第11章 电路板设计典型综合实例.pdf

111电路板电态功能与机械性能11.2 这片选型11.3 发豺电路的电路板设计11.5 接收电路的电路板设计小结精品系列通过前面的学习，读者已经熟悉了电路 板设计的全过程，能够比较轻松地完成电路 板设计了。为了巩固学习成果，让读者在实践中提高设计电路板的能力，本章将介绍两个典型 的电路板设计实例，这两不电路板将共同构成一套基于PT2262和PT2272收发编、解码电路的无线电收发系统。精品系列11.1电路板电卷功能与机械性能分析在电路板设计之前，设计人员应当对电路修的鬼气助能作逐了解，层量做到万无 一失，保证电路板电气功能正确无误。图11-1无线收发电路示意图精品系列发射电路包括以下功能模块:(1)键盘输入接口;(2)键盘编码电路;(3)无线发送编码电路;(4)无线发送模块;(5)电源接口。精品系列发射电路机械性能要求如下:(1)电路板的尺寸尽量小（2）安装方式采用指定位置的单个安装 孔安装。精品系列接收电路包括以下功能模块:(1)无线接收模块;(2)(3)(4)无线接收解码电路;单片机电路;交流220V输入接口；(5)电源电路;(6)执行电路;(7)输出接口。精品系列接收电路机械性能要求如下：(1)考虑高压绝缘性能；x(2)患整板尺寸和安装方式是根据指定 机盒而定的。精品系列设计者在确定了电路板的电气功能和机 械性能之后，接下来就应当进行芯片选型 的工作了。芯片选型的原则如下：(1)满足电气功能的要求；(2)考虑芯片的封装形式；(3)考虑芯片的成本；(4)调研芯片的市场供货情况；精品系列(5)硬件的选择应当方便后续的软件 设计、电路板的调试及安装等；(6)综合考虑芯片的性价比和安装调 试。精品系列rrLrrLrrL rr-rrLrtLrr-一 y 3 y a13一33图11-2设计好的发射电路原理图精品系列IS1*C111NTU240DOD12D23D345_6INTT/S5.3INT0/S5.21514P1.0Pl.lPl.2Pl.3Pl.4Pl.5Pl.6Pl.7H P0.0/AD0P0.1/ADlP0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD4P0.7/AD739 更 3736 至 343T32R7C6RESETRESETXTALVCCvcc二181910 TT丁 1gl QNT0/S5.5T0/S5.4RSTEA/VPPXTAL2XTAL1P2.0/A8P2.1/A9P2.2/AI0 P2.3/A11 P2.4/AI2 P2.5/AI3 P2.6/AI4 P2.7/AI5ALE/PROGRXD/P3,0TXD/P3.1PSTN212224 互 26 互 28叵/P3.7WR/P3.6LOUT 3，4 LIN9图设计好的接收电路原理图精品系列11.2.1 发射电路1.编鸠电路POWERU1POWERRIOON图11-4编码电路精品系列2.强盘端鸠电路图11-5键盘编码电路精品系列3.信号或射旗焕POWERJ1图n-7键盘和电源输入接口图11-6发射模块电路的引脚分布图精品系列11.2.2 接收电路1.勿也电路C5*导VCCR8ONC9图11-8 CPU及其外围电路精品系列2,斜居电路VCCU1VCC图11-9解码电路精品系列3.信号接收模块VCC工DATAOUT 2CIO41J2图11-10信号接收模块的接口分布图精品系列4.电源电路Bl图11-11电源电路精品系列5.接口电第J1LOUT1LIN2NIN3图11-L2输入、输出接口电路精品系列6.熊劭燕行电腭QIJDQ1BLOUT 3 4 LIN图11-13驱动执行电路精品系列11.3发射电路的电路板设计本例中需要绘制的原理图符号包括编 码电路PT2262的原理图符号和信号发射模 块的原理图符号，为此需首先创建“发射 电路.lib”原理图库。精品系列11.3.1 原理图符号的设计本例中需要绘制的原理图符号包括编码电路PT2262的原理图符号和信号发射模块 的原理图符号，为此需首先创建“发射电 路lib”原理图库。具体的原理图符号绘制请参考本书相关 章节关于原理图符号制作的内容，这里就 不再叙述了。有一点需要提醒读者，绘制原理图符号 时元器件的引脚可以不按胞序放置，但是 必须使原理图符号的引脚序号和元器件封 装的焊盘序号一一对应。精品系列11.3.2 绘制原理图原理图绘制与电路板设计相比，原理图笔制相暂堆独简察）在保证电息季接的基础,尽垦使演理图美观，易于查着即可。绘制原理图主要有两种方法：第一种方 熟赢鬻藕篇髓傕歙第二种精品系列第一种方法，即一边放置元器件一边进行连线的方法可以使电路图局部连线比I廨疆鼾多次放置同一类元器件采用第二种方法绘制原理图往往难于 估计埃蓊的至间，需要频繁地移动元器件 和调整回纸布局。因此，在电路板设计中经常采用第一种方法绘制原理图。精品系列1.於制原理囹的技巧在介绍绘制原理图之前，首先介绍几 点绘制原理图的实用技巧。(1)采用网络标号代替导线。当导线 跨度的图纸空间较大，或与其他导线交错 较多时，采用网络标号代替直攥的导线连 接，可以简化连线的工作和美化图纸。(2)旋转原理图符号的方向，找一个 最合适的方位有助于连线和图纸美观。精品系列(3)绘制原理图时，一般先将电路图 按电气功能分成功能块，然后再按照电气 功能的主次顺序绘制功能单元块。如果设计者对电路图的结构不是特别 了解，也可以按照草图的顺序进行绘制，比如按照从左至右、从上至下的顺序绘制。般来讲，原理图中电路板的引出线与接插件的连线较长，往往采用网络标号 连接。精品系列2余周原理（根据电气功能的主次关系或者信号流 程来确定绘制原理图的顺序。本例中先绘制编码电路，然后绘制二 极管阵列，最后绘制接口电路。图11T4放置CPU原理图符号对话框精品系列1U1AO VCCAl DOUTA2 0SC2A3 0SC1A4 TEA5 D3A6 D2A7 D1GND DO18217316415514613712811910TitleSizeBNumber培训RevisionDate:12-Jan-2006Sheet ofFile:D:99SE99se实用教程奇例第11章暹控.ddlDrawn By:图11-15放置编码电路的结果精品系列UIUIRIOPOWER ON图1-16放置好外围元器件的结果图11-17连好导线的结果精品系列11223344556677889D3D2 D?DOUIA0VCCA1DOUTA2OSC2A3OSC1A4TEA5D3A6D2A7D1GNDDOPOWER18 T DATAIN17H 五 u 亘 TT TTPOWER Rl0-ON图11-18放置电源和接地符号后的原理图精品系列Document Options0Sheet Options|OrganizationTemplateFile NameNo Template FileOptionsSheetOrientation Landscapezl“Title Bl(Standard歹 Show Reference 2“Show BorShow Template GnStandard StyleStandard T:AconesP Snap(f5 Visib Cusloin StylcJ Use CustomCustom WidthElectrical GridV EnablGrid f5Custom HeiqhtX Ref ReqionY Ref Reqiontange System FoMaroin Width3fTooo 1200/6|20I OKCancelHelp图11-20设置图纸参数对话框图纸大精品系列遥控.ddb Documents发射电路.Sch 口发射电路.ERCError Report For:Documentsf.Sch 12-Jan-2006 21:33:33End Report1图11-21编译原理图精品系列遥控.ddb Documents发射电路.Sch|发射电路.PCB 发射电路.NET 10 D1210 11 D121012 D1210 13 D1210 14 D121015图11-22生成网络表文件精品系列11.3.3 制作元器件封装在进行PCB电路板设计之前，设计者需要 准备元器件封装，对于系统中没有的元器件 封装需要进行创建。精品系列11.3.4 电路板设计元器件封装创建完成后，接下来就应O当进行电路板的设计了图11-23设置PCB编辑器的环境参数精品系列图11-24绘制电路板的电气边界精品系列图11-25放置安装孔后的电路板精品系列图11-26载入元器件封装和网络表的结果精品系列Design RulesRouting Manufacturing High Speed Placement Signal Integrity OtherRule ClassesClearance ConstraintRouting Corners Routing Layers Routing Priority Routing Topology Routing Via StyleClearance Constraintn a coddiSMD Neck-Down Constn vEnable NameScopelScope?Connectivity GapBoardiBoardRule Followed By RouterRun PRC.|Jp Menu图11-27设置好的安全间距限制设计规则精品系列Design RulesRouting Manufacturing High Speed Placement Signal Integrity OtherRule ClassesRouting PriorityRouting TopologyRouting Via StyleSMD Neck-Down Constn SMD To Corner Constrai SMD To Plane ConstrainWidth Constraintw_r.以小.二个AWidth ConstraintVEnable NameScopeMinimum Maximurr PreferredPOWER1 mmP WidthBoard0.254mm 1 mm0.5mm*GNDBoard0.254mm 1.5mm1.5mmRule Followed By RouterAdd.zJ Select Affected ObDelete properties.Run DRC.tl MenuClose I Help图11-28设置好的布线宽度限制设计规则精品系列J2R2 R3 R4 R5EpiINRIOPLR6 R7R8R90回图11-29对关键元器件及其外围电路进行布局精品系列图n-30元器件自动布局的结果精品系列图11-31布局其他电路后的结果精品系列一一Aq 口 II nJX口 口?一 口口 鳍直值I阑画画画直|图画23J1J3图11-32调整电路板的电气边界精品系列图H-33 3D效果图精品系列图11-34电路板布线的结果精品系列11.3.5 DRC设计校验电路板设计完成后，为了保证电路板设计正确无误，应当进行DRC设计校验。一国。图11-35地线网络“GND”的覆铜结果精品系列Design Rule Check0(Report!On-lineOptionsRouting RulesManufacturing Rules 1 Minirnum AnnularHigh Speed RulesF Parallel Segment ConVClearance Constraints1717VMax/Min Width Consti Short Circuit Constrair Un-Routed Net Constrr Acute AngleMax/Min Hole Size r Unconnected Pins厂 MaMMin r K*1atched r Daisy ChLengttub Conr r r.1SMD Neck Down Cons SMD To Plane Constr;All On 二I All OffLayer PairsTestpoint Uj 一Testpoint St Jd All On All Offr Maximurr Vias UndAll OnJCountAll OffKSignal Integrity Rules.Signal IntegrityPlacement Rules r Room Definition Component ClearanceJJaII On 二1 AH Offy Create Report Fi Create Violatii 歹 Sub-Net Det Q Internal Plane WarnStop whepOO violations foumRun DRCCancel I Help图11-36设置DRC设计校验规则精品系列11.4 输出元器件明细表在电路板设计完成，并且设计校验确认无碘无误卮,和裳配工作,电路板元器表。世精品系列遥控.ddb Documents发射电路覆铜.PCB就发射电路覆铜.xlsC2|U1ABcDEFGHIJ1ObjectKindObjectHandle NameComment2COMPONENT1A7019C8:1056A9F8|U13COMPONENT1A7019C8:1A59EAADR94COMPONENT1A7019C8:10828004R85COMPONENT1A7019C8:1051DE64R76COMPONENT1A7019C8:10764B18R67COMPONENT1A7019C8:0D2665AOR58COMPONENT1A7019C8:0D203440R49COMPONENT1A7019C8:0EDEEA90R310COMPONENT1A7019C8:0FD6B664R211COMPONENT1A7019C8:1A5BD950R112COMPONENT1A7019C8:107C8154J313COMPONENT1A7019C8:1057587CJ214COMPONENT1A7019C8:10D97108J115COMPONENT1A7019C8:1A1 D432C4816COMPONENT1A7019C8:0FE0084C4717COMPONENT1A7019C8:1A60CC204618COMPONENT1A7019C8:1A60D1A04519COMPONENT1A7019C8:1A5AD32C4420COMPONENT1A7019C8:1A5AD8D04321COMPONENT1A7019C8:1A1 D8EC04222COMPONENT1A7019C8:1A6225284123COMPONENT1A7019C8:1A6709AC4024COMPONENT1A7019C8:10C2EAB03925COMPONENT1A7019C8:1AE527B03826COMPONENT1A7019C8:1A6125603727COMPONENT1A7019C8:1A478DB83628COMPONENT1A7019C8:1A69E3E83529COMPONENT1A7019C8:105311D83430COMPONEHL1A7A19CR 1 fl AFRMCF”小Sheetl/Ir图11-37输出的元器件明细表精品系列11.5 接收电路的电路板设计前面对发射电路的电路板设计作了较 耨亨瞿介绍，着重介绍了电路板的手动”下面泰绍接收电路的电路板设计，将 重点介绍交互式的布线方法。精品系列遥控.ddb a Documents|发射电路覆铜.PCBNameSize1 Type|ModifiedDescripti on瓦丽|0 BytesFolder2006-1-1317:55:41国发射电路.ERC84 BytesText2006-1-1221:33:33时发射电路.lib2KBSchLib2006-1-1221:01:58口发射电路NET2KBText2006-1-1221:49:38鼠发射电路.Sch30KBSch2006-1-1222:43:11司发射电路Load.PCB159KBPCB2006-1-1222:40:54司发射电路Route.160KBPCB2006-1-1222:41:25司发射电路Route.163KBPCB2006-1-1222:45:27司发射电路强铜PCB212KBPCB2006-1-1313:56:12闻发射电路福铜.xls10KBSPREAD2006-1-1223:25:46IIlS图I-38新建的设计文件管理文件夹精品系列11.5.1 设计原理图符号本例中需要绘制的原理图符号包括单片机AT89c52、解码电路PT2272、继电器、变压器、整流桥以及信号发射模块的原理图P符节O精品系列11.5.2 绘制原理图本例中先绘制接收解码电路，然后绘制 单片机电路和继电器执行电路，最后绘制电 源电路。J21_23VCC J2DATAOUT 2U1I zzcilzz=cio Ii 11AO VCCAl VTA2 OSC2A3 OSC1A4 DINA5 D3A6 D2A7 D1GND DO18 217316415514613712811 RI910 i i-1UI VCC图11-39放置接收解码电路的结果图11-40连好导线的接收解码电路精品系列U240-j.5|oTo-03iofoToF-._ Q loTo-123.4.5.6.7.8INT1/S5.3INT0/S5.21514P1.0 Pl.l Pl.2 Pl.3 PI.4 Pl.5 Pl.6 Pl.7T0/S5.5T0/S5.49a1819RSTEA/VPPXTAL2XTAL111=1 XTAL1T1011图11一41P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD4P0.7/AD7P2.0/A8 P2.1/A9P2.2/A10 P2.3/AU P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/AI4 P2.7/A15ALE/PROGRXD/P3.0TXD/P3.120PSTNRD/P3.7WR/P3.63938373635343332212223242526 互 28R5R5QlJDQ1A27JDQ1B放置好原理图符号的结果精品系列=FC5U2 40R7CZF吉 1 XTAL1C8 THi12.3.7至15149义liioii92345上，n 11 11 11 11 11 1i ppppppppu PO-O/ADO P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4PO.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7INTI/P3,3INT0/P3.2T1/P3.5T0/P3.4RSTEAAPPXTAL2XTAL1P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15ALE/PROGRXD/P3.0 D/p3.7TXD/P3.I WR/P3,6 vssSSCJ2200 12 3 4 5 6-2 4-5 6 7.S 9 11 n 11 11 11 11 1-JDQ1B 3/4图11-42调整元器件位置后的结果精品系列vccc 4Jr工U2D12D23D34Pl.O H P0.0/AD0P1,1 P0.1/AD1P1.2P0.2/AD2P1.3P0.3/AD3P1.4P0.4/AD4P1.5P0.5/AD5P1.6P0.6/AD6P1.7P0.7/AD7INT1/P3.3P2.0/A8INT0/P3.2P2.1/A9P2.2/AI0TI/P3,5P2.3/A1IT0/P3.4P2.4/A12P2.5/A13RSTP2.6/A14EAAPPP2.7/A15ALE/PROGXTAL2XTAL1PSENRXD/P3,0RD/P3,7TXD/P3.1WR/P3.6vss1BJ4P一JDQ1BLOUT 3 4 LIN图H-43布完线的CPU及继电器电路精品系列11.5.3 制作元器件封装在进行PCB电路板设计之前，需要准备元 器件封装，对于系统中没有的元器件封装需 要进行创建。精品系列11.5.4 电路板设计接下来进行电路板的设计。图11-44绘制电路板的电气边界遥控.ddb Documents接收电路接收电路.Sch接收电路.NET司接收电路.PCB图11-45载入元器件封装和网络标号的结果精品系列图11-46放置并锁定接插件的结果精品系列图n-48布局完变压器和继电器后的结果图11-47布局CPU元器件AT89c52 的结果精品系列图11-49元器件成组自动布局 的结果图n-50基于统计的自动布局 的结果精品系列图11-51关键元器件布局图11-52布局完部分电路后的结果精品系列图11-53剩余元器件的布局结果精品系列精品系列图11-56预布线精品系列图11-57自动布线的结果精品系列图11-58取消地线网络后的布线精品系列图n-59手工调整的结果精品系列图H-60对地线网络“GND”进行覆铜精品系列小结本章介绍了无线收发电路的电路板设计的全过程，所包含的内容贯穿了前面各 章节介绍的知识。(1)了解电路板的电气和机械功能：分析电路板设计的要求，包括电路板的电气功能和电路板在机械安装、元器件安装和散热方面的要求，为原理图设计和电路板设计做准备。(2)芯片选型：电路板电气功能明确后,接下来就应该进行芯片选型了，这是绘制 原理图设计之前的必备工作。精品系列(3)创建原理图符号：芯片选型后，可能有的元器件在系统中没有原理图符号，这时应当在绘制原理图之前为这些元器件 创建原理图符号。(4)绘制原理图：载入原理图库后，根据电气功能绘制原理图。(5)创建元器件封装：在PCB编辑器中 载入元器件和网络表之前，应当首先创建 系统中没有的元器件封装，否则在载入元 器件封装和网络表的过程中就会出错。精品系列(6)电路板设计：电路板设计的过程包括载入元器件封装库、创建PCB文件、规划电路板、设置PCB编辑器的环境参、设置元器件布局设计规则和元器件布局、设置电路板的布线设计规则和电路板的布线等。(7)电路板的DRC设计校验。(8)生成电路板的元器件明细表。精品系列