资源简介

《电子线路图绘制与PCB制作》
项目三教案
教 案
教师姓名 授课形式 讲、做 授课时数 2
授课日期授课班级
授课章节名称及教学内容、 目的、要求 项目三 直流稳压电源印制电路板设计3.1项目要求3.2 项目任务任务一 新建PCB文件目的要求： 掌握创建PCB工程、建PCB文件方法理解印制电路板中的元素
教学重点教学难点 教学重点：创建PCB工程、建PCB文件教学难点：印制电路板中的元素
使用教具 电脑，多媒体
课外作业 P105. 1~4
备注 上机操作：建PCB工程、建PCB文件
教 学 设 计
过 程 教学内容 教学方法 时间分配
任务引入 通过设问方式引入本节教学任务 师生互动 5分钟
知识和能力 知识点： 创建PCB工程、建PCB文件印制电路板中的元素能力要求：能完成PCB工程创建、建PCB文件掌握印制电路板知识 利用PPT和软件展示进行讲解。 40分钟
操练 指导学生进行PCB工程创建知识操作练习 软件操作 10分钟
总结归纳 结合实操总结PCB的基本知识。 讲授 5分钟
巩固训练 对照课程内容完成练习 学生练习 30分钟
教 学 内 容
项目三 直流稳压电源印制电路板设计
任务一 新建PCB文件
1. PCB文件的建立
(1) 打开“直流稳压电源”工程设计
(2) 新建“直流稳压电源”PCB文件
在“直流稳压电源”项目名称上右键点击，在弹出的菜单中选择“给工程添加新的（Add new to Project\PCB）”，在当前的工程当中添加了一个新的PCB 文件
2. 印制电路板中的元素
通常在印制电路板上有许多元素，如：元件封装、导线、焊盘等
3. PCB编辑器介绍
打开新建的PCB文件，系统自动切换到PCB的编辑环境，如图3-5所示。在图中打开了一个已有的PCB文件，PCB编辑器的区域分布与原理图编辑环境基本相同，但下面多了一些PCB专用的层面标签和系统按钮，如图3-9所示。
图3-5 PCB编辑器界面
图3-9 层面标签及系统面板
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教 案
教师姓名 授课形式 讲、做 授课时数 2
授课日期授课班级
授课章节名称及教学内容、 目的、要求 项目三 直流稳压电源印制电路板设计任务二 设置PCB编辑器的环境1. 设置PCB的参数2.设置度量单位和栅格3.设置PCB板的形状和大小目的要求： 编辑设定、显示设定单位和栅格、形状和大小
教学重点教学难点 教学重点：PCB的环境设定、单位和栅格、形状和大小教学难点：PCB的环境设定
使用教具 电脑，多媒体
课外作业 P111. 1~4
备注 上机操作：建PCB工程、建PCB文件
教 学 设 计
过 程 教学内容 教学方法 时间分配
任务引入 复习前节课知识通过设问方式引入本节教学任务 师生互动 5分钟
知识和能力 知识点： PCB编辑设定、显示设定栅格、光标形状和大小单位设定能力要求：能完成PCB工程创建、建原理图文件、保存文件 利用PPT和软件展示进行讲解。 40分钟
操练 指导学生进行PCB设定操作练习 软件操作 10分钟
总结归纳 结合实操总结创建工程的基本知识。 讲授 5分钟
巩固训练 对照课程内容完成练习 学生练习 30分钟
教 学 内 容
项目三 直流稳压电源印制电路板设计
任务二 设置PCB编辑器的环境
1. 设置PCB的参数
启动PCB编辑器，执行菜单命令“工具\优先选项（Tools\Preferences）”，如图3-10所示，设置PCB编辑的优先参数。
2. 设置度量单位和栅格
（1）度量单位设置
执行菜单命令“设计（Design）\板参数选项（Board Options）”，打开PCB板选项对话框，如图3-14所示。在此对话框中的设置包括：度量单位、标识显示、捕获选项、图纸位置等参数。
（2）栅格设置
在PCB编辑器中，执行菜单命令“工具（Tools）\栅格管理器（Gril）”，启动栅格管理器，在栅格管理器对话框中双击名称栏，弹出栅格编辑对话框，如图3-15所示。在步进值区设置栅格的大小，显示区设置栅格形状，有两种栅格：线状、点状，栅格1是精美的，栅格2是粗糙的。
3. 设置PCB板的形状和大小
通过执行菜单命令“设计\板的形状（Design Board Shape）”，可以进行PCB板形状和大小的绘制工作。选“Redefine Board Shape”，可以改变扳子形状，这时就会出现绿色的背景，光标上就出现一个十字交叉， 移动鼠标这个十字交叉就会跟着移动，用这个光标在背景上画出一个封闭的曲线，这个曲线内部部分就是定义的PCB 板。
还可以手工操作绘制板的边界，绘制方法雷同于画线的操作，在编辑区域选定机械层面，选择画线工具，在图纸上单击鼠标左键，确定PCB板边界起点；移动鼠标画线，拐角处可以单击，按空格键可以改变拐角形状；绘制完成边界框后，可以单击鼠标右键退出绘制工作。
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教 案
教师姓名 授课形式 讲、做 授课时数 2
授课日期授课班级
授课章节名称及教学内容、 目的、要求 项目三 直流稳压电源印制电路板设计任务三 规划印制电路板的工作层面1. 工作层面的类型2. 设置PCB工作层面3. 连线工具栏的使用目的要求： 理解PCB的物理类层面、系统类层面掌握板层颜色设置、连线工具栏
教学重点教学难点 教学重点：PCB工作层面设置、连线工具栏的使用教学难点：PCB工作层面设置
使用教具 电脑，多媒体
课外作业 P123. 1~2
备注 上机操作：PCB工作层面设置、连线工具栏的使用
教 学 设 计
过 程 教学内容 教学方法 时间分配
任务引入 复习前节课知识通过设问方式引入本节教学任务 师生互动 5分钟
知识和能力 知识点： PCB的物理类层面、系统类层面板层颜色的设置、连线工具栏能力要求：能完成PCB工程创建能进行板层颜色的设置使用连线工具栏 利用PPT和软件展示进行讲解。 40分钟
操练 指导学生进行PCB工作层面设置的操作练习 软件操作 10分钟
总结归纳 结合实操总结PCB设置的基本知识。 讲授 5分钟
巩固训练 对照课程内容完成练习 学生练习 30分钟
教 学 内 容
项目三 直流稳压电源印制电路板设计
任务三 电路板层面规划
1. 工作层面的类型
通常PCB有多个工作层面，各工作层面有不同的作用，所以我们要合理、准确设置所需的工作层面。一般把工作层面按照不同的功能分成两大类：物理层面和系统层面，各层面的作用如下所述。
a．物理类层面
（1）Signal Layers(信号层)
（2） Internal Plane Layers(内部电源/接地层)
（3) Mechanical Layers(机械层)
（4）Drill Layers(钻孔位置层)
（5）Solder Mask(阻焊层)
（6）Paste Mask Layers(锡膏防护层)
（7）Silkscreen Layers(丝印层)
（8）Other(其它层)
其它层主要有： Keep Out(禁止布线层)、Multi Layer(设置多层面)。
Keep Out(禁止布线层)，是用于绘制电路电气边界，在自动布线时使用，手工布线不需要设置。
Multi Layer(设置多层面)，是放置焊盘的。在该层面上放置的焊盘，系统会自动地加载到所有信号层上。
b．系统类层面
系统层面是用来显示PCB必要的系统信息，提供了6个系统层面，具体如下。
·DRC Error (错误层)：用来显示PCB错误信息。
·Connect (连接层)：显示元器件的连线关系（鼠线）。
·Pad Holes (焊盘孔层)：显示PCB中的焊盘。
·Via Holes (过孔孔层)：显示PCB中过孔信息。
·Visible Grid (可视网格层)：有2个可视栅格层，显示大小不同的两种栅格。
2. PCB工作层面设置
（1）增加信号层
通过执行菜单命令“设计（Design）”中选中“层叠管理器Layers Stack Manager”，打开PCB层面堆栈对话框, 选项 “Add Layer”增加层，“Add Internal Plane”增加内电层。
（2）板层颜色设置
通过执行菜单命令“设计（Design）”中选中“板层颜色（Board Layers & Colors）”，打开PCB视图配置对话框，在板层和颜色区设置层面.
3. 连线工具栏的使用
在PCB设计中，连线工具栏的使用很多，大家熟练操作可以提高PCB设计效率。连线工具栏如图3-22所示。
图3-22 连线工具栏
（1） 交互式布线工具
（2） 放置焊盘
（3） 放置过孔
（4） 边缘法放置圆弧
（5） 放置填充
（6） 放置多边形
（7） 放置字符串
（8） 放置元件封装
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教 案
教师姓名 授课形式 讲、做 授课时数 2
授课日期授课班级
授课章节名称及教学内容、 目的、要求 项目三 直流稳压电源印制电路板设计任务四 布局直流稳压电源印制电路板1）规划电路板2）装入网络表和元件3) 元件封装布局目的要求： PCB工作层面设置、装入网络表和元件、元件封装布局
教学重点教学难点 教学重点：装入网络表和元件、元件封装布局教学难点：规划电路板
使用教具 电脑，多媒体
课外作业 P129. 1
备注 上机操作：装入网络表和元件、元件封装布局
教 学 设 计
过 程 教学内容 教学方法 时间分配
任务引入 复习前节课知识通过设问方式引入本节教学任务 师生互动 5分钟
知识和能力 知识点： PCB工作层面设置装入网络表和元件、PCB元件封装布局能力要求：能设置PCB工作层面进行装入网络表和元件完成PCB元件封装布局 利用PPT和软件展示进行讲解。 40分钟
操练 指导学生进行简单知识操作练习 软件操作 10分钟
总结归纳 结合实操总结PCB元件布局的基本知识。 讲授 5分钟
巩固训练 对照课程内容完成练习 学生练习 30分钟
教 学 内 容
项目三 直流稳压电源印制电路板设计
任务四 布局直流稳压电源印制电路板
设计直流稳压电源印制电路板，具体步骤如下：
(1) 新建“PCB”文件
(2)准备原理图、网络表
（3）规划电路板
在PCB文件中，按要求设置电路板的大小：长4000mil，高3000mil，在机械层4上用直线工具画上边界，再选禁止布线层（Keepout Layers），同样画上边框。
在“设计”菜单中，用层叠管理和板层颜色两个命令，完成工作层面设置。
（4）PCB元件库加载
执行“设计\添加\移除库（Design\Add\Remove Library）”菜单命令，或可以单击PCB窗口右边的“库”标签，并单击上面“Library”按钮，将弹出“可用库（Avaiable Library）”对话框，选“安装（Installed）”项，在元件列表框中找到所需要的元件库文件后，单击“打开”按钮，即可添加被选中的元件库。
（5）工程更改和元件加载
执行“设计\更改（Design\Import Changes From）直流稳压电源.PrjPcb”菜单命令，系统会自动跳出来“工程更改（Engineering Change Order）”对话框，当确认加载没有什么错误，就左键点击“生效更改（Validate Changes）”按键，再点击“执行更改（Execute Changes）”按键，会再出来绿色的标记，加载项目是正常的。把网络表加载到这个PCB 文件中了，同时元件也加载进来了。
（6）元件布局
在装入网络表和元件后，手工画上电路边界（之前已经有边界的话此处跳过），便可以开始对元件进行布局了。可以自动布局也可以手动布局，在布局之前先设置PCB布局规则，如：元件间距、方向等。
(7) PCB自动布线及文件保存
无锡科技职业学院
教 案
教师姓名 授课形式 讲、做 授课时数
授课日期授课班级
授课章节名称及教学内容、 目的、要求 项目三 直流稳压电源印制电路板设计3.3知识拓展 知识点一 印制电路板基本知识知识点二 元件布局规则知识点三 PCB编辑器使用目的要求： 印制电路板组成、PCB设计流程、元件布局规则
教学重点教学难点 教学重点：元件布局规则、PCB编辑器使用教学难点：元件布局规则
使用教具 电脑，多媒体
课外作业 P145. 1~2
备注 上机操作：元件布局规则、PCB编辑器使用
教 学 设 计
过 程 教学内容 教学方法 时间分配
任务引入 复习前节课知识通过设问方式引入本节教学任务 师生互动 5分钟
知识和能力 知识点： 印制电路板组成PCB设计流程元件布局规则能力要求：能完成PCB工程设计掌握PCB设计流程及元件布局规则 利用PPT和软件展示进行讲解。 40分钟
操练 指导学生进行拓展知识操作练习 软件操作 10分钟
总结归纳 结合实操总结创建PCB工程的基本知识。 讲授 5分钟
巩固训练 对照课程内容完成练习 学生练习 30分钟
教 学 内 容
项目三 直流稳压电源印制电路板设计
3.3 知识拓展
知识点一 印制电路板基本知识
1. 认识印制电路板
（1）印制电路板的组成
我们把结构紧密、强度高的玻璃纤维布浸入树脂中，硬化就得到了隔热绝缘、不易弯曲的树脂板，这个树脂板就称为基板。
（2）印制电路板的分类
◆ 印制电路板按基材的性质可分为：刚性印制板和挠性印制板两大类。
◆ PCB按电路板布线层数可将电路板分成：单面板、双面板和多面板。
2.印制电路板设计步骤
知识点二 元件布局规则
1.元件布局原则
我们对电路的元器件进行布局时，要根据电路的功能进行布局，元器件布置时，首先按一定的方式分组，同组的放在一起，不相容的器件要分开布置，以保证各元器件在空间上不相互干扰。
2.电路布局规则
在元件布局前先要设置电路布局规则，执行“设计(Design)\规则(Rule)”菜单命令，打开规则编辑器，单击“Placement”元件布局规则设置选项卡，如图3-53所示，其中列出了6类布局相关规则，有：元件间距设置、元件方向、元件放置层面等。
知识点三 PCB编辑器应用工具的使用
在PCB设计中，应用程序工具栏的使用非常频繁，熟练操作这些按钮，可以提高人们设计效率。应用程序工具栏如图3-60所示。
1. 实用工具
2．排列工具栏
3.查找选择工具
4.放置尺寸工具
5.放置空间
6.栅格工具
7. 画面显示操作
8. PCB窗口管理
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