led闪烁灯设计报告(编辑修改稿)

led闪烁灯设计报告(编辑修改稿)内容摘要：

在 Footorint 后进行封装， 不同元件封装形式也各不相同，下面是几个常用元件的封装 电阻： RES1， RES2， RES3， RES4；封装属性为 axial 系列 无极性电容： cap。 封装属性为 到 电解电容： electroi。 封装属性为 二极管：封装属性为 (小功率 )(大功率 ) 三极管：常见的封装属性为 to18（普通三极管） to22(大功率三极管 )to3(大功率达林顿管 ) 电源稳压块有 78和 79系列； 78 系列如 7805， 7812， 7820 等 79系列有 7905， 7912， 7920 等常见的封装属性有 to126h 和 to126v 整流桥： BRIDGE1,BRIDGE2: 封装属性为 D 系列（ D44， D37， D46） 集成块： DIP8DIP40, 其中８－４０指有多少脚，８脚的就是 DIP8 贴片电阻 0603 表示的是封装尺寸 与具体阻值没有关系，但封装尺寸与功率有关通常来说如下： 0201 1/20W 0402 1/16W 0603 1/10W 0805 1/8W 1206 1/4W 电容电阻外形尺寸与封装的对应关系 是： 0402= 0603= 0805= 1206= 电子电路综合设计与装配 13 1210= 1812= 零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。 是纯粹的空间概念因此不同的元件可共用同一零件封装，同种元件也可有不同的零件封装。 像电阻，有传统的针插式，这种元件体积较大，电路板必须钻孔才能安置元件，完成钻孔后，插入元件，再过锡炉或喷锡（也可手焊），成本较高，较新的设 计都是采用体积小的表面贴片式元件（ SMD）这种元件不必钻孔，用钢膜将半熔状锡膏倒入电路板，再把 SMD 元件放上，即可焊接在电路板上了。 关于零件封装我们在前面说过，除了 DEVICE。 LIB 库中的元件外，其它库的元件都已经有了固定的元件封装，这是因为这个库中的元件都有多种形式： 以晶体管为例说明一下：晶体管是我们常用的的元件之一，在 DEVICE。 LIB 库中，简简单单的只有 NPN 与 PNP 之分，但实际上，如果它是 NPN 的 2N3055 那它有可能是铁壳子的 TO— 3，如果它是 NPN 的 2N3054，则有可能是铁壳的 TO66 或 TO5，而学用的CS9013，有 TO92A， TO92B，还有 TO5， TO46， TO52 等等，千变万化。 还有一个就是电阻，在 DEVICE 库中，它也是简单地把它们称为 RES1 和 RES2，不管它是 100Ω还是 470KΩ都一样，对电路板而言，它与欧姆数根本不相关，完全是按该电阻的功率数来决定的我们选用的 1/4W 和甚至 1/2W 的电阻，都可以用 元件封装，而功率数大一点的话，可用 , 等等。 现将常用的元件封装整理如下： 电阻类及无极性双端元件。 /无极性电容 性电容 二极管 及 、 FET、 UJT TOxxx(TO3,TO5)/ 可变电阻（ POT POT2） VR1VR5. 当然，我们也可以打开 C:\Client98\PCB98\library\ 库来查找所用零件的对应封装 .这些常用的元件封装，大家最好能把它背下来，这些元件封装，大家可以把它拆分成两部分 来记如电阻 可拆成 AXIAL 和 ， AXIAL 翻译成中文就是轴状的， 则是该电阻在印刷电路板上的焊盘间的距离也就是 300mil（因为在电机领域里，是以英制单位为主的。 同样的，对于无极性的电容， 也是一样；对有极性的电容如电解电容，其封装为 ， ，其中“ .2”为焊盘间距，“ .4”为电容圆筒的外径。 对于晶体管，那就直接看它的外形及功率，大功率的晶体管，就用 TO— 3，中功率的晶体管，如果是扁平的，就用 TO220，如果是金属壳的，就用 TO66，小功率的晶体管，就用 TO5， TO46， TO92A等都可以，反正它的管脚也长，弯一下也可以。 对于常用的集成 IC 电路，有 DIPxx，就是双列直插的元件封装， DIP8 就是双排，每排有 4 个引脚，两排间距离是 300mil,焊盘间的距离是 100mil。 SIPxx 就是单排的封装。 等等。 我们注意的是晶体管与可变电阻，它们的包装才是最令人头痛的，同样的包装，其管脚可不一定一样。 例如，对于 TO92B 之类的包装，通常是 1脚为 E（发射极），而 2脚有可能是 B极（基极），也可能是 C（集电极）；同样的， 3脚有可能 是 C，也有可能是 B，具体是那个，只有拿到了元件才能确定。 因此，电路软件不敢硬性定义焊盘名称（管脚名称），同样的，场效应管， MOS 管也可以用跟晶体管一样的封装，它可以通用于三个引脚的元件。 Q1B，在 PCB 里，加载这种网络表的时候，就会找不到节点（对不上）。 在可变电阻上也同样会出现类似的问题；在原理图中，可变电阻的管脚分别为 W、及 2，所产生的网络表，就是 2 和 W，在 PCB 电路板中，焊盘就是 1， 2， 3。 当电电子电路综合设计与装配 14 路中有这两种元件时，就要修改 PCB与 SCH 之间的差异最快的方法是在产生网络表后，直接在网络表中，将晶 体管管脚改为 1， 2， 3；将可变电阻的改成与电路板元件外形一样的 1， 2， 3即可。 封装的处理是个没有多大学问但是颇费功夫的“琐事”，举个简单的例子 :DIP8 很简单吧，但是有的库用 DIP8,有的就是 DIP8. 即使对同一封装结构，在各公司的产品 Datasheet 上描述差异就很大（不同的文件名体系、不同的名字称谓等）；还有同一型号器件，而管脚排序不一样的情况，等等。 对老器件，例如你说的电感，是有不同规格（电感量、电流）和不同的设计要求（插装 /SMD）。 真个是谁也帮不了谁，想帮也帮不上，大多数情况下还是靠自己的积累。 这对，特别是刚开始使用这类软件的人都是感到很困惑的问题，往往很难有把握地找到（或者说确认）资料中对应的footprint 就一定正确 心中没数。 其实很正常。 我觉得现成“全能“的库不多；根据电路设计确定选型、找到产品资料，认真核对封装，必要时自己建库（元件）。 这些都是使用这类软件完成设计的必要的信息积累。 这个过程谁也多不开的。 如果得以坚持，估计只需要一两个产品设计，就会熟练的。 所谓“老手”也大多是这么“熬“过来的，甚至是作为“看家”东西的。 这个“熬”不是很轻松的，但是必要。 元件的封装可以在设计原理 图时指定，也可以在引用网络表时指定。 封装完毕后，就开始制作 PCB板 点击 File 中的 New，选择对话框中的，点击 OK，就形成了图 图 封装 电子电路综合设计与装配 15 在电路板设计窗口，使用菜单 View/Toggle Units 改公制为英制（快捷键 Q）； 点击 Design 中的 Options，出现对话框见图 图 自动布线 将 的 也进行标记 设置第一组可视栅格为 1mm,第二组为 10mm，再点击子目录中的 Options,出现对话框（见图 ） 图 设置封装线路粗细 将 X,Y 轴都设为 1mm，最后点击 OK： 点击 Edit 中 Origin 中的 Set，在电路板图上放置原点 工具栏的坐标按钮（ ）根据自己需要的大小放置坐标。 用线将坐标连接起来，形成图 ： 电子电路综合设计与装配 16 图 规划 pcb 板尺寸 在 Design 中点击 调出文件，手工把元件拉入所画板子范围中，将元件人工排列在电路板上，规则是电路输入端在电路板左侧 :输出端在电路板的右侧；元件和元件之间的连线最短；安装元件之间不能互相干涉。 设置布线层 ,铜膜走线宽度，若为单层板，在 Design/Rules 中的 Routing Layers设走线层，若为双层板，不用设置，使用默认值就可以。 一般走线宽度为 10mil（ ），电路源和地线应该宽一些。 在Design/Rules 中的 Width Constraint 增加规则。 一切设置结束后，就可以启动 Auto Route/All 菜单，进行自动布线，在布线完成对话框中观察布线的布通率，若为 100%，就说明全部完成。 若不能 100%布通，则使用菜单Tools/UnRoute/All 取消布线回到预拉线状态重新布置元件，调整线宽后在布线。 点击 View 中的 Broad in 3D,出现图 图 自动布线 电子电路综合设计与装配 17 利用 3D 立体图观察电路板（菜单 View/Broad in 3D）若对元件布置不满意，可以重新进行布线。 可以通过， 按住右键转动 观看电路板不同方位的样子 图 3D 图 这样电路板就制好了。 制作 Pcb 板 时 需注意的问题 为了增强电路板网络连接以及焊接元件的可靠性，有必要对 PCB 进行补泪滴处理，具体操作步骤如下： （ 1）执行菜单命令 Tool/Teardrops,可弹出对话框。 （ 2）在此对话框中，可选择需要进行步泪滴的对象，通常 Pad(焊盘 )和 Via（过孔）都需要进行补泪滴处 理。 （ 3）可在此对话框的 Teardrop Style 栏中选择泪滴的形状，然后在 Action 栏中选择Add选项以实现向 PCB 添加泪滴，最后单击 OK 按扭即可完成补泪滴操作。 PCB 板的制作过程中，进行机械钻孔而产生通孔后，必须在原本绝缘的通孔管壁形成导通的结构，该结构即由化学铜、一次铜及二次铜等制程来形成。 由于导通孔为 PCB板各层之间的连接桥梁，若电性传导不佳将直接影响电子产品的正常功能，磷铜球即为在一次铜及二次铜的制程中扮演重要角色的关键材料。 磷铜球用于 PCB 板之一次铜及二次铜制程，主要在于形成通孔的导 电铜层。 双层以上的 PCB 板产品，由于不同层板之间的线路没有直接相连，故必须透过导通孔的结构来连接不同板层之间的线路，以利电性的传递。 在 PCB 板的制程中，历经内层板的线路制作、多层压合及机械钻孔后，为了使钻孔形成导通的状态，须再进行除胶渣、除毛头及化学铜的程序，生成一薄铜层。 而后，透过电解镀铜的方式来进行一次镀铜及二次镀铜，增加铜层厚度以强化导孔的导电效果。 磷铜球即为用于一次铜及二次铜的关键材料。 电子电路综合设计与装配 18 2. 电子制作 LED 循环灯原理图 图 循环灯 元 件组成 表 元件个数、 名称 元件 个数 名称 电阻 3 R1,R2,R3 三极管 3 Q1,Q2,Q3 发光二极管 3 D1,D2,D3 有极性电容 3 C1,C2,C3 电源 1 S 工作 原理 三 管依次为 Q Q Q3。 最左边的晶体管的集电极二极管依次为 D D D3。 最左边的晶体管集电极电容依次为 C C C3。 在接通电源的瞬间， Q1先导通， Q1 导通后，可以认为集电极和发射极短路，集电极上的发光二级管 亮。 同时 C1的正端接入 Q2的发电子电路综合设计与装配 19 射极， Q2 的发射结因接入反向偏置而截止， D1 将不亮。 T2的截止使 C2 进入充电状态，使 Q3 基极电位上升，从而使 T3导通， T3的导通使 D3亮。 这里要注意， Q3 导通而使 Q1的基极和发射极处于反向偏置， Q1迅速截止， D1 将 熄 灭。 根据以上的道理， Q2 将导通，D2亮。 紧接着 D3亮 ， D3熄灭， D1 亮 ......三 只发光二级管将轮流循环 亮。 这个三极管使用的是 NPN 类型的三极管，导通的条件是：其中射极 (e)接地，集电极（ C）反向偏置接入 6V,基极（ B)的电平达到 6V。 当第一个 LED 点亮时，第一个三极管上串入的电容开始充电，使 得第二个三极管的基极电压逐渐升高，当达到 6V 时导 PCB 板 图 板 电子电路综合设计与装配 20 图 3D 图 设计过程中的问题 生成的印刷电路板图与电路原理图不相符，有一些元件没有连上。 这种情况 时有发生，问题出在原理图上，原理图看上去是连上了，但画图不符合规范，导致未连接上。 不规范的连线有： (1) 连线超过元器件的断点； (2) 连线的两部分有重复。 解决方法是在画原理图连线时，应尽量做到： a. 在元件端点处连线； b. 元器件连线尽量一线连通，避免出现直接将其端点对接上的方法来实现。 在印刷电路板设计中装入 网络 表时元器件不能完全调入。 原因有： (1) 原理图中未定义元件的封装形式； (2) 印刷电路板封装的名称不存在，致使在封装库中找不到； (3) 封装可以找到，但元件的管脚名称与印刷电路板库中封装的管脚名称不 一致； （ 4）封装后管脚距离与实际元件不符致使元件无法插入 PCB 板； （ 5）焊盘太小致使焊接困难或者接触不良 解决方法： a. 避免元件未封装，可在绘制原理图时一次性将元件的名称、封装和参数设置好，一次性放置好原理图中的所有 相同 元件。 如有元件。