04PCB设计全过程

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网络表、封装部分

一、网络表

原理图画好之后，封装全部命名好之后，生成一个网络表，记录了原理图的所有信息：封装的信息、网络表的信息等。

网络表式连接原理图和 PCB 的一个文件。

二、封装

封装获取的四种方式：

1. 从完整的 PCB 文件中提取 PCB 库或者单一的需要的 PCB 封装
2. 按需要修改现成的、别人的 PCB 文件变成自己的
3. 嘉立创商城文件中下载封装变成自己的
4. 自己从零开始画

PADS软件介绍部分

一、软件介绍

我只想说：学习任何一款 PCB 画图软件都可以，最核心的竞争力是 PCB 板的精益求精的设计力。

二、记得设置原点

三、PCB板各个层总结

参考：PCB Layout各层含义与分层原则_pcblayout-CSDN博客

板框、板层、规则部分

一、板框

1. 机械部门画好（基本是用 CAD 软件画图），导出 DXF 格式，选择毫米为单位，导入到对应的层并设置成板框。
2. 简的板框由硬件工程师自己画好，该过程中要充分利用原点和相对距离。

注意：螺丝孔的设置需要保留安全距离，在顶层和底层都要标明，周围不要布置器件。

二、板层

1. 一层板：一面板，无打孔
2. 二层板：两面板，两面放器件，可打孔
3. 多层板自行了解

三、规则

1. 布线安全距离：一般为 6mil，8mil，很密的布线时为 4mil。
2. 电源大过孔，信号小过孔。

与原理图同步操作部分

1. 分离元器件：将重叠的元器件打散分布。
2. 根据原理图中的八个模块，将 PCB 同步原理图操作，将 8 个模块分布在画好的 PCB 板框周围。
   PADS 与 OrCAD 无法直接同步，通过 PADS 的兄弟子软件作为中介进行同步。

   

 整体布局、主电源详细布局部分

一、整体布局

1.1布局思想

首先确定板子的大小为：200mm × 120mm，不然等器件放上去之后再调板子大小非常的麻烦。

整体布局需要考虑：外部接入、

1. 主芯片：中心。方便与所有器件四通八达。
2. 电源部分：左上角和左下角。方便分别接入电源。
3. 无线部分：中间上方。天线、SIM 弹片式卡座、WIFI均需要靠边。
4. 显示：右上角。符合人体工学。
5. 按键、LED灯、蜂鸣器：右下角。方便按键，符合人体工学。
6. 电机：右边边缘。由于是电机接口，需要边缘位置。
7. 调试接口：中间下方。方便烧录，需要边缘位置。

全局最重要的图：

1.2注意事项

1. 单面放元器件一定要提前完成布局。
2. 先放大器件，再放小器件。

二、主电源详细布局

见之前DCDC和LDO的笔记

LDO、STM32外围详细布局部分

一、LDO

注意事项：

1. LDO必须要经过4个滤波再到GPRS
2. LDO周边器件摆放原则：先大后小；先重要再次要（如先反馈再灯和使能）
3. 滤波器件和GPRS模块尽量的近，防止电压下拉。

3.3V 的LDO也是同样的道理

二、STM32外围

就近：晶振、11个滤波电容（各自分布）、VDDA电容（也是各自分布）

周边：上电复位（电容就近、开关可以远离）、BOOT、Flash等

图见“全局最重要的图”

板框定型

1. 根据上孔的螺丝大小确定：打孔的内直径；孔的外直径
2. 根据上孔的位置，配合坐标对称、翻转确定：4个孔的中心位置，再放置内外径

布线步骤说明

一、预布局

1. 先根据线将所有的器件全部摆到板子上，就先根据飞线的长度与连接关系随意摆放。这是单面板的特点，确定板子上能放下所有的器件后，最后少量的器件可以不放。
2. 并且发现老师讲解的所有步骤中，只非常小心的摆放了所有跟电源有关的器件。这所有两个字是指板子上的：主电源、所有降压、STM32 电源滤波、上电复位、晶振、启动电路
3. 就可以开始走线了

二、布线说明

布线的顺序是：重要→次要

1. 电源（GPAS电流大，电机电流也大）
2. 主控外围
3. 外设、TF卡（因为这两者管脚无法重映射，就是非常固定的意思，无法修改变化）
4. 外设（可映射，就可以适当调整原理图，方便布线）
5. 电源信号（5V、4V、3V的走通）
6. 地线处理
7. 规则检查
8. 铺铜

主电源布线部分

1、充分利用 PCB 固定器件位置的功能

2、继电器部分

1. NC和NO两条线距离太近，故在中间开窗、镂空
2. 需要靠近板子的边缘
3. 继电器是一个小电流控制大电流的器件。
   其中的小电流分成两个部分，第一部分为连接其他其他器件的控制部分，细走线；另是控制大电流部分，约有几十毫安的小电流，用较粗走线。
   被控制的大电流，用很粗的走线 80mil。

3、引入电源（→主电源）部分

1. 走线粗 100mil
2. 板子边缘
3. 电源正极用铜皮，在允许范围内尽量面积尽量大
4. 电源地打孔
5. 焊盘用于散热也需要打孔
6. 除主环路以为其他线路可以细一点
7. 采样点（引出电源的地方）一定是经过滤波电容以后
8. 背面走线不要割裂背面的地平面
9. 画好后固定位置

两个LDO布线部分

1. 5V电源经过电容给继电器供电。
2. 画PCB的过程中发现大电流，要反过去原理图修改经过该大电流的电阻或者电容为大封装，一定要返回原理图修改不要直接在PCB板中修改。
3. 4V/2A 给 GPRS 天线供电，要先将 GPRS 固定好，因为 GPRS 是高频部分，不能影响其信号质量，也不能让其影响其他信号质量，并且各个环路也要小。
4. 5V→（粗）4V/2A、5V→（粗）3.3V/1A：两个LDO自身环路小，信号细，电源粗。

STM32外围布线

必须将位置固定条件比较多和位置定的比较死的器件先画，如下面三样：

1. 晶振：靠近单片机，下方板不允许走线。
2. 电源配电容，并尽量远离晶振。
3. 复位电路，并尽量远离晶振。

GPRS模块布局布线

一、隶属于无线部分

二、原理图回顾如下：

三、PCB注意事项

1. 电源部分：GPRS 瞬间电流可达 2A ，故配的电容要尽量靠近芯片电源引脚，避免电源不稳定。
2. 天线口要进行 50 欧姆的电源匹配。
3. SIM 卡要避免天线干扰。

四、天线口布局布线

1、布局：天线口（放在边缘）→天线口周边→主芯片模块

2、布线

1. 芯片：供电电容（近、线粗）
2. 天线：阻抗匹配（双面板，板厚 1.6 mm，要用软件计算，此出用的是嘉立创，计算结果为：走线30mil ，类包铜处理 6mil 间距（后续需要在看资料深入了解一下））

3、SIM 弹片式卡座

1. 3个信号细，电源粗
2. 电源→电容→电阻→引脚

电机部分布局布线部分

1、原理图回顾

2、提前说明注意事项

1. LC滤波：因为电机产生的干扰为低频干扰，需要用LC滤波。
2. 在电路板上给人的感觉是通过对应电机的芯片，左边连接单片机接收控制信号，右边向电机传达信号。
3. 那你就要注意了，供电怎么办呢？不同的电机供电不一样
   有电机供电不是由芯片供电，是由电机内部供电，从芯片上的地线流入地，故芯片的地上会流过一个大电流，意味着布线时是一根粗线。
   有的芯片内部是一个桥路，上面所说的大电流的地不会经过芯片的地，而是走该芯片：电源→电容→地的地。

3、PCB画图示意图

电源和地线处理

1、电源共有：主电源（系统电源，就是两种供电方式那里）、5V电源、4V电源、3.3V电源

尽量在顶层走线，在底层走线的话，不要影响地平面。

2、操作技巧：

1. 画 XXX 电源的时候可一将该电源设置成亮眼的颜色，方便看到全局所有有该电源的地方。
2. 顶层（长）→底层（短）→顶层（长）
3. 铺地铜时被挡道的地线可以手动连到最附近的地，让其他的线稍微让一让位置。
4. 最后记得在适当处打孔，使顶层和底层的阻抗小一点。

3、最大的感悟:
老师在讲课的过程中非常详细的知道所有器件的性能、特点，非常清楚的知道哪根电源线需要粗，哪根电源线可以细，所以还是要多看数据手册。

设计经验总结分享

1、定板框：200mm x 120mm

2、设计

1. 完成的地平面，尽量顶层走线
2. 预布局
3. 分模块走线：电源（线很粗，要先走）
4. 铺铜、微调