电子工艺实验教案资料_电子技术实验教案

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实验七 运用Altium Designer软件设计PCB图

一、实验目的1.熟悉并掌握Altium Designer软件的各种基本操作

2.掌握绘制PCB板图的方法

二、实验仪器

笔记本电脑 Altium Designer 软件

三、实验内容

(1)创建一个新的PCB文件

在你将设计从原理图编辑器转换到PCB编辑器之前，你需要创建一个有最基本的板子轮廓的空白PCB。在Protel DXP中创建一个新的PCB设计的最简单方法是使用PCB向导，这将让你选择工业标准板轮廓又创建了你自定义的板子尺寸。在向导的任何阶段，你都可以使用Back按钮来检查或修改以前页的内容。要使用PCB向导来创建PCB，完成以下步骤：

1、在Files面板的底部的“根据模板新建”单元点击PCB Board Wizard创建新的PCB。如果这个选项没有显示在屏幕上，点每个单元右上角向上的箭头图标，关闭上面的一些单元。

2、PCB Board Wizard打开。你首先看见的是介绍页。点Next按钮继续。

3、设置度量单位为英制（Imperial），注意，1000 mils = 1 inch。

4、向导的第三页允许你选择你要使用的板轮廓。在本实验中我们使用我们自定义的板子尺寸。从板轮廓列表中选择Custom，点击Next。

5、在下一页，你进入了自定义板选项。在本实验电路中，一个2 x 2 inch的板子将给我大量的空间。选择“矩形”并在Width和Height栏键入2000。取消选择Title Block & Scale、Legend String 和 Dimension Lines 以及 Corner Cutoff 和 Inner Cutoff。点击Next继续。

6、在这一页允许你选择板子的层数。我需要两个signal layer，不需要power planes。点击Next继续。

7、在设计中使用的过孔（via）样式选择“只显示过孔”，点击Next。

8、在下一页允许你设置元件/布线的逻辑。选择“通孔元件”选项，将相邻焊盘（pad)间的导线数设为One Track。点击Next继续。

9、下一页允许你设置一些应用到你的板子上的设计规则。设为默认值。点Next按钮继续。

10、最后一页点击Finish关闭向导。

11、PCB向导现在收集了它需要的所有的信息来创建你的新板子。PCB编辑器将显示一个名为PCB1.PcbDoc的新的PCB文件。

12、PCB文档显示的是一个默认尺寸的白色图纸和一个空白的板子（即带栅格的黑色区域）。要关闭图纸，选择“设计”»“PCB板选择项”，在“图纸位置”对话框取消选择“显示图纸”。

13、现在图纸被关闭，选择“查看”»“整个PCB板”（热键V，F）将只显示板子形状。

14、选择“文件”» “另存为”来将新PCB文件重命名（用*.PcbDoc扩展名）。指定你要把这个PCB保存在你的硬盘上的位置，在文件名栏里键入文件名Multivibrator.PcbDoc并点击Save。

（2）将新的PCB添加到项目

添加方法很简单，只需要在屏幕左侧的面板中将该PCB文件拖到Multivibrator.PrjPCB下面即可。（3）转换设计

在将原理图信息转换到新的空白PCB之前，确认与原理图和PCB关联的所有库均可用。由于在本实验中只用到默认安装的集成元件库，所有封装也已经包括在内了。只要项目已经编辑过并且在原理图中的任何错误均已修复，那么使用Update PCB命令来启动ECO就能将原理图信息转换到目标PCB。（4）更新PCB 将项目中的原理图信息发送到目标PCB：

1、在原理图编辑器选择“设计”» Update PCB(Multivibrator.PcbDoc)。项目修改，“工程变化订单”对话框出现。

2、点击“执行变化”将改变发送到PCB。完成后，状态变为完成（Done）

4、点击Close，目标PCB打开，而元件也在板子上以准备放置。如果你在当前视图不能看见元件，使用热键V、D（查看文档）。

（5）设置PCB工作区

在将元件定位在板子上之前，我们需要设置PCB工作区，如栅格、层。栅格（Grids）

在开始定位元件之前，我们需要确认放置栅格设置正确。放置在PCB工作区的所有对象均排列在称为捕获栅格（snap grid）上。这个栅格需要设置得适合我们要使用的布线技术。

实验中电路用的是标准英制元件，其最小引脚间距为100mil。我们将这个捕获栅格设定为100mil的一个平均分数，50或25mil，这样所有的元件引脚在放置时均将落在栅格点一。当然，板子上的导线宽度和间距分别是12mil和13mil（这是PCB板向导使用的默认值），在平行的导线的中心之间允许最小为25mil。所以最合适的捕获栅格应设为25mil。完成以下步骤设置捕获栅格：

1、从菜单选择“设计”»“PCB选择项”（热键D，O）打开Board Options对话框。

2、在Grids标签，将对话框中的Snap X、Snap Y、Component X 和 Component Y 栏的值设为25mil。注意这个对话框也用来定义电气栅格。电气栅格在你放置一个电气对象时工作，它将忽略捕获栅格而同时捕获电气对象。点击OK关闭对话框。

定义板层和其它非电层

如果你查看PCB工作区的底部，你会看见一系列层标签。PCB编辑器是一个多层环境，你所做的大多数编辑工作都将在一个特殊层上。使用Board Layers 对话框（“设计”»“PCB板层颜色”）来显示、添加、删除、重命名、及设置层的颜色。

在PCB编辑器中有三种类型的层：

1、电气层--包括32个信号层和16个平面层。电气层在设计中添加或移除是在板层管理器中，选择“设计”»“层堆栈管理器”来显示这个对话框。

2、机械层--有16个用途的机械层，用来定义板轮廓、放置厚度，包括制造说明、或其它设计需要的机械说明。这些层在打印和底片文件的产生时都是可选择的。在Board Layers对话框你可以添加、移除和命名机械层。

3、特殊层--包括顶层和底层丝印层、阻焊和助焊层、钻孔层、禁止布线层（用于定义电气边界）、多层（用于多层焊盘和过孔）、连接层、DRC错误层、栅格层和孔层。在Board Layers对话框中控制这些特殊层的显示。

板层控制器

本实验是一个简单设计，使用单面板或双面板布线就可以了。如果设计更复杂些，你可以在板层管理器中添加更多的层。

1、选择“设计”»“层堆栈管理器”显示“图层堆栈管理器”对话框。

2、新层和平面添加在当前所选择的层下面。层的参数，如铜厚和非电参数都会用在信号完整分析中。点击OK关闭对话框。新板打开时会有许多你用不上的可用层，因此，要关闭一些不需要的层。

完成以下步骤来关闭层：

1、按快捷键L显示Board Layers对话框。

2、左击“选择使用的”将那些没有东西的层关闭。

3、确认四个屏蔽层和Drill Drawing层名称旁边的Show按钮因没有勾选而不会显示。点击OK关闭对话框。

（6）在PCB中放置元件

1、按快捷键V、D将显示整个板子和所有元件。

2、现在放置连接器Y1，将光标放在连接器轮廓的中部上方，按下鼠标左键不放。光标会变成一个十字形状并跳到元件的参考点。

3、不要松开鼠标左键，移动鼠标拖动元件。

4、拖动连接时，按下SPACEBAR将其旋转90°，然后将其定位在板子的左边（确认整个元件仍然在板子边界以内），如图Figure 5所示。

5、元件定位好后，松开鼠标将其放下，注意飞线是怎样与元件连接的。

6、参照Figure 5所示放置其余的元件。当你拖动元件时，如有必要，使用SPACEBAR键来放置元件，这样飞线就如Figure 5所示。

元件文字可以用同样的方式来重新定位——按下鼠标左键不放来拖动文字，按SPACEBAR旋转。修改封装

现在我们已经将封装都定位好了，但电容的封装却比我们要求的太大。让我们将电容的封装改成一小的。

1、首先我们要找到一个新的封装。点击“元件库”面板，从库列表中选择Miscellaneous Deivices.IntLib。点击右侧的小方格并选择“封装”显示当前库中的可用封装。我们要的是一个小一些的radial 类型的封装，因此在过滤器栏键入rad。点击封装名就会看见与这些名字相联系的封装。其中封装RAD-0.1就是我们需要的。

2、双击电容，将Component 对话框的Footprint 栏改为RAD-0.1。

3、现在你的板子就如下图所示。

每个对象都定位放置好了，现在是放导线的时候了！（7）手工布线

布线就是放置导线和过孔在板子上将元件连接起来。Protel DXP提供了许多有用的手工布线工具，使得布线工作非常容易。在本实验，我们要将整个板作为单面板来进行手工布线，所有导线都在底层。

现在我们要使用预拉线来引导我们将导线放置在板的底层。

在Protel DXP2004中，PCB的导线是由一系列直线段组成的。每次方向改变时，新的导线段也会开始。在默认情况下，DXP初始时会使导线走向为垂直、水平或45°角，以使很容易地得到专业的结果。这项操作可以根据你的需要自定义，但在实验中我们仍然使用默认值。

1、从菜单选择“放置”»“交互式布线”（快捷键P，T）或点击放置（Placement）工具栏的Interactive Routing按钮。光标变成十字形状，表示你处于导线放置模式。

2、检查文档工作区底部的层标签。TopLayer标签当前应该是被激活的。单击Bottom layer使之处于激活状态。

3、将光标放在连接器Y1的最下面一个焊盘上。左击或按ENTER固定导线的第一个点。

4、移动光标到电阻R1的下面一个焊盘。注意导线是怎样放置的。在默认情况下，导线走向为垂直、水平或45°角。再注意导线有两段。第一段（来自起点）是蓝色实体，是你当前正放置的导线段。第二段（连接在光标上）称作“look-ahead”段，为空心线，这一段允许你预先查看好你要放的下一段导线的位置以便你很容易地绕开障碍物，而一直保持初始的45°/90°导线。

5、将光标放在电阻R1下面的一个焊盘的中间，然后左击或按ENTER键。注意第一段导线变为蓝色，表示它已经放在底层了。往边上移动光标一点，你会看见你仍然有两段导线连接在光标上：一条在下次鼠点击时要放置的实心蓝色线段和一条帮助你定位导线的空心“look-ahead”线段。

6、将光标重新定位在R1的下面一个焊盘上，会有一条实心蓝色线段从前一条线段延伸到这个焊盘。左击放下这条实心蓝色线段。

你已经完成了第一个连接。

7、移动光标将它定位在电阻R4的下面一个焊盘上。注意一条实心蓝色线段延伸到R4。左击放下这条线段。

8、现在移动光标到电阻R3的下面一个焊盘上。注意这条线段不是实心蓝色，而是空心的表示它是一条“look-ahead”线段。这是因为你每次放置导线段时，起点模式就在以水平/垂直和45°之间切换。当前处于45°模式。按SPACEBAR键将线段起点模式切换到水平/垂直。现在这条线段是不实心蓝色的了。左击或按ENTER放下线段。

9、移动光标到电阻R2的下面一个焊盘。你需要再一次按SPACEBAR键来切换线段起点模式。左击或按ENTER放下线段。

10、你现在完成了第一个网络的布线。右击或按ESC键表示你已完成了这条导线的放置。光标仍然是一个十字形状，表示你仍然处于导线放置模式，准备放置下一条导线。

11、现在你可按上述步骤类似的方法来完成板子上剩余的布线。Figure 6显示了手工布线的板子。

12、保存设计。

在你放置导线时注意以下几点：

1、左击鼠标（或按ENTER键）放置实心颜色的导线段。空心线段表示导线的look-ahead部分。放置好的导线段用层颜色来显示。

2、按SPACEBAR键来切换你要放置的导线的horizontal/vertical和start 45° 起点模式。

3、在任何时候按快捷V、F来画面重绘为显示所有对象。

4、在任何时候按PAGEUP 和PAGEDOWN键来以光标位置为中心放大或缩小。

5、按BACKSPACE键取消放置前一条导线段。

6、你不能将不应该连接在一起的焊盘连接起来。Protel DXP将不停地分析板子的连接情况并阻止你进行错误的连接或跨越导线。

7、要删除一条导线段，左击选择，这条线段的编辑点出现（导线的其余部分将高亮显示）。按DELETE键删除被选择的导线段。

祝贺你！你已经手工布线完了你的板设计。自动布线

DXP有自动布线的功能，完成以下步骤：

1、首先，从菜单选择“工具”» “取消布线”»“全部对象”（快捷键U，A）取消板的布线。

2、选择从菜单选择“自动布线”» “全部对象”（快捷键A，A）。

注意自动布线器所放置的导线有两种颜色：红色表示导线在板的顶层信号层，而蓝色表示底层信号层。自动布线器所使用的层是由PCB板向导设置的Routing Layers设计规则中所指明的。

不要介意在你的设计中的布线与Figure 7所示的不一样；而元件的放置也会不一样，两者都不一样仍然会布线。

因为我们最初在PCB板向导中将我们的板定义为双面板，所以你可以使用顶层和底层来手工将你的板布线为双面板。要这样做，从菜单选择“工具”» “取消布线”»“全部对象”（快捷键U，A）取消板的布线。象以前那样开始布线，但要注意顶层和底层的切换。

现在已经完成了PCB板图的绘制工作。

四、实验报告要求

1、按照要求书写报告；

2、报告上附有绘制的PCB图（打印）。

实验八 运用AD软件设计电平指示电路

一、实验目的1.熟悉并掌握Altium Designer软件的各种基本操作

2.掌握绘制电路原理图和PCB板图的方法

二、实验仪器

笔记本电脑 Altium Designer 软件

三、实验内容

上图为电装实习课程中“发光二极管电平指示器”电路图，请同学们按照实验六和实验七的操作步骤要求，运用AD软件绘制上述电路原理图和PCB板图。

四、实验报告要求

1、按照要求书写报告；

2、报告上附有绘制的电路原理图和PCB板图（打印）。