Protel实验报告.docx

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Protel实验报告

SCM电路设计实验报告

姓名田震

班级电封1102

学号U201111109

1、设计要求和条件

（1）掌握印制电路板布线流程。

（2）掌握印制电路板设计的基本原则。

（3）根据已有的PCB实物板，抄画出PCB图。

（4）设计中所用到的元件封装必须符合实际的元件尺寸。

（5）绘制PCB图时，要求将信号线、电源线、地线的宽度区分开。

（6）要求两引脚之间的连线最短。

（7）要求使用双面板布线。

（8）要求PCB图布局布线美观，抗干扰性能强。

（9）PCB图绘制成功后，要求将原理图画出。

二、设计目的

1）理解别人的设计思路，提高自身的看图能力。

2）学会绘制元件封装

3）掌握实物板中所用元器件的基本功能

4）在保证一定质量的前提下，能够快速的绘制出PCB图。

3、电路设计

特殊元件：

At89C51

DS11

JP3

JP2

J1

对于学生而言，抄画PCB板无非有两种方法，一种是先画出原理图，画出PCB；另一种直接画出PCB图。

在刚得知设计任务的时候，我的脑子也一直思维定势的认为肯定要先画出原理图，才能进一步的绘制PCB图。

后来经过老师的指导，我才知道，依据实物板中元件的走线，可以给元件封装添加网络连接，能省去绘制原理图这一步骤，也简化了设计的难度。

当然这两种方法都是值得尝试的。

方案一：

根据实物板理解其原理，制作出库中没有的元件，将其调出并绘制出原理图，再导入PCB进行布局布线。

方案二：

利用ProtelDXP软件直接建立PCB文件，并将板子中用到的元件封装画出，再在库中调出，放置在合适的位置、添加网络标号、布局、布线。

两种方案经过一番对比之后，我发现方案一能使人更好的理解其布线原理，且绘制流程符合标准流程，对初学者来说是一种很好的学习方法，但是需要花费大量的时间去研究元件引脚的连接问题。

而方案二的流程很简单，跳过了对原理图的绘制，能够节约大量时间。

由于此设计的重点是得到PCB图，所以我认为应该直接从元件的封装入手，然后将其调出，添加网络标号，只要细心观察实物板的连线，精心布局，此方案定能达到事半功倍的目的。

故我选择了方案二。

布线方案

方案一:

采用自动布线法。

将元件的位置摆放好后，便可使用系统内部的自动布线功能，几秒内就可将一个庞大的复杂的电路布线成功，但可惜的是，布出来的PCB图效果极差，导线的走线极不平滑，会有尖角产生，两个相距很近的连接在一块儿的焊盘，也可能会被绕了一大圈后才能连上，这也是用机器布线的一大弊端。

方案二:

采用手动布线法。

此方法的每一个环节都需要人为操作，要想布出一个既美观又实用的PCB图，那是需要耗费大量的时间和精力的。

但就目前的技术而言，以质量为前提条件，手动布线是最常用的一种方法，因此，我选择方案二。

PCB板绘制及布线规则

电路板设计的流程中最后一步就是PCB板的绘制，也是最为重要的一步，它的好坏将直接影响其电路的好坏。

其布线原则十分复杂，需要拥有多年的电路设计经验的人士才能熟练掌握的技巧，特别是在高频电路尤为重要。

因此，在这里不做过多讨论，只对其基本原则进行讨论。

元件布局

虽然ProtelDXP能够自动布局，但是实际上电路板的布局几乎都是手工完成的。

要进行

设计说明书内容

布局时，一般遵循如下规则：

1、按照电路功能布局如果没有特殊要求，尽可能按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左边进入、从右边输出，从上边输入、从下边输出。

按照电路流程，安排各个功能电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持方向一致。

以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。

数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。

2、元件放置的顺序首先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，如电源插座、指示灯、开关和连接插件等。

再放置特殊元件，例如发热元件、集成电路等。

最后放置小元件，例如电阻、电容、二极管等。

原理图

布线的规则

1、线长：

铜膜线应尽可能短，在高频电路中更应该如此。

铜膜线的不拐弯处应为圆角或斜角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。

当双面板布线时，两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生电容。

2、线宽：

铜膜线的宽度应以能满足电气特性要求而又便于生产为准则，它的最小值取决于流过它的电流，但是一般不宜小于0.2mm。

只要板面积足够大，铜膜线宽度和间距最好选择0.3mm。

一般情况下，1~1.5mm的线宽，允许流过2A的电流。

例如地线和电源线最好选用大于1mm的线宽。

3、线间距：

相邻铜膜线之间的间距应该满足电气安全要求，同时为了便于生产，间距应该越宽越好。

最小间距至少能够承受所加电压的峰值。

在布线密度低的情况下，间距应该尽可能的大。

4、大面积填充：

电路板上的大面积填充的目的有两个，一个是散热，另一个是用屏蔽减少干扰，为避免焊接时产生的热使电路板产生的气体无处排放而使铜膜脱落，应该在大面积填充上开窗，后者使填充为网格状。

使用敷铜也可以达到抗干扰的目的，而且敷铜可以自动绕过焊盘并可连接地线。

5、地线：

尽量加粗地线。

若地线很细，接地电位会随电流的变化而变化，导致电子系统的信号受到干扰，特别是模拟电路部分，因此地线应该尽量宽，一般以大于1mm为宜。

DRC检查规则

当PCB板绘制完成后，要怎样检查其是否符合设计规格呢？

这时就要用到“设计规则检查”这项功能。

DXP提供了自动查错功能，而其约束规则是由自己设定的。

只要按照“布线规则”在“PCB规则和约束编辑器”中找到相应的规则修改即可。

里面几乎包括了所有布线原则，如果在绘制的过程中违反了规则，系统将把错误的部分显示为绿色，这时你就要想办法将其修改。

绿色导线即为不符合规则的导线。

那么要如何将其改为正确的呢！

答案很简单，只要在“PCB规则和约束编辑器”中找到导线宽度规则将其修改即可。

具体操作如下：

设计→规则，打开“PCB规则和约束编辑器”找到DesignRules→Routing→width。

将其最小线宽和最大线宽做相应的修改即可解除错误。

因此，规则是十分重要的，必须熟悉“PCB规则和约束编辑器”中的各项参数的含义。

PCB图

4、结果分析

由PCB图可以看出，PCB板的长为110mm，宽为73mm，采用的是双面板布线，顶层为红线，底层为蓝线，图中的走线几乎都是以芯片AT89C51为核心，从始至终都围绕着它进行布局布线，所以这些地方打的过孔也比较多，图中有些元件相距较远，导致两个焊盘之间的距离较远，所以有些导线拉的很长，但在布线时，也已尽最大的努力来避免类似的情况发生。

图中的另一个特点是走线的粗细不同，即地线>电源线>信号线。

这种关系牵涉到一个很重要的问题，既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源线、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。

所以我们对电源线、地线的布线非常慎重，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：

通常信号线宽为：

0.2~0.3mm,最细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1~2.5mm，以使电源线、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证板子的质量。

PCB图画出之后，原理图的绘制问题也就迎刃而解。

5、实验总结

一开始其实是打算做老师给的三个例子，而且也开始做了一半，连续做了三天，电路图也画的差不多了，但是由于电脑因为做这个连续三天一直没关机，到了第三天的时候电脑撑不住了，打开Ad准备做的时候，突然Ad显示有问题自己关掉了，而且也没有保存，结果辛苦了两三天什么也没留下。

后来觉得反正原理图基本会画了，不想做那么麻烦的了，布线也差不多会了，就去网上找了个单片机的原理图,用他给的元件库就开始画了，画的也还蛮顺利，整个过程学到了很多东西，收获也很多。