pcb元器件的制作

一、 实验目的

1、 了解PCB元器件库文件的创建方法。 2、 掌握PCB元件封装的复制方法。 3、 掌握PCB元件库封装的创建方法

二、 实验仪器

计算机 DXP2004软件

三、 任务

1、 新建PCB库文件

2、 制作电话接听器中的开关、变压器元件的

PCB元器件。

3、 将常用的电子元件的 PCB封装复制到新建的元件库文件中

四、 实验过程

4.1 PCB库文件的创建

执行菜单 File/New/Library/PCB Library命令；或者在 Project工作面板中点击右键，选 择 Add

New to Project/PCB Library,新建一个 PCB 元件库文件。然后保存为 MYLIB.PCBLIB 。 4.2创建新的PCB元件

4.2.1 PCB元器件创建的相关常识

PCB元器件是指元器件的封装形式，反映了元器件的外形和焊点的位置。

PCB元器件

上表示的焊点编号、大小和位置一定要与实际元件一一对应。

PCB电路板设计中，用的单位有英制（ mil）和公制（mm）两种，两者之间的转换关系 为：1mm=40mil。在PCB电路板设计和 PCB元器件设计中，两种单位的自动切换的快捷方 式为“ Q” ,即按

下键盘Q键就可以自动切换。 系统将PCB设计和PCB元件库设计编辑界面 划分为宽度为100mil的方格，鼠标移动工程中，在左下角的状态栏中可以指示对应的坐标 值，如下图1所示。

图1 PCB元件库编辑区

在创建新的PCB元件的时候，要将新的元件放置在坐标的原点附近。原点的定位方法 为Ctrl+End键。也可以通过菜单命令对平面坐标重新定义坐标的原点。执行菜单

Edit/Set

Referenee命令，如下图2所示，有三个选项的设置。 位置设置为坐标原点。

Pin 1:表示将新建元件的第 Cen ter:表示将新建元件的

个引脚设置为坐标的原点

3亡 t ・ 1 中 间位置设置为坐标的原点。

Loeation:将鼠标任意指定的

Jump 几 Build Query... ► Shi £l4-B C ent e r Locat i on 图2坐标原点重新定症 PCB元器件库创建的常用主要工具有：焊盘（

Pad）、直线（Line）、圆弧工具。直线、圆

弧要放置在电路板的 Top Overlay层。焊盘放置在 Multi-Layer层。焊盘、直线、圆弧的放置 命令在菜单Place下选择。

测量物体尺寸的工具的快捷方式为

4.2.2设计新的PCB元器件

Ctrl+M。

（1）开关设计

打开前边新建的文件 MYLIB.PCBLIB ，选择PCB Library工作面板，将 PCB元器件编 辑管理器打开，双击元器件“ PCB COMPONENT」”，打开“ PCB Library Component ”对话 框，将元器件的名称设为 SW。然后，在Multi-Layer放置三个焊盘，焊盘的编号 Designator 分别为 1、2、3，内径 Hole

Size 为 30mil，外边形状 X-Siza=100mil ，Y-Size=100mil。焊盘 1 的设置如下：

图3 Pad设置对话框

三个焊盘在同一垂直线上，焊盘之间的距离为 关封装如图 4所示。

（2）变压器PCB封装设计

PCB元器件编辑管理器工作面板中， COMPONENT」”元件，将变压器的名字保存为

250mil。在焊盘外围，用一个长方形围

住。长方形的用直线连接，放在 Top Overlay，呈现黄色。焊盘 1对应平面坐标的原点。设 计好的开

点击右键，选择New Bla nk Comp on e nt，双击\"PCB

TPCB。然后用Ctrl+End命令，定位坐标

6所示。焊盘的内径 30mil,外边

的中心点。在编辑区域，放置四个焊盘并设置边框。如图

形状X-Siza=100mil , Y-Size=100mil。焊盘1与焊盘3的中心距离为 12mm,焊盘1与焊盘2 的中心距离

为5mm，焊盘1的中心离上边的边框 5mm,离左边框的距离为 1.6mm。 FIIH ■ ini mi niiiiii ■■iiinu J— Blani Compon^t ■ Cut

£«py Cop£ Hang

East e 1 ozients：

Clear

图5新建空白PCB元件

(3)麦克风PCB封装

PCB元器件编辑管理器工作面板中新建麦克风的封装

焊盘的距离为 100mil，圆的半径 为 132mil。

MIC,封装参数如下图 7所示,

(4)电解电容封装

PCB元器件编辑管理器工作 面板中新建电解电容的封装 RB.1/.2,两个焊盘的距离为

100mil，圆的半径为100mil，形状 跟图7的麦克风PCB封装类似， 将1脚标志为正极。

4.2.3系统库当中的PCB封装

在DXP2004软件中，包含有常用的电阻元件的封装。各类常用元件的封装的名称和参 数

如下描述。 (1)电阻

直插电阻的封装名称为 AXIAL-0.3

AXIAL-0.4

AXIAL-0.7

AXIAL-1.0

图孑麦克讯PCB封装图

、AXIAL-0.5 、AXIAL-0.8

AXIAL-0.6 AXIAL-0.9

。名称后边的数字表示电阻两个

焊点之间对应的距离， 表示400mil,依次类推。0.4 0.3 表示 300mil, 常用电阻的封装结构 如下图8所示。AXIAL-0.4

是最常用的。 (2)无极性电容 直插式无极性电容的封装

名称为

RAD-O.1、RAD-0.2、RAD-0.3、RAD-0.4。

数字0.1表示两个焊盘的距离为 100mil，0.2 为 200mil，0.3 为 300mil，0.4 为 400mil。常 用直插式无极性电容的封装结构图如图 9所示。RAD-0.1是最常用的。

系统 Miscellaneous Devices.InILib 库中电解电容的封装名称有

CAPPR1.5 x 4.5, CAPPR5.5 x 5等等。通常，电解电容的两个焊盘的距离为

实际应用中，应根据实际的焊盘距离选择封装。 (4) 二极管：DIODE-0.4 , DIODE-0.7。

e (3) 电解电容

CAPPR2-5 x 6.8 , 100mil或200mil ,

(5) 三极管：TO-92A,BCY-W3

(6)直插式集成块

DIP-8,DIP-12,DIP-16等等。通常后边的数字表示集成块有几个引脚，如

8脚的集成块

就用DIP-8的封装，40脚的集成块就用DIP-40

(7 )排针封装 通用排针的封装 在习题 Miscella neous

Connetctors 圭寸装库

的封装。

中，名字为 HDRm X n,其中，m表示有几 排，n表示每排有多少 个。女口

HDR1 X 2 表示 单排2个

口的插针。

五、思考题

1、 PCB Library元件库文件该如何创建

2、 如何在PCB元器件编辑管理器工作面板中新建一个空白的元件，并修改名字 3、 新建元件的时候，焊盘放在哪个层面？元件的外围如直线、圆弧等放在哪个层面? 4、 英制与公制用哪个快捷方式切换。两种单位的转换公式是什么？

5、 常用的元件如电阻、电容、二极管、三极管、集成块、排针的封装是什么？ 6、 测量距离的快捷方式是什么？

PCB电路板设计

一、 实验目的

1、 掌握PCB电路板单面板设计的方法

2、 掌握布线规则设置、层面选择、层面设置的方法。 3、 掌握PCB电路设计完成后的规则检查和修改完善的方法。

二、 实验器材：电脑、DXP2004软件

三、实验任务： 完成电话接听器原理图的 PCB电路板设计

四、实验过程 4.1创建PCB文件

执行菜单 File/New/Library/PCB 命令；或者在 Project工作面板中点击右键，选择

New to Project/PCB,新建一个PCB文件。然后保存为：电话接听器

.PCBDOC。65mm X 60mm的矩形

Add

选择工作层面为

，执行Place/Line命令，绘制一个

框，作为电气边界和物理边界。

4.2设置原理图文件

要完成原理图文件向 PCB文件的转换，必须给原理图文件中的每个元件指定元件封装。 双击原理图的中文件，如电阻 R1，进入Component properties对话框，如下图1所示，看看

Footprint中的设置是否为 AXIAL-0.4,如果不是，则双击 Footprint,进入PCB Model对话框, 如图2所示。将 Footprint设置为 AXIAL-0.4。

I

H

Cancel

图1元件属性

图2元件封装属性设置

在图 2 中，在 Name 中输入 AXIAL-0.4 ,PCB Library 中设为 any,如果在 Select Footprint 中看不到选择的元件模型，在可以点击

B

r

o

w

s

e

按钮，进行查找。

将电话接听器原理图中的各类元件封装按下表设置。 元件名称 元件编号 PCB封装描述 PCB兀器件所在库名称 插件 集成块 二极管 三极管 电阻 电容 电容 电解电容 扬声器 麦克风 开关 变压器 J U1 D1~D4 Q1~Q4 R1~R20 C1 C2~C7,C9,C14 C8、C10~C13 Y1、Y2 MK K T HDR1 X 2 DIP-8 DIO10.46-5.3 X 2.8 TO-92A AXIAL-0.4 RAD-0.3 RAD-0.1 CAPPR2-5 X 6.8 HDR1 X 2 MK SW TPCB Miscella neous Conn ectors Miscella neous Devices Miscella neous Devices FSC Comm Telephone Circuit Miscella neous Devices Miscella neous Devices Miscella neous Devices Miscella neous Devices Miscella neous Conn ectors 自制 自制 自制 4.3原理图向PCB电路板转换 打开原理图文件 \"电话接听器.SchDoc”文件，然后，执行Design/Updata PCB Document 电话接听器.PCBDoc命令。进入 Engineering Change Order对话框，如下图 3所示。

*

加d

7： Acd 2 Acd V Acd *

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34

Rng丄\"世匕丄i吨 ModfcabcNn^ E Kac-ute Changes- Oi Report C--argei

二 Dn(i ShiDUjErTDia

Status Er&. u Acitian Alfectpd Obju 茂 「电话護丼量 i Aflecled OocumcnA □heck Done MC&S-QDE - -w*1 y H . 1 ro m Add CDnmnenl3(43l 图3工程订单变化对话框 进入图3后，点击Validate Changes （使变化生效）按钮，对原理图进行检查，如果检 测没有错

表示；如果出现了错误，在用 ■?表示。出

Execute

4所示。

误，则在 Status Check（状态检测）下用

现了错误，要根据错误的提示信息，关闭对话框，回到原理图中，继续修改，直到没有一个 错误为止。

执行Validate Changes按钮，Status Check（下全部用“提示没有正确后，点击

Changes（执行变化）按钮，就可以把原理图的连接信息通过网络表映射到

PCB图中。

此时，在PCB电路图中会列出原理图中的所有元件的网络表信息，如图

图4网络表和元器件的载入结果

4.4对元器件进行人工布局

刚载入网络表和元件，要进行元件布局，才能进行布线。虽然软件具有自动布局的功能， 但基本都是靠人工布局完成，

各个元件之间的引线和连接。

电话接听器中没有特殊的元器件， 可以按照功能进行布局。以

数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。

5所示。

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

图

中，可以三极管、集成块为核心，进行元件手工布局的结果如下图

4 K R ■

R1

图5元件手工布局的结果

4.5布线规则设置

完成元件布局之后，可以准备手工布线。在手工布线之前，先要设置手工布线的导线宽 度。在图5所示的PCB电路图设计界面，点击鼠标右键，选择

规则设置对话框，手工布线的时，有几个规则需要设置。

（1）导线宽度

如下图6所示，在Routing下的Width选项中，Min Width表示布线的最小宽度，Max Width 表示设置最大的导线宽度， 值之间。

Preferred Width表示当前选择的布线宽度，必须在最大值和最小

Design/Rules,就可进入设计

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图6布线宽度设置J Ctrl I

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F Lfl^ei 2 ）安全间距Clearanee

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4glElQilmgM

Different Nets Onilp

点击图6中的Electrical下的Clearanee选项，进入图 7 所示的安全间距设置对话框。安全间距表示连接导线，放置 元件的时候，元件与元件之间、导线与导线之间或者导线与 焊盘之间允许的最小距离。默认为 10mil。

4.6手工布线

完成不行规则的设置之后，可以进行手工布线。将 peb 的层面选择为Bottom Layer，进行单面板布线。布线后的结 果如下图8所示。

图8手工布局后的结果

Jr\\

4.7手工布线之后的线路完善处理

Pifid i p.i I MJ <^|i j ii^t □ b^ject Sp«rriic Lg

'? (1) 修改焊盘的大小。由于实验室生产电路

板的时候，用的钻头的直径比较大， 通常要求PCB

图中的焊盘的外部直径至少要 80mil，内径要

30mil。图8所示的元件的焊盘的修改可以用鼠标 双击 要修改的焊盘，进入 Pad对话框，直接修改

X-Size和Y-Size尺寸来修改，也可以用Find Similai Object命令来修改。将鼠标移到图 8所示的电容 C1的

Similai Object ，进入图9所示的对话框。在图 9中， 通过设定匹配的参数，来选择元件。如将图 中 X-Size

= 47.244 和 Y-Size=47.244 的全部焊盘挑 选出来，将

图9中的X-Size的设置为 Same, Y-Size 设为Same就行

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1脚，单击鼠标左键，然后点击右键，选择 Find

flEZT\" Plirled

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符合匹配要求的焊点用高 亮度显示，其它图形变暗。然 Lac kid

m cm 后，再点击 0K

GMoiwi 直扶tUHJEU的恸体

钮，进入Inspector对话框，修改符合条件的 X-Size 与Y-Size的外边

直径，如图10所示。修改了 PadX Size和PadY Size后，要按下回车

hdude ¥ I肛0 cf

确认。修改完后， 点击图10右上脚的关闭对话框，回到PCB编 oteacit 辑界

面。此时，PCB编辑界面上的图形仍然时选 中的焊盘高亮度显示，其

HlakSisr 孙更和i 它都很暗。点击 PCB界 T&alpgH-rop

• Boikrn

面右下角的 Clear按钮或者菜单下边的快捷图标 I荽一 |可回复到正SdzB- MESL 1

El ..

常的显示。用这种方法，将电阻、 电解电容、集成块、扬声器、插件的Sdcnr ScJser Mwlt EMP 焊盘的X Size 与Y-SIZE改为80mil。如果在修改元件焊盘的尺 寸之后， EtacIncJ

衬 PUtod

PCB图中出现了绿色的警告，说明元件 焊盘与导线或者焊盘与焊盘靠得Paeie MsskOve. Paste Mlaik Ei^ .

Pedljlack Med 过于近了甚至短 路了，要稍微移动元件的位置或者对元件进行局部 的& S rnp

好

Saird

Pai bkiM 闻 L

Bl.hil 修改。 1尿血问「 ^■lY SUF (hit Mhd

(2) 加泪滴

执行菜单Tools/Teardrops命令，跳出的对话框中选择 OK , 18 口 d ■ Ue^ed Ria楼吐并盘前外就会自动地给每个焊盘加上泪滴。加泪滴前后导线与焊盘交接 处的变

径

化如图11所示。从图可知，加了泪滴之后，导线跟焊盘 的接触面积

增大了，焊盘的的牢固性也就加强了。 (3) 添加文字标准 文字标注分英文和中文两种。英文字母与数字可以利用 菜单

Place/String命令，或者快捷图标 点一来添加。放置之前，按 ■r rAT.. lj I • ® 霸

了。然后点击Apply按钮确认。 时，PCB图中，就会将

阿1

下Tab键，进入字符串 String属性修改对话框如图 12所示。在

Text中输入英文字母或数字， Layer中选择层面，如果层面设置为

Cl Cl Bottom Layer,则要将

Mirror(镜像)选项选中。

在DXP2004的String中，不能输入中文字符，必须加一个字符汉化插件才能写入中文 字符。打开“ PCB图加入中文字文件夹”中的 font文

件,

中文字标注如图13所示，在Text中写入中文, Layer 选择 Top Layer。在 Font Style 中

ok。

选择Fill，在点击Select按钮，用来设置字体和大小。然后点击

打开PCB文件的Library按钮，将“ PCB图加入中文字文件夹” 元件库文件加入到 Library来，就可以将刚才输入的汉字加入的

（4）覆铜

中的hanzi.lib文件当作

pcb文件中。

Bottom Layer。

把汉字放置到pcb图中后，双击它，在属性对话框中将它的层面设置为

在图8所示的电路板图中，电路板留下了很多空白，可以通过覆铜跟地线连接在一起， 来增加电路板的抗干扰能力。

首先，将电路板的安全间距设为 30mil以上。Pcb图中，点击右键，选择 在对话框中选择 Electrical/Cleara nee,就可以设置安全间距。

然后，执行菜单 Place/Copper Region或点击快捷图标 按照图14进行设置。点击ok 后，光表会改变，此时，将光 标顺着 keep-out Layer层划定 的边界走一圈，就可以完成覆 铜的设置。

最好，再将安全间距设为

10mil。

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\"o 丄 renn I'niar r-H M-ldc

Design/Rules，

，进入 Polygon Pour对话框,

\"*-Soid(Zocpzr cciirc)

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最终，经过完善改进后的 pcb电路图如图15所示。

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五、思考题

1、 PCB文件如何新建

2、 如何从原理图中导入元器件和网络表到 3、 元件布局的规则是什么

4、 手工布线时，导线宽度和安全间距如何设置

5、 如何用Find Similar Object命令，实现对某种规格焊盘的大小统一修改 6、 如何实现覆铜接地。

pcb电路图中