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一.電路板設(shè)計(jì)步驟 一般而言，設(shè)計(jì)電路板最基本的過(guò)程可以分為三大步驟。 (1). 電路原理圖的設(shè)計(jì): 電路原理圖的設(shè)計(jì)主要是PROTEL099的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced Schematic）來(lái)繪制一張電路原理圖。在這一過(guò)程中，要充分利用PROTEL99所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確、精美的電路原理圖。 (2). 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表: 網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)（SCH）與印制電路板設(shè)計(jì)（PCB）之間的一座橋梁，它是電路板自動(dòng)的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得，也可從印制電路板中提取出來(lái)。 (3). 印制電路板的設(shè)計(jì): 印制電路板的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)PROTEL99的另外一個(gè)重要的部分PCB而言的，在這個(gè)過(guò)程中，我們借助PROTEL99提供的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)電路板的版面設(shè)計(jì)，完成高難度的等工作。 二.繪制簡(jiǎn)單電路圖 2.1 原理圖設(shè)計(jì)過(guò)程原理圖的設(shè)計(jì)可按下面過(guò)程來(lái)完成。 （1）設(shè)計(jì)圖紙大小 Protel 99/ Schematic后，首先要構(gòu)思好零件圖，設(shè)計(jì)好圖紙大小。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定的，設(shè)置合適的圖紙大小是設(shè)計(jì)好原理圖的第一步。 （2）設(shè)置Protel 99/Schematic設(shè)計(jì)環(huán)境 設(shè)置Protel 99/Schematic設(shè)計(jì)環(huán)境，包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類(lèi)型，光標(biāo)類(lèi)型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值。 （3）旋轉(zhuǎn)零件 用戶(hù)根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫(kù)里取出放置到圖紙上，并對(duì)放置零件的序號(hào)、零件封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等工作。 （4）有原理圖布線(xiàn) 利用Protel 99/Schematic提供的各種工具，將圖紙上的元件用具有電氣意義的導(dǎo)線(xiàn)、符號(hào)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的原理圖。 （5）調(diào)整線(xiàn)路 將初步繪制好的電路圖作進(jìn)一步的調(diào)整和修改，使得原理圖更加美觀(guān)�！� （6）報(bào)表輸出 通過(guò)Protel 99/Schematic提供的各種報(bào)表工具生成各種報(bào)表,其中最重要的報(bào)表是網(wǎng)絡(luò)表,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表為后續(xù)的電路板設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備�！� （7）文件保存及打印輸出 最后的步驟是文件保存及打印輸出。 單片機(jī)控制板的設(shè)計(jì)原則需要遵循的原則如下： （1） 在元器件的布局方面，應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得近一些，例如，時(shí)鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時(shí)候應(yīng)把它們近些。對(duì)于那些易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開(kāi)關(guān)電路等，應(yīng)盡量使其遠(yuǎn)離單片機(jī)的邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路（ROM、RAM），如果可能的話(huà)，可以將這些電路另外制成電路板，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。 （2） 盡量在關(guān)鍵元件，如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。實(shí)際上，印制電路板走線(xiàn)、引腳連線(xiàn)和接線(xiàn)等都可能含有較大的電感效應(yīng)。大的電感可能會(huì)在Vcc走線(xiàn)上引起嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)噪聲尖峰。防止Vcc走線(xiàn)上開(kāi)關(guān)噪聲尖峰的唯一方法，是在VCC與電源地之間安放一個(gè)0.1uF的電子去耦電容。如果電路板上使用的是表面貼裝元件，可以用片狀電容直接緊*著元件，在 Vcc引腳上固定。最好是使用瓷片電容，這是因?yàn)檫@種電容具有較低的靜電損耗（ESL）和高頻阻抗，另外這種電容溫度和時(shí)間上的介質(zhì)穩(wěn)定性也很不錯(cuò)。盡量不要使用鉭電容，因?yàn)樵诟哳l下它的阻抗較高。在安放去耦電容時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)： 在印制電路板的電源輸入端跨接100uF左右的電解電容，如果體積允許的話(huà)，電容量大一些則更好。 原則上每個(gè)集成電路芯片的旁邊都需要放置一個(gè)0.01uF的瓷片電容，如果電路板的空隙太小而放置不下時(shí)，可以每10個(gè)芯片左右放置一個(gè)1～10的鉭電容。 對(duì)于抗干擾能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的元件和RAM、ROM等存儲(chǔ)元件，應(yīng)該在電源線(xiàn)（Vcc）和地線(xiàn)之間接入去耦電容。 電容的引線(xiàn)不要太長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容不能帶引線(xiàn)。 （3） 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，地線(xiàn)的種類(lèi)有很多，有系統(tǒng)地、屏蔽地、邏輯地、模擬地等，地線(xiàn)是否布局合理，將決定電路板的抗干擾能力。在設(shè)計(jì)地線(xiàn)和接地點(diǎn)的時(shí)候，應(yīng)該考慮以下問(wèn)題: 邏輯地和模擬地要分開(kāi)布線(xiàn)，不能合用，將它們各自的地線(xiàn)分別與相應(yīng)的電源地線(xiàn)相連。在設(shè)計(jì)時(shí)，模擬地線(xiàn)應(yīng)盡量加粗，而且盡量加大引出端的接地面積。一般來(lái)講，對(duì)于輸入輸出的模擬信號(hào)，與單片機(jī)電路之間最好通過(guò)光耦進(jìn)行隔離。 在設(shè)計(jì)邏輯電路的印制電路版時(shí)，其地線(xiàn)應(yīng)構(gòu)成閉環(huán)形式，提高電路的抗干擾能力。 地線(xiàn)應(yīng)盡量的粗。如果地線(xiàn)很細(xì)的話(huà)，則地線(xiàn)電阻將會(huì)較大，造成接地電位隨電流的變化而變化，致使信號(hào)電平不穩(wěn)，導(dǎo)致電路的抗干擾能力下降。在布線(xiàn)空間允許的情況下，要保證主要地線(xiàn)的寬度至少在2～3mm以上，元件引腳上的接地線(xiàn)應(yīng)該在1.5mm左右。 要注意接地點(diǎn)的選擇。當(dāng)電路板上信號(hào)頻率低于1MHz時(shí)，由于布線(xiàn)和元件之間的電磁感應(yīng)影響很小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾的影響較大，所以要采用一點(diǎn)接地，使其不形成回路。當(dāng)電路板上信號(hào)頻率高于10MHz時(shí)，由于布線(xiàn)的電感效應(yīng)明顯，地線(xiàn)阻抗變得很大，此時(shí)接地電路形成的環(huán)流就不再是主要的問(wèn)題了。所以應(yīng)采用多點(diǎn)接地，盡量降低地線(xiàn)阻抗。 電源線(xiàn)的布置除了要根據(jù)電流的大小盡量加粗走線(xiàn)寬度外，在布線(xiàn)時(shí)還應(yīng)使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走線(xiàn)方向與數(shù)據(jù)線(xiàn)的走線(xiàn)方身一致在布線(xiàn)工作的最后，用地線(xiàn)將電路板的底層沒(méi)有走線(xiàn)的地方鋪滿(mǎn)，這些方法都有助于增強(qiáng)電路的抗干擾能力。 數(shù)據(jù)線(xiàn)的寬度應(yīng)盡可能地寬，以減小阻抗。數(shù)據(jù)線(xiàn)的寬度至少不小于0.3mm(12mil)，如果采用0.46～0.5mm(18mil～20mil)則更為理想。 由于電路板的一個(gè)過(guò)孔會(huì)帶來(lái)大約10pF的電容效應(yīng)，這對(duì)于高頻電路，將會(huì)引入太多的干擾，所以在布線(xiàn)的時(shí)候，應(yīng)盡可能地減少過(guò)孔的數(shù)量。再有，過(guò)多的過(guò)孔也會(huì)造成電路板的機(jī)械強(qiáng)度降低。 |
