1、電子產(chǎn)品設計與制作實訓2022/7/28電子產(chǎn)品設計與制作實訓電子產(chǎn)品設計與制作實訓教案電工電子實訓教研室工程制圖 高職高專 ppt 課件2電子產(chǎn)品設計與制作實訓情境2 電子整機的印刷電路板設計 教學目的與要求 1用Protel99繪制電原理圖，進行ERC檢查；2要求輸入元件封裝、建網(wǎng)絡表無錯誤；3按照設計要求規(guī)劃電路板；4印刷電路板的布局設計合理；5印刷電路板的布線設計符合電氣規(guī)范；6印刷電路板的DRC檢查； 工程制圖 高職高專 ppt 課件3電子產(chǎn)品設計與制作實訓一、任務描述 本任務是在確定了電子整機電路的基礎上，繪出電原理圖，根據(jù)電路確定元器件有關參數(shù)和封裝，在購買好元器件后，根據(jù)元器件

2、實際外形確定或設計封裝，設計出可行的印刷電路板。這部分任務主要是培養(yǎng)學生的元器件采購能力和PCB設計能力。本任務對應國家職業(yè)技能計算機輔助設計繪圖員相關操作能力要求。 情境2 電子整機的印刷電路板設計 工程制圖 高職高專 ppt 課件4電子產(chǎn)品設計與制作實訓1PCB基礎知識 簡要介紹：PCB的種類；PCB的層；PCB的焊盤和過孔；PCB的印制導線和敷銅的知識。 二、任務講解印刷電路板結構圖頂層中間層底層絕緣層通孔埋孔盲孔情境2 電子整機的印刷電路板設計 工程制圖 高職高專 ppt 課件5電子產(chǎn)品設計與制作實訓 2PCB設計步驟選擇元器件PCB布線繪制原理圖生成網(wǎng)絡表規(guī)劃電路板導入網(wǎng)絡表元器件布

3、局文檔輸出PCB設計步驟情境2 電子整機的印刷電路板設計 工程制圖 高職高專 ppt 課件6電子產(chǎn)品設計與制作實訓3元器件選擇（1）選擇印制板 根據(jù)整機的機械結構確定電路板的形狀、尺寸和厚度，根據(jù)整機的機械和電氣性能要求選擇PCB的板材，根據(jù)元器件的密集程度及安裝方式確定是用單面板還是雙面板。情境2 電子整機的印刷電路板設計 工程制圖 高職高專 ppt 課件7電子產(chǎn)品設計與制作實訓（2）選擇元器件電路要經(jīng)過電氣測試，能達到設計要求時才能確定元器件。元器件的主要參數(shù)應該與設計相符，不能隨意感動元器件的封裝要考慮整機的結構和PCB的大小，少用大型封裝的元器件。根據(jù)產(chǎn)品的功能、性能要求、整機成本和使

4、用環(huán)境等選擇適合的元器件。元器件要便于運輸、儲存、維護和節(jié)能，要便于簡化生產(chǎn)工藝和降低生產(chǎn)費用。盡量使用易于采購的常規(guī)元器件滿足現(xiàn)有設備的生產(chǎn)。情境2 電子整機的印刷電路板設計 工程制圖 高職高專 ppt 課件8電子產(chǎn)品設計與制作實訓4原理圖繪制常規(guī) (1）根據(jù)電路圖的大小設置好圖紙尺寸，一般不需要標題欄； (2）原理圖應該美觀，元件分布合乎常規(guī)，接口、端子等一般放置在圖的邊沿； （3）元件的編號、參數(shù)、網(wǎng)絡標號、端口名稱等要認真輸入，不要搞錯； （4）注意連接元件管腳的“導線”應接在腳的端部，網(wǎng)絡編號的位置要準確，電源端口的名稱不要搞錯，元件封裝的輸入要滿足PCB設計時的要求； 情境2 電子

5、整機的印刷電路板設計 工程制圖 高職高專 ppt 課件9電子產(chǎn)品設計與制作實訓 （5）注意晶體管元件的電路符號管腳名稱應該和封裝的管腳名稱相符，否則在PCB中腳上無連接線； （6）含子元件的元件，應在子元件用完后再用第二個元件， （7）自己繪制的原理圖元件，圖樣應該盡可能按照標準繪制，大小要合適，注意管腳電氣接點應該在柵格交叉點上。情境2 電子整機的印刷電路板設計 工程制圖 高職高專 ppt 課件10電子產(chǎn)品設計與制作實訓5元器件布局設計 (1)元器件布局基本原則 元器件布局應保證安裝后的電路板電氣和機械性能良好，保證電路板的加工工序合理，以提高加工效率和合格率。一般來說PCB元器件布局完成，

6、安裝能用的生產(chǎn)工藝也就基本定下來了。情境2 電子整機的印刷電路板設計 11電子產(chǎn)品設計與制作實訓 按信號流程布局的原則 將PCB分成若干塊，按照電路的信號流程，依次在每一快上安裝一個電路單元，每個單元以電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。一般以三極管或集成電路等作為核心元器件，該單元的其它元器件圍繞在它周圍。元器件的布局應便于信號流通，使信號盡可能保持一致的方向。多數(shù)情況下，信號的流向安排為從左到右或從上到下，與輸入、輸出端直接相連的元器件應當放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。情境2 電子整機的印刷電路板設計 12電子產(chǎn)品設計與制作實訓 特殊元器件優(yōu)先布局的原則 對于可能由電、磁、熱

7、、機械等因素引起干擾或對整機性能和布局有重大影響的特殊元器件，在著手設計印制板的版面、決定整機電路布局的時候，應該根據(jù)電氣原理，首先決定它們的位置，然后再安排其它元器件。情境2 電子整機的印刷電路板設計 13電子產(chǎn)品設計與制作實訓 操控性元器件定位布局的原則 對于與操作、控制、接口相關的元器件只能安裝在規(guī)定的位置。如各種調節(jié)電位器、可變電容器、紅外接收器、各種輸入/輸出端子等，只能安裝在電路板的邊緣，以便于伸出或靠近機殼。 （2）防止電磁干擾 減少電磁輻射元器件的輻射強度。 降低輻射源與被輻射元器件之間的耦合因素。 提高受干擾元器件的抗干擾能力。情境2 電子整機的印刷電路板設計 14電子產(chǎn)品設

8、計與制作實訓（3）抑制熱干擾 對于發(fā)熱元器件，應安排在利于散熱的位置或留出散熱空間，一般安裝在PCB邊緣，必要時可以單獨設置散熱器或小風扇，以降低溫度，減少對鄰近元件的影響。 受溫度影響較大的元器件，應該遠離熱源。注意電解電容的失效有不少是因為常時間受熱引起。 溫度檢測器件應緊貼被測元器件并遠離其它高溫區(qū)域，以保證檢測的準確性，避免引起誤動作。 雙面放置元件時，底層一般不放置發(fā)熱元件。情境2 電子整機的印刷電路板設計 15電子產(chǎn)品設計與制作實訓（4）布局其它注意事項 通常條件下，所有的元件均應布置在印制板的同一面上。 在保證電氣性能的前提下，元器件應排列整齊、美觀，分布均勻、疏密恰當。 根據(jù)P

9、CB的大小和元器件的數(shù)量確定安裝方式，選擇立式安裝還是臥式安裝。 如果元器件或導線之間有較高的電壓，應加大它們的距離，以免因放電而引起意外。 帶高電壓的元件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方，最好加上防護設施。情境2 電子整機的印刷電路板設計 16電子產(chǎn)品設計與制作實訓 PCB邊上要留有一定空間，以便于安裝和波峰焊機。 大型和不便在PCB上安裝的元器件可以安裝在機殼上。 在生產(chǎn)和維修時需要調試和檢測的元器件及可插拔端子，布局時要留有足夠空間。 元器件之間要有合適的間距，避免引腳和金屬外殼相碰而造成短路。 元器件的布局要符合PCB安裝工藝的要求。情境2 電子整機的印刷電路板設計 17電子產(chǎn)品設計

10、與制作實訓6PCB布線設計（1）PCB布線基本原則 PCB布線應保證電路板焊接時焊點合格、不損傷元器件、成品電路板能正常工作，保證產(chǎn)品技術性能達到設計要求。 在滿足電氣和機械性能的基礎上，布線應該整齊、美觀，同一個單元電路的走線應盡量布置在一塊，盡量不用或少用過孔及跳線，導線要盡量不用長導線，。 Protel99se可以自動布線，但一般需要手工調整，達到PCB布線合理和便于生產(chǎn)加工。手動布線時可以根據(jù)要求適當調整元器件布局。情境2 電子整機的印刷電路板設計 18電子產(chǎn)品設計與制作實訓 （2）焊盤和過孔處理 焊盤的大小和形狀以及焊盤通孔的孔徑要與焊接元器件相適應，還要考慮焊點通過電流的大小。 務

11、必處理好過孔與周邊各實體的間隙，需要的載流量越大，所需的過孔尺寸越大。 （3）印制導線處理 印制導線的寬度。主要由銅箔與絕緣基板之間的粘附強度和流過導線的電流強度來決定。應盡量采用較寬的導線，特別是電源線、地線及大電流的信號線，更要適當加寬。 印制導線的間距。應當考慮導線之間的絕緣電阻和擊穿電壓在最壞的工作條件下的要求。導線越短、間距越大，則絕緣電阻和耐壓增加。情境2 電子整機的印刷電路板設計 19電子產(chǎn)品設計與制作實訓 印制導線的走向和形狀。不能有急劇的拐彎和尖角，拐角不得小于90度，否則會引起印制導線剝離或翹起。最佳的拐彎形式是平緩的過渡，即拐角的內角和外角最好都是圓弧。導線通過兩個焊盤之

12、間而不與它們連通時，應該與它們保持均等的間距；同樣，多條導線之間的距離也應當均勻一般保持間距相等。導線與焊盤的連接處的過度也要圓滑，避免出現(xiàn)小尖角。Protel99se中用補“淚滴”處理。印制導線應盡量避免交叉，以減少過孔和跳線。情境2 電子整機的印刷電路板設計 20電子產(chǎn)品設計與制作實訓（4）覆銅和字符處理 （1）覆銅能降低導線阻抗，使導線導電能力增強，但要根據(jù)實際需要選擇是否覆銅和怎樣覆銅，處理不好可能會適得其反。 （2）可以用覆銅制作出需要的字符，如PCB編號、設計日期、設計單位等文字和其它圖形符號，但原則是不要影響到PCB正常的布線。情境2 電子整機的印刷電路板設計 21電子產(chǎn)品設計與

13、制作實訓（5）印制導線的干擾和消除 地線的干擾和消除 地線干擾主要來自于地線阻抗。消除公共阻抗耦合干擾有兩個方法：一是減小公共地線部分的阻抗，如地線加寬和覆銅，或者不涂助焊劑在過錫時加厚地線；二是通過適當?shù)慕拥胤绞奖苊馊菀紫嗷ジ蓴_的電路共用地線，如將強電電路和弱電電路、交流電路和直流電路、數(shù)字電路和模擬電路、高速電路和低速電路等的元器件分開接地，最后再集中一點共地。 電源線的干擾和消除 電源線的干擾主要來自電源線路和穩(wěn)壓電源，消除電源的干擾主要依靠線路濾波器、退耦、濾波等電路元器件消除。 情境2 電子整機的印刷電路板設計 22電子產(chǎn)品設計與制作實訓 電磁場的干擾 減小寄生電容的電場影響的方法：

14、一是減小寄生電容的容量，即增大導線的間距和縮短導線的長度；二是在這兩條導線之間布地線，低阻抗的地線可以削弱產(chǎn)生干擾的電場。 減小寄生電感的磁場影響的方法是減小互感耦合：一是導線距離增大、長度縮短；二是導線垂直布線，雙面板利用兩面使走線正交，單面板用跳線跨越正交。 如果兩根導線中流過的是等值反向的電流，在不考慮它們之間的相符影響條件下，應該將這兩根導線盡量靠近，這時對其它導線來說它們相當于一根零電流的導線，干擾得到了有效的減小。 情境2 電子整機的印刷電路板設計 23電子產(chǎn)品設計與制作實訓7實訓注意事項在protel99的系統(tǒng)菜單設置項里，將自動保存時間設置為10分鐘，防止以外停電、死機；設計的

15、文檔要保管好，以免丟失或被他人篡改，每一組最好準備一個U盤。PCB板的尺寸大小要合理，在滿足其它設計要求的情況下，可適當將板子做得小一些，以降低成本；在原理圖和PCB圖編輯器里，生成本設計自帶的元件庫和封裝庫，以便到其它的電腦上打開你的PCB文檔。設計的PCB銅膜走線不要過細，否則在雕刻時易斷。情境2 電子整機的印刷電路板設計 24電子產(chǎn)品設計與制作實訓8. PCB設計實例： 直流穩(wěn)壓電源的設計情境2 電子整機的印刷電路板設計 25電子產(chǎn)品設計與制作實訓第一步：選擇元器件只需要對圖中虛線框內部分的電路設計印制板；框外元器件、D1、F2、RP安裝在機殼上，D1、F2和RP在PCB上仍以相應的封裝

16、設計，安裝時可直接將元件的引腳用導線連接后焊接在PCB焊盤上；輸入和輸出端按電源插座設計，實際安裝時也可以不用插座而直接將導線焊在焊盤上。三端穩(wěn)壓器利用金屬機殼散熱，在穩(wěn)壓器和外殼之間用聚酯膜或云母片絕緣，緊固在機殼上。印制板選用普通單層板，尺寸8050mm2就夠了。情境2 電子整機的印刷電路板設計 26電子產(chǎn)品設計與制作實訓LM317直流穩(wěn)壓電源在PCB上的元器件 編 號參數(shù)規(guī)格所屬元件庫元件庫中名稱封裝形式D13 紅色Miscellaneous Devices.libLED*DIODE0.4D2D71N4002Miscellaneous Devices.libDIODEDIODE0.4R1

17、27kMiscellaneous Devices.libRES2AXIAL0.4R2240kMiscellaneous Devices.libRES2AXIAL0.4RP4.7kMiscellaneous Devices.libPOT2*VR5C12200uF/50VMiscellaneous Devices.libELECTRO2RB.3/.6C20.1uF/50VMiscellaneous Devices.libCAPRAD0.2C310uF/50VMiscellaneous Devices.libELECTRO2RB.2/.4C447uF/50VMiscellaneous Devices

18、.libELECTRO2RB.2/.4F22AMiscellaneous Devices.libFUSE1*RAD0.2U塑料封裝Protel DOS Schematic Voltage Regulators.libLM117TTO220VJ1、J2電源插座Miscellaneous Devices.libCON4FLY4印制板普通單面板8050mm2情境2 電子整機的印刷電路板設計 27電子產(chǎn)品設計與制作實訓第二步：繪制原理圖（ERC檢查）情境2 電子整機的印刷電路板設計 28電子產(chǎn)品設計與制作實訓第三步：生成網(wǎng)絡表第四步：規(guī)劃電路板情境2 電子整機的印刷電路板設計 29電子產(chǎn)品設計與制作實

19、訓第五步：導入網(wǎng)絡表情境2 電子整機的印刷電路板設計 30電子產(chǎn)品設計與制作實訓第六步：元器件布局LM317直流穩(wěn)壓電源在布局時，主要注意： 1.三端穩(wěn)壓器依靠機殼散熱，要緊貼PCB邊緣安裝； 2.交流電壓輸入端子要靠近電源變壓器，也要在PCB邊上; 3.直流輸出、電位器和LED接觸端子要靠機殼面板以便于接線。 情境2 電子整機的印刷電路板設計 31電子產(chǎn)品設計與制作實訓布局完成情境2 電子整機的印刷電路板設計 32電子產(chǎn)品設計與制作實訓第七步：PCB布線本電路自動布線主要注意兩點 1.自動布線完成后，有些導線拐彎太多、線路過長或者走線明顯不科學的地方需手工修正 2.由于是電源電路，導線中電流

20、較大，所以導線應該適當加寬。 情境2 電子整機的印刷電路板設計 33電子產(chǎn)品設計與制作實訓布線完成情境2 電子整機的印刷電路板設計 34電子產(chǎn)品設計與制作實訓第八步：文檔輸出1原理圖和印制版圖輸出2生成與原理圖相關的報表3生成與PCB圖相關的各種報表情境2 電子整機的印刷電路板設計 35電子產(chǎn)品設計與制作實訓9.收音機PCB設計簡要說明1.自繪原理圖元件：雙聯(lián)、電位器、中周2.自繪PCB封裝：雙聯(lián)、電位器、中周、變壓器、天線、喇叭、電池3.布局要點4.布線要點情境2 電子整機的印刷電路板設計 36電子產(chǎn)品設計與制作實訓裝好的收音機情境2 電子整機的印刷電路板設計 37電子產(chǎn)品設計與制作實訓三、

21、任務實施 1.資訊、計劃，確定完成任務方案 2繪出電原理圖：用PROTEL99畫出所選產(chǎn)品的電路圖（各組用不同的電路，電路的功能獨立、難度適中、元件易買、價格較低、調試不難的電路），將元件編號、參數(shù)、封裝等輸入后做ERC檢查。本步驟難點是根據(jù)電路原理選取好元件封裝形式。 3生成網(wǎng)絡表：生成網(wǎng)絡表時有關的選項一般不要改動，直接生成就行了，如果原理圖改動后，網(wǎng)絡表需要更新。 4規(guī)劃電路板：根據(jù)需要確定選單面板還是雙面板（這里選單面板），確定板子的尺寸形狀，可用PCB文檔創(chuàng)建向導生成PCB文件。情境2 電子整機的印刷電路板設計 38電子產(chǎn)品設計與制作實訓5元件的布局：布局要求合理、美觀、符合電氣要求，重點考慮接插件和發(fā)熱元件的位置，元件布好后看到的飛線要短、交叉要少。6PCB布線：可采用自動和手動布線相結合的布線方