1、第1章概述 1.1 认识电路板认识电路板1.2 手工电路板制作手工电路板制作1.3 计算机辅助设计简介计算机辅助设计简介 1.1 认认识识电电路路板板1.1.1 单面板单面板单面板在实际应用中使用较多，它的优点是价格便宜，制作简单；缺点是走线不可过于复杂，否则需增加飞线，且插接件焊盘的可靠性相对于双面板和多层板而言较低，故在设计焊盘时，有意识地将焊盘做得较大，以提高焊接可靠性。通常单面板在制作时工艺较差，因此在电路板布线时，需增大焊盘、增加安全间距，以提高成品率。图1-1-1为焊接元件的单面板实物图。图1-1-1 焊接元件的单面板实物图图1-1-2为单面板实物所对应的PCB仿制图，电路板只有反
2、面有线，且走线较简单。对于单面板的布线，基本规则是导线尽量宽，线间距尽量大，线尽量短，跳线尽量少。图1-1-2 单面板的布线图1.1.2 双面板双面板双面板是使用最广的一种电路板，它能满足绝大部分电路设计要求，其价格适中；在电路板布线时，布线成功率较高；由于有过孔焊盘，焊接时焊盘不易损坏，可靠性较高。双面板的制作工艺要求较高，一般企业制作的最小间距可达6mil。图1-1-3为未焊接元件的双面板实物图，由图可以看出，该电路板正反两面都有走线，电路比较复杂。图1-1-3 未焊接元件的双面板实物图图1-1-4为利用Altium Designer软件所实现的电路板布线图，其布线与实物板布线有所差异，图
3、中的电路布线比单面板布线复杂得多。图1-1-4 利用Altium Designer软件实现的电路板布线图1.1.3 多层电路板多层电路板多层电路板是指在电路板中间有导线层，其焊接元件的实物图如图1-1-5所示，它用于电路走线复杂、电磁兼容性要求较高的场合。这种电路板的制作难度较大，电路板制成后如果内部走线出错则无法修改，故内部一般作为电源层和地层，且地层在内部有利于提高电磁兼容性。图1-1-5 焊接元件的多层电路板实物图图1-1-6为利用Altium Designer软件实现的多层电路板布线图，由图可以看出，该电路板具有四层走线结构，顶层和底层都放置元件，中间层分别作为电源层和地层。图1-1-
4、6 利用Altium Designer软件实现的多层电路板布线图1.1.4 柔性电路板柔性电路板柔性电路板常用于空间狭小而不规则或需转折连接的场合，常见于显示屏与电路板连接部分，其实物图如图1-1-7所示，部分柔性电路板上还焊接有元件。同样，常见的柔性电路板也有单面和双面之分，多层板很少见。图1-1-7 柔性电路板的实物图1.1.5 铝材质电路板铝材质电路板铝材质电路板是电路板中材质比较特殊的一种电路板，其实物图如图1-1-8所示。铝材具有很好的导热性能，常见的散热器就是用铝材制作的，如果将散热器和电路做到一起，可有效节省空间，增强散热效果，降低成本。铝材的另一特性是氧化铝是绝缘物质，故在铝材
5、制作电路板之前先进行氧化绝缘，然后在其上覆铜导线，形成电路。铝材质电路板的缺点是无法制作双面或多层电路板，因为，钻孔后无法保证所有过孔的氧化绝缘度，所以目前铝材质电路板只有单面板，常见的有LED灯照明电路。图1-1-8 铝材质电路板的实物图1.1.6 实验板实验板实验板是一种实验时使用的电路板，在对电路的正确性不太确定时，可通过在实验板上焊接测试，验证其正确性后再设计具体电路板。实验板的实物图如图1-1-9所示，其分为单面板和双面板，单面板焊接可靠性没有双面板好，但价格较低，具体可根据实际情况选用。这种电路板只适用于实验学习场合，不可将其用于实际产品中。图1-1-9 实验板的实物图 1.2 手
6、工电路板制作手工电路板制作1.2.1 电路板制作的要求电路板制作的要求电路板的制作除了要考虑元件之间的连接之外，还要考虑到元器件布局的合理性和电路安装的可靠性这两个方面。(1)元器件布局的合理性。容易引起相互干扰的元器件要尽可能远离。布线尽可能短而直，以防止自激。注意发热元件对周围元件的影响。元器件布局不应使印制电路的导线交叉。(2)电路安装的可靠性。选取合适的导线间距、焊点样式。导线与焊点要平滑过渡。根据元件封装尺寸确定穿孔位置与直径。在同一电路板上尽可能取用相同的导线宽度(除电源线、功率线)。公共地线不能形成环路，以免产生电磁感应。1.2.2 电路板制作中的几个概念电路板制作中的几个概念电
7、路板设计中的概念很多，具体将在后面几章中讲解，在此只说明几个基本概念，如表1-2-1所示。表中部分参数与专业电路板生产厂家给的有所不同，如最小间距、最小线宽等，在手工制作时，由经验和细心程度而定；在交由电路板生产厂家生产时，先联系厂家，确定其最佳工艺水平。表表1-2-1 印刷电路板的概念印刷电路板的概念1.2.3 电路板的手工制作电路板的手工制作电路板的手工制作方法如表1-2-2所示。表中所讲方法可能与其他设计者所用方法不同，具体以手中材料而定。实际上，手工制作已很少使用，几乎已被机器雕刻和大规模生产所取代，但在自己学习设计时，使用该方法的设计方案不失为一个简单低成本的方案。表表1-2-2 电
8、路板的手工制作方法电路板的手工制作方法1.3 计算机辅助设计简介计算机辅助设计简介Altium Designer软件提供了业界第一款完整的板级设计解决方案。其设计集成了原理图输入、基于原理图的FPGA设计、XSPICE混合信号电器仿真、前布线及后布线信号完整性分析、规则驱动电路板布线及编辑等功能。Altium Designer软件拓宽了板级设计的传统界限，集成了FPGA设计功能，将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件FPGA等设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起。Altium Designer软件以强大的设计输入功能为特点，在FPGA和板级设计中，同时支持原理图输入和HDL硬件
9、描述输入模式。Altium Designer软件具有以下特点：(1)支持VHDL的设计仿真，混合信号电路仿真、布局前/后信号完整性分析。Altium Designer软件的布局布线采用完全规则驱动模式，并且在PCB布线中采用了无网格的SitusTM拓扑逻辑自动布线功能。(2)基于Altium Designer而新推出的支持Livedesign的DXP平台，使其在整个系统设计流程中充分发挥其卓越的性能。(3)完全兼容Protel 98/Protel 99/Protel 99se/Protel DXP等软件，并提供对Protel 99se软件下创建的DDB文件导入功能。(4)提供完善的混合信号仿真
10、、布线前后的信号完整性分析功能，为设计实验原理图电路中某些功能模块提供了方便。(5)提供了全新的FPGA设计的功能，PCB与FPGA设计的系统集成。(6)Altium Designer软件将传统的PCB设计与数字逻辑电路设计集成起来，突破了传统板级设计的界限；从而使系统电路设计、验证及CAM输出功能结合在一起。Altium Designer软件的PCB与FPGA引脚的双向同步功能，充分诠释了Altium公司为主流设计人员提供易学、易用的EDA设计工具的一贯理念。(7)与Protel DXP软件相比，Altium Designer软件新增了很多当前用户较为关心的PCB设计功能，如支持中文字体、总线布线、差分对布线等，并增强了推挤布线的功能，这些更新极大地增强了对高密板设计的支持。(8)通过设计文档包的方式，将原理图编辑、电路仿真、PCB设计及打印功能有机地结合在一起，提供了一个集成开发环境。(9)提供了丰富的原理图组件库和PCB封装库，并且为设计新的器件提供了封装向导程序，简化了封装设计过程，提供了对高密度封装(如BGA)的交互布线功能。(10)提供了层次原理图设计方法，支持“自上向下”的设计思想，使大型电路设计的工作组开发方式成为可能。(11)提供了强大的查错功能。原理图中的ERC(电气规则检查)工具和PCB的DRC(设计规则检查)工具能帮助设计者更快地查出和改正错误。
