電路板的設(shè)計(jì)流程精選(九篇)

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第1篇：電路板的設(shè)計(jì)流程范文

關(guān)鍵詞 Protel DXP 2004 電路原理圖 印制電路板

中圖分類號(hào)：TN79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供了豐富的軟件，Protel是Altium公司推出的一款功能強(qiáng)大的電子電路CAD軟件，是目前國(guó)內(nèi)電子行業(yè)使用最廣泛的電子電路設(shè)計(jì)軟件。有多個(gè)版本，而職業(yè)院校普遍使用的是Protel DXP 2004，主要用于繪制電路原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB板設(shè)計(jì)等。本文主要介紹在教學(xué)實(shí)習(xí)中運(yùn)用Protel DXP 2004制作印制電路板的方法及注意事項(xiàng)。

1電路板設(shè)計(jì)

對(duì)于在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的電子產(chǎn)品制作來說是先進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，在原理圖設(shè)計(jì)完成之后再生成PCB文件，布線完成后分層打印，再熱轉(zhuǎn)印到電路板上，腐蝕電路板、鉆孔、按裝元件、固定電路板，最后就是調(diào)試性能。對(duì)于用Protel DXP 2004制作印制電路板，其流程圖如圖1所示。

1.1創(chuàng)建新的項(xiàng)目文件

運(yùn)用Protel DXP 2004設(shè)計(jì)印制電路板，首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目工程文件，接著創(chuàng)建原理圖文件和印制電路板設(shè)計(jì)文件，遇到標(biāo)準(zhǔn)庫中沒有的元件還要?jiǎng)?chuàng)建原理圖庫文件和元件封裝庫文件等，每一個(gè)文件都要保存在同一個(gè)文件夾里，以便于管理。

1.2電路原理圖設(shè)計(jì)

電路原理圖設(shè)計(jì)是整個(gè)PCB項(xiàng)目工程的開始，是PCB文件設(shè)計(jì)乃至最后制板的基礎(chǔ)。其最基本的要求是正確性，只有設(shè)計(jì)正確的原理圖才能生成一塊具有指定功能的印制電路板，其次是布局合理，最后在是正確性和布局合理的前提下力求美觀。

1.3印制電路板設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)的最終目的是為了設(shè)計(jì)出電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)是通過印制電路板來實(shí)現(xiàn)的。Protel DXP 2004為設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)者提供了一個(gè)完整的電路板設(shè)計(jì)環(huán)境，使電路設(shè)計(jì)更加方便有效。具體步驟如下：

（1）新建PCB文件。

在當(dāng)前設(shè)計(jì)項(xiàng)目文件中新建PCB文件，與原理圖文件保存在同一個(gè)文件夾。

（2）設(shè)置電路板尺寸。

在Keep―Outlayer層用直線工具繪制電氣邊界，根據(jù)元件大小與多少來確定其尺寸，一般采用標(biāo)準(zhǔn)矩形。

（3）封裝制作。

對(duì)于一些特殊元件的封裝或DXP標(biāo)準(zhǔn)庫中不存在的封裝，就必須自制該元件的封裝。元件的封裝可以用手工繪制也可以用向?qū)ЮL制，首先都要知道元件的外形尺寸和引腳間尺寸，還有外形和引腳間的尺寸，這些尺寸供應(yīng)商提供的資料中可以查到，假設(shè)查找不到，要用千分尺進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量后的尺寸是公制單位，換算成以mil為單位的尺寸（可以取2.54mm=100mil）。要求PCB中的封裝要與元器件實(shí)物大小和形狀相符合，以滿足電路板的裝配要求。

（4）更新生成PCB

在完成原理圖設(shè)計(jì)和元件封裝設(shè)計(jì)后就可以通過原理圖生成印制電路板PCB。采用設(shè)計(jì)同步器更新目標(biāo)PCB電路板，用戶可以不必生成網(wǎng)絡(luò)表文件，直接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和元件的裝入，更新生成PCB后，將進(jìn)行合理的布局。

（5）元器件布局。

對(duì)于PCB設(shè)計(jì)，布局和布線是最為關(guān)鍵的一步。根據(jù)電源接口，輸入輸出接口，或是大功率元件等特殊要求，來確定各元器件的位置，對(duì)于同一功能塊的元器件應(yīng)該盡量放置在一起，布局上的技術(shù)性問題主要靠電路專業(yè)知識(shí)作為基礎(chǔ)，特別是集成度較高、較復(fù)雜的電路板。布局應(yīng)當(dāng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾、布線方便等方面進(jìn)行綜合考慮。

布局元件一般先放置與結(jié)構(gòu)緊密配合的固定位置的元件，比如電源插座、指示燈、開關(guān)和連接插件等；再放置特殊元件，比如發(fā)熱元件、變壓器、集成電路等；最后放置小元件，比如電阻、電容二極管等。注意元件離電路板邊沿的距離應(yīng)在3mm以上便于電路板的定位與安裝。

（6）布線與調(diào)整。

布線是將邏輯連接轉(zhuǎn)換為物理連接的過程，這些物理連接包括：連線、過孔、焊盤、弧線、填充、多邊形覆銅和電源層等。Protel DXP 2004提供了手工布線和自動(dòng)布線兩種，在布線之前，必須先設(shè)定布線規(guī)則。對(duì)于電源、地線，它們的寬度關(guān)系是：地線>電源線>信號(hào)線，普遍信號(hào)線寬度為12mil，電源線不低于18mil，地線一般大于20mil為宜；可以采用大面積銅層做地線。

自動(dòng)布線結(jié)束后，往往存在令人不滿意之處，需要手工調(diào)整，把電路板設(shè)計(jì)得盡善盡美。

（7）存盤打印。

設(shè)計(jì)好的印制電路板需要熱轉(zhuǎn)印到電路板上，這就需要分層打印，頂層、底層分開打印，絲印層要鏡面打印。

2 使用Protel DXP 2004過程中的注意事項(xiàng)

（1）新元件編輯時(shí)，不能用導(dǎo)線代替元件引腳，且每一個(gè)引腳都要有自己的名稱。

（2）在為元件添加引腳時(shí)，一定注意引腳的方向，電氣連接點(diǎn)向外。

（3）原理圖繪制時(shí)，導(dǎo)線的起始點(diǎn)一定要設(shè)置在元件的引腳上。

（4）原理圖符號(hào)與元器件封裝的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是通過原理圖符號(hào)引腳的序號(hào)與元器件封裝的焊盤序號(hào)之間一一對(duì)應(yīng)建立起來的，二者的序號(hào)應(yīng)相同。

（5）必須將原理圖文件和印制電路板文件同時(shí)鏈接到同一個(gè)工程項(xiàng)目文件下，才能自動(dòng)生成印制電路板。

（6）注意先把印刷電路板文件保存，軟件才能進(jìn)行加載網(wǎng)絡(luò)表等操作。

（7）自動(dòng)布線前，所有元件都必須放置到電路板的電氣邊界內(nèi)，否則會(huì)影響布線的布通率。

3制作單面板

3.1單面板制作流程

電路設(shè)計(jì)覆箔板下料表面處理打印電路圖熱轉(zhuǎn)印補(bǔ)缺腐刻（浸泡在1：4FeCl3溶液中腐刻）去膜涂助焊、防氧化劑鉆孔焊接元件檢查調(diào)試檢驗(yàn)包裝成品。

3.2需要注意的問題

在初次表面處理時(shí)，需要用P240-320之間的水沙紙打磨覆銅表面，去除表面的氧化層。并且用5% FeCl3溶液浸泡1分鐘，以增強(qiáng)印墨的粘敷力。腐刻溶液的溫度最好在25℃左右。助防氧化劑是把松香按照1：10的體積比，放入95%的酒精中浸泡24h以上形成的。

第2篇：電路板的設(shè)計(jì)流程范文

【關(guān)鍵詞】 電子實(shí)習(xí) 新模式 Altium Designer

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用中扮演了非常重要的角色。大學(xué)生是未來科技文明發(fā)展的主力，因此在理工科大學(xué)生的電子實(shí)習(xí)課程中引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)是時(shí)展的必然。電路設(shè)計(jì)與仿真方面的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件種類很多，其中Protel設(shè)計(jì)軟件在我國(guó)擁有眾多的用戶，其升級(jí)版本為Altium Designer，功能更加強(qiáng)大，所以我校選擇該軟件作為電子實(shí)習(xí)課程的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)軟件。該軟件簡(jiǎn)單易學(xué)，具有常用的電路圖設(shè)計(jì)功能、電路仿真功能和電路板設(shè)計(jì)功能，還集成了FPGA設(shè)計(jì)開發(fā)功能，并且兼容以前各個(gè)版本。

2 在電子實(shí)習(xí)中引入Altium Designer教學(xué)的具體實(shí)現(xiàn)方法

2.1 電子實(shí)習(xí)的流程

我校電子實(shí)習(xí)采用學(xué)生自主選題的方式，即由老師提供多個(gè)電路，如表1所示。學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)和興趣進(jìn)行選擇，對(duì)于基礎(chǔ)好的學(xué)生，允許其自立課題。學(xué)生對(duì)所選擇的電路進(jìn)行電路仿真、PCB設(shè)計(jì)與制作、電路焊接和調(diào)試，并最終制作成功一個(gè)產(chǎn)品。電路分為模擬部分和數(shù)字部分，學(xué)生主要學(xué)習(xí)模擬部分的仿真與設(shè)計(jì)。本文將以“紅外線心律計(jì)”產(chǎn)品的模擬電路部分為例介紹Altium Designer軟件的具體應(yīng)用。

2.2 用Altium Designer軟件進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)與仿真

使用Altium Designer軟件可以方便地進(jìn)行模擬電路的設(shè)計(jì)與仿真。采用計(jì)算機(jī)模擬仿真可以隨時(shí)修改元器件的參數(shù)，隨時(shí)觀察仿真結(jié)果，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

（1）電路原理圖的設(shè)計(jì)。紅外線心律計(jì)的模擬電路部分由傳感器電路、放大電路、濾波電路、整形電路組成。作用是由紅外線傳感器采集心跳信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路輸出幅度足夠大的方波信號(hào)，供后續(xù)的數(shù)字電路進(jìn)行處理。

原理圖的設(shè)計(jì)是電路仿真和設(shè)計(jì)電路板的基礎(chǔ)，也是初學(xué)該軟件的難點(diǎn)。主要有以下幾個(gè)步驟，如表2。

在實(shí)踐教學(xué)中，重點(diǎn)是針對(duì)學(xué)生經(jīng)常會(huì)犯錯(cuò)誤的操作進(jìn)行講解，有如下幾個(gè)方面：

一是準(zhǔn)確找到所需的元器件。教學(xué)中把常用元件所在的元件庫和元件名稱做在PPT的表格中，方便學(xué)生查找元器件。二是正確連接元器件之間的導(dǎo)線。要求學(xué)生必須把導(dǎo)線連接到元器件引腳的頂端，或者元器件之間的連接采用管腳對(duì)管腳的連接方式，防止電路開路。三是正確標(biāo)注元器件的參數(shù)。在元器件的“Value”選項(xiàng)，正確標(biāo)注該元器件的參數(shù)值，單位為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位。四是排除電氣檢查的錯(cuò)誤。“ERC”檢查會(huì)發(fā)現(xiàn)原理圖中隱藏著的“BUG”，其中的“Error”必須排除，部分“Warning”可以忽略。

（2）原理圖仿真。原理圖繪制完成后，通過反復(fù)修改參數(shù)并仿真來達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。傳感器上得到的信號(hào)一般為10mV左右，放大器的設(shè)計(jì)要求的放大倍數(shù)在1000倍左右。濾波器的設(shè)計(jì)要求截至頻率為10Hz左右。比較器的設(shè)計(jì)要求為能夠輸出占空比為50%左右的方波信號(hào)。仿真時(shí)，在電路的輸入端加入10mV、1Hz的正弦波激勵(lì)源，整個(gè)電路的工作電壓為±12V。通過仿真觀察各個(gè)輸出點(diǎn)的波形，經(jīng)過不斷的調(diào)整，下圖的參數(shù)能夠滿足設(shè)計(jì)的要求，如圖1。

圖2為各個(gè)主要點(diǎn)的瞬態(tài)仿真波形。第一個(gè)為激勵(lì)信號(hào)的波形，第二個(gè)為放大后的波形，第三個(gè)是低通濾波后的波形，第四個(gè)是整型后的方波，該方波接到后續(xù)的數(shù)字電路。

2.3 用Altium Designer軟件進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)

經(jīng)過仿真驗(yàn)證的原理圖經(jīng)過設(shè)計(jì)成為能夠焊接元器件的電路板文件，實(shí)現(xiàn)了虛擬電路到真實(shí)電路板的轉(zhuǎn)變。一般有以下幾個(gè)步驟，如表3。

電路板的設(shè)計(jì)工作比較復(fù)雜，因此在課程中選擇了較為簡(jiǎn)單的模擬部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且電路板是在實(shí)驗(yàn)室通過手工制作，所以在教學(xué)中，有針對(duì)性地對(duì)以下幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)做重點(diǎn)介紹：

一是導(dǎo)入元器件時(shí)的錯(cuò)誤。原因是原理圖繪制有誤，返回原理圖修改對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤。二是元器件的排版和布線規(guī)則的設(shè)定。按照信號(hào)的流程從左往右排版，元器件排列均勻緊湊、美觀。為了方便制板和焊接，電器間距值大于0.5mm，信號(hào)線粗0.5mm，電源線和接地線加粗到0.6mm―1mm，焊盤直徑加大到1.6―2mm，電路板規(guī)劃成大小合適的長(zhǎng)方形，采用頂層布線、自動(dòng)布線和手工布線相結(jié)合的方式。三是設(shè)計(jì)規(guī)則檢查?！癉RC”檢查中的錯(cuò)誤要認(rèn)真排除，比如網(wǎng)絡(luò)名稱不同的導(dǎo)線不能交叉；沒有導(dǎo)線連接的焊盤要仔細(xì)檢查是否有誤。

圖3是設(shè)計(jì)完成的電路板圖紙：

2.4 電路板的制作與調(diào)試

（1）電路板的制作。在實(shí)驗(yàn)室里采用手工制作電路板的方式，具有快速、便宜、方便的特點(diǎn)，滿足簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)調(diào)試的要求。一般經(jīng)過如下幾個(gè)步驟：

下圖為焊接完畢的電路板，如圖4。

（2）電路板的調(diào)試。電路板完成焊接后，進(jìn)入調(diào)試環(huán)節(jié)。通入±12V的電壓，在輸入端接信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)（或者接傳感器），通過測(cè)試仿真時(shí)各個(gè)點(diǎn)的波形，驗(yàn)證了仿真結(jié)果與實(shí)際電路的測(cè)試結(jié)果相吻合。

3 結(jié)語

在電子實(shí)習(xí)中引入Altium Designer軟件教學(xué)，不光使學(xué)生掌握了一種EDA軟件的使用，更重要的是學(xué)習(xí)到了電路圖的設(shè)計(jì)方法和電路板的設(shè)計(jì)方法，并與電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，為學(xué)生在以后的課程學(xué)習(xí)和工作上都有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：電路板的設(shè)計(jì)流程范文

【關(guān)鍵詞】印制電路板 設(shè)計(jì) 布線技巧

設(shè)計(jì)電路是檢查一個(gè)電子工程師是否具備過硬功夫的硬性條件。如果一個(gè)電子工程師將電路原理圖設(shè)計(jì)得很完美，電路板卻不合理，電氣性能必將受到影響，嚴(yán)重時(shí)電氣甚至不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。布線是電路板的設(shè)計(jì)中，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，簡(jiǎn)單來說，前面所做的一切準(zhǔn)備工作都是為它而做的，同時(shí)，布線的設(shè)計(jì)過程也是限定最高， 技巧最細(xì)、工作量最大的。在 PCB 設(shè)計(jì)工作之初，以下幾項(xiàng)步驟是電路板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，為后面的PCB設(shè)計(jì)扮埋下伏筆。

1 原理圖的設(shè)計(jì)

原理圖設(shè)計(jì)是PCB 板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在現(xiàn)實(shí)生活中，有人為了圖方便，就直接去畫PCB 板，不按流程來，結(jié)果造成設(shè)計(jì)的電路錯(cuò)誤百出。 在畫原理圖的時(shí)候，一定要養(yǎng)成一個(gè)好習(xí)慣，按章程辦事，按次序設(shè)計(jì)。 首先，一定要保證電氣性能連接正確，確保電路圖繪制正；其次，分層設(shè)計(jì)時(shí)，特別注意各個(gè)部件能連成一個(gè)整體，這對(duì)后面的布線工作意義重大。

2 元件和網(wǎng)絡(luò)的加載

在加載元件之前，我們首先要保證 PCB 板的邊框大小合適，免得以后會(huì)出現(xiàn)安裝問題。其次，要確保組件放置的適用性，方便布線。邊界的確定、網(wǎng)絡(luò)組件和組件之間的連接加載到框架。在這個(gè)過程中，必須注意包裝形式元素，因?yàn)榻M件封裝代表組件的外觀和焊盤的形狀大小等，正確的封裝形式有利于后面的電路板的正確性。

3 PCB設(shè)計(jì)規(guī)則和布線原則

3.1 PCB的設(shè)計(jì)規(guī)則和限制性因素

PCB的設(shè)計(jì)布線是一項(xiàng)非常甚微的工作，因?yàn)樗鼘I(yè)性強(qiáng)，要確保在最短的時(shí)間內(nèi)做出最合理的布線設(shè)計(jì)，必須遵守一定的規(guī)則，堅(jiān)持科學(xué)、合理布線的原則，并確保設(shè)計(jì)和施工的限制性條件。接下來，要考慮打印線寬度和孔的最大數(shù)量，并行性，和各種因素的相互影響，綜合深入分析，并結(jié)合各種布線工具的性能綜合探究，做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，保證布線的順利高效完成。

3.2 自動(dòng)布線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)原則

（1）首先，布線過程中可以對(duì)布線的位置在必要時(shí)候作出細(xì)微的變化，并結(jié)合實(shí)際情況，選擇使用多種路徑的布線方法。其次，要堅(jiān)持布線的基本規(guī)程，在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)不同的布線層，印制線的質(zhì)量，寬度，以及各種類型各異的盲孔，埋孔作出試用，并記錄各種不同的試用結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，探究各種因素對(duì)設(shè)計(jì)布線結(jié)果的作用。

（2）在進(jìn)行對(duì)印制線和過孔的探究之后，要采用先進(jìn)科學(xué)的布線工具，并應(yīng)用布線工具結(jié)合實(shí)際情況對(duì)開始默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)適當(dāng)做出調(diào)整。同時(shí)，在整個(gè)印制線設(shè)計(jì)和布線過程中，信號(hào)和布線工具的自由度有著密切的關(guān)系，信號(hào)重要性越小，布線工具受到的限制便會(huì)越小，自由度就會(huì)越高。

4 PCB設(shè)計(jì)流程和布線技巧分析

4.1 PCB設(shè)計(jì)流程

PCB的流程設(shè)計(jì)如圖1所示，首先是制作原理圖也就是根據(jù)設(shè)計(jì)制作原理圖，并對(duì)原理圖進(jìn)行調(diào)試，直到ECR編譯通過，通過后產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表，并制作物理邊框，封閉的物理邊框元件布局、走線基本平臺(tái)，自動(dòng)布局起著約束作用，這是整個(gè)流程中重要的環(huán)節(jié)，之后便是要將元件和網(wǎng)絡(luò)引入，并開始元件的布局，注意元件的通風(fēng)散熱，并采取科學(xué)合理的放置順序。

4.2 PCB布線技巧研究

4.2.1 PCB層數(shù)的確定

電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計(jì)初始階段就確定下來。布線層的數(shù)量以及層疊（stack-up）方式會(huì)直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。目前多層板之間的成本差別很小，在開始設(shè)計(jì)時(shí)最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布。

4.2.2 組件的布局

組件的布局是布線中比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，布局會(huì)受到可制造性設(shè)計(jì)規(guī)則的限制，在裝配單位要求可以元件的移動(dòng)時(shí)候，便于電路的優(yōu)化組合，便于實(shí)施布線的自動(dòng)化，圖2即是在相同的組件下，不同的布局策略。一般而言，組件的布局要重點(diǎn)關(guān)注幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，首先，在電源線的布置過程，在PCB布局中要把電源的退耦電路安排在相關(guān)電路附近，避免和電源相近，其次，電路內(nèi)部的電流方向安排，要堅(jiān)持按照優(yōu)先級(jí)來進(jìn)行供電，比如從最后一級(jí)到最前面一級(jí)的開始供電，一般而言，電源的濾波電容會(huì)設(shè)計(jì)在最后最末尾的一級(jí)，最后是對(duì)主流電流通道的設(shè)計(jì)，要在印制導(dǎo)線上設(shè)計(jì)電流的缺口，方便后續(xù)調(diào)試和監(jiān)測(cè)。

4.2.3 扇出設(shè)計(jì)

在扇出設(shè)計(jì)階段，表面貼裝器件的每一個(gè)引腳至少應(yīng)有一個(gè)過孔，以便在需要更多的連接時(shí)，電路板能夠進(jìn)行內(nèi)層連接、在線測(cè)試和電路再處理。為了使自動(dòng)布線工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過孔尺寸和印制線，間隔設(shè)置為50mil較為理想。

4.2.4 手動(dòng)布線以及關(guān)鍵信號(hào)的處理

手動(dòng)布線是在整個(gè)印制板電路設(shè)計(jì)布線中的重要環(huán)節(jié)之一。通過手動(dòng)布線可以讓自動(dòng)布線工具能更方便更順利的實(shí)施自動(dòng)布線過程，在手動(dòng)布線中，手動(dòng)選出網(wǎng)絡(luò)，并加以固定，有利于形成自動(dòng)布線的可靠布線路徑。

4.2.5 自動(dòng)布線技術(shù)

對(duì)關(guān)鍵信號(hào)的布線需要考慮在布線時(shí)控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感等，在了解自動(dòng)布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對(duì)布線的影響后，自動(dòng)布線的質(zhì)量在一定程度上得到保證。

在對(duì)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)布線時(shí)應(yīng)該采用通用規(guī)則。

5 結(jié)語

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)工作中對(duì)電路的穩(wěn)定性和和PCB設(shè)計(jì)布線的要求越來越高，因此，設(shè)計(jì)施工人員要不斷提高自身專業(yè)素質(zhì)，研究布線技能，本著嚴(yán)謹(jǐn)，科學(xué)的設(shè)計(jì)態(tài)度，認(rèn)真負(fù)責(zé)進(jìn)行布線設(shè)計(jì)，促進(jìn)PCB更好的服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高。

參考文獻(xiàn)

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第4篇：電路板的設(shè)計(jì)流程范文

【關(guān)鍵詞】高頻；混壓；階梯板；翹曲

一、引言

伴隨通訊、電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展以及隨之而來的針對(duì)信息數(shù)據(jù)的高頻、高速化傳輸性能要求發(fā)展趨勢(shì)，全球PCB規(guī)模與技術(shù)不斷更新， 在此趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)下出現(xiàn)了高頻混壓階梯印制電路板設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)具備兩大優(yōu)勢(shì)：其一，較大幅度地增大PCB散熱面積及表面貼裝原器件的安全性，減小體積，提高產(chǎn)品組裝密度；其二，在滿足整體性能的要求條件下，必要的信號(hào)層采用如PTFE結(jié)構(gòu)的高頻板材以保證信號(hào)高速、不失真?zhèn)鬏敿白杩蛊ヅ湫阅芤?，其他信?hào)層采用如FR4普通板材，通過優(yōu)化組合的方式為客戶節(jié)約成本。

基于上述高頻混壓板材設(shè)計(jì)，從經(jīng)濟(jì)角度分析，混合板材設(shè)計(jì)的確實(shí)現(xiàn)了成本的大幅消減；從技術(shù)角度分析，由于不同板材自身物理性能差異、材料結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，對(duì)PCB制作商工藝生產(chǎn)帶來較大的挑戰(zhàn)。本篇文章范例講解的四層混壓印制電路板，除了擁有混壓高頻板材與普通板材帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)外，還兼具了二、三層大面積銑階梯槽帶來的層壓受力不均等影響因素。下文先從翹曲的基本概念、檢測(cè)手段、形成機(jī)理分析方面入手，然后詳細(xì)探究高頻混壓階梯印制電路板翹曲控制技術(shù)。

二、翹曲概述

翹曲現(xiàn)象是層壓板廠、 覆銅板廠、印制電路板廠共同關(guān)注的產(chǎn)品缺陷。對(duì)于采用不同材料混壓制作的印制電路板，由于各種PCB原材料熱膨脹系數(shù)迥異，導(dǎo)致線路板在加工過程中很難做到徹底消除翹曲，只能盡可能的控制翹曲度在合理的驗(yàn)收范圍。

2.1 翹曲的定義

翹曲指板件某一部分偏離其所在平面的變形值，通常由弓曲和扭曲來做以衡量。IPC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)翹曲的基本定義是：弓曲是印制電路板類似于柱形或曲球形狀的一種變形，形象描述見圖1弓曲示意圖， Y1表示最大弓曲垂直位移；扭曲是矩形印制電路板在平行于對(duì)角線方向的一種變形，形象描述見圖2扭曲示意圖，Y2表示最大扭曲垂直位移。

2.2 翹曲的測(cè)量

翹曲的測(cè)量包括弓曲的測(cè)量與扭曲的測(cè)量，單位以百分率形式表示。

弓曲測(cè)量方法：將印制電路板凸面向上置于測(cè)試平臺(tái)，觀察每一板邊的兩個(gè)角能否接觸到平臺(tái)。對(duì)接觸不到平臺(tái)的板邊兩個(gè)角施加壓力，用塞規(guī)測(cè)量板邊與平臺(tái)的最大垂直位移，即圖1所示的Y1。

弓曲計(jì)算公式：

式中：α表示弓曲百分率，Y1表示最大弓曲垂直位移，L表示電路板與平臺(tái)垂直位移的那條邊接觸到平臺(tái)的長(zhǎng)度。

扭曲測(cè)量方法：將印制電路板置于測(cè)試平臺(tái)，使任意三個(gè)角接觸平臺(tái)。通常需要施加外力于測(cè)量板的一個(gè)角，以保證四個(gè)板角中的三個(gè)可以接觸到測(cè)試臺(tái)面。用測(cè)隙規(guī)或塞規(guī)測(cè)量并記錄不接觸平臺(tái)的角與平臺(tái)的最大垂直位移，即圖1所示的Y2。

弓曲計(jì)算公式：

式中：α表示弓曲百分率，Y2表示最大扭曲垂直位移，L’表示電路板與測(cè)量平臺(tái)接觸時(shí)對(duì)角線長(zhǎng)度，分母中包含系數(shù)2是因?yàn)閷?duì)測(cè)量板施加外力保證其可以接觸到臺(tái)面，相當(dāng)于使扭曲的垂直位移增加了一倍。

2.3 翹曲的形成機(jī)理

導(dǎo)致印制電路板翹曲產(chǎn)生的因素較多，涉及原料基板本身的品質(zhì)因素、生產(chǎn)工藝流程部署、生產(chǎn)設(shè)備條件等。針對(duì)不同生產(chǎn)鏈條翹曲的產(chǎn)生的主要原因各有側(cè)重，例如，對(duì)于原料基板生產(chǎn)商，分析翹曲因素主要側(cè)重于原材料品質(zhì)因素分析、樹脂配方分析；對(duì)于線路板加工商來說，分析翹曲原因時(shí)則更多的關(guān)注于工藝流程、工藝管控方面的分析。

翹曲形成機(jī)理之――原材料品質(zhì)因素

覆銅板主要是由銅箔、基材、粘結(jié)劑組成，制造工序歷經(jīng)低溫―高溫―冷卻降溫過程，此過程中，由于三大材料的熱脹冷縮差異很大，并且玻纖布的縱向與橫向固化收縮率不同，勢(shì)必導(dǎo)致成品板內(nèi)部積攢較大的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生翹曲變形。

翹曲形成機(jī)理之――設(shè)備因素

壓機(jī)工作時(shí)，壓腔溫度、壓力、升溫速率均是影響要素，除此之外，還要考慮壓腔平整度和加壓條件下的平行度。這是因?yàn)閴呵换蚰＞唛L(zhǎng)期使用變形，導(dǎo)致表面凸凹、平行度變差，致使壓力分布不均勻，容易使層壓板內(nèi)積存應(yīng)力產(chǎn)生翹曲。

翹曲形成機(jī)理之――生產(chǎn)工藝因素

生產(chǎn)工藝流程中，鉆孔、銑外形等機(jī)械加工工序，圖形轉(zhuǎn)移、蝕刻等濕法加工工序都會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力的不規(guī)律變化，對(duì)成品板的翹曲帶來不可忽視的影響。例如絲印阻焊和噴錫后熱風(fēng)整平工序，板子還要經(jīng)過高溫烘烤和高溫沖擊，也會(huì)導(dǎo)致板子翹曲。

翹曲形成機(jī)理――PCB設(shè)計(jì)因素

產(chǎn)品板由于設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的緣故，最終確定的PCB布線圖不能保證完全對(duì)稱，尤其對(duì)于多層板來說，各層走線如果差距較大的話，例如階梯式設(shè)計(jì)，非常容易導(dǎo)致板件翹曲變形。

三、高頻混壓階梯板翹曲管控措施

翹曲現(xiàn)象是層壓板廠、 覆銅板廠、印制電路板廠共同關(guān)注的產(chǎn)品缺陷。對(duì)于采用不同材料混壓制作的印制電路板，由于各種PCB原材料熱膨脹系數(shù)迥異，導(dǎo)致線路板在加工過程中很難做到徹底消除翹曲，只能盡可能的控制翹曲度在合理的驗(yàn)收范圍。

3.1 高頻混壓階梯設(shè)計(jì)

本文介紹高頻混壓階梯板，制作過程先對(duì)需要銑階梯槽的層數(shù)銑槽處理，再將不同板材混合壓合在同一PCB上處理而成，其壓合結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

板材組合

高頻部分L1―L2層選用Taconic RF―35，充分運(yùn)用其耐高溫低溫，抗老化的優(yōu)越性能；L3―L4層選用普通FR―4板材，利用板材易加工、便于層壓等特性。

這種通過組合兩種不同的板材進(jìn)行層疊、混壓而形成的組合板結(jié)構(gòu)，確保了高、低頻性能需求，保證線路板可以滿足大信息量傳輸，并且節(jié)約成本，但是這種不對(duì)稱混壓設(shè)計(jì)給工藝生產(chǎn)帶來了較大挑戰(zhàn)，兩種材料熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致在加工過程中很容易產(chǎn)生翹曲不良現(xiàn)象，板材性能參數(shù)比較見下表1。

階梯設(shè)計(jì)

階梯設(shè)計(jì)可以有效滿足產(chǎn)品的形狀需求，最大限度的利用空間，保護(hù)元器件，階梯槽的設(shè)計(jì)導(dǎo)致整個(gè)板面不對(duì)稱，帶來壓合過程中受力不平衡，從而導(dǎo)致板翹，本文選取的高頻混壓階梯板L3―L4層做銑槽工藝處理。

3.2 翹曲管控措施

層壓料溫控制

基于圖1不對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)過程中，該設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)經(jīng)過高溫高壓條件后，在冷卻過程中，由于內(nèi)應(yīng)力釋放不平衡，以及由于CTE不兼容導(dǎo)致兩種板料的漲縮不同步，容易產(chǎn)生弓曲、扭曲現(xiàn)象。為了應(yīng)對(duì)此現(xiàn)象，采取的管控措施如下：

普通PP片層壓時(shí)的待機(jī)溫度一般為140℃，使用1.5℃/min～3.0℃/min的升溫速率，可以保證其能夠充分填充線隙，滿足板面平整度和外觀要求。由于No Flow PP流動(dòng)性差，采用180℃的待機(jī)溫度和4℃/min～5℃/min的高升溫速率，可以保證其達(dá)到樹脂的最佳流動(dòng)狀態(tài)；另一方面，增加高壓段壓力至500PSI，熱壓時(shí)間調(diào)整至180min，可以保證No Flow Pp能夠更好的填充線隙，降低產(chǎn)生翹曲的風(fēng)險(xiǎn)，層壓料溫控制見表2，料溫曲線圖見圖4。

烤板釋應(yīng)力

鉆孔完成后，基板的表面積增大，在150℃條件下，烤板3小時(shí)，通過孔釋放板材內(nèi)應(yīng)力，增加內(nèi)應(yīng)力釋放效果。需要說明，烤板過程疊板方式的選擇關(guān)系應(yīng)力釋放效果，若以插架的形式烤板，則牽扯到架子對(duì)板子的擠壓等外界影響因素，以及應(yīng)力釋放的隨意性，導(dǎo)致PCB板面平整度欠佳。經(jīng)試驗(yàn)摸索，建議采用疊板的方式烤板，并控制疊板層數(shù)。疊板烘烤的優(yōu)勢(shì)在于：一方面避免了插架等影響因素；另一方面由于PCB層疊平放，在烤板過程中，板與板之間形成相互制約應(yīng)力釋放的效果，有助于板內(nèi)充分受熱釋放應(yīng)力，有效保證了PCB的平整性。

階梯槽防凸凹措施

階梯板層壓時(shí)，一般都會(huì)向階梯位墊相應(yīng)的墊片，保證階梯板模仿正常板制作，怎樣選取合適的墊片，保證層壓等工序品質(zhì)的可靠性，是一個(gè)研發(fā)重點(diǎn)，選用的墊片厚度或大小補(bǔ)償不合適，就會(huì)造成在層壓過程中的凹陷或凸起問題。階梯槽墊片結(jié)構(gòu)示意圖，如下圖5。根據(jù)多次試驗(yàn)嘗試，我們采取如下管控措施：

圖示墊片材質(zhì)選擇PTFE高頻材料代替No Flow PP（無銅基板墊片）墊片進(jìn)行層壓墊片處理。原因是PTFE高頻材料受熱膨脹系數(shù)較小，并且PTFE具有良好的阻膠性，選用PTFE高頻材料作為槽位墊片，可以更好的控制墊片的補(bǔ)償大小和厚度，有效避免了因?yàn)镻P片補(bǔ)償不當(dāng)而造成的槽位凹陷或凸起不良。

在槽位的大小基礎(chǔ)上，墊片單邊減小0.3mm左右，厚度與層壓后的階梯槽厚度一致制作。層壓過程中，階梯槽位會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的膨脹，若墊片大小與槽位大小一致，則在層壓時(shí)板材膨脹的內(nèi)應(yīng)力不能有效釋放，從而造成階梯槽邊緣凸起現(xiàn)象。經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證，將墊片單邊減小0.3mm，可有效避免此現(xiàn)象的發(fā)生。

四、結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)結(jié)論證明，采用本文介紹的高頻混壓階梯印制電路板翹曲控制技術(shù)對(duì)在線板進(jìn)行管控，并應(yīng)客戶要求由第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行權(quán)威檢測(cè)，依據(jù)IPC―TM―650.2.4.22B測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果：弓曲量：0.18%；扭曲量：0.14%符合各項(xiàng)指標(biāo)要求。

本文高頻混壓階梯印制電路板翹曲控制技術(shù)基于大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上提出，結(jié)合實(shí)際案例深入淺出地講解高頻混壓材料如何防翹曲的技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)業(yè)界同行從事該技術(shù)領(lǐng)域生產(chǎn)制造提供了借鑒意義。

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第5篇：電路板的設(shè)計(jì)流程范文

如今，這位新上任6個(gè)月的CEO正結(jié)合自己的愛好，親自帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了英特爾首個(gè)開源硬件—伽利略電路板。開源硬件和開源軟件類似，就是在之前硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次創(chuàng)意。10月3日是羅馬盛況空前的創(chuàng)客節(jié)，科再奇在會(huì)上宣布，英特爾與創(chuàng)客和教育界領(lǐng)先的開源硬件平臺(tái)公司Arduino達(dá)成合作協(xié)議。而伽利略電路板正是基于英特爾架構(gòu)并兼容Arduino的可開發(fā)電路板系列的首款產(chǎn)品。

這并不是英特爾一次蓄謀已久的計(jì)劃?？圃倨鎻乃伎?、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出成品，以及最后與Arduino達(dá)成合作，一共不到4個(gè)月的時(shí)間。位于愛爾蘭的研發(fā)團(tuán)隊(duì)僅用了2個(gè)月就完成了電路板設(shè)計(jì)。在英特爾內(nèi)部員工眼中，這就是典型的“科再奇”風(fēng)格：敢想敢說敢做。

從羅馬回到公司后，科再奇意猶未盡，他把此次開源硬件的嘗試心得寫成文章發(fā)給了公司的高管。文中寫道：提供開源硬件給創(chuàng)客群體，想象空間是無限的，未來要在這個(gè)方向上做更多的事情。

正如他自己所說的那樣，科再奇基于此款電路板很快又有了新想法。如今他在開源硬件以及其可以應(yīng)用到的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有了新嘗試?！邦A(yù)計(jì)不久后就可以看到伽利略電路板的后續(xù)產(chǎn)品?！庇⑻貭柎笾腥A區(qū)董事總經(jīng)理戈峻說。

科再奇對(duì)創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的熱愛不止于此。他專門拿出了300塊伽利略電路板分發(fā)給英特爾內(nèi)部的創(chuàng)客們，希望建立一個(gè)英特爾創(chuàng)客市場(chǎng)，并從內(nèi)部發(fā)現(xiàn)對(duì)此有更深刻理解的員工。英特爾亦面向美國(guó)高中女生群體發(fā)起創(chuàng)客活動(dòng)?？圃倨嫣?hào)召英特爾全體高管以及技術(shù)人員多與學(xué)生交流，聽取他們提供的想法讓設(shè)計(jì)更有新意。

認(rèn)識(shí)到創(chuàng)客帶來市場(chǎng)機(jī)會(huì)的遠(yuǎn)不止英特爾一家。就在英特爾宣布與Arduino合作之前，德州儀器與Arduino了同類型的開源電路板?！哆B線》前主編克里斯·安德森公開表示“創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)正在掀起第三次工業(yè)革命”。

潮流

馬西莫·班茲（Massimo Banzi）是開源硬件社區(qū)Arduino的創(chuàng)始人之一。他曾是意大利Ivreax高科技設(shè)計(jì)學(xué)校的老師，經(jīng)常聽到學(xué)生們抱怨找不到便宜好用的微控制器。2005年冬天，西班牙籍芯片工程師David Cuartielles在這所學(xué)校做訪問學(xué)者時(shí)，與班茲討論后決定開發(fā)設(shè)計(jì)自己的電路板。兩天后，班茲的學(xué)生David Mellis為電路板設(shè)計(jì)出了編程語言并寫出了程序碼。僅用了5天，被命名為Arduino的電路板完成。

Arduino電路板的優(yōu)勢(shì)在于即使不懂電腦編程也可以用Arduino做出很酷的設(shè)計(jì)。他們把設(shè)計(jì)圖紙放到了網(wǎng)上并開放了源代碼，采取了共享創(chuàng)意許可的方式，即不需要經(jīng)過Arduino團(tuán)隊(duì)同意，任何人都可以生產(chǎn)電路板的復(fù)制品或者重新設(shè)計(jì)電路板，甚至銷售原設(shè)計(jì)的復(fù)制品，唯一保留的只有Arduino的商標(biāo)。在此趨勢(shì)下，Arduino很快成為著名的開源電子原型平臺(tái)社區(qū)，匯聚了大量的藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師以及業(yè)余愛好者。

創(chuàng)客市場(chǎng)的崛起正在幫助英特爾這樣的公司拓展生意疆界。戈峻回憶道，英特爾的盒裝處理器除了直接銷售給企業(yè)，還有一部分流入市場(chǎng)零散售賣。后來他們發(fā)現(xiàn)，有40%的處理器被個(gè)人買走，流入DIY市場(chǎng)，而這部分的人群數(shù)量正在變多。

無獨(dú)有偶。一年前，德州儀器DLP（數(shù)字光處理）產(chǎn)品事業(yè)部全球業(yè)務(wù)總經(jīng)理肯特·諾瓦克（Kent·Novak）發(fā)現(xiàn)，越來越多的個(gè)人采購傳統(tǒng)投影儀，這些人購買后會(huì)把投影儀拆開，取出其中的顯示芯片，以進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用。一位北歐的創(chuàng)客利用DLP的3D顯示芯片測(cè)量魚的密度，精確計(jì)算出把魚分成相等重量的切口處。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用后，縮減了北歐魚類加工生產(chǎn)的繁瑣程度。德州儀器從去年開始專門為創(chuàng)客提供了開源硬件，降低創(chuàng)新者自主研發(fā)的技術(shù)門檻，如今，這已成為德州儀器DLP部門的四大業(yè)務(wù)之一。

目前，在羅馬創(chuàng)客節(jié)中有90%的創(chuàng)客使用了Arduino的平臺(tái)，這也正是英特爾選擇與之合作的重要原因之一。在此次合作中，創(chuàng)客們使用的主要是基于Linux的開源軟件，英特爾提供開源硬件。這種做法是英特爾歷史上的第一次，它希望匯聚更多設(shè)計(jì)者和創(chuàng)客在伽利略電路板上做開發(fā)。

“英特爾想成為Arduino生態(tài)系統(tǒng)和創(chuàng)客社區(qū)的一部分?！笨圃倨嬲f。創(chuàng)客社區(qū)利用開源硬件做了很多創(chuàng)新，但在教育界，工程師和其他人正處在沒有英特爾平臺(tái)的環(huán)境中開發(fā)，英特爾試圖改變也正在改變這種情況，他們希望新電路板將有更好的兼容性。

“開源的目的在于降低設(shè)計(jì)門檻，讓沒有任何技術(shù)背景的人可以利用它設(shè)計(jì)產(chǎn)品。”英特爾全球戰(zhàn)略計(jì)劃與營(yíng)銷總監(jiān)斯泰西·帕爾默（Staci Palmer）表示。過去的開源硬件產(chǎn)品圖形設(shè)計(jì)需要再加一塊芯片，而現(xiàn)在這塊主板尤其是在圖形的計(jì)算力方面強(qiáng)于其他產(chǎn)品。

探索

“夸克”是物質(zhì)的最原始概念，英特爾特意以此為物聯(lián)網(wǎng)布局創(chuàng)立了一個(gè)新品牌—夸克（Quark）系列，今年9月，英特爾在舊金山開發(fā)大會(huì)上宣布了全新產(chǎn)品。伽利略電路板采用了英特爾夸克系統(tǒng)芯片X1000，這是其夸克低功耗、小規(guī)格內(nèi)核產(chǎn)品系列的首款。

與Arduino的合作是夸克系列的開始，英特爾的野心不止于此。它將在今年陸續(xù)一系列夸克產(chǎn)品，支持創(chuàng)客的開發(fā)?！胺彩桥c計(jì)算相關(guān)就少不了英特爾，既然全球有這么大的創(chuàng)客群體，也有無限想象力的市場(chǎng)，我們就沒有理由不做此類產(chǎn)品?！备昃嬖V《環(huán)球企業(yè)家》。

英特爾開源電路板可以運(yùn)用到物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴領(lǐng)域。一個(gè)典型的應(yīng)用是智能家居，比如在燈光中安裝此芯片，可以計(jì)算到外界的明暗程度以調(diào)節(jié)燈泡的亮度。目前，英特爾正與六大洲的17所大學(xué)合作，中國(guó)的清華大學(xué)、浙江大學(xué)也在其中?？圃倨娣Q，英特爾將在未來18個(gè)月內(nèi)向全球1000所大學(xué)捐贈(zèng)5萬個(gè)英特爾伽利略電路板。戈峻透露，中國(guó)將成為推廣此電路板的主力軍，合作模式除了對(duì)伽利略電路板進(jìn)行課程開發(fā)，還醞釀圍繞此主板舉行一系列的比賽。

英特爾是全球最關(guān)注教育的公司之一，每年在教育上的投入超過10億元，并把教育做為公司的“四大戰(zhàn)略”之一。英特爾所做的開源硬件是教育和商業(yè)的雙重嘗試。這款產(chǎn)品主要為教育而做，其他的商業(yè)化功能由創(chuàng)客們探索，后續(xù)開源硬件產(chǎn)品可以運(yùn)用到物聯(lián)網(wǎng)、家庭安全、智能機(jī)器人、節(jié)約能源、交通調(diào)度等多個(gè)領(lǐng)域。

英特爾將在今年11月底新主板的定價(jià)。作為英特爾第一次硬件上的顛覆，他們的首批只是小批量生產(chǎn)，主要提供給學(xué)生使用?！耙徊糠謩?chuàng)客可以在網(wǎng)上買到?！备昃f，“價(jià)格將會(huì)非常低廉，我們并沒有打算在這塊板子上掙錢?！?/p>

第6篇：電路板的設(shè)計(jì)流程范文

二、實(shí)習(xí)地點(diǎn)：煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院電子實(shí)驗(yàn)室

三、指導(dǎo)老師：楊老師、李老師

四、實(shí)習(xí)目的：

通過一個(gè)星期的電子實(shí)習(xí)，使我對(duì)電子元件及收音機(jī)的裝機(jī)與調(diào)試有一定的感性和理性認(rèn)識(shí)，打好了日后學(xué)習(xí)電子技術(shù)課的入門基礎(chǔ)。同時(shí)實(shí)習(xí)使我獲得了收音機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)知識(shí)和裝配技能，培養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高了我分析問題和解決問題的能力，增強(qiáng)了獨(dú)立工作的能力。最主要的是培養(yǎng)了我與其他同學(xué)的團(tuán)隊(duì)合作、共同探討、共同前進(jìn)的精神。具體如下：

1.熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護(hù)與修理。

2.基本掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨(dú)立的完成簡(jiǎn)單電子產(chǎn)品的安裝與焊接。熟悉電子產(chǎn)品的安裝工藝的生產(chǎn)流程。

3.熟悉印制電路板設(shè)計(jì)的步驟和方法，熟悉手工制作印制電板的工藝流程，能夠根據(jù)電路原理圖，元器件實(shí)物設(shè)計(jì)并制作印制電路板。

4.熟悉常用電子器件的類別、型號(hào)、規(guī)格、性能及其使用范圍，能查閱有關(guān)的電子器件圖書。

5.能夠正確識(shí)別和選用常用的電子器件，并且能夠熟練使用普通萬用表和數(shù)字萬用表。

6.了解電子產(chǎn)品的焊接、調(diào)試與維修方法。

五、實(shí)習(xí)內(nèi)容：

1 講解焊接的操作方法和注意事項(xiàng)；

2 練習(xí)焊接

3 分發(fā)與清點(diǎn)元件。

4 講解收音機(jī)的工作原理及其分類；

5 講解收音機(jī)元器件的類別、型號(hào)、使用范圍和方法以及如何正確選擇元器件。

6 講解如何使用工具測(cè)試元器件

7 組裝、焊接與調(diào)試收音機(jī)。

8 將焊接產(chǎn)品交給老師評(píng)分，收拾桌面，打掃衛(wèi)生。

六、對(duì)焊接實(shí)習(xí)的感受：

七、對(duì)印制電路板圖的設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)的感受

焊接挑戰(zhàn)我得動(dòng)手能力，那么印制電路板圖的設(shè)計(jì)則是挑戰(zhàn)我的快速接受新知識(shí)的能力。在我過去一直沒有接觸過印制電路板圖的前提下，用一個(gè)下午的時(shí)間去接受、消化老師講的內(nèi)容，不能不說是對(duì)我的一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。在這過程中主要是鍛煉了我與我與其他同學(xué)的團(tuán)隊(duì)合作、共同探討、共同前進(jìn)的精神。因?yàn)槲覍?duì)電路知識(shí)不是很清楚，可以說是模糊。但是當(dāng)我有什么不明白的地方去向其他同學(xué)請(qǐng)教時(shí)，即使他們正在忙于思考，也會(huì)停下來幫助我，消除我得盲點(diǎn)。當(dāng)我有什么想法告訴他們的時(shí)候，他們會(huì)不因?yàn)槲业脽o知而不采納我得建議。在這個(gè)實(shí)習(xí)整個(gè)過程中，我雖然只是一個(gè)配角，但我深深的感受到了同學(xué)之間友誼的真摯。在實(shí)習(xí)過程中，我熟悉了印制電路板的工藝流程、設(shè)計(jì)步驟和方法?？墒俏椅茨塥?dú)立完成印制電路板圖的設(shè)計(jì)，不能不說是一種遺憾。這個(gè)實(shí)習(xí)迫使我相信自己的知識(shí)尚不健全，動(dòng)手設(shè)計(jì)能力有待提高。

第7篇：電路板的設(shè)計(jì)流程范文

關(guān)鍵詞： 實(shí)踐教學(xué) Pspice仿真 印刷電路板設(shè)計(jì)

EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的核心，它以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，綜合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)的最新研究成果，提供了一種融合計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其發(fā)展和應(yīng)用極大地推動(dòng)了電子工業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在，功能強(qiáng)大的EDA技術(shù)已成為電子設(shè)計(jì)開發(fā)人員不可缺少的一項(xiàng)主要技術(shù)[1-3]。當(dāng)前，為了適應(yīng)電子設(shè)計(jì)的發(fā)展及改進(jìn)現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)出更優(yōu)秀的應(yīng)用型人才，各大高校電類專業(yè)都開設(shè)了EDA的相關(guān)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生系統(tǒng)掌握現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法，提高學(xué)生的工程應(yīng)用實(shí)踐能力。

利用EDA技術(shù)領(lǐng)域的CAD通用軟件包，可以輔助進(jìn)行IC設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)和PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）設(shè)計(jì)等三方面的設(shè)計(jì)工作，主要包括電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和仿真及印刷線路板的設(shè)計(jì)三方面內(nèi)容。目前，大部分高校主要針對(duì)基于大規(guī)模可編程邏輯器件的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開設(shè)了相關(guān)課程，對(duì)可編程邏輯器件、硬件描述語言及相關(guān)軟件開發(fā)工具的使用進(jìn)行了教學(xué)。一些應(yīng)用型背景較強(qiáng)的學(xué)校則開設(shè)了電子線路CAD的相關(guān)課程（如“印刷電路板原理圖與PCB設(shè)計(jì)”），但大部分院校使用的教學(xué)平臺(tái)主要是基于澳大利亞Altium公司的設(shè)計(jì)平臺(tái)Altium Designer[4-6]。

Cadence SPB開發(fā)平臺(tái)是美國(guó)Cadence公司新一代的系統(tǒng)互連設(shè)計(jì)平臺(tái)，整合原理圖設(shè)計(jì)、PCB工具和信號(hào)仿真分析等工具，是目前高端PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域最流行的EDA工具之一[7，8]。相比Altium Designer設(shè)計(jì)平臺(tái)，Cadence SPB更適合超多層及高速復(fù)雜印刷線路板的設(shè)計(jì)與制作，具有強(qiáng)大的布線和信號(hào)完整性分析功能，適高速布線和大量需要進(jìn)行信號(hào)完整性分析的場(chǎng)合，主要針對(duì)復(fù)雜、高速和高端應(yīng)用。同時(shí)，Cadence SPB的另一優(yōu)勢(shì)是具備強(qiáng)大的Pspice仿真功能。在電子設(shè)計(jì)過程中，仿真可以在生產(chǎn)期之前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，從而節(jié)省研發(fā)經(jīng)費(fèi)，同時(shí)在計(jì)算機(jī)上對(duì)電路仿真可以節(jié)省時(shí)間，并可在最壞的情況下對(duì)電路進(jìn)行評(píng)估，提高開發(fā)產(chǎn)品穩(wěn)定性和安全性。因此，為了使應(yīng)用型本科大學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和掌握EDA技術(shù)，作者在常熟理工學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)實(shí)施了以Cadence SPB為實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的EDA實(shí)踐教學(xué)，并利用理論與實(shí)踐相結(jié)合的“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法和項(xiàng)目教學(xué)法交替進(jìn)行授課，取得較好的教學(xué)效果。

1.電路仿真實(shí)踐

Cadence SPB開發(fā)平臺(tái)的Pspice具有豐富的仿真元器件庫，Cadence Pspice自帶的元件庫大約有50，000種，這些器件都具有Pspice模型，可直接調(diào)用[9，10]。同時(shí)，可以根據(jù)自己所采用芯片的數(shù)據(jù)建立自己的器件仿真模型，并利用直觀的原理圖進(jìn)行仿真，對(duì)電路進(jìn)行直流分析、交流分析、瞬態(tài)分析、噪聲分析和傅里葉分析等分析，還可使用蒙特卡羅及最壞情況分析方法進(jìn)行容差分析，利用Cadence Pspice對(duì)電路的這些分析使設(shè)計(jì)更接近實(shí)際情況，大大增加模擬的可信度。

下面以一個(gè)反相放大電路的教學(xué)實(shí)例說明Cadence Pspice的仿真功能。

Cadence SPB開發(fā)平臺(tái)的Pspice仿真分析過程如圖1所示。在Cadence SPB實(shí)踐教學(xué)過程中，可以利用直觀的原理圖進(jìn)行仿真分析，通過理論講解與實(shí)踐操作，使學(xué)生通過電路的信號(hào)相應(yīng)理解與掌握所學(xué)知識(shí)。Cadence Pspice仿真流程如下：首先繪制電路原理圖，然后選擇分析方法并設(shè)置仿真參數(shù)，運(yùn)行仿真后得到仿真結(jié)果，如果仿真結(jié)果符合要求，則仿真結(jié)束，否則修改電路結(jié)構(gòu)或元件參數(shù)再進(jìn)行仿真，直到仿真結(jié)果符合要求為止。

打開OrCAD Capture軟件包繪制如圖2所示反相放大電路圖，圖中電源及接地屬于Source模型庫，電阻屬于Analog模型庫，運(yùn)算放大器uA741屬于Opam模型庫，相關(guān)設(shè)置參數(shù)如圖所示。

V2是一個(gè)正弦波激勵(lì)源，其直流偏置電壓VOFF設(shè)置為0V，交流幅值的峰值設(shè)置為5V，頻率FREQ設(shè)置為100Hz，交流分析參數(shù)AC的幅值設(shè)置為1V。在瞬態(tài)分析時(shí)，運(yùn)行時(shí)間為100ms，步長(zhǎng)為0.1ms，進(jìn)行傅里葉分析時(shí)，基波頻率設(shè)置為100Hz，并計(jì)算到9次諧波。反相放大電路時(shí)域響應(yīng)仿真結(jié)果如圖3所示，作為對(duì)照，將輸入信號(hào)也進(jìn)行了顯示?？梢娺\(yùn)放電路對(duì)輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)了反相和放大的作用，結(jié)果非常直觀地顯示了電路的功能，將仿真結(jié)果獲得的放大倍數(shù)與電路理論計(jì)算出的放大倍數(shù)進(jìn)行比較，使學(xué)生加深對(duì)電路原理的理解，同時(shí)提高了學(xué)生分析復(fù)雜電路的能力。

對(duì)于頻譜分析，可使用直角坐標(biāo)或?qū)?shù)坐標(biāo)顯示，直角坐標(biāo)和對(duì)數(shù)坐標(biāo)顯示的傅里葉頻譜結(jié)果分別如圖4所示，由圖可以直觀地看到基波分量與各次諧波分量的幅度值在頻譜上的分布，對(duì)數(shù)顯示的結(jié)果則可以看到頻譜分布的更多細(xì)節(jié)。從結(jié)果看，基波分量的振幅及相位最大，其他的各次諧波越來越小，所以放大電路對(duì)基波信號(hào)的放大作用是主要的。也可點(diǎn)選View/Output File菜單命令查看電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)、瞬態(tài)分析及傅里葉分析的文字結(jié)果，可以從文字結(jié)果中詳細(xì)看到基波分量、第2至第9次諧波分量的幅度值、相位值及歸一化的幅值、相位值及總的諧波失真系數(shù)等關(guān)鍵仿真參數(shù)。

2.PCB板設(shè)計(jì)實(shí)踐

在利用Cadence SPB開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行印刷電路板設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)中，以培養(yǎng)學(xué)生電子線路板設(shè)計(jì)能力為核心，基于印刷電路板制作的工作過程構(gòu)建整個(gè)教學(xué)過程，將項(xiàng)目案例作為載體引入印刷電路板設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)過程中，通過接近真實(shí)產(chǎn)品的開發(fā)過程，給學(xué)生一個(gè)實(shí)際演練的機(jī)會(huì)，使學(xué)生加深前期學(xué)習(xí)過的相關(guān)理論知識(shí)的理解，掌握印刷電路板設(shè)計(jì)的基本流程，通過結(jié)合同一時(shí)期所開設(shè)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生更深入地了解做單片機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)箱各器件的工作原理，通過這種“教學(xué)做一體化”教學(xué)模式，讓學(xué)生清楚自己在進(jìn)入未來的工作崗位前，需要掌握一些什么開發(fā)工具，并且通過項(xiàng)目教學(xué)實(shí)例，使學(xué)生明白自己到達(dá)工作崗位后，到底可以做些什么。

單片機(jī)最小系統(tǒng)是一個(gè)典型的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，通過這個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)與制作，可使學(xué)生更深入地理解單片機(jī)系統(tǒng)硬件原理，為課程設(shè)計(jì)及后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的系統(tǒng)分析與電路板設(shè)計(jì)制作基礎(chǔ)，并可通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程，帶領(lǐng)學(xué)生將最小板制作焊接出來，使學(xué)生經(jīng)歷由原理圖到設(shè)計(jì)制作PCB的全部生產(chǎn)過程。學(xué)生通過該項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)到接近真實(shí)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程訓(xùn)練。

單片機(jī)最小系統(tǒng)原理如圖5所示，系統(tǒng)由單片機(jī)芯片、晶振、電源、流水燈指示及擴(kuò)展接口插座組成，使用Cadence SPB開發(fā)平臺(tái)的Design Entry CIS軟件包中的Capture工具設(shè)計(jì)原理圖，設(shè)計(jì)過程有些元件的外形及對(duì)應(yīng)封裝系統(tǒng)庫中不存在，因此必須自己添加這些元件的原理圖庫或封裝庫。在原理圖畫好且封裝庫設(shè)置好后，可以生成網(wǎng)絡(luò)表（Net List）；接下來使用PCB Editor軟件包中的Allegro PCB Design工具建立電路板（以及元件的封裝信息，構(gòu)成該設(shè)計(jì)工程的封裝庫），在設(shè)置好格點(diǎn)大小、板子層數(shù)、最小線寬、最小線間距、焊盤最小間距及板子的尺寸后，即可導(dǎo)入由原理圖生成的網(wǎng)絡(luò)表，但要注意在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表前必須指定元件的PCB封裝庫路徑。成功導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表后，可以進(jìn)行布局操作，根據(jù)原理圖在PCB中合理擺放元件，元件布局完成后，即可利用Allegro強(qiáng)大的布線功能進(jìn)行布線操作，布線完成后，即得到如圖6所示的PCB設(shè)計(jì)電路圖。在最后輸出提供給PCB生產(chǎn)商的Gerber文件之前，還必須給電路做一些必要的檢測(cè)工作，檢查元件封裝、有無未連接的網(wǎng)絡(luò)等，為了避免干擾，可以給PCB鋪銅，對(duì)于復(fù)雜、高速電路，可以進(jìn)行信號(hào)完整性等分析。在這些工作完成后，即可輸出將走線層、阻焊層、絲印層、鉆孔文件等底片文件，最后將輸出的Gerber文件提供給PCB制板商。至此，利用Cadence SPB開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)PCB板的實(shí)踐教學(xué)過程順利結(jié)束，接下來就是等待PCB電路板制作出來后，進(jìn)行元器件焊接及調(diào)試硬件系統(tǒng)的實(shí)踐過程。

本文通過Pspice仿真與PCB設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)例研究Cadence SPB開發(fā)平臺(tái)在EDA技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，Cadence SPB開發(fā)平臺(tái)提供綜合原理圖設(shè)計(jì)、電路原理仿真與PCB設(shè)計(jì)等應(yīng)用型本科大學(xué)生要掌握的EDA技術(shù)的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，基于該實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，采用理實(shí)一體化的教學(xué)模式，可幫助學(xué)生快速掌握業(yè)界最先進(jìn)EDA設(shè)計(jì)工具的使用，使學(xué)生系統(tǒng)掌握接近業(yè)界生產(chǎn)實(shí)際的知識(shí)和技能，并使學(xué)生對(duì)在校期間學(xué)到的不同學(xué)科的電子設(shè)計(jì)知識(shí)做到融會(huì)貫通，提升學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)踐能力。

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第8篇：電路板的設(shè)計(jì)流程范文

--用PROTEL DXP電路板設(shè)計(jì)的一般原則

電路板設(shè)計(jì)的一般原則包括：電路板的選用、電路板尺寸、元件布局、布線、焊盤、填充、跨接線等。

電路板一般用敷銅層壓板制成，板層選用時(shí)要從電氣性能、可靠性、加工工藝要求和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面考慮。常用的敷銅層壓板是敷銅酚醛紙質(zhì)層壓板、敷銅環(huán)氧紙質(zhì)層壓板、敷銅環(huán)氧玻璃布層壓板、敷銅環(huán)氧酚醛玻璃布層壓板、敷銅聚四氟乙烯玻璃布層壓板和多層印刷電路板用環(huán)氧玻璃布等。不同材料的層壓板有不同的特點(diǎn)。 環(huán)氧樹脂與銅箔有極好的粘合力，因此銅箔的附著強(qiáng)度和工作溫度較高，可以在 260℃的熔錫中不起泡。環(huán)氧樹脂浸過的玻璃布層壓板受潮氣的影響較小。 超高頻電路板最好是敷銅聚四氟乙烯玻璃布層壓板。

在要求阻燃的電子設(shè)備上，還需要阻燃的電路板，這些電路板都是浸入了阻燃樹脂的層壓板。 電路板的厚度應(yīng)該根據(jù)電路板的功能、所裝元件的重量、電路板插座的規(guī)格、電路板的外形尺寸和承受的機(jī)械負(fù)荷等來決定。

主要是應(yīng)該保證足夠的剛度和強(qiáng)度。

常見的電路板的厚度有 0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm

從成本、銅膜線長(zhǎng)度、抗噪聲能力考慮，電路板尺寸越小越好，但是板尺寸太小，則散熱不良，且相鄰的導(dǎo)線容易引起干擾。 電路板的制作費(fèi)用是和電路板的面積相關(guān)的，面積越大，造價(jià)越高。 在設(shè)計(jì)具有機(jī)殼的電路板時(shí)，電路板的尺寸還受機(jī)箱外殼大小的限制，一定要在確定電路板尺寸前確定機(jī)殼大小，否則就無法確定電路板的尺寸。 一般情況下，在禁止布線層中指定的布線范圍就是電路板尺寸的大小。電路板的最佳形狀是矩形，長(zhǎng)寬比為 3:2 或 4:3，當(dāng)電路板的尺寸大于 200mm×150mm 時(shí)，應(yīng)該考慮電路板的機(jī)械強(qiáng)度。 總之，應(yīng)該綜合考慮利弊來確定電路板的尺寸。

雖然 Protel DXP 能夠自動(dòng)布局，但是實(shí)際上電路板的布局幾乎都是手工完成的。要進(jìn)行布局時(shí)，一般遵循如下規(guī)則：

1．特殊元件的布局 特殊元件的布局從以下幾個(gè)方面考慮：

1）高頻元件：高頻元件之間的連線越短越好，設(shè)法減小連線的分布參數(shù)和相互之間的電磁干擾，易受干擾的元件不能離得太近。隸屬于輸入和隸屬于輸出的元件之間的距離應(yīng)該盡可能大一些。

2）具有高電位差的元件：應(yīng)該加大具有高電位差元件和連線之間的距離，以免出現(xiàn)意外短路時(shí)損壞元件。為了避免爬電現(xiàn)象的發(fā)生，一般要求 2000V 電位差之間的銅膜線距離應(yīng)該大于 2mm，若對(duì)于更高的電位差，距離還應(yīng)該加大。帶有高電壓的器件，應(yīng)該盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。

3）重量太大的元件：此類元件應(yīng)該有支架固定，而對(duì)于又大又重、發(fā)熱量多的元件，不宜安裝在電路板上。

4）發(fā)熱與熱敏元件：注意發(fā)熱元件應(yīng)該遠(yuǎn)離熱敏元件。

5）可以調(diào)節(jié)的元件：對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)該考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求，若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)該放在電路板上容易調(diào)節(jié)的地方，若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相對(duì)應(yīng)。

6）電路板安裝孔和支架孔：應(yīng)該預(yù)留出電路板的安裝孔和支架的安裝孔，因?yàn)檫@些孔和孔附近是不能布線的。

2．按照電路功能布局 如果沒有特殊要求，盡可能按照原理圖的元件安排對(duì)元件進(jìn)行布局，信號(hào)從左邊進(jìn)入、從右邊輸出，從上邊輸入、從下邊輸出。 按照電路流程，安排各個(gè)功能電路單元的位置，使信號(hào)流通更加順暢和保持方向一致。 以每個(gè)功能電路為核心，圍繞這個(gè)核心電路進(jìn)行布局，元件安排應(yīng)該均勻、整齊、緊湊，原則是減少和縮短各個(gè)元件之間的引線和連接。 數(shù)字電路部分應(yīng)該與模擬電路部分分開布局。

3．元件離電路板邊緣的距離 所有元件均應(yīng)該放置在離板邊緣 3mm 以內(nèi)的位置，或者至少距電路板邊緣的距離等于板厚，這是由于在大批量生產(chǎn)中進(jìn)行流水線插件和進(jìn)行波峰焊時(shí)，要提供給導(dǎo)軌槽使用，同時(shí)也是防止由于外形加工引起電路板邊緣破損，引起銅膜線斷裂導(dǎo)致廢品。如果電路板上元件過多，不得已要超出 3mm 時(shí)，可以在電路板邊緣上加上 3mm 輔邊，在輔邊上開 V 形槽，在生產(chǎn)時(shí)用手掰開。

4．元件放置的順序 首先放置與結(jié)構(gòu)緊密配合的固定位置的元件，如電源插座、指示燈、開關(guān)和連接插件等。 再放置特殊元件，例如發(fā)熱元件、變壓器、集成電路等。 最后放置小元件，例如電阻、電容、二極管等。

布線的規(guī)則如下：

1）線長(zhǎng)：銅膜線應(yīng)盡可能短，在高頻電路中更應(yīng)該如此。銅膜線的不拐彎處應(yīng)為圓角或斜角，而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會(huì)影響電氣性能。當(dāng)雙面板布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線應(yīng)該相互垂直、斜交或彎曲走線，避免相互平行，以減少寄生電容。

2）線寬：銅膜線的寬度應(yīng)以能滿足電氣特性要求而又便于生產(chǎn)為準(zhǔn)則，它的最小值取決于流過它的電流，但是一般不宜小于 0.2mm。只要板面積足夠大，銅膜線寬度和間距最好選擇 0.3mm。一般情況下，1~1.5mm 的線寬，允許流過 2A 的電流。例如地線和電源線最好選用大于 1mm 的線寬。在集成電路座焊盤之間走兩根線時(shí)，焊盤直徑為 50mil，線寬和線間距都是 10mil，當(dāng)焊盤之間走一根線時(shí)，焊盤直徑為 64mil，線寬和線間距都為 12mil。注意公制和英制之間的轉(zhuǎn)換，100mil=2.54mm。

3）線間距：相鄰銅膜線之間的間距應(yīng)該滿足電氣安全要求，同時(shí)為了便于生產(chǎn)，間距應(yīng)該越寬越好。最小間距至少能夠承受所加電壓的峰值。在布線密度低的情況下，間距應(yīng)該盡可能的大。

4）屏蔽與接地：銅膜線的公共地線應(yīng)該盡可能放在電路板的邊緣部分。在電路板上應(yīng)該盡可能多地保留銅箔做地線，這樣可以使屏蔽能力增強(qiáng)。另外地線的形狀最好作成環(huán)路或網(wǎng)格狀。多層電路板由于采用內(nèi)層做電源和地線專用層，因而可以起到更好的屏蔽作用效果。

焊盤

焊盤尺寸 焊盤的內(nèi)孔尺寸必須從元件引線直徑和公差尺寸以及鍍錫層厚度、孔徑公差、孔金屬化電鍍層厚度等方面考慮，通常情況下以金屬引腳直徑加上 0.2mm 作為焊盤的內(nèi)孔直徑。例如，電阻的金屬引腳直徑為 0.5mm，則焊盤孔直徑為 0.7mm，而焊盤外徑應(yīng)該為焊盤孔徑加1.2mm，最小應(yīng)該為焊盤孔徑加 1.0mm。 當(dāng)焊盤直徑為 1.5mm 時(shí)，為了增加焊盤的抗剝離強(qiáng)度，可采用方形焊盤。 對(duì)于孔直徑小于 0.4mm 的焊盤，焊盤外徑/焊盤孔直徑=0.5~3。 對(duì)于孔直徑大于 2mm 的焊盤，焊盤外徑/焊盤孔直徑=1.5~2。

常用的焊盤尺寸如表 1-1 所示表 16-1

常用的焊盤尺寸

焊盤孔直徑/mm 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0

焊盤外徑/mm 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4

注意事項(xiàng)：

設(shè)計(jì)焊盤時(shí)的注意事項(xiàng)如下：

1）焊盤孔邊緣到電路板邊緣的距離要大于 1mm，這樣可以避免加工時(shí)導(dǎo)致焊盤缺損。

2）焊盤補(bǔ)淚滴，當(dāng)與焊盤連接的銅膜線較細(xì)時(shí)，要將焊盤與銅膜線之間的連接設(shè)計(jì)成淚滴狀，這樣可以使焊盤不容易被剝離，而銅膜線與焊盤之間的連線不易斷開。

3）相鄰的焊盤要避免有銳角。

大面積填充

電路板上的大面積填充的目的有兩個(gè)，一個(gè)是散熱，另一個(gè)是用屏蔽減少干擾，為避免焊接時(shí)產(chǎn)生的熱使電路板產(chǎn)生的氣體無處排放而使銅膜脫落，應(yīng)該在大面積填充上開窗，后者使填充為網(wǎng)格狀。 使用敷銅也可以達(dá)到抗干擾的目的，而且敷銅可以自動(dòng)繞過焊盤并可連接地線。

跨接線

在單面電路板的設(shè)計(jì)中，當(dāng)有些銅膜無法連接時(shí)，通常的做法是使用跨接線，跨接線的長(zhǎng)度應(yīng)該選擇如下幾種：6mm、8mm 和 10mm。

接地

1地線的共阻抗干擾 電路圖上的地線表示電路中的零電位，并用作電路中其它各點(diǎn)的公共參考點(diǎn)，在實(shí)際電路中由于地線（銅膜線）阻抗的存在，必然會(huì)帶來共阻抗干擾，因此在布線時(shí)，不能將具有地線符號(hào)的點(diǎn)隨便連接在一起，這可能引起有害的耦合而影響電路的正常工作。

2．如何連接地線 通常在一個(gè)電子系統(tǒng)中，地線分為系統(tǒng)地、機(jī)殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等幾種，在連接地線時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

1）正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。在低頻電路中，信號(hào)頻率小于 1MHz，布線和元件之間的電感可以忽略，而地線電路電阻上產(chǎn)生的壓降對(duì)電路影響較大，所以應(yīng)該采用單點(diǎn)接地法。 當(dāng)信號(hào)的頻率大于 10MHz 時(shí)，地線電感的影響較大，所以宜采用就近接地的多點(diǎn)接地法。 當(dāng)信號(hào)頻率在 1~10MHz 之間時(shí)，如果采用單點(diǎn)接地法，地線長(zhǎng)度不應(yīng)該超過波長(zhǎng)的 1/20，否則應(yīng)該采用多點(diǎn)接地。

2）數(shù)字地和模擬地分開。電路板上既有數(shù)字電路，又有模擬電路，應(yīng)該使它們盡量分開，而且地線不能混接，應(yīng)分別與電源的地線端連接（最好電源端也分別連接）。要盡量加大線性電路的面積。一般數(shù)字電路的抗干擾能力強(qiáng)，TTL 電路的噪聲容限為 0.4~0.6V，CMOS 數(shù)字電路的噪聲容限為電源電壓的 0.3~0.45 倍，而模擬電路部分只要有微伏級(jí)的噪聲，就足以使其工作不正常。所以兩類電路應(yīng)該分開布局和布線。

3）盡量加粗地線。若地線很細(xì)，接地電位會(huì)隨電流的變化而變化，導(dǎo)致電子系統(tǒng)的信號(hào)受到干擾，特別是模擬電路部分，因此地線應(yīng)該盡量寬，一般以大于 3mm 為宜。

4）將接地線構(gòu)成閉環(huán)。當(dāng)電路板上只有數(shù)字電路時(shí)，應(yīng)該使地線形成環(huán)路，這樣可以明顯提高抗干擾能力，這是因?yàn)楫?dāng)電路板上有很多集成電路時(shí)，若地線很細(xì)，會(huì)引起較大的接地電位差，而環(huán)形地線可以減少接地電阻，從而減小接地電位差。

5）同一級(jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)該盡可能靠近，并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)該接在本級(jí)的接地點(diǎn)上。

6）總地線的接法?？偟鼐€必須嚴(yán)格按照高頻、中頻、低頻的順序一級(jí)級(jí)地從弱電到強(qiáng)電連接。高頻部分最好采用大面積包圍式地線，以保證有好的屏蔽效果。

抗干擾

具有微處理器的電子系統(tǒng)，抗干擾和電磁兼容性是設(shè)計(jì)過程中必須考慮的問題，特別是對(duì)于時(shí)鐘頻率高、總線周期快的系統(tǒng)；含有大功率、大電流驅(qū)動(dòng)電路的系統(tǒng)；含微弱模擬信號(hào)以及高精度 A/D 變換電路的系統(tǒng)。為增加系統(tǒng)抗電磁干擾能力應(yīng)考慮采取以下措施：

1）選用時(shí)鐘頻率低的微處理器。只要控制器性能能夠滿足要求，時(shí)鐘頻率越低越好，低的時(shí)鐘可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。由于方波中包含各種頻率成分，其高頻成分很容易成為噪聲源，一般情況下，時(shí)鐘頻率 3 倍的高頻噪聲是最具危險(xiǎn)性的。

2）減小信號(hào)傳輸中的畸變。當(dāng)高速信號(hào)（信號(hào)頻率高=上升沿和下降沿快的信號(hào)）在銅膜線上傳輸時(shí)，由于銅膜線電感和電容的影響，會(huì)使信號(hào)發(fā)生畸變，當(dāng)畸變過大時(shí)，就會(huì)使系統(tǒng)工作不可靠。一般要求，信號(hào)在電路板上傳輸?shù)你~膜線越短越好，過孔數(shù)目越少越好。典型值：長(zhǎng)度不超過 25cm，過孔數(shù)不超過 2 個(gè)。

3）減小信號(hào)間的交叉干擾。當(dāng)一條信號(hào)線具有脈沖信號(hào)時(shí)，會(huì)對(duì)另一條具有高輸入阻抗的弱信號(hào)線產(chǎn)生干擾，這時(shí)需要對(duì)弱信號(hào)線進(jìn)行隔離，方法是加一個(gè)接地的輪廓線將弱信號(hào)包圍起來，或者是增加線間距離，對(duì)于不同層面之間的干擾可以采用增加電源和地線層面的方法解決。

4）減小來自電源的噪聲。電源在向系統(tǒng)提供能源的同時(shí)，也將其噪聲加到所供電的系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的復(fù)位、中斷以及其它一些控制信號(hào)最易受外界噪聲的干擾，所以，應(yīng)該適當(dāng)增加電容來濾掉這些來自電源的噪聲。

5）注意電路板與元器件的高頻特性。在高頻情況下，電路板上的銅膜線、焊盤、過孔、電阻、電容、接插件的分布電感和電容不容忽略。由于這些分布電感和電容的影響，當(dāng)銅膜線的長(zhǎng)度為信號(hào)或噪聲波長(zhǎng)的 1/20 時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)，對(duì)內(nèi)部產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)外發(fā)射電磁波。 一般情況下，過孔和焊盤會(huì)產(chǎn)生 0.6pF 的電容，一個(gè)集成電路的封裝會(huì)產(chǎn)生 2~6pF 的電容，一個(gè)電路板的接插件會(huì)產(chǎn)生 520mH 的電感，而一個(gè) DIP-24 插座有 18nH 的電感，這些電容和電感對(duì)低時(shí)鐘頻率的電路沒有任何影響，而對(duì)于高時(shí)鐘頻率的電路必須給予注意。

6）元件布置要合理分區(qū)。元件在電路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題。原則之一就是各個(gè)元件之間的銅膜線要盡量的短，在布局上，要把模擬電路、數(shù)字電路和產(chǎn)生大噪聲的電路（繼電器、大電流開關(guān)等）合理分開，使它們相互之間的信號(hào)耦合最小。

7）處理好地線。按照前面提到的單點(diǎn)接地或多點(diǎn)接地方式處理地線。將模擬地、數(shù)字地、大功率器件地分開連接，再匯聚到電源的接地點(diǎn)。 電路板以外的引線要用屏蔽線，對(duì)于高頻和數(shù)字信號(hào)，屏蔽電纜兩端都要接地，低頻模擬信號(hào)用的屏蔽線，一般采用單端接地。對(duì)噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴(yán)重的電路應(yīng)該用金屬屏蔽罩屏蔽。

8）去耦電容。去耦電容以瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。設(shè)計(jì)電路板時(shí)，每個(gè)集成電路的電源和地線之間都要加一個(gè)去耦電容。去耦電容有兩個(gè)作用，一方面是本集成電路的儲(chǔ)能電容，提供和吸收該集成電路開門和關(guān)門瞬間的充放電電能，另一方面，旁路掉該器件產(chǎn)生的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容為 0.1μF，這樣的電容有 5nH 的分布電感，可以對(duì) 10MHz 以下的噪聲有較好的去耦作用。一般情況下，選擇 0.01~0.1μF 的電容都可以。

一般要求沒 10 片左右的集成電路增加一個(gè) 10μF 的充放電電容。 另外，在電源端、電路板的四角等位置應(yīng)該跨接一個(gè) 10~100μF 的電容。

高頻布線

為了使高頻電路板的設(shè)計(jì)更合理，抗干擾性能更好，在進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

1）合理選擇層數(shù)。利用中間內(nèi)層平面作為電源和地線層，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生電感、縮短信號(hào)線長(zhǎng)度、降低信號(hào)間的交叉干擾，一般情況下，四層板比兩層板的噪聲低 20dB。

2）走線方式。走線必須按照 45°角拐彎，這樣可以減小高頻信號(hào)的發(fā)射和相互之間的耦合。

3）走線長(zhǎng)度。走線長(zhǎng)度越短越好，兩根線并行距離越短越好。

4）過孔數(shù)量。過孔數(shù)量越少越好。

5）層間布線方向。層間布線方向應(yīng)該取垂直方向，就是頂層為水平方向，底層為垂直方向，這樣可以減小信號(hào)間的干擾。

6）敷銅。增加接地的敷銅可以減小信號(hào)間的干擾。

7）包地。對(duì)重要的信號(hào)線進(jìn)行包地處理，可以顯著提高該信號(hào)的抗干擾能力，當(dāng)然還可以對(duì)干擾源進(jìn)行包地處理，使其不能干擾其它信號(hào)。

8）信號(hào)線。信號(hào)走線不能環(huán)路，需要按照鏈方式布線。

9）去耦電容。在集成電路的電源端跨接去耦電容。

第9篇：電路板的設(shè)計(jì)流程范文

關(guān)鍵詞：PCB；圖像處理；視覺檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP277文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)07-1648-06

當(dāng)今世界科技發(fā)展日新月異，電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛與否，而PCB電路板制作工藝的提高對(duì)促進(jìn)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，能否有效精確地檢測(cè)PCB電路板的缺陷一直都是電子行業(yè)的研究熱點(diǎn)。國(guó)外的印刷電路板自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)一直領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)，國(guó)內(nèi)的很多廠家不得不采用昂貴的外國(guó)技術(shù)，雖然近年國(guó)內(nèi)的印刷電路板自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，但大都沒有取得令人非常滿意的結(jié)果。加入研究這一領(lǐng)域的熱潮，趕超外國(guó)的先進(jìn)技技水平，打斷外國(guó)壟斷技術(shù)，對(duì)于發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的意義。

1 PCB檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 PCB檢測(cè)系統(tǒng)的硬件組成框圖

雖然本文所做的工作主要是軟件方面，但對(duì)于硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的，它對(duì)于建立有效的計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)，起著決定性作用。因此，必須在綜合考慮系統(tǒng)性價(jià)比和系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出合理的硬件系統(tǒng)[9]。PCB檢測(cè)系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示：圖1 PCB檢測(cè)系統(tǒng)硬件組成框圖

1.2系統(tǒng)的硬件組成

系統(tǒng)的硬件組成[10]主要包括：計(jì)算機(jī)主機(jī)、CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、照明系統(tǒng)及相關(guān)的設(shè)備。

2 PCB電路板缺陷檢測(cè)識(shí)別

PCB電路板在電子工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，如何降低電路板的故障率、提高電路板的質(zhì)量直接影響到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，對(duì)于PCB電路板缺陷的識(shí)別技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。PCB電路板的缺陷很多[16]，主要有短路、斷路、劃痕、凸起、空洞、缺焊、過焊等等，由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備限制和個(gè)人水平所限，本文主要研究的內(nèi)容是PCB電路板短路與斷路的檢測(cè)識(shí)別

近年來出現(xiàn)了很多圖像檢測(cè)算法,這些算法大致可分為三大類：有參考算法、無參考算法以及混合型算法。有參考算法分為兩大類：圖像對(duì)比法和模型對(duì)比法。無參考算法是一種不需要標(biāo)準(zhǔn)圖像的檢測(cè)算法，它是基于一定的設(shè)計(jì)規(guī)則來進(jìn)行檢測(cè)的?；旌闲头椒ㄊ菍⒂袇⒖妓惴ㄅc無參考算法混合使用，從而發(fā)揮出各自的優(yōu)點(diǎn)。比如，模板匹配法與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法結(jié)合使用，或者連接表方法與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法結(jié)合使用等。本文中短路與斷路的檢測(cè)識(shí)別采取了圖像對(duì)比法，即將經(jīng)過一定處理后的圖像進(jìn)行相減，從而分析相應(yīng)的結(jié)果；而對(duì)焊點(diǎn)缺陷的識(shí)別主要采用模板匹配法與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法結(jié)合使用。

2.1 PCB電路板缺陷檢測(cè)識(shí)別的主要流程圖

圖2為子程序流程圖；圖3為主程序流程圖。

2.2 PCB電路板短路與斷路的檢測(cè)識(shí)別

2.2.1邊緣檢測(cè)

在對(duì)圖像進(jìn)行基本的處理過后可以將圖像與背景分割開來。邊緣檢測(cè)是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺中的基本問題，邊緣檢測(cè)的目的是標(biāo)識(shí)數(shù)字圖像中亮度變化明顯的點(diǎn)。圖像屬性中的顯著變化通常反映了屬性的重要事件和變化。

這些包括：深度上的不連續(xù)；表面方向不連續(xù)；物質(zhì)屬性變化；場(chǎng)景照明變化。邊緣檢測(cè)是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺中，尤其是特征提取中的一個(gè)研究領(lǐng)域。

圖像邊緣檢測(cè)大幅度地減少了數(shù)據(jù)量，并且剔除了可以認(rèn)為不相關(guān)的信息，保留了圖像重要的結(jié)構(gòu)屬性。有許多方法用于邊緣檢測(cè)，它們的絕大部分可以劃分為兩類[17]：基于查找一類和基于零穿越的一類?；诓檎业姆椒ㄍㄟ^尋找圖像一階導(dǎo)數(shù)中的最大和最小值來檢測(cè)邊界，通常是將邊界定位在梯度最大的方向?；诹愦┰降姆椒ㄍㄟ^尋找圖像二階導(dǎo)數(shù)零穿越來尋找邊界，通常是Laplacian過零點(diǎn)或者非線性差分表示的過零點(diǎn)。

1）Roberts算子

邊緣，是指周圍像素灰度有階躍變化或屋頂?shù)茸兓哪切┫袼氐募稀D像的邊緣對(duì)應(yīng)著圖像灰度的不連續(xù)性。顯然圖像的邊緣很少是從一個(gè)灰度跳到另一個(gè)灰度這樣的理想狀況。真實(shí)圖像的邊緣通常都具有有限的寬度呈現(xiàn)出陡峭的斜坡狀。邊緣的銳利程度由圖像灰度的梯度決定。梯度是一個(gè)向量，?f指出灰度變化的最快的方向和數(shù)量，如式2-1所示。

?f=(決定的。

因此最簡(jiǎn)單的邊緣檢測(cè)算子是用圖像的垂直和水平差分來逼近梯度算子，式2-4所示。?f=(f(x,y)-f(x-1,y),f(x,y)-f(x,y-1))（式2-4）

因此當(dāng)我們想尋找邊緣的時(shí)候，最簡(jiǎn)單的方法是對(duì)每一個(gè)像素計(jì)算出（2，4）的向量,然后求出他的絕對(duì)值，然后進(jìn)行閥值操作就可以了。利用這種思想就得到了Roberts算子，由式2-5所示。

R(i,j)=

（式2-5）

它是一個(gè)兩個(gè)2×2模板作用的結(jié)果。

2）Sobel算子

該算法通過2個(gè)3*3的模板，對(duì)選定的二維圖像中同樣大小窗口進(jìn)行卷積，通常是一個(gè)模板對(duì)一個(gè)邊緣響應(yīng)大，另一個(gè)模板對(duì)水平邊緣響應(yīng)大，兩個(gè)卷積值對(duì)最大值作為該點(diǎn)對(duì)輸出。對(duì)于圖像上的任意點(diǎn)（i，j）進(jìn)行卷積，可得其X方向上的差分由式2-6、式2-7所示。Δx=f(i-1,j+1)+2f(i,j+1)+f(i+1,j+1)-[f(i-1,j-1)+2f(i,j-1)+f(i+1,j-1)]（式2-6）Δy=f(i-1,j-1)+2f(i-1,j)+f(i-1,j+1)-[f(i+1,j+1)+2f(i+1,j)+f(i+1,j+1)]（式2-7）則輸出圖像公式如式2-8所示。

用sobel算子檢測(cè)階躍邊緣得到的邊緣寬度至少為兩個(gè)寬度。3）Laplacian邊緣檢測(cè)算子

Laplacian算子定義由式2-9所示。

Δ2f(x,y)=

（式2-9）它的差分形式由式2-10所示。

Δ2f(x,y)={[f(x+1,y)-f(x,y)]-[f(x,y)-f(x-1,y)]}+{[f(x,y+1)-f(x,y)]-[f(x,y)-f(x,y-1)]}

=f(x+1,y)+f(x-1,y)+f(x,y-1)+f(x,y+1)+f(x,y+1)+4f(x+1,y)（式2-10）

Laplacian算子是一種各向同性算子，在只關(guān)心邊緣的位置而不考慮其周圍的灰度象素差值時(shí)時(shí)比較合適，Laplacian算子對(duì)孤立象素的響應(yīng)要比對(duì)邊緣或線的響應(yīng)更要強(qiáng)烈，因此只適用于無噪聲圖像。

原圖像與用三種邊緣檢測(cè)算子處理后的圖像如下所示：圖6 Sobel邊緣檢測(cè)圖7 Laplacian邊緣檢測(cè)

從上面四幅圖分析比較可得出結(jié)論：用Roberts邊緣檢測(cè)得出的圖像較之其他方法更為清晰，噪點(diǎn)更少，圖像更為連續(xù)，所以本文中采用Roberts算子來進(jìn)行邊緣檢測(cè)。

2.2.2閾值分割

閾值分割法是一種基于區(qū)域的圖像分割技術(shù)，其基本原理是：通過設(shè)定不同的特征閾值，把圖像象素點(diǎn)分為若干類。常用的特征包括：直接來自原始圖像的灰度或彩色特征；由原始灰度或彩色值變換得到的特征。設(shè)原始圖像為f(x，y)，按照一定的準(zhǔn)則f(x，y)中找到特征值T，將圖像分割為兩個(gè)部分，分割后的圖像為：

若?。篵0=0(黑)，b1=1(白)，即為我們通常所說的圖像二值化。

在數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)中，無用的背景數(shù)據(jù)和對(duì)象物的數(shù)據(jù)經(jīng)常放在一起，同時(shí)，圖像中還含有各種噪聲，因此可以根據(jù)圖像的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，從概率的角度來選擇合適的閾值。

1）最大方差閾值法

把待處理圖像的直方圖在某一閾值處分割為兩組，當(dāng)被分割成的兩組間的方差最大時(shí)，便可以決定閾值了。

設(shè)灰度圖像f（x，y）的灰度級(jí)為0-L，灰度級(jí)I的像素為Ni，則圖中：

總象素?cái)?shù)N=∑j=0 i=LNi（式2-11）灰度級(jí)i出現(xiàn)的概率Pi= 1-ω(K)（式2-16）則兩組間的數(shù)學(xué)期望為ω0μ0ω1μ1=μ（式2-17）兩組間的方差為ρ2(k)

ρ2(k)是K的函數(shù)，計(jì)算k取從0,1,2…L時(shí)ρ2(k)的值，當(dāng)多的值為最大時(shí)，K即為閾值。

2）雙峰法

根據(jù)圖像的直方圖具有背景和對(duì)象物的兩個(gè)峰，分割兩個(gè)區(qū)域的閾值由兩個(gè)峰值之間的谷所對(duì)應(yīng)的灰度值決定。設(shè)灰度圖像f（x，y）的灰度級(jí)為0-L，灰度i的像素為Pi，分別計(jì)算

因?yàn)閷?shí)際PCB電路板有著許多的劃痕、污點(diǎn)等，使用最大方差閾值法時(shí)，會(huì)在處理后的圖像上產(chǎn)生許多誤點(diǎn)，而影響實(shí)際結(jié)果的分析，而雙峰法能夠順利地濾除這些干擾，這個(gè)結(jié)論在分析對(duì)比以上圖像時(shí)也可得出。所以本文選用了雙峰法來進(jìn)行閾值分割。

2.2.3粒子分析與圖像對(duì)比

經(jīng)過邊緣檢測(cè)和閾值分割的圖像中會(huì)存在許多瑕點(diǎn)，這些點(diǎn)會(huì)影響到最后的圖像識(shí)別與分析，有可能會(huì)增加多余的殘留圖像。本文中利用NI VISION ASSISTANT中的REMOVE SMALL OBJECTS功能進(jìn)行去除，如圖11和圖12所示。圖11原圖像圖12粒子分析

將標(biāo)準(zhǔn)PCB圖片減去缺陷缺陷PCB圖片，便可以得到缺陷板的斷路部分的圖像，再利用NI ASSISTANT中的PARTICLE ANALYSIS可以得到斷路部分的具體分析，如圖13示。

將缺陷PCB圖片減去標(biāo)準(zhǔn)PCB圖片，便可以得到缺陷板的短路部分的圖像，與上述相同的方法，便可以得到短路部分的具體分析，如圖14所示。

3結(jié)束語

利用LABVIEW來進(jìn)行PCB電路板缺陷的識(shí)別與檢測(cè)是一項(xiàng)非常好的課題，它在近些年已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，并將得到更大的進(jìn)步。限于本人能力和時(shí)間，本文的研究還未涉及很深的領(lǐng)域，可以在以下方面加以改進(jìn)：

1）本文中只利用到NI公司的LABVIEW和IMAQ VISION，更好的設(shè)計(jì)可以再利用其他語言如VISUAL BASIC,C++等編程語言加以輔助設(shè)計(jì)，相信可以取得更加令人滿意的結(jié)果。

2）由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備等其他因素，本文中只重點(diǎn)研究了PCB電路板短路與斷路的檢測(cè)識(shí)別，PCB電路板的其他缺陷還有待于進(jìn)一步的分析研究、分類和總結(jié)，并設(shè)計(jì)出更好的檢測(cè)方法，以真正滿足PCB電路板檢測(cè)的需求。

3）照明設(shè)備的限制在很大程度上影響到了圖像的檢測(cè)效果，為取得PCB缺陷檢測(cè)的進(jìn)一步進(jìn)展，在照明設(shè)備的選擇上必須重視，并且設(shè)計(jì)出更好的圖像采集系統(tǒng)。

4）在識(shí)別與檢測(cè)手段上，可以引入更新更好的方法，而不要局限于在傳統(tǒng)的方法中分析比較，例如基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別檢測(cè)，圖像的模糊決策等將有待于進(jìn)一步研究。

總之，基于LABVIEW的機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)取得了不錯(cuò)的進(jìn)展，高速發(fā)展的PCB制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于PCB缺陷的檢測(cè)提出了更高的要求，同時(shí)也大大地促進(jìn)了PCB缺陷檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。利用機(jī)器視覺檢測(cè)在未來的較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占據(jù)檢測(cè)行業(yè)的半壁江山，相信在未來會(huì)取得更大的發(fā)展。

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