Arduino是一個基于單片機并且開放源碼的硬件平臺，和一套為Arduino電路板編寫程序的開發(fā)環(huán)境組成。Arduino可以用來開發(fā)交互產(chǎn)品，比如可以讀取大量的開關(guān)和傳感器信號，并且可以控制各式各樣的電燈、電機和其他物理設備。Arduino項目可以是單獨的，也可以在運行時和電腦中運行的程序進行通訊。
本實例采用2層板完成PCB設計，其性能技術(shù)要求如下：
（1）布局布線考慮信號穩(wěn)定及EMC。
（2）理清整板信號線及電源線的流向，使PCB走線合理美觀。
（3）特殊重要信號線按要求處理，如USB數(shù)據(jù)線差分走線并包地處理。
開始咯！
（1）執(zhí)行菜單欄中“文件”→“項目”→“PCB工程”命令，創(chuàng)建一個新的工程文件Leonardo.PrjPCB，保存到相應的目錄。
（2）在Leonardo.PrjPCB工程文件上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“添加新的...到工程”命令，選擇需要添加的原理圖文件和PCB文件以及集成庫文件，如下圖所示。
?文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-485650.html
打開原理圖文件，對其進行編譯，檢查有無電氣連接方面的錯誤。只有確認沒有錯誤后，才能進行PCB設計后續(xù)的工作。同時，很多場合要求將原理圖打印出來，方便更多的人閱讀。因此，原理圖的編譯是必需的。原理圖的編譯分為對當前文檔的編譯和對整個PCB工程的編譯，這里選擇對整個PCB工程進行編譯。執(zhí)行菜單欄中“工程”→Compile PCB Project Leonardo.PrjPCB命令，或者按快捷鍵C+C，如下圖所示。
?原理圖編譯完成后，可以單擊PCB編輯界面右下角的Panels按鈕，在彈出的菜單中選擇打開Messages面板查看編譯結(jié)果，如圖所示。若提示Compile successful,no errors found，則原理圖無電氣性質(zhì)的錯誤，可以繼續(xù)下一步的操作，否則需要返回原理圖根據(jù)錯誤提示修改至無錯誤為止。
下面列出常見的原理圖檢查錯誤項：
在本實例中使用的是集成庫文件來繪制原理圖，雖然集成庫中每一個元件都關(guān)聯(lián)好了對應的封裝，但是為了避免出錯，還是要對原理圖的元件進行封裝匹配檢查。執(zhí)行菜單欄中“工具”→“封裝管理器”命令，打開封裝管理器，可以查看所有元件的封裝信息。
（1）確認所有元件都有對應的封裝，如果存在某些元件無對應的封裝，在原理圖更新到PCB步驟中，就會存在元件網(wǎng)絡無法導入的問題。
（2）封裝管理器中，可以對元件的封裝進行增加、刪除和編輯的操作，使原理圖元件與封裝庫里面的封裝匹配上，如圖所示。
?（3）選擇好對應的封裝后，單擊“確定”按鈕，然后單擊“接受變化（創(chuàng)建ECO）”按鈕，在彈出的“工程變更”對話框中單擊“執(zhí)行變更”按鈕，完成封裝庫匹配。
（1）執(zhí)行更新命令
編譯原理圖無誤及完成封裝匹配之后，接下來的就是更新PCB文件了，也就是常說的原理圖更新到PCB的操作，這一步是原理圖與PCB之間連接的橋梁。執(zhí)行菜單欄中“設計”→Update PCB Document Leonardo.PcbDoc命令，或者按快捷鍵D+U。
①執(zhí)行更新操作后會出現(xiàn)如圖所示的“工程變更指令”對話框，單擊?執(zhí)行更新按鈕。
②若無任何錯誤，則“完成”這一欄全部顯示“正確”圖標?。若有錯誤則會顯示“錯誤”圖標 ，這時需要檢查錯誤項并返回原理圖修改，直至沒有錯誤提示為止。
③關(guān)閉“工程變更指令”對話框，可以看到PCB編輯界面已經(jīng)變成如圖所示，這說明已經(jīng)完成了原理圖更新到PCB的操作，邁出了成功的第一步。
?1.PCB推薦參數(shù)設置
（1）取消不常用的DRC檢查項。DRC檢查項檢測過多會導致PCB布局布線的時候經(jīng)常出現(xiàn)報錯和造成軟件的卡頓，如圖所示，對DRC檢查項進行設置，將其他檢查項關(guān)閉，只保留第一個電氣規(guī)則檢查項。
（2）調(diào)整絲印。利用全局操作將元器件的位號調(diào)小放到元件中間，或者先將位號隱藏，方便后面的布局布線，如圖所示。
?2.板框的繪制
（1）按照設計要求繪制板框，切換到Mechanical 1層，執(zhí)行菜單欄中“放置”→ “線條”命令，或者按快捷鍵P+L，繪制一個符合板子外形尺寸要求的閉合框。
（2）選中繪制好的板框線，執(zhí)行菜單欄中“設計”→“板子形狀”→“按照選擇對象定義”命令，或者按快捷鍵D+S+D定義板框。
（3）放置尺寸標注，可在Mechanical 2層放置尺寸標注，執(zhí)行菜單欄中“放置”→“尺寸”→“線性尺寸”命令，單位和模式選擇（mm）。得到的板框效果如圖所示。
?1.交互式布局
交互式就是實現(xiàn)原理圖和PCB之間的兩兩交互，需要在原理圖和PCB中都打開“交叉選擇模式”選項，如圖所示。
2.模塊化布局
（1）按照項目要求，有固定結(jié)構(gòu)位置的接口或者元件先擺放，然后根據(jù)元件信號飛線的方向擺放大元件，按照“先大后小”、“先難后易”的順序。把元件在板框內(nèi)大概放好，完成項目的預布局，如圖所示。
（2）通過“交叉選擇”功能和“在區(qū)域內(nèi)排列器件”功能，把元件按照原理圖電路模塊分塊放置，并把其放置到對應接口或?qū)娐纺K附近，如圖所示。
?（3）結(jié)合交互式布局和模塊化布局，完成整板的PCB布局，如圖所示。布局的時候遵循以下基本原則：
①接口元件靠近板邊擺放，小元件距離接口元件的距離不要太近。
②布局考慮走線盡可能短，少交叉。
③電源模塊布局注意輸入輸出的方向，電源濾波電容靠近輸入輸出位置。
④濾波電容靠近芯片管腳放置。
⑤整板布局要合理分布，整齊美觀。
⑥模擬電路和數(shù)字電路分開。
?（PCB布線是PCB設計當中最重要最耗時的一個環(huán)節(jié)，這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設計過程中，布線一般有三種境界的劃分：
首先是布通，這是PCB設計的最基本要求。如果線路都沒布通，搞得到處是飛線，那將是一塊不合格的板子，可以說還沒入門。
其次是電氣性能的滿足，這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標準。這是在布通之后，認真調(diào)整布線，使其能達到最佳的電氣性能。
最后是美觀，假如布線連通了，也沒有什么影響電氣性能的地方，但是一眼看過去雜亂無章的，加上五彩繽紛、花花綠綠的，那就算電氣性能再好，在別人眼里還是垃圾一塊。這樣會給測試和維修帶來極大的不便。布線要整齊規(guī)范，不能縱橫交錯毫無章法。這些都要在保證電氣性能和滿足其他個別要求的情況下實現(xiàn)，否則就是舍本逐末。
本例全部采用手工布線，下面在PCB布線之前先介紹一些常用的規(guī)則等設置。
1.Class的創(chuàng)建
為了更好的布線，可以對信號網(wǎng)絡和電源網(wǎng)絡進行歸類，執(zhí)行菜單欄中“設計”→“類”命令，或者按快捷鍵D+C，打開“對象類瀏覽器”對話框，這里以創(chuàng)建一個電源類為例，在Net Classes（網(wǎng)絡類）處單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“添加類”命令，并將其命名為PWR，并將需要歸為一類的電源網(wǎng)絡從“非成員”列表中劃分到“成員”列表中如圖所示。
?2.布線規(guī)則的添加
1）安全間距規(guī)則設置
（1）按快捷鍵D+R，打開PCB規(guī)則及約束編輯器。
（2）在左邊設計規(guī)則列表中選擇Routing→Clearance，在右邊編輯區(qū)中設置 All整板間距規(guī)則和Poly鋪銅間距規(guī)則。具體設置方法如圖所示。
?2）線寬規(guī)則設置
（1）在左邊設計規(guī)則列表中選擇Routing→Width，在右邊編輯區(qū)中設置一個常規(guī)信號線的線寬規(guī)則，這里設置為最小、首選線寬為6mil，最大線寬設置為40mil，如圖所示。
?（2）創(chuàng)建一個針對電源PWR類的線寬規(guī)則，因為需要對電源網(wǎng)絡進行加粗設置，如圖所示。
3）過孔規(guī)則的創(chuàng)建
在本例中可以采用20/10mil的過孔尺寸，過孔尺寸的規(guī)則設置如圖所示。
4）銅皮連接樣式規(guī)則設置
銅皮連接方式一般設置為Direct Connect（全連接的方式），如圖所示。
3.整板模塊短線的連接
在進行PCB整板布線時，首先需要先把每個模塊之間的短線先連通，把布線路徑比較遠并且不好布的信號線從焊盤上引出并打孔，然后將電源和地孔扇出，如圖所示。
4.整板走線的連接
整板布線是PCB設計當中最重要和最耗時的環(huán)節(jié)，在本例中全部采用手工布線，下圖為整板走線完成后的效果。PCB布線應該大體遵循以下原則：
（1）走線要簡潔，盡可能短，盡量少拐彎，力求走線簡單明了（特殊要求除外，如阻抗匹配和時序要求）。
（2）避免銳角走線和直角走線，一般采用45度拐角，以減小高頻信號的輻射（有些要求高的線還要用弧線）。
（3）任何信號線都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路面積應盡量??；信號線的過孔要盡量少。
（4）關(guān)鍵的線盡量短而粗，并在兩邊加上保護地；電源和GND進行加粗處理，滿足載流。
（5）晶振表層走線不能打孔，晶振周圍包地處理。時鐘振蕩電路下面、特殊高速邏輯電路部分要加大地的面積，而不應該走其它信號線，以使周圍電場趨近于零。
（6）電源線和其他的信號線之間預留一定的間距，防止紋波干擾。
（7）關(guān)鍵信號應預留測試點，以方便生產(chǎn)和維修檢測用。
（8）PCB布線完成后，應對布線進行優(yōu)化，同時，經(jīng)初步網(wǎng)絡檢查和DRC檢查無誤后，對未布線區(qū)域用大面積鋪銅銅進行地線填充?；蚴亲龀啥鄬影澹娫?、地線各占用一層。
?在整板走線連通和電源處理完以后，需要對整板的情況進行走線的優(yōu)化調(diào)整及絲印的調(diào)整等，下面介紹常見的處理項。
1.串擾控制
串擾（CrossTalk)是指PCB上不同網(wǎng)絡之間因較長的平行布線引起的相互干擾（主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用）。在平行線間插入接地的隔離線，減小布線層與地平面的距離。
3W規(guī)則。為了減少線間串擾，應保證導線間距足夠大，當導線中心間距不少于3倍線寬時，則可保持70%的電場不互相干擾，這被稱為3W規(guī)則，如圖所示，調(diào)整走線時可以對此進行優(yōu)化修正。
?2.環(huán)路最小原則
信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小，環(huán)面積越小，對外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。如圖所示，盡量在出現(xiàn)環(huán)路的地方讓其面積做到最小。
?3.走線的開環(huán)檢查
一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線（Dangling Line), 主要是為了避免產(chǎn)生“天線效應”，減少不必要的干擾輻射和接收，否則可能帶來不可預知的結(jié)果，如圖所示。
?4. 倒角檢查
PCB設計中應避免產(chǎn)生銳角和直角，產(chǎn)生不必要的輻射，同時工藝性能也不好，一般采用45度倒角，如圖所示。
?5.孤銅與尖岬銅皮的修正
為了滿足生產(chǎn)的要求，PCB設計中不應出現(xiàn)“孤銅”的現(xiàn)象，可以通過鋪銅的屬性設置Remove Dead Copper避免出現(xiàn)“孤銅”，如圖7-28所示。PCB中也應當避免出現(xiàn)尖岬銅皮的情況，這可以通過放置“多邊形鋪銅挖空”的方式來實現(xiàn)，如圖所示。
?6.地過孔的放置
為了減少回流的路徑以及增加層與層之間的連通性，需要在PCB一些空白的地方和信號線打孔換層的地方附近放置GND過孔，如圖所示。
?7.絲印調(diào)整
在后期元件裝配時，特別是手工裝配元件的時候，一般都要輸出PCB的裝配圖，這時候絲印位號就顯得尤為重要了。按快捷鍵L，在彈出的View Configuration面板只打開對應的絲印層、Paste層以及Multi-Layer層，方便對絲印進行調(diào)整，如圖所示。
為了使位號清晰，字體大小推薦字寬/字高尺寸：4mil/25mil、5mil/30mil。為了使整板絲印方向一致，一般調(diào)整為字母向左或向下，如圖所示。
?通過前面關(guān)于DRC檢查的介紹可以看出，DRC檢查就是檢查當前的設計是否滿足規(guī)則要求，是PCB板設計正確性和完整性的重要保證。執(zhí)行菜單欄中“工具”→“設計規(guī)則檢查”命令，或者按快捷鍵T+D，打開設計規(guī)則檢查器，勾選需要的檢測項，一般只勾選第一個電氣規(guī)則檢查項，檢查包含間距、短路及開路設置，里面幾項都需要選擇，如圖所示。在DRC的Messages報告中，查看和更正錯誤，直到DRC報告無錯誤為止。
?PCB后期走線調(diào)整和DRC檢查都完成后，最后一步就是PCB生產(chǎn)資料的輸出，按照前文所說的步驟一步一步進行資料的輸出即可。
?文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-485650.html
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