1 实习目的和意义·····························1
2 绘图软件设计基础····························2
2.1 Altium Designer系统(绘图软件环境)·················2 2.2 原理图编辑器及参数·························3 3 原理图设计·······························4 3.1 原理图设计实例···························4
3.2 原理图设计常用工具·························5
4 高级绘图知识······························7
4.1 原理图编辑常用方法·························7 4.2 原理图常用图件及属性························8 4.3 原理图元件库的使用·························9 5 PCB设计·······························10
5.1 PCB设计基础···························10 5.2 PCB设计实例···························11 5.3 PCB设计规则···························12 6 上机考试·······························13
6.1 电路原理图绘制··························13 6.2 PCB设计·····························14
7 总结·································16
1 实习目的和意义
随着计算机技术的飞速发展,计算机在企业管理中应用的普及,各个行业都在积极使用现代化的手段。因为专业在未来实际的需要,我们进行了专业软件实训。在这一周的时间里,我们要基本掌握Altium Designer的使用以及PCB的生成。这是一款制图软件,将我们要设计的电路板先在图纸上画出来,然后经过电气检测生成没有错误的图样,导入PCB进行布局然后生成原理图。这个软件的功能非常实用,在未来我们投身到工作时大大减少我们设计电路时的阻力以及避免浪费时间在一些小的事情上。学了这款软件,我们对于专业的知识进一步了解。通过模拟实训,进一步巩固所学的电路基本理论和模电数电基本知识,熟练掌握技术人员设计电路的基本操作方法和技能,缩短与社会实际工作的距离,为我们进入社会相关岗位实习和从事本职工作或兼职工作奠定技能基础。使自己进一步巩固所学理论知识,同时提高观察问题、分析问题、解决问题的能力。并且在未来我们要进行毕业设计,这次实训给我们未来毕业设计打下了一个基础,是未来毕业设计或课程设计不至于发慌。
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2 绘图软件设计基础
2.1 Altium Designer系统(绘图软件环境)
以上是Altium Designer的英文界面,所有的Altium Designer功能都可以从这个界面启动。当然,使用不同的操作系统安装的Altium Designer应用程序,首次看到的界面可能会有所不同。Altium Designer系统为用户提供丰富的工作面板。在系统标签中的面板可分为两类,一类是在任何编辑环境中都有的面板,如库文件面板和项目面板;另一类是在特定的编辑环境中才会出现的面板,如PCB编辑环境中的导航器面板。为了方便起见,Altium Designer可以将多个面板激活,激活后的多个面板既可以分开摆放,也可以叠放,还可以用标签的形式隐藏在当前窗口上。Altium Designer系统引入设计项目或文档的概念。在电子电路的设计过程中,一般先建立一个项目,该项目定义了项目中的各个文件之间的关系。如在印制电路板设计工作过程中,将建立的原理图,,PCB等的文件都以分立文件的形式保存在计算机中。即通过项目这个联系的纽带,将同一项目中的不同文件保存在同一文件夹中。
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2.2 原理图编辑器及参数
新建一个PCB文件,在操作界面上单机系统面板,在其上有一列如上标志,这些标志可以为原理图提供参数编辑。原理图编辑器是完成原理图设计的主要工具。因此,熟悉原理图编辑器的作用和相关参数的设置是十分必要的。原理图编辑器界面的配置主要是指工具栏和工作面板状态,打开的数量和所在部位。原理图编辑器界面的配置应以简单实用为主,完全没有必要把所有的工具或面板全部打开,因为那样会使整个工作界面显得凌乱,特别是配置低的计算机会影响运行速度。一般情况下,工具栏选择显示标准工具栏和布线工具栏,其他使用系统默认设置即可。原理图是要绘制在图纸上,所以图纸的设置是一个比较重要的环节。在原理图编辑器中,图纸的设置由图纸设置对话框来完成,主要包括图纸的大小,方向,标题栏,边框,图纸栅格,捕获栅格,自动寻找电气节点和图纸设计信息等参数。
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3 原理图设计
3.1 原理图设计实例
如上是生成了原理图‘接触式防盗报警器’,并且完成了错误报告类型设置对话框。报告模式栏表示违反规则的程度,在下拉列表中有4种模式可供选择。设置时可充分利用右键菜单中的9种方式,对4种模式之一进行快速选择设置。
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3.2 原理图设计常用工具
所谓的常用工具一般包括工具栏工具,窗口显示设置和各种面板功能等内容,这些工具或操作内容在绘制电路原理图时经常被使用。
工具栏中的工具按钮,实际上是菜单命令的快捷执行方式。大部分菜单命令前带有图标,都可以在工具栏中找到对应的图标按钮。工具类型名称前有对号的表示工具栏已被激活,在编辑器中显示,否则没有显示。工具栏的激活习惯上叫做打开工具栏。单击工具栏菜单命令,切换工具栏的打开和关闭状态。
原理图编辑器的工具栏共有7种类型。所有工具栏的打开和关闭都由菜单命令【View】/【Toolbars】来管理。也可以单击【Customize】来扩展。原理图编辑器工具栏从属性上大致可分为三类,暨电路图绘制类,信号相关类,文本编辑类。最常用的工具栏是电路图绘制类。电路图绘制包括布线工具栏和辅助工具栏。信号相关类包括混合信号仿真工具栏和原理图标准工具栏。文本编辑类包括文本格式工具栏,导航工具栏和原理图标准工具栏中的大部分工具。除了库原件,我们有时候会用到库里没有的一些原件。利用前面已经介绍的工具绘制一个元件的原理图符号。比如以GU555定时器为例。
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工具栏在原理图编辑器中可以有两种状态:固定状态和浮动状态。工具栏中带有下拉按钮的工具,单击该工具时,即弹出其下拉工具条,从弹出的工具条中选中工具进行操作。工具栏中带有颜色框时(主要指文本格式工具栏),单击颜色框,即弹出颜色选择条或颜色选择对话框,选择需要的颜色。Altium Designe系统在各个
编辑器中大量地使用了工作面板,简称为面板。所谓面板是指
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4 高级绘图知识
4.1 原理图编辑常用方法
在原理图设计时,时常要对原理图中的图件进行调整,也称为编辑。Altium Designer系统提供了对原理中的图件进行编辑的方法。例如,某一元件或某一区域内的元件的选取,复制,删除,移动或排列。
通用编辑方法,包括选取,剪切,复制,粘贴,删除,移动,排列等,这些命令集中在编辑菜单中。
选取图件是其他编辑功能实现的前提,只有图件被选取后才能对其进行编辑操作。图件处于被选取的状态时,也成为选中。粘贴是将剪贴板中的内容作为副本,放置在当前文件中。在执行粘贴操作时,可以按空格键旋转光标上所粘贴的图件,按X键左右翻转,按Y键上下翻转。如果需要多次粘贴同一个图件,且要同时修改元器件的标识符时,要不断重复执行粘贴命令,就显得很不方便。系统提供了智能粘贴,就可以很好的解决这个问题。 智能粘贴也是将剪贴板中的内容作为副本放置在当前文件中。 剪切导线命令是用来将导线中一部分切除的命令。
系统确认一条导线是以放置时的起点和终点为标记的。系统确认一条导线是以放置时的起点和终点为标记的。
在剪切导线之前,需要设置导线剪切的参数。打开【DXP】/【preferences】,进行设置。
Altium Designer系统有两个特殊的粘贴命令,也可以称为复写命令和橡皮图章命令。这两个命令实际上是复制,粘贴命令的组合,操作更快捷,方便。
使用复写命令,不需要将被选图件剪切或复制,可以直接在图纸中复制出被选图件。橡皮图章命令与复写命令相似,使用该功能复制图件时,不需要将被选图件进行剪切或复制,可以直接复制。
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4.2 原理图常用图件及属性
在Altium Designer系统中,绘制电路原理图的实质就是放置合适属性的图件,并将它们进行有效合理的连接。这里需要注意的是:一是如何放置图件;二是怎样设置图件的属性。放置图件的方法很多,最直接的是利用放置菜单命令。本章除了介绍利用放置菜单命令放置图件操作外,还介绍绘制电路原理图常用的图件属性的设置方法。
如果希望系统对元件进行自动标识,一般使用系统的默认值。系统默认的标识是元件类型分类加问号的形式,如集成电路为“U?”。
如果不希望该元件参加系统的自动标识,可以在其文本框中输入标识符,同时勾选不允许元件自动标识项。该元件在系统自动标识时,不会改变标识符,但其标识符将是同类标识符中的一个。
另外,当指定了标识符,又勾选不允许元件自动标识时,连续放置多个该元件符号时,系统会自动递增标识符,且这些元件都不会参加系统的自动标识,除非取消该功能。只指定标识符,不勾选不允许元件自动标识时,连续放置多个元件时,系统也会自动递增标识符,且这些元件都可以进行自动标识。
一般用元件型号来注释,如果使用由系统产生Altium Designer网络表时,这些注释文字将在网络表中出现,这样便于检查标识符和元件型号的对应关系。标识符和元件注释文本框后都有一个显示复选项,勾选该项时,则对应的文本内容在原理图中显示,否则将不显示。参数列表分框的显示复选项也具有同样的功能。
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4.3 原理图元件库的使用
Altium Designer系统提供了丰富的元件库,还提供了相应的制作元件库的工具,并可以创建库。本章简单介绍集成库的组成,再通过实例详细介绍原理图文件库使用,使读者对集成库有一个充分的了解。
Altium Designer系统采用了集成库的概念。所谓集成库,是把器件的各种符号模型文件集成在一起,能够代表在各种不同设计阶段所需的模型的集合体。例如,单个库包含每个元件的封装和仿真子电路。用户可以直接对原理图和PCB库进行操作,将其编译进集成库,该集成库为用户提供了所用器件的信息源。用户还可以附加仿真和信号完整性模型,以及器件的3DCAD描述。在编译集成库时,从源中提取的所有模型合并成一个可移植的单一模式,用于端设计。使用集成库,能够为用户提供访问所有器件必要信息的接口。
绘制原理图时要放置元件,而这些元件又常常保存在原理图元件库中。因此在放置元件之前,要添加元件所在的库;尽管Altium Designer内置的元件库已经相当的完整,如果用户使用的是特殊的元件或新开发的元件,就需要自己建立新的元件及元件库。
所谓元件库的编辑管理,就是进行新元件原理图符号的制作,已有元件原理图符号的修订和新库的建立等。
元件的原理图符号制作,修订和元件库的建立是使用Altium Designer的元件库编辑器和元件库编辑管理器来进行的。在进行上述操作之前,应熟悉原理图元件库编辑器和元件库编辑管理器。
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5 PCB设计
5.1 PCB设计基础
印制电路板也称为印刷电路板或印制板,就是通常所说的PCB。印制板是通过一定的制作工艺,在绝缘度非常高的基材上覆盖上一层导电性能良好的铜薄膜构成敷铜板,然后根据具体的PCB图的要求,在敷铜板上蚀刻出PCB图上的导线,并钻出印制板安装定位孔以及焊盘和导孔。
元件封装是指实际的电子元器件焊接到电路板时所指示的轮廓和焊点的位置,它是使元件引脚和印制电路板上的焊盘一直的保证。纯粹的元件封装只是一个空间的概念,不同的元件有相同的引脚,同一个元件也可以有不同的封装。所以在取用焊接元件时,不仅要知道元件的名称,还要知道元件的封装。
因为元件的种类繁多,所以其封装也很繁杂。即使是同一功能原件,因生产厂家的不一样,也有不同的封装,所以无法一一列举。
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5.2 PCB设计实例
以上是生成PCB后然后飞线,泪线后生成的。
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5.3 PCB设计规则
Clearance——安全间距设计规则用于设定在PCB的设计中导线,导孔,焊盘,矩形敷铜填充等组件相互之间的安全距离。
布线参数设定完毕后,就可以开始自动布线了。Altium Designer系统中自动布线的方式多样,根据用户布线的需要,既可以进行全局布线,也可以对用户指定的区域,网络,元件甚至连接进行布线,因此可以根据设计过程中的实际需要选择最佳的布线方式。 1、 设置软件工作环境,其中包括如下几个方面:
(1)进入Design\\Rules,按照设计的要求对选项中的各项进行设置:
① PROTEL99SE软件中Routing的Clearance Constraint项规定了板上不同网络的走线、焊盘、过孔等之间必须保持的距离。在单面板和双面板的设计中,首选值为10-12mil;四层及以上的PCB首选值为6-8mil;最大安全间距一般没有限制。
②Routing的Routing Layers,设置使用的走线层面和每层的走线方向(贴片单面板只用顶层,直插单面板只用底层)。一般情况下,使用默认值。
③PROTEL99SE软件中Routing的Routing Via Style项规定了过孔的内、外径的最小、最大和首选值。单面板和双面板过孔外径应设置在40mil——60mil之间;内径应设置在20mil——30mil。四层及以上的PCB外径最小值为20mil,最大值为40mil;内径最小值为10mil,最大值为20mil。
④PROTEL99SE软件中Routing的Width Constraint项规定了布线的宽度。单面板和双面板的布线宽度应设置在10——30mil之间,特殊情况下最大值不应超过60mil,最小值不应低于8 mil;四层及以上PCB最小值不应低于5mil,其余设置参照双面板设置。另可以添加一些网络的线宽设置,如地线、+5伏电源线、时钟线、+12伏电源线、-12伏电源线、交流电源输入线、功率输出线等。地线、时钟线和+5伏电源线首选值一般为60mil(最大值不限,最小值为8 mil,在能走通的情况下线尽量宽)宽度,各种电源线首选值一般为40mil(最大值不限,最小值为8 mil,在能走通的情况下线尽量宽)宽度。按照PCB线宽和电流的关系(大约是每毫米线宽允许通过500毫安的电流)确定最大线宽。
⑤PROTEL99SE软件中Manufacturing的Polygon Connect Style项规定了敷铜连接的方式。连接方式(Rule Attributes)设置成Relief Connect方式,导线宽度(Conductor Width)设置成25mil,连接数量(Conductors)设置成4,角度(Angle)设置成90度。
⑥PROTEL软件中Manufacturing的Hole Size Constraint项规定了物理孔的大小。最小值设置为20mil,最大值没有限制 (备注:物理孔一般是指定位孔和安装孔等等)。其余各项一般可用它的缺省值。
(2)进入Design\\Options和Tools\\Preferences,按照设计的要求对选项 中的各项进行设置:
①PROTEL软件中Design\\Options\\Layer中选中:Masks中的Top solder;Silkscreen中Top overlay;Other中Keepout和Multi Layer;System下面各项全部选中。Visible Grid项规定了可视栅格的大小,分别设置成10mil(上)和100mil(下)。
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6 上机考试
6.1 电路原理图绘制
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6.2 PCB设计
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7 总结
这次实训是对我们一年学习的一个检验,虽然很多知识我们在日常的学习中都没有遇到,这同时提醒我:要想成为一个合格的大学生就有具备一种自学能力,,当有了问题时要去解决,在你不断努力,寻找答案的过程中,自己的能力也在潜移默化的提升。有时遇到问题时可能有很多想法但却不知道那个正确,这就让我们不断地去探索,不断地尝试。
这次实训也让我深刻的了解到,不管在工作中还是在生活中要和老师、同学保持良好的关系是很重要的。做事首先要先做人,要明白做人的道理,如何与人相处是现代社会的做认得一个最基本的问题,对已自己这样一个普通的人来说,需要学习的东西很多。从一起学习的同学身上我看到了谦虚谨慎、细心努力的态度,在以后我的生活中我还会留意身边同学的优点,从他们身上找寻我所缺少的品质,不断学习。从老师那里我看到了电信人的生活面貌,没有事情可以不劳而获,今天老师们能够领导我们是他们之前努力的结果,虽然老师没有和我们讲很多专业的事情,可是他们的言行中所表现出来的都是比我们要严谨的多的对工作的态度。
在此次的实训中我感觉到我们最大的不足就是动手的能力太差,在学习中同学也给我提出一些建议,让我有机会自己多动手,不是我们缺乏知识,而是我们没有运用知识的能力,在一个星期的学习过程中,我自己也认识到虽然我们的理论知识没有别的同学那么全面,但是如果认真学习了,我们并不比他们差。再者,我们要有更好的学习心态,看到很多同学会在晚上实训结束后再去教室上自习,深深地意识到我们的学习态度有多大的差距,原来的时候我九点基本就要从教室回宿舍了,而他们还会再继续利用九点以后的时间努力学习。世上本没有路,走的人多了,便成路。生活的路也是人走出来的,每个人一生总要去很多陌生的地方,然后熟悉,然后再走向另一个陌生的地方。在不久的将来,就要踏上人生的另一段旅程,以后的路上有时不免会感到有些茫然、无助,但生活的路谁都无法预测,只能一步步摸索,但只要方向正确,只要我们向着目标不断努力,相信在不远的将来我们一定会有一片属于我们自己的天空。
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