電路板的設(shè)計流程精選(九篇)

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第1篇：電路板的設(shè)計流程范文

關(guān)鍵詞 Protel DXP 2004 電路原理圖 印制電路板

中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，為電子自動化設(shè)計提供了豐富的軟件，Protel是Altium公司推出的一款功能強大的電子電路CAD軟件，是目前國內(nèi)電子行業(yè)使用最廣泛的電子電路設(shè)計軟件。有多個版本，而職業(yè)院校普遍使用的是Protel DXP 2004，主要用于繪制電路原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB板設(shè)計等。本文主要介紹在教學實習中運用Protel DXP 2004制作印制電路板的方法及注意事項。

1電路板設(shè)計

對于在實驗室進行的電子產(chǎn)品制作來說是先進行原理圖的設(shè)計，在原理圖設(shè)計完成之后再生成PCB文件，布線完成后分層打印，再熱轉(zhuǎn)印到電路板上，腐蝕電路板、鉆孔、按裝元件、固定電路板，最后就是調(diào)試性能。對于用Protel DXP 2004制作印制電路板，其流程圖如圖1所示。

1.1創(chuàng)建新的項目文件

運用Protel DXP 2004設(shè)計印制電路板，首先要創(chuàng)建一個項目工程文件，接著創(chuàng)建原理圖文件和印制電路板設(shè)計文件，遇到標準庫中沒有的元件還要創(chuàng)建原理圖庫文件和元件封裝庫文件等，每一個文件都要保存在同一個文件夾里，以便于管理。

1.2電路原理圖設(shè)計

電路原理圖設(shè)計是整個PCB項目工程的開始，是PCB文件設(shè)計乃至最后制板的基礎(chǔ)。其最基本的要求是正確性，只有設(shè)計正確的原理圖才能生成一塊具有指定功能的印制電路板，其次是布局合理，最后在是正確性和布局合理的前提下力求美觀。

1.3印制電路板設(shè)計

電路設(shè)計的最終目的是為了設(shè)計出電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)是通過印制電路板來實現(xiàn)的。Protel DXP 2004為設(shè)計學習者提供了一個完整的電路板設(shè)計環(huán)境，使電路設(shè)計更加方便有效。具體步驟如下：

（1）新建PCB文件。

在當前設(shè)計項目文件中新建PCB文件，與原理圖文件保存在同一個文件夾。

（2）設(shè)置電路板尺寸。

在Keep―Outlayer層用直線工具繪制電氣邊界，根據(jù)元件大小與多少來確定其尺寸，一般采用標準矩形。

（3）封裝制作。

對于一些特殊元件的封裝或DXP標準庫中不存在的封裝，就必須自制該元件的封裝。元件的封裝可以用手工繪制也可以用向?qū)ЮL制，首先都要知道元件的外形尺寸和引腳間尺寸，還有外形和引腳間的尺寸，這些尺寸供應商提供的資料中可以查到，假設(shè)查找不到，要用千分尺進行測量，測量后的尺寸是公制單位，換算成以mil為單位的尺寸（可以取2.54mm=100mil）。要求PCB中的封裝要與元器件實物大小和形狀相符合，以滿足電路板的裝配要求。

（4）更新生成PCB

在完成原理圖設(shè)計和元件封裝設(shè)計后就可以通過原理圖生成印制電路板PCB。采用設(shè)計同步器更新目標PCB電路板，用戶可以不必生成網(wǎng)絡(luò)表文件，直接實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和元件的裝入，更新生成PCB后，將進行合理的布局。

（5）元器件布局。

對于PCB設(shè)計，布局和布線是最為關(guān)鍵的一步。根據(jù)電源接口，輸入輸出接口，或是大功率元件等特殊要求，來確定各元器件的位置，對于同一功能塊的元器件應該盡量放置在一起，布局上的技術(shù)性問題主要靠電路專業(yè)知識作為基礎(chǔ)，特別是集成度較高、較復雜的電路板。布局應當從機械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾、布線方便等方面進行綜合考慮。

布局元件一般先放置與結(jié)構(gòu)緊密配合的固定位置的元件，比如電源插座、指示燈、開關(guān)和連接插件等；再放置特殊元件，比如發(fā)熱元件、變壓器、集成電路等；最后放置小元件，比如電阻、電容二極管等。注意元件離電路板邊沿的距離應在3mm以上便于電路板的定位與安裝。

（6）布線與調(diào)整。

布線是將邏輯連接轉(zhuǎn)換為物理連接的過程，這些物理連接包括：連線、過孔、焊盤、弧線、填充、多邊形覆銅和電源層等。Protel DXP 2004提供了手工布線和自動布線兩種，在布線之前，必須先設(shè)定布線規(guī)則。對于電源、地線，它們的寬度關(guān)系是：地線>電源線>信號線，普遍信號線寬度為12mil，電源線不低于18mil，地線一般大于20mil為宜；可以采用大面積銅層做地線。

自動布線結(jié)束后，往往存在令人不滿意之處，需要手工調(diào)整，把電路板設(shè)計得盡善盡美。

（7）存盤打印。

設(shè)計好的印制電路板需要熱轉(zhuǎn)印到電路板上，這就需要分層打印，頂層、底層分開打印，絲印層要鏡面打印。

2 使用Protel DXP 2004過程中的注意事項

（1）新元件編輯時，不能用導線代替元件引腳，且每一個引腳都要有自己的名稱。

（2）在為元件添加引腳時，一定注意引腳的方向，電氣連接點向外。

（3）原理圖繪制時，導線的起始點一定要設(shè)置在元件的引腳上。

（4）原理圖符號與元器件封裝的對應關(guān)系，是通過原理圖符號引腳的序號與元器件封裝的焊盤序號之間一一對應建立起來的，二者的序號應相同。

（5）必須將原理圖文件和印制電路板文件同時鏈接到同一個工程項目文件下，才能自動生成印制電路板。

（6）注意先把印刷電路板文件保存，軟件才能進行加載網(wǎng)絡(luò)表等操作。

（7）自動布線前，所有元件都必須放置到電路板的電氣邊界內(nèi)，否則會影響布線的布通率。

3制作單面板

3.1單面板制作流程

電路設(shè)計覆箔板下料表面處理打印電路圖熱轉(zhuǎn)印補缺腐刻（浸泡在1：4FeCl3溶液中腐刻）去膜涂助焊、防氧化劑鉆孔焊接元件檢查調(diào)試檢驗包裝成品。

3.2需要注意的問題

在初次表面處理時，需要用P240-320之間的水沙紙打磨覆銅表面，去除表面的氧化層。并且用5% FeCl3溶液浸泡1分鐘，以增強印墨的粘敷力。腐刻溶液的溫度最好在25℃左右。助防氧化劑是把松香按照1：10的體積比，放入95%的酒精中浸泡24h以上形成的。

第2篇：電路板的設(shè)計流程范文

【關(guān)鍵詞】 電子實習 新模式 Altium Designer

1 引言

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機輔助設(shè)計在現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和應用中扮演了非常重要的角色。大學生是未來科技文明發(fā)展的主力，因此在理工科大學生的電子實習課程中引入計算機輔助設(shè)計教學是時展的必然。電路設(shè)計與仿真方面的計算機輔助設(shè)計軟件種類很多，其中Protel設(shè)計軟件在我國擁有眾多的用戶，其升級版本為Altium Designer，功能更加強大，所以我校選擇該軟件作為電子實習課程的計算機輔助設(shè)計教學軟件。該軟件簡單易學，具有常用的電路圖設(shè)計功能、電路仿真功能和電路板設(shè)計功能，還集成了FPGA設(shè)計開發(fā)功能，并且兼容以前各個版本。

2 在電子實習中引入Altium Designer教學的具體實現(xiàn)方法

2.1 電子實習的流程

我校電子實習采用學生自主選題的方式，即由老師提供多個電路，如表1所示。學生根據(jù)自己的專業(yè)和興趣進行選擇，對于基礎(chǔ)好的學生，允許其自立課題。學生對所選擇的電路進行電路仿真、PCB設(shè)計與制作、電路焊接和調(diào)試，并最終制作成功一個產(chǎn)品。電路分為模擬部分和數(shù)字部分，學生主要學習模擬部分的仿真與設(shè)計。本文將以“紅外線心律計”產(chǎn)品的模擬電路部分為例介紹Altium Designer軟件的具體應用。

2.2 用Altium Designer軟件進行電路原理圖設(shè)計與仿真

使用Altium Designer軟件可以方便地進行模擬電路的設(shè)計與仿真。采用計算機模擬仿真可以隨時修改元器件的參數(shù)，隨時觀察仿真結(jié)果，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

（1）電路原理圖的設(shè)計。紅外線心律計的模擬電路部分由傳感器電路、放大電路、濾波電路、整形電路組成。作用是由紅外線傳感器采集心跳信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路輸出幅度足夠大的方波信號，供后續(xù)的數(shù)字電路進行處理。

原理圖的設(shè)計是電路仿真和設(shè)計電路板的基礎(chǔ)，也是初學該軟件的難點。主要有以下幾個步驟，如表2。

在實踐教學中，重點是針對學生經(jīng)常會犯錯誤的操作進行講解，有如下幾個方面：

一是準確找到所需的元器件。教學中把常用元件所在的元件庫和元件名稱做在PPT的表格中，方便學生查找元器件。二是正確連接元器件之間的導線。要求學生必須把導線連接到元器件引腳的頂端，或者元器件之間的連接采用管腳對管腳的連接方式，防止電路開路。三是正確標注元器件的參數(shù)。在元器件的“Value”選項，正確標注該元器件的參數(shù)值，單位為國際標準單位。四是排除電氣檢查的錯誤?！癊RC”檢查會發(fā)現(xiàn)原理圖中隱藏著的“BUG”，其中的“Error”必須排除，部分“Warning”可以忽略。

（2）原理圖仿真。原理圖繪制完成后，通過反復修改參數(shù)并仿真來達到設(shè)計的要求。傳感器上得到的信號一般為10mV左右，放大器的設(shè)計要求的放大倍數(shù)在1000倍左右。濾波器的設(shè)計要求截至頻率為10Hz左右。比較器的設(shè)計要求為能夠輸出占空比為50%左右的方波信號。仿真時，在電路的輸入端加入10mV、1Hz的正弦波激勵源，整個電路的工作電壓為±12V。通過仿真觀察各個輸出點的波形，經(jīng)過不斷的調(diào)整，下圖的參數(shù)能夠滿足設(shè)計的要求，如圖1。

圖2為各個主要點的瞬態(tài)仿真波形。第一個為激勵信號的波形，第二個為放大后的波形，第三個是低通濾波后的波形，第四個是整型后的方波，該方波接到后續(xù)的數(shù)字電路。

2.3 用Altium Designer軟件進行電路板設(shè)計

經(jīng)過仿真驗證的原理圖經(jīng)過設(shè)計成為能夠焊接元器件的電路板文件，實現(xiàn)了虛擬電路到真實電路板的轉(zhuǎn)變。一般有以下幾個步驟，如表3。

電路板的設(shè)計工作比較復雜，因此在課程中選擇了較為簡單的模擬部分進行設(shè)計，而且電路板是在實驗室通過手工制作，所以在教學中，有針對性地對以下幾個知識點做重點介紹：

一是導入元器件時的錯誤。原因是原理圖繪制有誤，返回原理圖修改對應的錯誤。二是元器件的排版和布線規(guī)則的設(shè)定。按照信號的流程從左往右排版，元器件排列均勻緊湊、美觀。為了方便制板和焊接，電器間距值大于0.5mm，信號線粗0.5mm，電源線和接地線加粗到0.6mm―1mm，焊盤直徑加大到1.6―2mm，電路板規(guī)劃成大小合適的長方形，采用頂層布線、自動布線和手工布線相結(jié)合的方式。三是設(shè)計規(guī)則檢查?！癉RC”檢查中的錯誤要認真排除，比如網(wǎng)絡(luò)名稱不同的導線不能交叉；沒有導線連接的焊盤要仔細檢查是否有誤。

圖3是設(shè)計完成的電路板圖紙：

2.4 電路板的制作與調(diào)試

（1）電路板的制作。在實驗室里采用手工制作電路板的方式，具有快速、便宜、方便的特點，滿足簡單電路設(shè)計調(diào)試的要求。一般經(jīng)過如下幾個步驟：

下圖為焊接完畢的電路板，如圖4。

（2）電路板的調(diào)試。電路板完成焊接后，進入調(diào)試環(huán)節(jié)。通入±12V的電壓，在輸入端接信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號（或者接傳感器），通過測試仿真時各個點的波形，驗證了仿真結(jié)果與實際電路的測試結(jié)果相吻合。

3 結(jié)語

在電子實習中引入Altium Designer軟件教學，不光使學生掌握了一種EDA軟件的使用，更重要的是學習到了電路圖的設(shè)計方法和電路板的設(shè)計方法，并與電子產(chǎn)品的設(shè)計緊密結(jié)合，為學生在以后的課程學習和工作上都有所幫助。

參考文獻：

第3篇：電路板的設(shè)計流程范文

【關(guān)鍵詞】印制電路板 設(shè)計 布線技巧

設(shè)計電路是檢查一個電子工程師是否具備過硬功夫的硬性條件。如果一個電子工程師將電路原理圖設(shè)計得很完美，電路板卻不合理，電氣性能必將受到影響，嚴重時電氣甚至不能正常運轉(zhuǎn)。布線是電路板的設(shè)計中，完成產(chǎn)品設(shè)計的重要步驟，簡單來說，前面所做的一切準備工作都是為它而做的，同時，布線的設(shè)計過程也是限定最高， 技巧最細、工作量最大的。在 PCB 設(shè)計工作之初，以下幾項步驟是電路板設(shè)計的基礎(chǔ)，為后面的PCB設(shè)計扮埋下伏筆。

1 原理圖的設(shè)計

原理圖設(shè)計是PCB 板設(shè)計的基礎(chǔ)，在現(xiàn)實生活中，有人為了圖方便，就直接去畫PCB 板，不按流程來，結(jié)果造成設(shè)計的電路錯誤百出。 在畫原理圖的時候，一定要養(yǎng)成一個好習慣，按章程辦事，按次序設(shè)計。 首先，一定要保證電氣性能連接正確，確保電路圖繪制正；其次，分層設(shè)計時，特別注意各個部件能連成一個整體，這對后面的布線工作意義重大。

2 元件和網(wǎng)絡(luò)的加載

在加載元件之前，我們首先要保證 PCB 板的邊框大小合適，免得以后會出現(xiàn)安裝問題。其次，要確保組件放置的適用性，方便布線。邊界的確定、網(wǎng)絡(luò)組件和組件之間的連接加載到框架。在這個過程中，必須注意包裝形式元素，因為組件封裝代表組件的外觀和焊盤的形狀大小等，正確的封裝形式有利于后面的電路板的正確性。

3 PCB設(shè)計規(guī)則和布線原則

3.1 PCB的設(shè)計規(guī)則和限制性因素

PCB的設(shè)計布線是一項非常甚微的工作，因為它專業(yè)性強，要確保在最短的時間內(nèi)做出最合理的布線設(shè)計，必須遵守一定的規(guī)則，堅持科學、合理布線的原則，并確保設(shè)計和施工的限制性條件。接下來，要考慮打印線寬度和孔的最大數(shù)量，并行性，和各種因素的相互影響，綜合深入分析，并結(jié)合各種布線工具的性能綜合探究，做出科學合理的設(shè)計，保證布線的順利高效完成。

3.2 自動布線的設(shè)計要點原則

（1）首先，布線過程中可以對布線的位置在必要時候作出細微的變化，并結(jié)合實際情況，選擇使用多種路徑的布線方法。其次，要堅持布線的基本規(guī)程，在設(shè)計過程中，對不同的布線層，印制線的質(zhì)量，寬度，以及各種類型各異的盲孔，埋孔作出試用，并記錄各種不同的試用結(jié)果，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，探究各種因素對設(shè)計布線結(jié)果的作用。

（2）在進行對印制線和過孔的探究之后，要采用先進科學的布線工具，并應用布線工具結(jié)合實際情況對開始默認的網(wǎng)絡(luò)適當做出調(diào)整。同時，在整個印制線設(shè)計和布線過程中，信號和布線工具的自由度有著密切的關(guān)系，信號重要性越小，布線工具受到的限制便會越小，自由度就會越高。

4 PCB設(shè)計流程和布線技巧分析

4.1 PCB設(shè)計流程

PCB的流程設(shè)計如圖1所示，首先是制作原理圖也就是根據(jù)設(shè)計制作原理圖，并對原理圖進行調(diào)試，直到ECR編譯通過，通過后產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表，并制作物理邊框，封閉的物理邊框元件布局、走線基本平臺，自動布局起著約束作用，這是整個流程中重要的環(huán)節(jié)，之后便是要將元件和網(wǎng)絡(luò)引入，并開始元件的布局，注意元件的通風散熱，并采取科學合理的放置順序。

4.2 PCB布線技巧研究

4.2.1 PCB層數(shù)的確定

電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計初始階段就確定下來。布線層的數(shù)量以及層疊（stack-up）方式會直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，達到預期的設(shè)計效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開始設(shè)計時最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布。

4.2.2 組件的布局

組件的布局是布線中比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，布局會受到可制造性設(shè)計規(guī)則的限制，在裝配單位要求可以元件的移動時候，便于電路的優(yōu)化組合，便于實施布線的自動化，圖2即是在相同的組件下，不同的布局策略。一般而言，組件的布局要重點關(guān)注幾個關(guān)鍵點，首先，在電源線的布置過程，在PCB布局中要把電源的退耦電路安排在相關(guān)電路附近，避免和電源相近，其次，電路內(nèi)部的電流方向安排，要堅持按照優(yōu)先級來進行供電，比如從最后一級到最前面一級的開始供電，一般而言，電源的濾波電容會設(shè)計在最后最末尾的一級，最后是對主流電流通道的設(shè)計，要在印制導線上設(shè)計電流的缺口，方便后續(xù)調(diào)試和監(jiān)測。

4.2.3 扇出設(shè)計

在扇出設(shè)計階段，表面貼裝器件的每一個引腳至少應有一個過孔，以便在需要更多的連接時，電路板能夠進行內(nèi)層連接、在線測試和電路再處理。為了使自動布線工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過孔尺寸和印制線，間隔設(shè)置為50mil較為理想。

4.2.4 手動布線以及關(guān)鍵信號的處理

手動布線是在整個印制板電路設(shè)計布線中的重要環(huán)節(jié)之一。通過手動布線可以讓自動布線工具能更方便更順利的實施自動布線過程，在手動布線中，手動選出網(wǎng)絡(luò)，并加以固定，有利于形成自動布線的可靠布線路徑。

4.2.5 自動布線技術(shù)

對關(guān)鍵信號的布線需要考慮在布線時控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感等，在了解自動布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對布線的影響后，自動布線的質(zhì)量在一定程度上得到保證。

在對信號進行自動布線時應該采用通用規(guī)則。

5 結(jié)語

伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生產(chǎn)工作中對電路的穩(wěn)定性和和PCB設(shè)計布線的要求越來越高，因此，設(shè)計施工人員要不斷提高自身專業(yè)素質(zhì)，研究布線技能，本著嚴謹，科學的設(shè)計態(tài)度，認真負責進行布線設(shè)計，促進PCB更好的服務于社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高。

參考文獻

[1]周濤，姚炯輝.對高頻PCB設(shè)計的研究[J].電子工程師，2011（11）.

[2]李勝章，龔利平.基于 DXP的PCB布線技巧探索[J].科技信息（學術(shù)版），2008（07）.

[3]唐燕影.PCB布局和布線的設(shè)計技巧[J].科技廣場，2012（10）.

第4篇：電路板的設(shè)計流程范文

【關(guān)鍵詞】高頻；混壓；階梯板；翹曲

一、引言

伴隨通訊、電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展以及隨之而來的針對信息數(shù)據(jù)的高頻、高速化傳輸性能要求發(fā)展趨勢，全球PCB規(guī)模與技術(shù)不斷更新， 在此趨勢驅(qū)動下出現(xiàn)了高頻混壓階梯印制電路板設(shè)計。該設(shè)計具備兩大優(yōu)勢：其一，較大幅度地增大PCB散熱面積及表面貼裝原器件的安全性，減小體積，提高產(chǎn)品組裝密度；其二，在滿足整體性能的要求條件下，必要的信號層采用如PTFE結(jié)構(gòu)的高頻板材以保證信號高速、不失真?zhèn)鬏敿白杩蛊ヅ湫阅芤螅渌盘枌硬捎萌鏔R4普通板材，通過優(yōu)化組合的方式為客戶節(jié)約成本。

基于上述高頻混壓板材設(shè)計，從經(jīng)濟角度分析，混合板材設(shè)計的確實現(xiàn)了成本的大幅消減；從技術(shù)角度分析，由于不同板材自身物理性能差異、材料結(jié)構(gòu)的不對稱性，對PCB制作商工藝生產(chǎn)帶來較大的挑戰(zhàn)。本篇文章范例講解的四層混壓印制電路板，除了擁有混壓高頻板材與普通板材帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)外，還兼具了二、三層大面積銑階梯槽帶來的層壓受力不均等影響因素。下文先從翹曲的基本概念、檢測手段、形成機理分析方面入手，然后詳細探究高頻混壓階梯印制電路板翹曲控制技術(shù)。

二、翹曲概述

翹曲現(xiàn)象是層壓板廠、 覆銅板廠、印制電路板廠共同關(guān)注的產(chǎn)品缺陷。對于采用不同材料混壓制作的印制電路板，由于各種PCB原材料熱膨脹系數(shù)迥異，導致線路板在加工過程中很難做到徹底消除翹曲，只能盡可能的控制翹曲度在合理的驗收范圍。

2.1 翹曲的定義

翹曲指板件某一部分偏離其所在平面的變形值，通常由弓曲和扭曲來做以衡量。IPC標準對翹曲的基本定義是：弓曲是印制電路板類似于柱形或曲球形狀的一種變形，形象描述見圖1弓曲示意圖， Y1表示最大弓曲垂直位移；扭曲是矩形印制電路板在平行于對角線方向的一種變形，形象描述見圖2扭曲示意圖，Y2表示最大扭曲垂直位移。

2.2 翹曲的測量

翹曲的測量包括弓曲的測量與扭曲的測量，單位以百分率形式表示。

弓曲測量方法：將印制電路板凸面向上置于測試平臺，觀察每一板邊的兩個角能否接觸到平臺。對接觸不到平臺的板邊兩個角施加壓力，用塞規(guī)測量板邊與平臺的最大垂直位移，即圖1所示的Y1。

弓曲計算公式：

式中：α表示弓曲百分率，Y1表示最大弓曲垂直位移，L表示電路板與平臺垂直位移的那條邊接觸到平臺的長度。

扭曲測量方法：將印制電路板置于測試平臺，使任意三個角接觸平臺。通常需要施加外力于測量板的一個角，以保證四個板角中的三個可以接觸到測試臺面。用測隙規(guī)或塞規(guī)測量并記錄不接觸平臺的角與平臺的最大垂直位移，即圖1所示的Y2。

弓曲計算公式：

式中：α表示弓曲百分率，Y2表示最大扭曲垂直位移，L’表示電路板與測量平臺接觸時對角線長度，分母中包含系數(shù)2是因為對測量板施加外力保證其可以接觸到臺面，相當于使扭曲的垂直位移增加了一倍。

2.3 翹曲的形成機理

導致印制電路板翹曲產(chǎn)生的因素較多，涉及原料基板本身的品質(zhì)因素、生產(chǎn)工藝流程部署、生產(chǎn)設(shè)備條件等。針對不同生產(chǎn)鏈條翹曲的產(chǎn)生的主要原因各有側(cè)重，例如，對于原料基板生產(chǎn)商，分析翹曲因素主要側(cè)重于原材料品質(zhì)因素分析、樹脂配方分析；對于線路板加工商來說，分析翹曲原因時則更多的關(guān)注于工藝流程、工藝管控方面的分析。

翹曲形成機理之――原材料品質(zhì)因素

覆銅板主要是由銅箔、基材、粘結(jié)劑組成，制造工序歷經(jīng)低溫―高溫―冷卻降溫過程，此過程中，由于三大材料的熱脹冷縮差異很大，并且玻纖布的縱向與橫向固化收縮率不同，勢必導致成品板內(nèi)部積攢較大的內(nèi)應力產(chǎn)生翹曲變形。

翹曲形成機理之――設(shè)備因素

壓機工作時，壓腔溫度、壓力、升溫速率均是影響要素，除此之外，還要考慮壓腔平整度和加壓條件下的平行度。這是因為壓腔或模具長期使用變形，導致表面凸凹、平行度變差，致使壓力分布不均勻，容易使層壓板內(nèi)積存應力產(chǎn)生翹曲。

翹曲形成機理之――生產(chǎn)工藝因素

生產(chǎn)工藝流程中，鉆孔、銑外形等機械加工工序，圖形轉(zhuǎn)移、蝕刻等濕法加工工序都會導致內(nèi)部應力的不規(guī)律變化，對成品板的翹曲帶來不可忽視的影響。例如絲印阻焊和噴錫后熱風整平工序，板子還要經(jīng)過高溫烘烤和高溫沖擊，也會導致板子翹曲。

翹曲形成機理――PCB設(shè)計因素

產(chǎn)品板由于設(shè)計者的設(shè)計理念、設(shè)計標準的緣故，最終確定的PCB布線圖不能保證完全對稱，尤其對于多層板來說，各層走線如果差距較大的話，例如階梯式設(shè)計，非常容易導致板件翹曲變形。

三、高頻混壓階梯板翹曲管控措施

翹曲現(xiàn)象是層壓板廠、 覆銅板廠、印制電路板廠共同關(guān)注的產(chǎn)品缺陷。對于采用不同材料混壓制作的印制電路板，由于各種PCB原材料熱膨脹系數(shù)迥異，導致線路板在加工過程中很難做到徹底消除翹曲，只能盡可能的控制翹曲度在合理的驗收范圍。

3.1 高頻混壓階梯設(shè)計

本文介紹高頻混壓階梯板，制作過程先對需要銑階梯槽的層數(shù)銑槽處理，再將不同板材混合壓合在同一PCB上處理而成，其壓合結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

板材組合

高頻部分L1―L2層選用Taconic RF―35，充分運用其耐高溫低溫，抗老化的優(yōu)越性能；L3―L4層選用普通FR―4板材，利用板材易加工、便于層壓等特性。

這種通過組合兩種不同的板材進行層疊、混壓而形成的組合板結(jié)構(gòu)，確保了高、低頻性能需求，保證線路板可以滿足大信息量傳輸，并且節(jié)約成本，但是這種不對稱混壓設(shè)計給工藝生產(chǎn)帶來了較大挑戰(zhàn)，兩種材料熱膨脹系數(shù)的差異導致在加工過程中很容易產(chǎn)生翹曲不良現(xiàn)象，板材性能參數(shù)比較見下表1。

階梯設(shè)計

階梯設(shè)計可以有效滿足產(chǎn)品的形狀需求，最大限度的利用空間，保護元器件，階梯槽的設(shè)計導致整個板面不對稱，帶來壓合過程中受力不平衡，從而導致板翹，本文選取的高頻混壓階梯板L3―L4層做銑槽工藝處理。

3.2 翹曲管控措施

層壓料溫控制

基于圖1不對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，生產(chǎn)過程中，該設(shè)計的結(jié)構(gòu)經(jīng)過高溫高壓條件后，在冷卻過程中，由于內(nèi)應力釋放不平衡，以及由于CTE不兼容導致兩種板料的漲縮不同步，容易產(chǎn)生弓曲、扭曲現(xiàn)象。為了應對此現(xiàn)象，采取的管控措施如下：

普通PP片層壓時的待機溫度一般為140℃，使用1.5℃/min～3.0℃/min的升溫速率，可以保證其能夠充分填充線隙，滿足板面平整度和外觀要求。由于No Flow PP流動性差，采用180℃的待機溫度和4℃/min～5℃/min的高升溫速率，可以保證其達到樹脂的最佳流動狀態(tài)；另一方面，增加高壓段壓力至500PSI，熱壓時間調(diào)整至180min，可以保證No Flow Pp能夠更好的填充線隙，降低產(chǎn)生翹曲的風險，層壓料溫控制見表2，料溫曲線圖見圖4。

烤板釋應力

鉆孔完成后，基板的表面積增大，在150℃條件下，烤板3小時，通過孔釋放板材內(nèi)應力，增加內(nèi)應力釋放效果。需要說明，烤板過程疊板方式的選擇關(guān)系應力釋放效果，若以插架的形式烤板，則牽扯到架子對板子的擠壓等外界影響因素，以及應力釋放的隨意性，導致PCB板面平整度欠佳。經(jīng)試驗摸索，建議采用疊板的方式烤板，并控制疊板層數(shù)。疊板烘烤的優(yōu)勢在于：一方面避免了插架等影響因素；另一方面由于PCB層疊平放，在烤板過程中，板與板之間形成相互制約應力釋放的效果，有助于板內(nèi)充分受熱釋放應力，有效保證了PCB的平整性。

階梯槽防凸凹措施

階梯板層壓時，一般都會向階梯位墊相應的墊片，保證階梯板模仿正常板制作，怎樣選取合適的墊片，保證層壓等工序品質(zhì)的可靠性，是一個研發(fā)重點，選用的墊片厚度或大小補償不合適，就會造成在層壓過程中的凹陷或凸起問題。階梯槽墊片結(jié)構(gòu)示意圖，如下圖5。根據(jù)多次試驗嘗試，我們采取如下管控措施：

圖示墊片材質(zhì)選擇PTFE高頻材料代替No Flow PP（無銅基板墊片）墊片進行層壓墊片處理。原因是PTFE高頻材料受熱膨脹系數(shù)較小，并且PTFE具有良好的阻膠性，選用PTFE高頻材料作為槽位墊片，可以更好的控制墊片的補償大小和厚度，有效避免了因為PP片補償不當而造成的槽位凹陷或凸起不良。

在槽位的大小基礎(chǔ)上，墊片單邊減小0.3mm左右，厚度與層壓后的階梯槽厚度一致制作。層壓過程中，階梯槽位會產(chǎn)生相應的膨脹，若墊片大小與槽位大小一致，則在層壓時板材膨脹的內(nèi)應力不能有效釋放，從而造成階梯槽邊緣凸起現(xiàn)象。經(jīng)反復驗證，將墊片單邊減小0.3mm，可有效避免此現(xiàn)象的發(fā)生。

四、結(jié)束語

實驗結(jié)論證明，采用本文介紹的高頻混壓階梯印制電路板翹曲控制技術(shù)對在線板進行管控，并應客戶要求由第三方檢測機構(gòu)進行權(quán)威檢測，依據(jù)IPC―TM―650.2.4.22B測試，檢測結(jié)果：弓曲量：0.18%；扭曲量：0.14%符合各項指標要求。

本文高頻混壓階梯印制電路板翹曲控制技術(shù)基于大量實驗的基礎(chǔ)之上提出，結(jié)合實際案例深入淺出地講解高頻混壓材料如何防翹曲的技術(shù)要點，對業(yè)界同行從事該技術(shù)領(lǐng)域生產(chǎn)制造提供了借鑒意義。

參考文獻：

[1] 華炎生； 朱興華等. PTFE高頻混壓板問題解析.印制電路信息. 2009/S1

[2]曾光龍.覆銅板基板白邊角成因與預防措施. 覆銅板資訊.2006/2.

[3]吳東坡，薛曉衛(wèi).多層印制電路板翹曲成因與對策. 印制電路信息.2004（11）.

[4]張育猛，胡燕輝，柳良平，謝海山.不對稱高頻板混壓技術(shù)研究. 印制電路信息.2010（12）

[5]宋建遠，姜雪飛等.高頻埋容PCB制作關(guān)鍵技術(shù)研究. 印制電路信息.2011（4）

第5篇：電路板的設(shè)計流程范文

如今，這位新上任6個月的CEO正結(jié)合自己的愛好，親自帶領(lǐng)團隊研發(fā)了英特爾首個開源硬件—伽利略電路板。開源硬件和開源軟件類似，就是在之前硬件的基礎(chǔ)上進行二次創(chuàng)意。10月3日是羅馬盛況空前的創(chuàng)客節(jié)，科再奇在會上宣布，英特爾與創(chuàng)客和教育界領(lǐng)先的開源硬件平臺公司Arduino達成合作協(xié)議。而伽利略電路板正是基于英特爾架構(gòu)并兼容Arduino的可開發(fā)電路板系列的首款產(chǎn)品。

這并不是英特爾一次蓄謀已久的計劃?？圃倨鎻乃伎?、設(shè)計、生產(chǎn)出成品，以及最后與Arduino達成合作，一共不到4個月的時間。位于愛爾蘭的研發(fā)團隊僅用了2個月就完成了電路板設(shè)計。在英特爾內(nèi)部員工眼中，這就是典型的“科再奇”風格：敢想敢說敢做。

從羅馬回到公司后，科再奇意猶未盡，他把此次開源硬件的嘗試心得寫成文章發(fā)給了公司的高管。文中寫道：提供開源硬件給創(chuàng)客群體，想象空間是無限的，未來要在這個方向上做更多的事情。

正如他自己所說的那樣，科再奇基于此款電路板很快又有了新想法。如今他在開源硬件以及其可以應用到的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有了新嘗試?！邦A計不久后就可以看到伽利略電路板的后續(xù)產(chǎn)品?！庇⑻貭柎笾腥A區(qū)董事總經(jīng)理戈峻說。

科再奇對創(chuàng)客運動的熱愛不止于此。他專門拿出了300塊伽利略電路板分發(fā)給英特爾內(nèi)部的創(chuàng)客們，希望建立一個英特爾創(chuàng)客市場，并從內(nèi)部發(fā)現(xiàn)對此有更深刻理解的員工。英特爾亦面向美國高中女生群體發(fā)起創(chuàng)客活動?？圃倨嫣栒儆⑻貭柸w高管以及技術(shù)人員多與學生交流，聽取他們提供的想法讓設(shè)計更有新意。

認識到創(chuàng)客帶來市場機會的遠不止英特爾一家。就在英特爾宣布與Arduino合作之前，德州儀器與Arduino了同類型的開源電路板?！哆B線》前主編克里斯·安德森公開表示“創(chuàng)客運動正在掀起第三次工業(yè)革命”。

潮流

馬西莫·班茲（Massimo Banzi）是開源硬件社區(qū)Arduino的創(chuàng)始人之一。他曾是意大利Ivreax高科技設(shè)計學校的老師，經(jīng)常聽到學生們抱怨找不到便宜好用的微控制器。2005年冬天，西班牙籍芯片工程師David Cuartielles在這所學校做訪問學者時，與班茲討論后決定開發(fā)設(shè)計自己的電路板。兩天后，班茲的學生David Mellis為電路板設(shè)計出了編程語言并寫出了程序碼。僅用了5天，被命名為Arduino的電路板完成。

Arduino電路板的優(yōu)勢在于即使不懂電腦編程也可以用Arduino做出很酷的設(shè)計。他們把設(shè)計圖紙放到了網(wǎng)上并開放了源代碼，采取了共享創(chuàng)意許可的方式，即不需要經(jīng)過Arduino團隊同意，任何人都可以生產(chǎn)電路板的復制品或者重新設(shè)計電路板，甚至銷售原設(shè)計的復制品，唯一保留的只有Arduino的商標。在此趨勢下，Arduino很快成為著名的開源電子原型平臺社區(qū)，匯聚了大量的藝術(shù)家、設(shè)計師以及業(yè)余愛好者。

創(chuàng)客市場的崛起正在幫助英特爾這樣的公司拓展生意疆界。戈峻回憶道，英特爾的盒裝處理器除了直接銷售給企業(yè)，還有一部分流入市場零散售賣。后來他們發(fā)現(xiàn)，有40%的處理器被個人買走，流入DIY市場，而這部分的人群數(shù)量正在變多。

無獨有偶。一年前，德州儀器DLP（數(shù)字光處理）產(chǎn)品事業(yè)部全球業(yè)務總經(jīng)理肯特·諾瓦克（Kent·Novak）發(fā)現(xiàn)，越來越多的個人采購傳統(tǒng)投影儀，這些人購買后會把投影儀拆開，取出其中的顯示芯片，以進行創(chuàng)新應用。一位北歐的創(chuàng)客利用DLP的3D顯示芯片測量魚的密度，精確計算出把魚分成相等重量的切口處。這項技術(shù)應用后，縮減了北歐魚類加工生產(chǎn)的繁瑣程度。德州儀器從去年開始專門為創(chuàng)客提供了開源硬件，降低創(chuàng)新者自主研發(fā)的技術(shù)門檻，如今，這已成為德州儀器DLP部門的四大業(yè)務之一。

目前，在羅馬創(chuàng)客節(jié)中有90%的創(chuàng)客使用了Arduino的平臺，這也正是英特爾選擇與之合作的重要原因之一。在此次合作中，創(chuàng)客們使用的主要是基于Linux的開源軟件，英特爾提供開源硬件。這種做法是英特爾歷史上的第一次，它希望匯聚更多設(shè)計者和創(chuàng)客在伽利略電路板上做開發(fā)。

“英特爾想成為Arduino生態(tài)系統(tǒng)和創(chuàng)客社區(qū)的一部分?！笨圃倨嬲f。創(chuàng)客社區(qū)利用開源硬件做了很多創(chuàng)新，但在教育界，工程師和其他人正處在沒有英特爾平臺的環(huán)境中開發(fā)，英特爾試圖改變也正在改變這種情況，他們希望新電路板將有更好的兼容性。

“開源的目的在于降低設(shè)計門檻，讓沒有任何技術(shù)背景的人可以利用它設(shè)計產(chǎn)品。”英特爾全球戰(zhàn)略計劃與營銷總監(jiān)斯泰西·帕爾默（Staci Palmer）表示。過去的開源硬件產(chǎn)品圖形設(shè)計需要再加一塊芯片，而現(xiàn)在這塊主板尤其是在圖形的計算力方面強于其他產(chǎn)品。

探索

“夸克”是物質(zhì)的最原始概念，英特爾特意以此為物聯(lián)網(wǎng)布局創(chuàng)立了一個新品牌—夸克（Quark）系列，今年9月，英特爾在舊金山開發(fā)大會上宣布了全新產(chǎn)品。伽利略電路板采用了英特爾夸克系統(tǒng)芯片X1000，這是其夸克低功耗、小規(guī)格內(nèi)核產(chǎn)品系列的首款。

與Arduino的合作是夸克系列的開始，英特爾的野心不止于此。它將在今年陸續(xù)一系列夸克產(chǎn)品，支持創(chuàng)客的開發(fā)?！胺彩桥c計算相關(guān)就少不了英特爾，既然全球有這么大的創(chuàng)客群體，也有無限想象力的市場，我們就沒有理由不做此類產(chǎn)品?！备昃嬖V《環(huán)球企業(yè)家》。

英特爾開源電路板可以運用到物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴領(lǐng)域。一個典型的應用是智能家居，比如在燈光中安裝此芯片，可以計算到外界的明暗程度以調(diào)節(jié)燈泡的亮度。目前，英特爾正與六大洲的17所大學合作，中國的清華大學、浙江大學也在其中。科再奇稱，英特爾將在未來18個月內(nèi)向全球1000所大學捐贈5萬個英特爾伽利略電路板。戈峻透露，中國將成為推廣此電路板的主力軍，合作模式除了對伽利略電路板進行課程開發(fā)，還醞釀圍繞此主板舉行一系列的比賽。

英特爾是全球最關(guān)注教育的公司之一，每年在教育上的投入超過10億元，并把教育做為公司的“四大戰(zhàn)略”之一。英特爾所做的開源硬件是教育和商業(yè)的雙重嘗試。這款產(chǎn)品主要為教育而做，其他的商業(yè)化功能由創(chuàng)客們探索，后續(xù)開源硬件產(chǎn)品可以運用到物聯(lián)網(wǎng)、家庭安全、智能機器人、節(jié)約能源、交通調(diào)度等多個領(lǐng)域。

英特爾將在今年11月底新主板的定價。作為英特爾第一次硬件上的顛覆，他們的首批只是小批量生產(chǎn)，主要提供給學生使用?！耙徊糠謩?chuàng)客可以在網(wǎng)上買到?！备昃f，“價格將會非常低廉，我們并沒有打算在這塊板子上掙錢?！?/p>

第6篇：電路板的設(shè)計流程范文

二、實習地點：煙臺職業(yè)學院電子實驗室

三、指導老師：楊老師、李老師

四、實習目的：

通過一個星期的電子實習，使我對電子元件及收音機的裝機與調(diào)試有一定的感性和理性認識，打好了日后學習電子技術(shù)課的入門基礎(chǔ)。同時實習使我獲得了收音機的實際生產(chǎn)知識和裝配技能，培養(yǎng)了我理論聯(lián)系實際的能力，提高了我分析問題和解決問題的能力，增強了獨立工作的能力。最主要的是培養(yǎng)了我與其他同學的團隊合作、共同探討、共同前進的精神。具體如下：

1.熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護與修理。

2.基本掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨立的完成簡單電子產(chǎn)品的安裝與焊接。熟悉電子產(chǎn)品的安裝工藝的生產(chǎn)流程。

3.熟悉印制電路板設(shè)計的步驟和方法，熟悉手工制作印制電板的工藝流程，能夠根據(jù)電路原理圖，元器件實物設(shè)計并制作印制電路板。

4.熟悉常用電子器件的類別、型號、規(guī)格、性能及其使用范圍，能查閱有關(guān)的電子器件圖書。

5.能夠正確識別和選用常用的電子器件，并且能夠熟練使用普通萬用表和數(shù)字萬用表。

6.了解電子產(chǎn)品的焊接、調(diào)試與維修方法。

五、實習內(nèi)容：

1 講解焊接的操作方法和注意事項；

2 練習焊接

3 分發(fā)與清點元件。

4 講解收音機的工作原理及其分類；

5 講解收音機元器件的類別、型號、使用范圍和方法以及如何正確選擇元器件。

6 講解如何使用工具測試元器件

7 組裝、焊接與調(diào)試收音機。

8 將焊接產(chǎn)品交給老師評分，收拾桌面，打掃衛(wèi)生。

六、對焊接實習的感受：

七、對印制電路板圖的設(shè)計實習的感受

焊接挑戰(zhàn)我得動手能力，那么印制電路板圖的設(shè)計則是挑戰(zhàn)我的快速接受新知識的能力。在我過去一直沒有接觸過印制電路板圖的前提下，用一個下午的時間去接受、消化老師講的內(nèi)容，不能不說是對我的一個極大的挑戰(zhàn)。在這過程中主要是鍛煉了我與我與其他同學的團隊合作、共同探討、共同前進的精神。因為我對電路知識不是很清楚，可以說是模糊。但是當我有什么不明白的地方去向其他同學請教時，即使他們正在忙于思考，也會停下來幫助我，消除我得盲點。當我有什么想法告訴他們的時候，他們會不因為我得無知而不采納我得建議。在這個實習整個過程中，我雖然只是一個配角，但我深深的感受到了同學之間友誼的真摯。在實習過程中，我熟悉了印制電路板的工藝流程、設(shè)計步驟和方法?？墒俏椅茨塥毩⑼瓿捎≈齐娐钒鍒D的設(shè)計，不能不說是一種遺憾。這個實習迫使我相信自己的知識尚不健全，動手設(shè)計能力有待提高。

第7篇：電路板的設(shè)計流程范文

關(guān)鍵詞： 實踐教學 Pspice仿真 印刷電路板設(shè)計

EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計自動化）技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計領(lǐng)域的核心，它以計算機為工作平臺，綜合了應用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)的最新研究成果，提供了一種融合計算機技術(shù)與信息技術(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)計方法，其發(fā)展和應用極大地推動了電子工業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在，功能強大的EDA技術(shù)已成為電子設(shè)計開發(fā)人員不可缺少的一項主要技術(shù)[1-3]。當前，為了適應電子設(shè)計的發(fā)展及改進現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)出更優(yōu)秀的應用型人才，各大高校電類專業(yè)都開設(shè)了EDA的相關(guān)課程，通過該課程的學習，可使學生系統(tǒng)掌握現(xiàn)代電子設(shè)計方法，提高學生的工程應用實踐能力。

利用EDA技術(shù)領(lǐng)域的CAD通用軟件包，可以輔助進行IC設(shè)計、電子電路設(shè)計和PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）設(shè)計等三方面的設(shè)計工作，主要包括電子系統(tǒng)的設(shè)計、分析和仿真及印刷線路板的設(shè)計三方面內(nèi)容。目前，大部分高校主要針對基于大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷臄?shù)字系統(tǒng)的設(shè)計開設(shè)了相關(guān)課程，對可編程邏輯器件、硬件描述語言及相關(guān)軟件開發(fā)工具的使用進行了教學。一些應用型背景較強的學校則開設(shè)了電子線路CAD的相關(guān)課程（如“印刷電路板原理圖與PCB設(shè)計”），但大部分院校使用的教學平臺主要是基于澳大利亞Altium公司的設(shè)計平臺Altium Designer[4-6]。

Cadence SPB開發(fā)平臺是美國Cadence公司新一代的系統(tǒng)互連設(shè)計平臺，整合原理圖設(shè)計、PCB工具和信號仿真分析等工具，是目前高端PCB設(shè)計領(lǐng)域最流行的EDA工具之一[7，8]。相比Altium Designer設(shè)計平臺，Cadence SPB更適合超多層及高速復雜印刷線路板的設(shè)計與制作，具有強大的布線和信號完整性分析功能，適高速布線和大量需要進行信號完整性分析的場合，主要針對復雜、高速和高端應用。同時，Cadence SPB的另一優(yōu)勢是具備強大的Pspice仿真功能。在電子設(shè)計過程中，仿真可以在生產(chǎn)期之前發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，從而節(jié)省研發(fā)經(jīng)費，同時在計算機上對電路仿真可以節(jié)省時間，并可在最壞的情況下對電路進行評估，提高開發(fā)產(chǎn)品穩(wěn)定性和安全性。因此，為了使應用型本科大學生更好地學習和掌握EDA技術(shù)，作者在常熟理工學院自動化專業(yè)實施了以Cadence SPB為實踐教學平臺的EDA實踐教學，并利用理論與實踐相結(jié)合的“教學做一體化”教學模式，以任務驅(qū)動教學法和項目教學法交替進行授課，取得較好的教學效果。

1.電路仿真實踐

Cadence SPB開發(fā)平臺的Pspice具有豐富的仿真元器件庫，Cadence Pspice自帶的元件庫大約有50，000種，這些器件都具有Pspice模型，可直接調(diào)用[9，10]。同時，可以根據(jù)自己所采用芯片的數(shù)據(jù)建立自己的器件仿真模型，并利用直觀的原理圖進行仿真，對電路進行直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析、噪聲分析和傅里葉分析等分析，還可使用蒙特卡羅及最壞情況分析方法進行容差分析，利用Cadence Pspice對電路的這些分析使設(shè)計更接近實際情況，大大增加模擬的可信度。

下面以一個反相放大電路的教學實例說明Cadence Pspice的仿真功能。

Cadence SPB開發(fā)平臺的Pspice仿真分析過程如圖1所示。在Cadence SPB實踐教學過程中，可以利用直觀的原理圖進行仿真分析，通過理論講解與實踐操作，使學生通過電路的信號相應理解與掌握所學知識。Cadence Pspice仿真流程如下：首先繪制電路原理圖，然后選擇分析方法并設(shè)置仿真參數(shù)，運行仿真后得到仿真結(jié)果，如果仿真結(jié)果符合要求，則仿真結(jié)束，否則修改電路結(jié)構(gòu)或元件參數(shù)再進行仿真，直到仿真結(jié)果符合要求為止。

打開OrCAD Capture軟件包繪制如圖2所示反相放大電路圖，圖中電源及接地屬于Source模型庫，電阻屬于Analog模型庫，運算放大器uA741屬于Opam模型庫，相關(guān)設(shè)置參數(shù)如圖所示。

V2是一個正弦波激勵源，其直流偏置電壓VOFF設(shè)置為0V，交流幅值的峰值設(shè)置為5V，頻率FREQ設(shè)置為100Hz，交流分析參數(shù)AC的幅值設(shè)置為1V。在瞬態(tài)分析時，運行時間為100ms，步長為0.1ms，進行傅里葉分析時，基波頻率設(shè)置為100Hz，并計算到9次諧波。反相放大電路時域響應仿真結(jié)果如圖3所示，作為對照，將輸入信號也進行了顯示?？梢娺\放電路對輸入信號實現(xiàn)了反相和放大的作用，結(jié)果非常直觀地顯示了電路的功能，將仿真結(jié)果獲得的放大倍數(shù)與電路理論計算出的放大倍數(shù)進行比較，使學生加深對電路原理的理解，同時提高了學生分析復雜電路的能力。

對于頻譜分析，可使用直角坐標或?qū)?shù)坐標顯示，直角坐標和對數(shù)坐標顯示的傅里葉頻譜結(jié)果分別如圖4所示，由圖可以直觀地看到基波分量與各次諧波分量的幅度值在頻譜上的分布，對數(shù)顯示的結(jié)果則可以看到頻譜分布的更多細節(jié)。從結(jié)果看，基波分量的振幅及相位最大，其他的各次諧波越來越小，所以放大電路對基波信號的放大作用是主要的。也可點選View/Output File菜單命令查看電路系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)、瞬態(tài)分析及傅里葉分析的文字結(jié)果，可以從文字結(jié)果中詳細看到基波分量、第2至第9次諧波分量的幅度值、相位值及歸一化的幅值、相位值及總的諧波失真系數(shù)等關(guān)鍵仿真參數(shù)。

2.PCB板設(shè)計實踐

在利用Cadence SPB開發(fā)平臺進行印刷電路板設(shè)計的實踐教學中，以培養(yǎng)學生電子線路板設(shè)計能力為核心，基于印刷電路板制作的工作過程構(gòu)建整個教學過程，將項目案例作為載體引入印刷電路板設(shè)計的實踐教學過程中，通過接近真實產(chǎn)品的開發(fā)過程，給學生一個實際演練的機會，使學生加深前期學習過的相關(guān)理論知識的理解，掌握印刷電路板設(shè)計的基本流程，通過結(jié)合同一時期所開設(shè)的單片機實驗實踐教學內(nèi)容，使學生更深入地了解做單片機實驗時實驗箱各器件的工作原理，通過這種“教學做一體化”教學模式，讓學生清楚自己在進入未來的工作崗位前，需要掌握一些什么開發(fā)工具，并且通過項目教學實例，使學生明白自己到達工作崗位后，到底可以做些什么。

單片機最小系統(tǒng)是一個典型的實踐教學項目，通過這個項目的學習與制作，可使學生更深入地理解單片機系統(tǒng)硬件原理，為課程設(shè)計及后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計打下良好的系統(tǒng)分析與電路板設(shè)計制作基礎(chǔ)，并可通過整個設(shè)計過程，帶領(lǐng)學生將最小板制作焊接出來，使學生經(jīng)歷由原理圖到設(shè)計制作PCB的全部生產(chǎn)過程。學生通過該項目的實施，學到接近真實產(chǎn)品的生產(chǎn)過程訓練。

單片機最小系統(tǒng)原理如圖5所示，系統(tǒng)由單片機芯片、晶振、電源、流水燈指示及擴展接口插座組成，使用Cadence SPB開發(fā)平臺的Design Entry CIS軟件包中的Capture工具設(shè)計原理圖，設(shè)計過程有些元件的外形及對應封裝系統(tǒng)庫中不存在，因此必須自己添加這些元件的原理圖庫或封裝庫。在原理圖畫好且封裝庫設(shè)置好后，可以生成網(wǎng)絡(luò)表（Net List）；接下來使用PCB Editor軟件包中的Allegro PCB Design工具建立電路板（以及元件的封裝信息，構(gòu)成該設(shè)計工程的封裝庫），在設(shè)置好格點大小、板子層數(shù)、最小線寬、最小線間距、焊盤最小間距及板子的尺寸后，即可導入由原理圖生成的網(wǎng)絡(luò)表，但要注意在導入網(wǎng)絡(luò)表前必須指定元件的PCB封裝庫路徑。成功導入網(wǎng)絡(luò)表后，可以進行布局操作，根據(jù)原理圖在PCB中合理擺放元件，元件布局完成后，即可利用Allegro強大的布線功能進行布線操作，布線完成后，即得到如圖6所示的PCB設(shè)計電路圖。在最后輸出提供給PCB生產(chǎn)商的Gerber文件之前，還必須給電路做一些必要的檢測工作，檢查元件封裝、有無未連接的網(wǎng)絡(luò)等，為了避免干擾，可以給PCB鋪銅，對于復雜、高速電路，可以進行信號完整性等分析。在這些工作完成后，即可輸出將走線層、阻焊層、絲印層、鉆孔文件等底片文件，最后將輸出的Gerber文件提供給PCB制板商。至此，利用Cadence SPB開發(fā)平臺設(shè)計PCB板的實踐教學過程順利結(jié)束，接下來就是等待PCB電路板制作出來后，進行元器件焊接及調(diào)試硬件系統(tǒng)的實踐過程。

本文通過Pspice仿真與PCB設(shè)計的教學實例研究Cadence SPB開發(fā)平臺在EDA技術(shù)課程實踐教學中的應用，Cadence SPB開發(fā)平臺提供綜合原理圖設(shè)計、電路原理仿真與PCB設(shè)計等應用型本科大學生要掌握的EDA技術(shù)的一個實踐教學平臺，基于該實踐教學平臺，采用理實一體化的教學模式，可幫助學生快速掌握業(yè)界最先進EDA設(shè)計工具的使用，使學生系統(tǒng)掌握接近業(yè)界生產(chǎn)實際的知識和技能，并使學生對在校期間學到的不同學科的電子設(shè)計知識做到融會貫通，提升學生的自主創(chuàng)新意識和工程實踐能力。

參考文獻：

[1]王彩鳳，李衛(wèi)兵，齊愛學等.基于應用型人才培養(yǎng)的EDA實踐教學模式改革研究[J].教育教學論壇，2014，（28）：52-54.

[2]吳冰，李森森.EDA技術(shù)的發(fā)展與應用[J].北京：電子世界，2000，9：20-21.

[3]潘松，黃繼業(yè).EDA技術(shù)實用教程[M].北京：科學出版社，2013.8.

[4]牛耀國，朱朝霞，芮新芳.Altium Designer軟件在印刷電路板設(shè)計中的應用[J].北京：電子科技，2011，8：128-130.

[5]何麗紅，洪海山.基于Altium Designer的電子電路仿真設(shè)計[J].計算機與網(wǎng)絡(luò)，2013，19：62-65.

[6]張輝.淺談Protel 99SE在PCB設(shè)計中的應用[J].教育教學論壇，2015，17：251-252.

[7]周潤景，劉夢男，蘇良昱.Cadence高速電路板設(shè)計與仿真（第4版）―原理圖與PCB設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.7.

[8]于爭.Cadence SPB 15.7工程實例入門[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.5.

第8篇：電路板的設(shè)計流程范文

--用PROTEL DXP電路板設(shè)計的一般原則

電路板設(shè)計的一般原則包括：電路板的選用、電路板尺寸、元件布局、布線、焊盤、填充、跨接線等。

電路板一般用敷銅層壓板制成，板層選用時要從電氣性能、可靠性、加工工藝要求和經(jīng)濟指標等方面考慮。常用的敷銅層壓板是敷銅酚醛紙質(zhì)層壓板、敷銅環(huán)氧紙質(zhì)層壓板、敷銅環(huán)氧玻璃布層壓板、敷銅環(huán)氧酚醛玻璃布層壓板、敷銅聚四氟乙烯玻璃布層壓板和多層印刷電路板用環(huán)氧玻璃布等。不同材料的層壓板有不同的特點。 環(huán)氧樹脂與銅箔有極好的粘合力，因此銅箔的附著強度和工作溫度較高，可以在 260℃的熔錫中不起泡。環(huán)氧樹脂浸過的玻璃布層壓板受潮氣的影響較小。 超高頻電路板最好是敷銅聚四氟乙烯玻璃布層壓板。

在要求阻燃的電子設(shè)備上，還需要阻燃的電路板，這些電路板都是浸入了阻燃樹脂的層壓板。 電路板的厚度應該根據(jù)電路板的功能、所裝元件的重量、電路板插座的規(guī)格、電路板的外形尺寸和承受的機械負荷等來決定。

主要是應該保證足夠的剛度和強度。

常見的電路板的厚度有 0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm

從成本、銅膜線長度、抗噪聲能力考慮，電路板尺寸越小越好，但是板尺寸太小，則散熱不良，且相鄰的導線容易引起干擾。 電路板的制作費用是和電路板的面積相關(guān)的，面積越大，造價越高。 在設(shè)計具有機殼的電路板時，電路板的尺寸還受機箱外殼大小的限制，一定要在確定電路板尺寸前確定機殼大小，否則就無法確定電路板的尺寸。 一般情況下，在禁止布線層中指定的布線范圍就是電路板尺寸的大小。電路板的最佳形狀是矩形，長寬比為 3:2 或 4:3，當電路板的尺寸大于 200mm×150mm 時，應該考慮電路板的機械強度。 總之，應該綜合考慮利弊來確定電路板的尺寸。

雖然 Protel DXP 能夠自動布局，但是實際上電路板的布局幾乎都是手工完成的。要進行布局時，一般遵循如下規(guī)則：

1．特殊元件的布局 特殊元件的布局從以下幾個方面考慮：

1）高頻元件：高頻元件之間的連線越短越好，設(shè)法減小連線的分布參數(shù)和相互之間的電磁干擾，易受干擾的元件不能離得太近。隸屬于輸入和隸屬于輸出的元件之間的距離應該盡可能大一些。

2）具有高電位差的元件：應該加大具有高電位差元件和連線之間的距離，以免出現(xiàn)意外短路時損壞元件。為了避免爬電現(xiàn)象的發(fā)生，一般要求 2000V 電位差之間的銅膜線距離應該大于 2mm，若對于更高的電位差，距離還應該加大。帶有高電壓的器件，應該盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。

3）重量太大的元件：此類元件應該有支架固定，而對于又大又重、發(fā)熱量多的元件，不宜安裝在電路板上。

4）發(fā)熱與熱敏元件：注意發(fā)熱元件應該遠離熱敏元件。

5）可以調(diào)節(jié)的元件：對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應該考慮整機的結(jié)構(gòu)要求，若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應該放在電路板上容易調(diào)節(jié)的地方，若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相對應。

6）電路板安裝孔和支架孔：應該預留出電路板的安裝孔和支架的安裝孔，因為這些孔和孔附近是不能布線的。

2．按照電路功能布局 如果沒有特殊要求，盡可能按照原理圖的元件安排對元件進行布局，信號從左邊進入、從右邊輸出，從上邊輸入、從下邊輸出。 按照電路流程，安排各個功能電路單元的位置，使信號流通更加順暢和保持方向一致。 以每個功能電路為核心，圍繞這個核心電路進行布局，元件安排應該均勻、整齊、緊湊，原則是減少和縮短各個元件之間的引線和連接。 數(shù)字電路部分應該與模擬電路部分分開布局。

3．元件離電路板邊緣的距離 所有元件均應該放置在離板邊緣 3mm 以內(nèi)的位置，或者至少距電路板邊緣的距離等于板厚，這是由于在大批量生產(chǎn)中進行流水線插件和進行波峰焊時，要提供給導軌槽使用，同時也是防止由于外形加工引起電路板邊緣破損，引起銅膜線斷裂導致廢品。如果電路板上元件過多，不得已要超出 3mm 時，可以在電路板邊緣上加上 3mm 輔邊，在輔邊上開 V 形槽，在生產(chǎn)時用手掰開。

4．元件放置的順序 首先放置與結(jié)構(gòu)緊密配合的固定位置的元件，如電源插座、指示燈、開關(guān)和連接插件等。 再放置特殊元件，例如發(fā)熱元件、變壓器、集成電路等。 最后放置小元件，例如電阻、電容、二極管等。

布線的規(guī)則如下：

1）線長：銅膜線應盡可能短，在高頻電路中更應該如此。銅膜線的不拐彎處應為圓角或斜角，而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能。當雙面板布線時，兩面的導線應該相互垂直、斜交或彎曲走線，避免相互平行，以減少寄生電容。

2）線寬：銅膜線的寬度應以能滿足電氣特性要求而又便于生產(chǎn)為準則，它的最小值取決于流過它的電流，但是一般不宜小于 0.2mm。只要板面積足夠大，銅膜線寬度和間距最好選擇 0.3mm。一般情況下，1~1.5mm 的線寬，允許流過 2A 的電流。例如地線和電源線最好選用大于 1mm 的線寬。在集成電路座焊盤之間走兩根線時，焊盤直徑為 50mil，線寬和線間距都是 10mil，當焊盤之間走一根線時，焊盤直徑為 64mil，線寬和線間距都為 12mil。注意公制和英制之間的轉(zhuǎn)換，100mil=2.54mm。

3）線間距：相鄰銅膜線之間的間距應該滿足電氣安全要求，同時為了便于生產(chǎn)，間距應該越寬越好。最小間距至少能夠承受所加電壓的峰值。在布線密度低的情況下，間距應該盡可能的大。

4）屏蔽與接地：銅膜線的公共地線應該盡可能放在電路板的邊緣部分。在電路板上應該盡可能多地保留銅箔做地線，這樣可以使屏蔽能力增強。另外地線的形狀最好作成環(huán)路或網(wǎng)格狀。多層電路板由于采用內(nèi)層做電源和地線專用層，因而可以起到更好的屏蔽作用效果。

焊盤

焊盤尺寸 焊盤的內(nèi)孔尺寸必須從元件引線直徑和公差尺寸以及鍍錫層厚度、孔徑公差、孔金屬化電鍍層厚度等方面考慮，通常情況下以金屬引腳直徑加上 0.2mm 作為焊盤的內(nèi)孔直徑。例如，電阻的金屬引腳直徑為 0.5mm，則焊盤孔直徑為 0.7mm，而焊盤外徑應該為焊盤孔徑加1.2mm，最小應該為焊盤孔徑加 1.0mm。 當焊盤直徑為 1.5mm 時，為了增加焊盤的抗剝離強度，可采用方形焊盤。 對于孔直徑小于 0.4mm 的焊盤，焊盤外徑/焊盤孔直徑=0.5~3。 對于孔直徑大于 2mm 的焊盤，焊盤外徑/焊盤孔直徑=1.5~2。

常用的焊盤尺寸如表 1-1 所示表 16-1

常用的焊盤尺寸

焊盤孔直徑/mm 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0

焊盤外徑/mm 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4

注意事項：

設(shè)計焊盤時的注意事項如下：

1）焊盤孔邊緣到電路板邊緣的距離要大于 1mm，這樣可以避免加工時導致焊盤缺損。

2）焊盤補淚滴，當與焊盤連接的銅膜線較細時，要將焊盤與銅膜線之間的連接設(shè)計成淚滴狀，這樣可以使焊盤不容易被剝離，而銅膜線與焊盤之間的連線不易斷開。

3）相鄰的焊盤要避免有銳角。

大面積填充

電路板上的大面積填充的目的有兩個，一個是散熱，另一個是用屏蔽減少干擾，為避免焊接時產(chǎn)生的熱使電路板產(chǎn)生的氣體無處排放而使銅膜脫落，應該在大面積填充上開窗，后者使填充為網(wǎng)格狀。 使用敷銅也可以達到抗干擾的目的，而且敷銅可以自動繞過焊盤并可連接地線。

跨接線

在單面電路板的設(shè)計中，當有些銅膜無法連接時，通常的做法是使用跨接線，跨接線的長度應該選擇如下幾種：6mm、8mm 和 10mm。

接地

1地線的共阻抗干擾 電路圖上的地線表示電路中的零電位，并用作電路中其它各點的公共參考點，在實際電路中由于地線（銅膜線）阻抗的存在，必然會帶來共阻抗干擾，因此在布線時，不能將具有地線符號的點隨便連接在一起，這可能引起有害的耦合而影響電路的正常工作。

2．如何連接地線 通常在一個電子系統(tǒng)中，地線分為系統(tǒng)地、機殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等幾種，在連接地線時應該注意以下幾點：

1）正確選擇單點接地與多點接地。在低頻電路中，信號頻率小于 1MHz，布線和元件之間的電感可以忽略，而地線電路電阻上產(chǎn)生的壓降對電路影響較大，所以應該采用單點接地法。 當信號的頻率大于 10MHz 時，地線電感的影響較大，所以宜采用就近接地的多點接地法。 當信號頻率在 1~10MHz 之間時，如果采用單點接地法，地線長度不應該超過波長的 1/20，否則應該采用多點接地。

2）數(shù)字地和模擬地分開。電路板上既有數(shù)字電路，又有模擬電路，應該使它們盡量分開，而且地線不能混接，應分別與電源的地線端連接（最好電源端也分別連接）。要盡量加大線性電路的面積。一般數(shù)字電路的抗干擾能力強，TTL 電路的噪聲容限為 0.4~0.6V，CMOS 數(shù)字電路的噪聲容限為電源電壓的 0.3~0.45 倍，而模擬電路部分只要有微伏級的噪聲，就足以使其工作不正常。所以兩類電路應該分開布局和布線。

3）盡量加粗地線。若地線很細，接地電位會隨電流的變化而變化，導致電子系統(tǒng)的信號受到干擾，特別是模擬電路部分，因此地線應該盡量寬，一般以大于 3mm 為宜。

4）將接地線構(gòu)成閉環(huán)。當電路板上只有數(shù)字電路時，應該使地線形成環(huán)路，這樣可以明顯提高抗干擾能力，這是因為當電路板上有很多集成電路時，若地線很細，會引起較大的接地電位差，而環(huán)形地線可以減少接地電阻，從而減小接地電位差。

5）同一級電路的接地點應該盡可能靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應該接在本級的接地點上。

6）總地線的接法。總地線必須嚴格按照高頻、中頻、低頻的順序一級級地從弱電到強電連接。高頻部分最好采用大面積包圍式地線，以保證有好的屏蔽效果。

抗干擾

具有微處理器的電子系統(tǒng)，抗干擾和電磁兼容性是設(shè)計過程中必須考慮的問題，特別是對于時鐘頻率高、總線周期快的系統(tǒng)；含有大功率、大電流驅(qū)動電路的系統(tǒng)；含微弱模擬信號以及高精度 A/D 變換電路的系統(tǒng)。為增加系統(tǒng)抗電磁干擾能力應考慮采取以下措施：

1）選用時鐘頻率低的微處理器。只要控制器性能能夠滿足要求，時鐘頻率越低越好，低的時鐘可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。由于方波中包含各種頻率成分，其高頻成分很容易成為噪聲源，一般情況下，時鐘頻率 3 倍的高頻噪聲是最具危險性的。

2）減小信號傳輸中的畸變。當高速信號（信號頻率高=上升沿和下降沿快的信號）在銅膜線上傳輸時，由于銅膜線電感和電容的影響，會使信號發(fā)生畸變，當畸變過大時，就會使系統(tǒng)工作不可靠。一般要求，信號在電路板上傳輸?shù)你~膜線越短越好，過孔數(shù)目越少越好。典型值：長度不超過 25cm，過孔數(shù)不超過 2 個。

3）減小信號間的交叉干擾。當一條信號線具有脈沖信號時，會對另一條具有高輸入阻抗的弱信號線產(chǎn)生干擾，這時需要對弱信號線進行隔離，方法是加一個接地的輪廓線將弱信號包圍起來，或者是增加線間距離，對于不同層面之間的干擾可以采用增加電源和地線層面的方法解決。

4）減小來自電源的噪聲。電源在向系統(tǒng)提供能源的同時，也將其噪聲加到所供電的系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的復位、中斷以及其它一些控制信號最易受外界噪聲的干擾，所以，應該適當增加電容來濾掉這些來自電源的噪聲。

5）注意電路板與元器件的高頻特性。在高頻情況下，電路板上的銅膜線、焊盤、過孔、電阻、電容、接插件的分布電感和電容不容忽略。由于這些分布電感和電容的影響，當銅膜線的長度為信號或噪聲波長的 1/20 時，就會產(chǎn)生天線效應，對內(nèi)部產(chǎn)生電磁干擾，對外發(fā)射電磁波。 一般情況下，過孔和焊盤會產(chǎn)生 0.6pF 的電容，一個集成電路的封裝會產(chǎn)生 2~6pF 的電容，一個電路板的接插件會產(chǎn)生 520mH 的電感，而一個 DIP-24 插座有 18nH 的電感，這些電容和電感對低時鐘頻率的電路沒有任何影響，而對于高時鐘頻率的電路必須給予注意。

6）元件布置要合理分區(qū)。元件在電路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題。原則之一就是各個元件之間的銅膜線要盡量的短，在布局上，要把模擬電路、數(shù)字電路和產(chǎn)生大噪聲的電路（繼電器、大電流開關(guān)等）合理分開，使它們相互之間的信號耦合最小。

7）處理好地線。按照前面提到的單點接地或多點接地方式處理地線。將模擬地、數(shù)字地、大功率器件地分開連接，再匯聚到電源的接地點。 電路板以外的引線要用屏蔽線，對于高頻和數(shù)字信號，屏蔽電纜兩端都要接地，低頻模擬信號用的屏蔽線，一般采用單端接地。對噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴重的電路應該用金屬屏蔽罩屏蔽。

8）去耦電容。去耦電容以瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。設(shè)計電路板時，每個集成電路的電源和地線之間都要加一個去耦電容。去耦電容有兩個作用，一方面是本集成電路的儲能電容，提供和吸收該集成電路開門和關(guān)門瞬間的充放電電能，另一方面，旁路掉該器件產(chǎn)生的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容為 0.1μF，這樣的電容有 5nH 的分布電感，可以對 10MHz 以下的噪聲有較好的去耦作用。一般情況下，選擇 0.01~0.1μF 的電容都可以。

一般要求沒 10 片左右的集成電路增加一個 10μF 的充放電電容。 另外，在電源端、電路板的四角等位置應該跨接一個 10~100μF 的電容。

高頻布線

為了使高頻電路板的設(shè)計更合理，抗干擾性能更好，在進行 PCB 設(shè)計時應從以下幾個方面考慮：

1）合理選擇層數(shù)。利用中間內(nèi)層平面作為電源和地線層，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生電感、縮短信號線長度、降低信號間的交叉干擾，一般情況下，四層板比兩層板的噪聲低 20dB。

2）走線方式。走線必須按照 45°角拐彎，這樣可以減小高頻信號的發(fā)射和相互之間的耦合。

3）走線長度。走線長度越短越好，兩根線并行距離越短越好。

4）過孔數(shù)量。過孔數(shù)量越少越好。

5）層間布線方向。層間布線方向應該取垂直方向，就是頂層為水平方向，底層為垂直方向，這樣可以減小信號間的干擾。

6）敷銅。增加接地的敷銅可以減小信號間的干擾。

7）包地。對重要的信號線進行包地處理，可以顯著提高該信號的抗干擾能力，當然還可以對干擾源進行包地處理，使其不能干擾其它信號。

8）信號線。信號走線不能環(huán)路，需要按照鏈方式布線。

9）去耦電容。在集成電路的電源端跨接去耦電容。

第9篇：電路板的設(shè)計流程范文

關(guān)鍵詞：PCB；圖像處理；視覺檢測

中圖分類號：TP277文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)07-1648-06

當今世界科技發(fā)展日新月異，電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接制約著國民經(jīng)濟的騰飛與否，而PCB電路板制作工藝的提高對促進電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，能否有效精確地檢測PCB電路板的缺陷一直都是電子行業(yè)的研究熱點。國外的印刷電路板自動檢測技術(shù)一直領(lǐng)先于國內(nèi)，國內(nèi)的很多廠家不得不采用昂貴的外國技術(shù)，雖然近年國內(nèi)的印刷電路板自動檢測技術(shù)發(fā)展迅速，但大都沒有取得令人非常滿意的結(jié)果。加入研究這一領(lǐng)域的熱潮，趕超外國的先進技技水平，打斷外國壟斷技術(shù)，對于發(fā)展國民經(jīng)濟具有十分重要的意義。

1 PCB檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1 PCB檢測系統(tǒng)的硬件組成框圖

雖然本文所做的工作主要是軟件方面，但對于硬件系統(tǒng)的設(shè)計也是至關(guān)重要的，它對于建立有效的計算機視覺識別檢測系統(tǒng)，起著決定性作用。因此，必須在綜合考慮系統(tǒng)性價比和系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計出合理的硬件系統(tǒng)[9]。PCB檢測系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示：圖1 PCB檢測系統(tǒng)硬件組成框圖

1.2系統(tǒng)的硬件組成

系統(tǒng)的硬件組成[10]主要包括：計算機主機、CCD攝像機、圖像采集卡、照明系統(tǒng)及相關(guān)的設(shè)備。

2 PCB電路板缺陷檢測識別

PCB電路板在電子工業(yè)中的應用越來越廣泛，如何降低電路板的故障率、提高電路板的質(zhì)量直接影響到整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，對于PCB電路板缺陷的識別技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。PCB電路板的缺陷很多[16]，主要有短路、斷路、劃痕、凸起、空洞、缺焊、過焊等等，由于實驗室設(shè)備限制和個人水平所限，本文主要研究的內(nèi)容是PCB電路板短路與斷路的檢測識別

近年來出現(xiàn)了很多圖像檢測算法,這些算法大致可分為三大類：有參考算法、無參考算法以及混合型算法。有參考算法分為兩大類：圖像對比法和模型對比法。無參考算法是一種不需要標準圖像的檢測算法，它是基于一定的設(shè)計規(guī)則來進行檢測的?；旌闲头椒ㄊ菍⒂袇⒖妓惴ㄅc無參考算法混合使用，從而發(fā)揮出各自的優(yōu)點。比如，模板匹配法與數(shù)學形態(tài)學方法結(jié)合使用，或者連接表方法與數(shù)學形態(tài)學方法結(jié)合使用等。本文中短路與斷路的檢測識別采取了圖像對比法，即將經(jīng)過一定處理后的圖像進行相減，從而分析相應的結(jié)果；而對焊點缺陷的識別主要采用模板匹配法與數(shù)學形態(tài)學方法結(jié)合使用。

2.1 PCB電路板缺陷檢測識別的主要流程圖

圖2為子程序流程圖；圖3為主程序流程圖。

2.2 PCB電路板短路與斷路的檢測識別

2.2.1邊緣檢測

在對圖像進行基本的處理過后可以將圖像與背景分割開來。邊緣檢測是圖像處理和計算機視覺中的基本問題，邊緣檢測的目的是標識數(shù)字圖像中亮度變化明顯的點。圖像屬性中的顯著變化通常反映了屬性的重要事件和變化。

這些包括：深度上的不連續(xù)；表面方向不連續(xù)；物質(zhì)屬性變化；場景照明變化。邊緣檢測是圖像處理和計算機視覺中，尤其是特征提取中的一個研究領(lǐng)域。

圖像邊緣檢測大幅度地減少了數(shù)據(jù)量，并且剔除了可以認為不相關(guān)的信息，保留了圖像重要的結(jié)構(gòu)屬性。有許多方法用于邊緣檢測，它們的絕大部分可以劃分為兩類[17]：基于查找一類和基于零穿越的一類?；诓檎业姆椒ㄍㄟ^尋找圖像一階導數(shù)中的最大和最小值來檢測邊界，通常是將邊界定位在梯度最大的方向?；诹愦┰降姆椒ㄍㄟ^尋找圖像二階導數(shù)零穿越來尋找邊界，通常是Laplacian過零點或者非線性差分表示的過零點。

1）Roberts算子

邊緣，是指周圍像素灰度有階躍變化或屋頂?shù)茸兓哪切┫袼氐募?。圖像的邊緣對應著圖像灰度的不連續(xù)性。顯然圖像的邊緣很少是從一個灰度跳到另一個灰度這樣的理想狀況。真實圖像的邊緣通常都具有有限的寬度呈現(xiàn)出陡峭的斜坡狀。邊緣的銳利程度由圖像灰度的梯度決定。梯度是一個向量，?f指出灰度變化的最快的方向和數(shù)量，如式2-1所示。

?f=(決定的。

因此最簡單的邊緣檢測算子是用圖像的垂直和水平差分來逼近梯度算子，式2-4所示。?f=(f(x,y)-f(x-1,y),f(x,y)-f(x,y-1))（式2-4）

因此當我們想尋找邊緣的時候，最簡單的方法是對每一個像素計算出（2，4）的向量,然后求出他的絕對值，然后進行閥值操作就可以了。利用這種思想就得到了Roberts算子，由式2-5所示。

R(i,j)=

（式2-5）

它是一個兩個2×2模板作用的結(jié)果。

2）Sobel算子

該算法通過2個3*3的模板，對選定的二維圖像中同樣大小窗口進行卷積，通常是一個模板對一個邊緣響應大，另一個模板對水平邊緣響應大，兩個卷積值對最大值作為該點對輸出。對于圖像上的任意點（i，j）進行卷積，可得其X方向上的差分由式2-6、式2-7所示。Δx=f(i-1,j+1)+2f(i,j+1)+f(i+1,j+1)-[f(i-1,j-1)+2f(i,j-1)+f(i+1,j-1)]（式2-6）Δy=f(i-1,j-1)+2f(i-1,j)+f(i-1,j+1)-[f(i+1,j+1)+2f(i+1,j)+f(i+1,j+1)]（式2-7）則輸出圖像公式如式2-8所示。

用sobel算子檢測階躍邊緣得到的邊緣寬度至少為兩個寬度。3）Laplacian邊緣檢測算子

Laplacian算子定義由式2-9所示。

Δ2f(x,y)=

（式2-9）它的差分形式由式2-10所示。

Δ2f(x,y)={[f(x+1,y)-f(x,y)]-[f(x,y)-f(x-1,y)]}+{[f(x,y+1)-f(x,y)]-[f(x,y)-f(x,y-1)]}

=f(x+1,y)+f(x-1,y)+f(x,y-1)+f(x,y+1)+f(x,y+1)+4f(x+1,y)（式2-10）

Laplacian算子是一種各向同性算子，在只關(guān)心邊緣的位置而不考慮其周圍的灰度象素差值時時比較合適，Laplacian算子對孤立象素的響應要比對邊緣或線的響應更要強烈，因此只適用于無噪聲圖像。

原圖像與用三種邊緣檢測算子處理后的圖像如下所示：圖6 Sobel邊緣檢測圖7 Laplacian邊緣檢測

從上面四幅圖分析比較可得出結(jié)論：用Roberts邊緣檢測得出的圖像較之其他方法更為清晰，噪點更少，圖像更為連續(xù)，所以本文中采用Roberts算子來進行邊緣檢測。

2.2.2閾值分割

閾值分割法是一種基于區(qū)域的圖像分割技術(shù)，其基本原理是：通過設(shè)定不同的特征閾值，把圖像象素點分為若干類。常用的特征包括：直接來自原始圖像的灰度或彩色特征；由原始灰度或彩色值變換得到的特征。設(shè)原始圖像為f(x，y)，按照一定的準則f(x，y)中找到特征值T，將圖像分割為兩個部分，分割后的圖像為：

若?。篵0=0(黑)，b1=1(白)，即為我們通常所說的圖像二值化。

在數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)中，無用的背景數(shù)據(jù)和對象物的數(shù)據(jù)經(jīng)常放在一起，同時，圖像中還含有各種噪聲，因此可以根據(jù)圖像的統(tǒng)計性質(zhì)，從概率的角度來選擇合適的閾值。

1）最大方差閾值法

把待處理圖像的直方圖在某一閾值處分割為兩組，當被分割成的兩組間的方差最大時，便可以決定閾值了。

設(shè)灰度圖像f（x，y）的灰度級為0-L，灰度級I的像素為Ni，則圖中：

總象素數(shù)N=∑j=0 i=LNi（式2-11）灰度級i出現(xiàn)的概率Pi= 1-ω(K)（式2-16）則兩組間的數(shù)學期望為ω0μ0ω1μ1=μ（式2-17）兩組間的方差為ρ2(k)

ρ2(k)是K的函數(shù)，計算k取從0,1,2…L時ρ2(k)的值，當多的值為最大時，K即為閾值。

2）雙峰法

根據(jù)圖像的直方圖具有背景和對象物的兩個峰，分割兩個區(qū)域的閾值由兩個峰值之間的谷所對應的灰度值決定。設(shè)灰度圖像f（x，y）的灰度級為0-L，灰度i的像素為Pi，分別計算

因為實際PCB電路板有著許多的劃痕、污點等，使用最大方差閾值法時，會在處理后的圖像上產(chǎn)生許多誤點，而影響實際結(jié)果的分析，而雙峰法能夠順利地濾除這些干擾，這個結(jié)論在分析對比以上圖像時也可得出。所以本文選用了雙峰法來進行閾值分割。

2.2.3粒子分析與圖像對比

經(jīng)過邊緣檢測和閾值分割的圖像中會存在許多瑕點，這些點會影響到最后的圖像識別與分析，有可能會增加多余的殘留圖像。本文中利用NI VISION ASSISTANT中的REMOVE SMALL OBJECTS功能進行去除，如圖11和圖12所示。圖11原圖像圖12粒子分析

將標準PCB圖片減去缺陷缺陷PCB圖片，便可以得到缺陷板的斷路部分的圖像，再利用NI ASSISTANT中的PARTICLE ANALYSIS可以得到斷路部分的具體分析，如圖13示。

將缺陷PCB圖片減去標準PCB圖片，便可以得到缺陷板的短路部分的圖像，與上述相同的方法，便可以得到短路部分的具體分析，如圖14所示。

3結(jié)束語

利用LABVIEW來進行PCB電路板缺陷的識別與檢測是一項非常好的課題，它在近些年已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，并將得到更大的進步。限于本人能力和時間，本文的研究還未涉及很深的領(lǐng)域，可以在以下方面加以改進：

1）本文中只利用到NI公司的LABVIEW和IMAQ VISION，更好的設(shè)計可以再利用其他語言如VISUAL BASIC,C++等編程語言加以輔助設(shè)計，相信可以取得更加令人滿意的結(jié)果。

2）由于實驗設(shè)備等其他因素，本文中只重點研究了PCB電路板短路與斷路的檢測識別，PCB電路板的其他缺陷還有待于進一步的分析研究、分類和總結(jié)，并設(shè)計出更好的檢測方法，以真正滿足PCB電路板檢測的需求。

3）照明設(shè)備的限制在很大程度上影響到了圖像的檢測效果，為取得PCB缺陷檢測的進一步進展，在照明設(shè)備的選擇上必須重視，并且設(shè)計出更好的圖像采集系統(tǒng)。

4）在識別與檢測手段上，可以引入更新更好的方法，而不要局限于在傳統(tǒng)的方法中分析比較，例如基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識別檢測，圖像的模糊決策等將有待于進一步研究。

總之，基于LABVIEW的機器視覺檢測系統(tǒng)已經(jīng)取得了不錯的進展，高速發(fā)展的PCB制造技術(shù)和計算機技術(shù)對于PCB缺陷的檢測提出了更高的要求，同時也大大地促進了PCB缺陷檢測技術(shù)的發(fā)展。利用機器視覺檢測在未來的較長的一段時間內(nèi)將占據(jù)檢測行業(yè)的半壁江山，相信在未來會取得更大的發(fā)展。

參考文獻：

[1]程學慶,房曉溪.LabVIEW圖形化編程與實例應用[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[2]胡仲波.基于虛擬儀器技術(shù)的PCB視覺檢測系統(tǒng)[D].南京:南京理工大學碩士學位論文,2006.

[3]段峰,王耀南.機器視覺技術(shù)及其應用綜述[J].自動化博覽,2002,19(3).

[4]周長發(fā).精通Visual C++圖像處理編程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.

[5]陳錫輝,張銀鴻.LabVIEW 8.20程序設(shè)計從入門到精通[M].北京:清華大學出版社,2007.

[6]鄭偉.圖像法檢測印刷電路板缺陷[M].西安:西安理工大學,2002.

[7] National Instruments,IMAQ User Manual Concepts[Z].1999.

[8]李強.PCB板缺陷自動檢測技術(shù)的分析研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學,2002.

[9]傅茂名.基于形態(tài)邊緣檢測算法的一種改進[J].電子科技大學學報,2005(2).

[10]王思華.計算機視覺新技術(shù)及其在IC標記質(zhì)量檢驗系統(tǒng)設(shè)計中的應用[J].電子技術(shù)應用,2000(9).

[11]岳永哲.圖像處理技術(shù)在閱卷系統(tǒng)中的應用[D].北京:北京工業(yè)大學,2006.

[12] Bruce sehneier.Applied Cryptography protocols,Algorithms,and SourceCode[M].C Jolm Wiley & Sons,Inc,1994.

[13] William work Security Essentials:Applications and Standard[M].Prentice Hall/Pearson,2002.

[14]高育鵬,楊俊,何廣軍.基于圖像識別的自動閱卷系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代電子期刊,2006(22).

[15]楊青燕,彭延軍.基于灰度圖像的答題卡識別技術(shù)[J].山東科技大學學報:自然科學版,2009(3).

[16]周海濤,韓曉軍.基于數(shù)字圖像處理的答題卡識別方法研究[J].電腦知識與技術(shù),2008(28).

[17]周萬珍,鄭廣,王建霞,等.數(shù)字圖像處理技術(shù)在客觀題閱卷中的應用[J].數(shù)學的實踐與認識,2006(8).

[18]王勝春.基于SVM的信息卡識別系統(tǒng)[D].長沙:湖南師范大學,2008.

[19]吳志明.SMT系統(tǒng)中焊點位置的檢測[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2006.

[20]楊敏,王春青,鄒增大,等.表面組裝印刷電路板上焊點信息的自動獲取[J].焊接學報,2005,39(6).