電子產(chǎn)品制圖與制板競(jìng)賽技巧

◆周麗梅

(江蘇省靖江市中等專業(yè)學(xué)校電氣部)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)技術(shù)，已經(jīng)成為人們進(jìn)行電子設(shè)計(jì)不可缺少的工具。利用該工具，可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出印制板的整個(gè)過程在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)處理完成。

近年來，我指導(dǎo)學(xué)生參加了泰州市高職組和中職組電子產(chǎn)品裝配競(jìng)賽，取得了一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)的可喜成績(jī)，對(duì)技能大賽及相關(guān)課程教學(xué)改革深有感觸，現(xiàn)結(jié)合《Protel DXP2004》競(jìng)賽要點(diǎn)談?wù)劶记伞?/p>

一、如何使學(xué)生快速入門

1.理論聯(lián)系實(shí)際，先認(rèn)識(shí)電路圖和印制電路板

在學(xué)習(xí)Protel DXP軟件前，可先給學(xué)生展示一些現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)的電路圖和印制電路板，激發(fā)學(xué)生對(duì)所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生興趣。

2.必須新建項(xiàng)目工程文件

在這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，在教學(xué)過程中，應(yīng)要求學(xué)生在新建原理圖之前要先新建一個(gè)工程項(xiàng)目，而不是自由文件(Free)。這樣要求可以使學(xué)生養(yǎng)成良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣。因?yàn)樵诶肞rotel DXP設(shè)計(jì)時(shí)，有一系列的工作要做，而不僅僅是畫一張電路原理圖。先新建一個(gè)工程再新建其他文件便于管理和設(shè)計(jì)。如果是只畫一張?jiān)韴D而無PCB板設(shè)計(jì)，那么只新建原理圖也可以。

二、競(jìng)賽教學(xué)中注意的問題

Protel DXP包含了原理圖設(shè)計(jì)和PCB電路板設(shè)計(jì)兩個(gè)板塊。在教學(xué)時(shí)，可以先介紹原理圖設(shè)計(jì)部分，然后介紹PCB設(shè)計(jì)部分，分塊講授，逐層深入地進(jìn)行講解。

1.原理圖設(shè)計(jì)部分

在Protel電子電路板設(shè)計(jì)中，原理圖的設(shè)計(jì)是其他設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提。在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意向?qū)W生強(qiáng)調(diào)以下問題:

(1)放置元件。對(duì)于初學(xué)者來說，兩個(gè)基本元件庫(kù)就基本夠用了。復(fù)雜的電路畫法我們更多是采用搜索元件的辦法來查找元件。

(2)電氣對(duì)象和非電氣對(duì)象要區(qū)別開來。在教學(xué)過程中，常發(fā)現(xiàn)學(xué)生在初學(xué)時(shí)容易犯混淆電氣對(duì)象和非電氣對(duì)象的錯(cuò)誤，常見的有兩種:①Wire(導(dǎo)線)和Line(直線)的混淆。Wire是電氣對(duì)象是電線;而Line是非電氣對(duì)象，是一種圖形，是畫圖的鉛筆，學(xué)生就明白了。

2.PCB 設(shè)計(jì)部分

PCB設(shè)計(jì)是Protel DXP設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。在學(xué)習(xí)PCB設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)以下問題:

(1)規(guī)劃電路板。電氣邊界在Keep－Out Layer(禁止布線)層繪制，不管是電路板的物理邊界還是電氣邊界，都必須是閉合圖形。

(2)放置元件。PCB上元件的放置是指元件封裝的放置。放置元件封裝有自動(dòng)放置和手動(dòng)放置有兩種方式。一般采用自動(dòng)放置，特殊情況可手工修改元件封裝。

(3)正確地設(shè)置布線規(guī)則。

三、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容提出了新要求

1.快速制圖制板

除上述常規(guī)放置元件的方法外，還可以快速放置和修改元件。例如:

①先放一個(gè)元件R1，修改完屬性、封裝后按shift鍵，同時(shí)按鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)便會(huì)有R2，同樣的方法拖動(dòng)放置R3、R4，等等。當(dāng)然也可以采用全局設(shè)置的方法對(duì)元件屬性、封裝進(jìn)行統(tǒng)一修改，大大提高了競(jìng)賽設(shè)計(jì)速度。

②在元件庫(kù)欄點(diǎn)擊要放置的元件，移動(dòng)鼠標(biāo)到工作區(qū)，此時(shí)鼠標(biāo)上有浮動(dòng)的元件，按Tab鍵，出現(xiàn)元件屬性修改對(duì)話框，修改完R1元件屬性封裝后，放置R1，再單擊一次鼠標(biāo)放置了R2，再單擊一次鼠標(biāo)放置了R3……

③采用粘貼隊(duì)列的方法

2.舉例說明——2008年全國(guó)技能大賽電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試技能競(jìng)賽試題

要求:繪制雙面電路板圖

(1)電路板尺寸為不大于:4000mil(寬)×3800mil(高);

(2)將單片機(jī)控制與顯示電路和風(fēng)扇及加熱電路分區(qū)域布局;所有元件均放置在TopLayer;

(3)信號(hào)線寬10mil，VCC線寬20mil，接地線寬30mil;

(4)對(duì)風(fēng)扇及加熱電路區(qū)域進(jìn)行鋪銅操作，填充格式為45Degree，與GND網(wǎng)絡(luò)連接，工作層為Bottom Layer;

(5)在電路板邊界外側(cè)注明自己的工位號(hào)。

布線規(guī)則要點(diǎn):

①可以在Files中根據(jù)模板新建區(qū)域，點(diǎn)擊PCB Board Wizard來規(guī)劃電路板的尺寸，也可以在PCB文件中，在禁止布線層規(guī)劃尺寸。

②兩個(gè)電路元件放置時(shí)分區(qū)域布局，所有元件放置頂層;

③設(shè)置布線規(guī)則:最小間隙默認(rèn)10mil，不要修改，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不要修改;信號(hào)線寬設(shè)置是選擇全部，10mi默認(rèn)不要修改，然后點(diǎn)擊Width，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇新建規(guī)則出現(xiàn)Width_1對(duì)話框，在第一匹配對(duì)象中選擇網(wǎng)絡(luò)VCC，線寬20mil;點(diǎn)擊Width_1點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇新建規(guī)則，出現(xiàn)Width_2對(duì)話框，在第一匹配對(duì)象中選擇網(wǎng)絡(luò)GND，線寬30mil。

Routing Layers選擇TopLayer和Bottom Layer

④布線優(yōu)先級(jí)Routing Priority全部對(duì)象優(yōu)先級(jí)別0，如上新建規(guī)則Routing Priority_1，網(wǎng)絡(luò)VCC優(yōu)先級(jí)別1，如上新建規(guī)則Routing Priority_2，網(wǎng)絡(luò)GND優(yōu)先級(jí)別2，數(shù)字越大級(jí)別越高。

⑤自動(dòng)布線全部對(duì)象，點(diǎn)擊Route All，完成自動(dòng)布線。

⑥對(duì)風(fēng)扇及加熱電路區(qū)域進(jìn)行鋪銅操作。

3.加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

原先的市賽DXP2004從給定電路圖生成PCB板，到江蘇省競(jìng)賽給你一個(gè)產(chǎn)品實(shí)物，以給定實(shí)物來畫電路圖再制成電路板也就是駁圖競(jìng)賽，這使我們充分認(rèn)識(shí)到我們?cè)谟?xùn)練上更應(yīng)嚴(yán)要求。

要掌握PCB識(shí)讀技巧，首先了解元件的布局、元件的功能和單元電路功能的劃分等。

要認(rèn)清單元電路功能、要認(rèn)清PCB板上芯片或元件的型號(hào)、平時(shí)多掌握一些元器件的封裝形式。此外還應(yīng)抓住核心元件，以核心元件的供電和信號(hào)輸入輸出作為識(shí)別PCB的出發(fā)點(diǎn)來進(jìn)行駁圖。通常核心元件是集成電路、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、78系列三端穩(wěn)壓器、數(shù)碼管、晶閘管等等。這些核心元件是有源器件，須供電才能工作。常見的封裝有TO－92、TO－220等。國(guó)產(chǎn)的90系列，除9012、9015是PNP管外，其余均是 NPN 管，管腳分別為1、2、3 分別為 E、B、C。

當(dāng)然要學(xué)好駁圖不是一朝一夕，無論是電子工程師，還是電子維修人員、競(jìng)賽的是學(xué)生還是老師，都應(yīng)學(xué)無止靜，只有經(jīng)過不懈的努力才能成功。

［1］任富民.電子 CAD－Protel DXP電路設(shè)計(jì)［M］.北京:電子出版社，2007.

［2］王正勇.Protel DXP實(shí)用教程［M］.高等教育出版社，2009.