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PCB 辅助设计

PCB 辅助设计. 制作： 福建信息职业技术学院 郭勇 联系方式： gy_xs@126.com. 第 24-25 讲 项目三 高频 PCB 设计. 主 要 内 容. 一、电路原理 二、设计前的准备 三、设计 PCB 时考虑的因素 四、 PCB 自动布局及调整 五、地平面设置 六、 PCB 自动布线及调整 七、完成 P223 实训二的内容. MC2833 内部框图与引脚图. 一、电路原理. 电路采用单片调频发射芯片 MC2833 进行设计，芯片内部包括阔麦克风放大器、压控振荡器及晶体管等电路。. 图 6-47 单片调频发射电路原理图.

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Presentation Transcript

  1. PCB辅助设计 制作： 福建信息职业技术学院 郭勇 联系方式： gy_xs@126.com

  2. 第24-25讲 项目三 高频PCB设计 主 要 内 容 一、电路原理 二、设计前的准备 三、设计PCB时考虑的因素 四、PCB自动布局及调整 五、地平面设置 六、PCB自动布线及调整 七、完成P223实训二的内容

  3. MC2833内部框图与引脚图 一、电路原理 电路采用单片调频发射芯片MC2833进行设计，芯片内部包括阔麦克风放大器、压控振荡器及晶体管等电路。

  4. 图6-47 单片调频发射电路原理图

  5. 调频发射电路采用晶体振荡，晶振使用基频模式，声音信号通过麦克风转换为电信号由第5脚输入集成块内部的放大器进行音频放大和调制，射频信号由集成块的14脚输出，通过C1耦合由13脚进入内部的晶体管V2进行2倍频后由11脚输出，输出信号经过C15耦合进入内部的晶体管V1进行放大，放大后的信号由第9脚输出至发射天线。调频发射电路采用晶体振荡，晶振使用基频模式，声音信号通过麦克风转换为电信号由第5脚输入集成块内部的放大器进行音频放大和调制，射频信号由集成块的14脚输出，通过C1耦合由13脚进入内部的晶体管V2进行2倍频后由11脚输出，输出信号经过C15耦合进入内部的晶体管V1进行放大，放大后的信号由第9脚输出至发射天线。

  6. 二、设计前的准备 1.绘制原理图，根据图6-47绘制，并进行编译检查，元件的参数如表6-2所示。 电路中的单片调频发射芯片MC2833虽然Protel 2004的库中有提供，但尺寸过小，线路连接时不够美观，需要自行设计该元件的符号。MC2833的元件尺寸170mil×250mil，相邻元件引脚间距30mil，元件引脚名及引脚排列参考图6-47。 电位器的符号Protel 2004的库中虽有，但与国标不符，可以复制RES2的图形再增加滑动端的方式新建电位器POT3。

  7. 2.元件封装设计 ⑴立式电阻封装图形：焊盘中心间距100mil，焊盘尺寸60mil，封装名AXIAL-0.1，如图6-48所示。 ⑵电解电容封装图形：焊盘中心间距100mil，焊盘尺寸60mil，元件外形半径100mil，封装中阴影部分的焊盘为电解电容负极，封装名RB.1/.2，如图6-49所示。

  8. ⑶电感封装图形：电感采用8mm×8mm的屏蔽电感，相邻焊盘中心间距3mm，上下两排焊盘中心间距6mm，焊盘尺寸1.524mm，封装名INDU，如图6-50所示。 ⑷电位器封装图形：相邻焊盘中心间距3mm，焊盘尺寸1.524mm，封装名VR，如图6-51所示。 将自行设计的元件封装库设置为当前库，依次将原理图中的元件封装修改为表6-2中的封装形式，最后将文件保存为“单片调频发射电路.SCHDOC”。

  9. 三、设计PCB时考虑的因素 该电路采用双面设计，设计时考虑的主要因素如下。 ⑴PCB的尺寸50mm×40mm。 ⑵由于是高频电路，为减小寄生电容和电感的影响，将顶层作为地平面，采用多点接地法。 ⑶晶振靠近连接的IC引脚放置，振荡回路就近放置在晶振边上。 ⑷集成电路电源端的滤波电容C13尽量靠近电源端放置（IC第10脚）。 ⑸音频输入的麦克风布设于PCB的左边，发射的天线布设于PCB的右边输出端附近。 ⑹顶层作为地平面，除地线外，其它连线在底层进行，连线线宽为1mm。 ⑺连线转弯采用45°进行。

  10. 四、PCB自动布局及调整

  11. 4.手工布局调整，通过移动、旋转元件等方法合理调整元件的位置，减少网络飞线的交叉。 执行菜单“查看”→“显示三维PCB板”，显示元件布局的3D视图，观察元件布局是否合理。

  12. 五、地平面设置 由于单片调频发射电路的工作频率为76MHz，频率较高，在布线时要考虑分布参数的影响，为减小分布参数的影响，将顶层作为地平面，采用多点接地方法进行布线。一般采用顶层覆铜的形式解决。 从图6-56中可以看出，所有的GND网络均连接在顶层的覆铜上，实现了高频电路中就近接地的原则。

  13. 六、PCB自动布线及调整 1.自动布线规则设置 由于PCB的顶层作为地平面，只能在底层布线，所以布线层规则设置不选中顶层。 执行菜单“设计”→“规则”，屏幕弹出 “PCB规则和约束编辑器”对话框，设置自动布线规则，内容如下。 安全间距规则设置：0.254mm，适用于全部对象； 短路约束规则：不允许短路； 导线宽度限制规则：所有线宽均为1mm； 布线层规则：选中Bottom Layer，去除Top Layer的选中状态，相当于单面布线； 布线转角规则：45°转弯； 其它规则选择默认。

  14. 2.自动布线 执行菜单“自动布线”→“全部对象”，屏幕弹出“Situs布线策略”对话框，单击“编辑层方向”按钮，屏幕弹出 “层方向”对话框，单击【当前设置】区下的【Top Layer】后的 “Automatic”，屏幕出现下拉列表框，选中其中的“Not Used”（不使用本层）；单击【Bottom Layer】后的 “Automatic”，选中其中的“Any”（ 任意方向布线），这样在布线时顶层不再布线，所有除地以外的连线都布在底层。 由于违反了两面走线正交原则，系统会出现警告信息，忽略该信息。 选中【锁定全部预布线】复选框锁定预布线，单击“Route All”按钮对整个电路板进行自动布线。

  15. 自动布线后的效果如图6-57所示，图中R7存在锐角走线，影响电气性能，ANT的连线出现绕行等需要进行手工调整。自动布线后的效果如图6-57所示，图中R7存在锐角走线，影响电气性能，ANT的连线出现绕行等需要进行手工调整。 3.手工布线调整 执行菜单“工具”→“取消布线”→“元件”， 拆除需要调整的元件上的连线；修改元件网格为0.05mm，适当微调元件位置；将工作层切换到Bottom Layer，并对拆除连线的重新进行布线；将工作层切换到TOP Layer，双击覆铜重新更新覆铜。 手工调整后的PCB如图6-58所示。

  16. 七、高频PCB设计（实训） 参考书本P223实训二

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