图3-29所示。

图3-29 Bill of Materials

4绘制PCB版图
4.1生成网络报表文件
执行菜单命令【Design】/【Netlist for project】/【Protel】，生成网络报表文件，网络报表如图4-1所示。

图4-1 网络报表
4.2创建PCB文档与设置
（1）在工程项目下新建一个PCB文档并保存。
（2）设置PCB版图参数，如图4-2所示，按默认值设置。

图4-2 环境参数设置对话框
4.3规划电路板
（1）执行菜单命令【Edit】/【Origin】/【Set】，设置坐标原点。
（2）单击PCB编辑器窗口下方的“Keep Out Layer”层面标签，将当前工作层面设置为“Keep Out Layer”。
（3）执行菜单命令【Place】/【Keep Out】/【Track以设置的坐标原点为原点，绘制电气边界。
（4）双击直线，出现如图所示的直线属性设置对话框，根据坐标原点，设置成长4000mil，宽2000mil的矩形。该矩形为电路板的电气边界。
（5）选中上述步骤绘制的矩形，执行菜单命令【Design】/【Board Shape】/【Define From Selected Objects】，则电路板的外形也是长4000mil，宽2000mil的矩形。
4.4设置板层
（1）执行菜单命令【Design】/【Layer Stack Manger】，出现如图4-3所示的图层堆栈管理对话框。

图4-3 图层堆栈管理对话框
(2)单击双层板的基板“Core”，表示要从双层板的中间加入层，单击“Add Plane”添加电源层和地层，双击新添加的层，弹出图层设置对话框，把电源层和地层分别命名为“POWER”,“GND”。参数设置完毕后，图层堆栈管理对话框如图4-4所示。

图4-4 图层堆栈管理对话框（设置完毕后）
4.5导入数据
（1）在PCB编辑器，执行【Design】/【Import Changes From pcb_project1.prjpcb】，弹出如图4-5所示的工程网络变化对话框。

图4-5 工程网络变化对话框
（2）单击按钮，弹出如图4-6所示的对话框，在状态栏“Check”一列中出现说明转入的元器件正确。
图4-6 设计项目修改对话框检查报告

（3）单击按钮，将网络表和元件封装加载到PCB文件中。生成如图4-7所示的PCB版图。
图4-7 元器件导入后的PCB版图
4.6布局元器件
（1）对元器件采用手动布局的方法逐个布局，将有电气连接的元气件放在一起，模拟电路与数字电路分开，芯片周围有留有较大空间以方便接下来的布线，将不同电源的元器件分隔开。布局后的结果如图4-8所示。

图4-8 CIN1手动布局后截图
4.7内电层定义及分割
因为该电路有两个不同电源，分别是+3.3V和+5V，所以需要把电源层进行分割，具体做法是将PCB版图切换到“POWER”层，用直线工具把+5V区域围成一个多边形，此时板上就有两块区域，分别是+3.3V和+5V，分别双击+3.3V和+5V区域，进行电源层的定义，分别定义成+3.3V和+5V，分割定义后的电源层如图4-9所示。由于地层性质一样，所以地层只需要定义为GND即可。

图4-9 电源层分割后截图
4.8规则设置
（1）Clearance。PCB里面所有的焊盘、 过孔、走线、 覆铜间距都可以在这里设置，根据工艺条件，设置为10mil(0.254mm)。设置界面如图4-10所示。

图4-10 短路间距设置对话框

（2）Width。根据工艺条件，设置最小线宽8mil（0.2mm），最大线宽50mil（1.27mm），优先线宽10mil（0.25mm）。设置界面如图4-11所示。

图4-11 线宽设置对话框

（3）RoutingVias。根据工艺条件，设置过孔最小内径15mil（0.38mm），最大内径30mil（0.76mm），优先内径15mil（0.38mm）；过孔最小外径25mil（0.64mm），最大外径50mil（1.27mm），优先外径25mil（0.64mm）设置界面如图4-12所示。

图4-12 过孔大小设置对话框
（4）PolygonConnect。根据工艺条件和看干扰效果设置覆铜连接方式，设置结果如图4-13所示。

图4-13 敷铜连接设置对话框
4.9自动布线
（1）执行【Auto Placement】/【All】，弹出如图4-14所示的布线策略对话框。单击按钮进行自动布线。

图4-14 布线策略对话框
（2）删掉“Room”，对一些没有布上的线用手动布线，布线完成的PCB版图如图4-15所示。

图4-15 自动布线后截图
4.10手工调整
自动布线完成后，有些布线会不合理，例如过孔与元器件引脚距离过近，这就需要手工进行相应的调整，一般是执行菜单命令【Tools】/【Un-Route】/【Connection】拆除导线，然后进行手工重连。
4.11加宽电源线，地线
为了提高电路的抗干扰能力，增强系统的可靠性，往往需要将印刷电路板上的电源和接地线加宽，使用查找相似的功能，找出所有的电源线、地线，把他们的线框加宽到20mil（0.5mm）。
4.12加泪滴
泪滴是焊盘与导线或者是导线与导孔之间的滴装连接过度， 设置泪滴的目的是在电路板受到巨大外力的冲撞时， 避免导线与焊盘或者导线与导孔的接触点断开， 另外， 设置泪滴也可使PCB电路板显得更加美观。执行菜单命令【Tools】/【Teardrops】，勾选All Vias和Add，点击OK即可。　添加后效果如图4-16所示。

图4-16 放置泪滴后截图
4.13放置安装孔定位孔
在Keep-Out层放置放置安装孔定位孔，安装孔采用直径为3mm的圆，定位孔孔采用短直径为3mm的椭圆，由于需要较为准确是装空，所以这一放置了钻孔中心，采用先钻小孔在钻大孔的方法，放置安装孔和定位孔后如图4-17所示。

图4-17 安装孔/定位孔截图
4.14放置敷铜
【Place】/【Place Polygon Plane】放置敷铜可减小地线阻抗， 提高抗干扰能力；降低压降， 提高电源效率；分别在顶层和底层放置敷铜，敷铜后效果如图4-18，4-19所示。

图4-18 顶层敷铜截图

图4-19 底层敷铜截图

4.15拼版
4.15.1 Ctrl+a选择全部，按下Ctrl+C组合键，此时出现十字图形，用来选择基准点，这里们将其中心对准左下角，单击鼠标左键。如图4-20.然后按照图4-21操作。

4-20 选择基准点

图4-21 特殊粘贴
4.15.2 点击Paste Special（特殊粘贴）之后会出现如图4-22下对话框，第一个复选框不能勾选，如果勾选只能复制你所在的当前层，例如：你现在在Toplayer层，那么你复制的只是Toplayer上的东西，其他层的东西将不会被复制。第二个也不能选，如果选上，会出现如相同名称的电气节点没有连接的提醒，这里我们直接将第三个复选框选上就好。我们点击的Paste Array,出现如图4-23所示对话框。

图4-22 Paste Special选项

4-23 Place Variables选项
4.15.3 Place Variables选项中的Item Count是设置粘贴的个数，Array Type是用来设置粘贴PCB板的排列类型，有2种，Circular是环形排列，linear是线型排列，根据自己的需要选择，这里我们选择Linear，Linear Array是用来设置粘贴的每块PCB板之间的相对位置，参考点是步骤4.15.1点下去的那一点，这里我们选择X坐标为4025mil，y坐标为0mil设置好后我们点击OK，这时出现十字图形，这个十字图形的中心对应与特殊粘贴后的PCB板位置就相当于步骤2中点下去的哪一点相对于原PCB板的位置，点击左键，如图4-24，即可放置1块PCB板，根据自己的需要放置PCB板，放置时出现需不需要从新敷铜，这里点击选择NO不需要。

4-24 对应原始板的基准点，设置复制板的起始点。
4.15.4 重复上述操作，此时完成2行2列的拼板现象如图4-25，最后需要重新定义工艺板边(工艺板边加在线路板的长边)，切换到Keep-Out-Layer绘制，【Design】【Board Shape】【Refine Board Shape】。框中边界即可。如图4-26所示。

4-25 2行2列的拼板

图4-26 拼版后截图

5模板的设计
5.1定位模板/钻孔模板
由于所有的过孔都采用打通孔然后加隔离环的方式，故只需一个模板

5.2内层电路模板
POWER层：

GND层：

5.3外层电路模板
顶层：

底层：

5.4塞孔模板
由于所有的过孔都采用打通孔然后加隔离环的方式，故只需一个模板

5.5助焊模板
顶层：

5.6阻焊保护模板
顶层：

底层：

5.7文字标记模板
顶层：

底层：由于底层无元器件，故底层不用丝印

6产品制备总体规划
6.1功能
对外部输入模拟信号经过预处理后进行AD转行，然后进行频谱分析，最后将运算结果发送给USB接口单元，整个系统通过USB接口单元和PC机进行数据传输。
6.2外形形状及尺寸
单个PCB板的形状为矩形，大小是4000milx2000mil，为了实现工业化大规模的生产，将其拼版变成8200milx4200mil的矩形（每块板多出的25mil用于开V型槽等损耗）。
6.3安装性设计
在PCB板的四个角钻圆孔，如图6-1所示（椭圆形的为定位孔），采用螺丝的方式将PCB板安装固定在安装外壳上。孔的直径为3mm，采用2mm直径的螺丝。安装方法是：一次将每个螺丝通过安装孔拧到安装外壳上。

图6-1 单个PCB板安装孔/定位孔版图
6.4制备方案的制订
四层板设计采用的方案是：中间层是一个双层的覆铜板，用作电源层和地层，内层电路制作完成后，在双层覆铜板的两面分别加半固化片和铜箔，然后层压，再制作外层电路。
内层电路图形采用光敏干膜法，用酸性刻蚀；外层电路采用光敏干膜法做抗电镀图层，镀上抗蚀层后，采用碱性刻蚀。
塞孔采用丝网印刷的方式。
6.5材料的选择
覆铜板型号选用FR-4双层黑色覆铜板，该型号的覆铜板阻燃，性能较好，价格便宜，覆铜板的厚度选用0.9mm,尺寸规格为8200milx4200mil的矩形（拼版）。
半固化片选用厚度为0.5mm；

铜箔厚度：信号层：9um。电源层，地层：16um。
6.6板厚控制
由于选取的双面覆铜板厚度为0.9mm，半固化片厚度为0.5mm；铜箔较薄，故可以忽略不计，根据上述四层板的设计方案，假定半固化片的压缩量为50%，四层板的厚度为：0.9+0.5*2*50%=1.4mm。

7 EMC设计
7.1电路的EMI/EMC分析
电路的电磁辐射能力和接收能力是一致的，且PCB辐射源有PCB走线I/O电缆，现在从这两个方面入手，分析该电路的EMI/EMC：该电路有与PC相连的USB接口，这个接口容易对外界产生辐射和接受辐射，另外从PC通过USB引入的电源需要接滤波电容，防止电源杂波干扰；CY7C68013A芯片上有时钟电路，故要注意时钟线的布线；电路有+3.3V和+5V电源，所以要进行电源分割，防止电源之间互相干扰；由于该电路采用四层PCB板，所以地线长度很短，并且地线层能作为信号层之间的屏蔽层，减少了很多干扰；该电路大多采用表面贴装元件，故有引脚造成的干扰能降至最低，且分布参数不会过大。
7.2具体EMC设计策略
根据上面对于电路的EMI/EMC分析，对USB接口的金属部分进行接地，让金属壳作为屏蔽层屏蔽I/O口；5V电源需要接滤波电容，防止从PC中引入干扰；采用20H原则，对重要的线采用3W原则；对不同的电源层进行分割；放置敷铜等。
7.3 EMC设计具体措施
(1)地线设计
加宽地线至20mil，由于采用多层板，地线可以通过过孔马上入地线层，减小了信号环路面积。
(2)USB外壳接地
I/O口是PCB的辐射源，所以把PCB外壳接地来当做屏蔽层，减小辐射，外壳接地后PCB版。
(3)电源滤波
在USB接口接入的+5V电源并联大容量电解电容和陶瓷电容，电解电容滤除低频干扰，陶瓷电容滤除高频干扰。并上电容后原理图如图7-1所示。

图7-1
(4)信号线保护措施
信号线尽量不要换层，且时钟电路靠近芯片。具体布局如图7-4所示。
(5)布线措施
为了防止走线串扰问题，重要的线采用3w原则。PCB板的顶层布线与底层布线尽可能采用垂直走线而不是平行走线。
(6)布局措施
将模拟电路和数字电路分隔开。
(7)20H原则
根据20H原则，即印制板的物理尺寸应该比最靠近的接地板的物理尺寸小20H(H为印制板的厚度)，由于选取半固化片的厚度为10mil，根据叠层设计，电源层到底层的之间材料厚度为10mil，故20H为200mil，所以设置电源层“pullback”（内缩量）的值为200mil。
(8)放置敷铜
放置敷铜可减小地线阻抗， 提高抗干扰能力；降低压降， 提高电源效率；分别在顶层和底层放置敷铜。
(9)电源层分割
由于电路有+3.3V和+5V电源