理论教育 分立元件模拟功放PCB设计优化步骤

分立元件模拟功放PCB设计优化步骤

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:画出原理图:打开以自己的“学号最后2位+姓名”命名的原理图文件,画出如图1-2-21所示的分立元件模拟功放电路原理图。分立元件为可扩展为双声道立体声的功放PCB板电路原理图。在手动布局时,还应符合“PCB排版的基本知识和基本规则”中所要求的“关于PCB设计的一些通用要求”,特别应注意如下几点。PCB板在设计时就应该考虑PCB板在自动焊接时过焊炉的方向,并在顶层丝印层用箭头标示。

分立元件模拟功放PCB设计优化步骤

1.以自己的“学号最后2位+姓名”建立一个PCB工程名

图1-2-20 以自己的“学号最后2位+姓名”建立一个PCB工程名

2.在以自己的“学号最后2位+姓名”命名的原理图文件中画出原理图

(1)画原理图的要求:

①用A4幅面;

②原理图中所有的字符都用粗体,小三号;

③取消自动放置节点,选用手工放置节点,节点选用SMALL;

④原理图中的元件符号应与样板基本一致;

⑤原理图中的字符不应与元器件符号或连线有重叠现象;

⑥原理图排布应均匀,居中,与样板基本一致;

⑦原理图中输入的元器件封装的唯一性,即一个元器件对应一种封装。

(2)画出原理图:打开以自己的“学号最后2位+姓名”命名的原理图文件,画出如图1-2-21所示的分立元件模拟功放电路原理图。分立元件为可扩展为双声道立体声的功放PCB板电路原理图。

图1-2-21 以自己的学号和姓名命名的原理图文件中画出原理图

图1-2-22 在原理图中输入元件封装的方法

3.在原理图中输入元件封装

在图1-2-22中,原理图中的元件R1,有二个封装名:R8和POT2,而POT2是不需要的封装,应将其删除,R8是需要的封装,将其保留。所以,在原理图中,将所有元器件的封装名输入,并且保证元器件封装只有一个所需要的元器件封装,其他多余的封装全部删除。

4.在以自己的学号和姓名命名的PCB文件中画PCB板外框

画PCB板外框要在KeepOutLayer层,线宽约为0.12mm即可。PCB板外框尺寸约为106mm(长)×73mm(宽),如图1-2-23所示。

5.将原理图元器件封装自动装载到PCB图中

单击“Design”→单击“Update PCB Document 19贺贵腾”,即可,如图1-2-24和1-2-25所示。

图1-2-23 画PCB板外框

图1-2-24 将原理图元器件封装自动装载到PCB图中的操作方法

图1-2-25 将原理图元器件封装自动装载到PCB图中装载结果

6.PCB图的自动布局

单击“Tool”→单击“Component Placement”→单击“Auto Placer”→单击“Ok”,即可,如图1-2-26所示,这样就可以一次性将元件搬到PCB板框内。

图1-2-26 PCB图的自动布局后的结果

7.PCB图的手动布局

参考样板,将元器件进行手工布局,如图1-2-28所示。手工布局过程是一个需要大量时间,不断调整的过程。手工布局完成后,仔细对照原理图和样板,找出多出的元器件、漏掉的元器件以及封装不对的元器件,并加以改正。在手动布局时,还应符合“PCB排版的基本知识和基本规则”中所要求的“关于PCB设计的一些通用要求”,特别应注意如下几点。手工布局的结果,如图1-2-27所示。

图1-2-27 手工布局结果(www.daowen.com)

(1)元器件不能重叠,特别要注意跳线与元器件不能重叠。

(2)铜箔走线边缘到PCB板板框边缘的直线距离≥1mm,元器件边缘到PCB板板框边缘的直线距离≥5mm,元器件含盘边缘到PCB板板框边缘的直线距离≥4mm。

(3)电解电容器不能贴近发热元器件,例如大功率电阻、大功率三极管、大功率场效应、三端稳压集成电路散热器等,电解电容器边缘离这些发热元器件边缘的直线距离≥3mm。

(4)PCB板在设计时就应该考虑PCB板在自动焊接时过焊炉的方向,并在顶层丝印层用箭头标示。对于DIP封装的集成电路,SIP封装的排插等,其放置方向应与PCB板过焊炉的方向垂直,以避免焊盘间的焊锡连焊短路。

8.PCB图的封装和元件引脚连线的检查

这是一步非常关键的检查,直接影响排版的质量,是检查电路原理图中的所有元器件的封装是否都已装载到PCB图中,所装载的元器件的封装是否正确,检查所有元件引脚的连线是否正确连接,有无漏连和错连。这一步需要花较多的时间进行检查,检查的方法是对照原理图,将PCB图的封装逐个检查,将元件引脚的网线逐条检查,将检查出的错误,通过如下方法进行改错。

通过单击“Design”→单击“Netlist”→单击“Edit Nets”进入“Netlist Manager”,如图1-2-28所示。在“Netlist Manager”界面中,可以增加、删除和更改PCB图中网络编号,如图1-2-29所示,对新放置的元件封装,或网线没有连接的元件引脚,可以新增网络编号,将元器件引脚重新正确连接;对网线连接错误的元件引脚进行更改。通过这些措施,可以将错误的元件封装更换为正确的封装,将少漏的元件封装重新添加,将一个元件出现多个封装进行的合并,并将引脚正确连接。

图1-2-28 进入网络表编辑器的方法

图1-2-29 网络表编辑器

9.自动布线

通过单击“Auto Route”→单击All”进入自动布线,如图1-2-30和1-2-31所示。

图1-2-30 自动布线的操作方法

图1-2-31 自动布线的结果

10.手工将TopLayer层走线(即红色走线)转换为BottomLayer走线(蓝色走线)

在Place菜单下,利用“Interaction Routing”命令,将TopLayer层走线(即红色走线)转换为BottomLayer走线(蓝色走线),这个过程也是一个需要大量时间,不断调整的过程,可以参照样板来进行,如图1-2-32和1-2-33所示。

图1-2-32 手工布线的操作方法

图1-2-33 手工布线的操作方法将红色走线转换为蓝色走线

11.用“Place-Fill”命令将走线加宽

用“Place-Fill”命令将走线加宽,如图1-2-34所示。这个过程也是一个需要大量时间,是一个不断调整的过程,在加宽PCB图走线时,应符合“PCB排版的基本知识和基本规则”中所要求的“关于PCB设计的一些通用要求”,特别应注意如下几点。

(1)铜箔走线宽度≥0.3mm(单面板);

(2)铜箔走线间的最小空隙≥0.3mm(单面板);

(3)铜箔走线边缘到PCB板板框边缘的直线距离≥1mm,元器件边缘到PCB板板框边缘的直线距离≥5mm,元器件含盘边缘到PCB板板框边缘的直线距离≥4mm;

(4)直插式元器件的孔径是直插式元器件引脚直径的1.2倍或更大一些(例如元器件引脚直径为0.6mm,PCB板的孔径一般为0.8mm),焊盘的直径是孔径的2.5倍或更大一些(例如孔径为0.8mm,焊盘一般为2.0mm×2.0mm,或2.2mm×2.2mm);

(5)固定散热器的螺丝边缘离附近铜箔走线的直线距离≥1mm,即固定散热器螺丝边缘与附近铜箔走线空隙≥2mm。

图1-2-34 用“Place-Fill”命令将走线加宽

12.用6跳线代替6根红线,就完成了PCB板图的设计

图1-2-35 用6跳线代替6根红线

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