EDA实践教学清华大学电子系省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、EDA实践教学清华大学电子实习基地第1页课程背景一EDAEDA技术技术(电子设计自动化电子设计自动化-ElectronicDesign-ElectronicDesignAutomation)Automation)是电子信息技术发展出色结果是电子信息技术发展出色结果,它它发展与应用引发了一场工业设计和制造领域革发展与应用引发了一场工业设计和制造领域革命。给企业带来了巨大经济效益。命。给企业带来了巨大经济效益。EDAEDA技术是技术是以计算硬件和系统软件为基本工作平台以计算硬件和系统软件为基本工作平台,继承继承和借鉴了前人在电路、图论与拓扑逻辑和优化和借鉴了前人在电路、图论与拓扑逻辑和优化理论等多
2、学科最新科技结果,它意在助电子设理论等多学科最新科技结果,它意在助电子设计工程师开发新电子系统与电路、计工程师开发新电子系统与电路、ICIC以及以及PCBPCB产品时,利用计算机进行设计、分析、仿真、产品时,利用计算机进行设计、分析、仿真、制造等工作,最大程度地降低成本、节约时间制造等工作,最大程度地降低成本、节约时间以及提升可靠性。所以以及提升可靠性。所以EDAEDA技术已成为理工科技术已成为理工科专业学生必备技能之一。专业学生必备技能之一。第2页EDA技术能够简单划分板级和芯片级,芯片级国内现阶段以FPGA/CPLD为主,着眼点在于微电子人才培养。板级EDA技术国内院校(包含本单位)普通以
3、PROTEL软件为基础讲授印刷电路板计算机辅助设计,国际上也类似只是所使用软件有所不一样。而对于板级EDA技术全程训练,限于课时和设备,仅有部分专业课程设计有所包括,未能面向全体理工科专业学生,需要加以处理。课程背景二第3页可编程器件技术发展19951995第4页印制板实物图第5页印制板多层板组成第6页电子产品设计流程(1)第7页电子产品设计流程(2)第8页EDA实践课目标目标:经过EDA实践实践全程训练过程,由学生完成从电路原理仿真验证、印制电路板设计制造直到元器件检测、焊接、安装、调试产品设计制造全过程,到达培养同学们创新精神和工程实践能力目标。第9页EDA实践课内容简明介绍简明介绍EWB
4、EWB系列使用,主要由学生利用教材和教学站点系列使用,主要由学生利用教材和教学站点上资料自学;布置试验任务并介绍要求电路,但提议学生上资料自学;布置试验任务并介绍要求电路,但提议学生经过实际产品完成全程训练参加竞赛。经过实际产品完成全程训练参加竞赛。利用利用MultisimMultisim电路仿真软件由学生输入要求或选作电路原电路仿真软件由学生输入要求或选作电路原理图。理图。利用利用MultisimMultisim电路仿真软件虚拟仪器等仿真功效自行判断电路仿真软件虚拟仪器等仿真功效自行判断电路正确性。电路正确性。利用利用MultisimMultisim传送功效,传送网络表至传送功效,传送网络表
5、至UltiboardUltiboard。原课程。原课程网络表由教师提供。网络表由教师提供。利用利用UltiboardUltiboard软件完成印刷电路板布局、布线等工作。软件完成印刷电路板布局、布线等工作。经过网络上传作业至教学网站。经过网络上传作业至教学网站。自制印制电路板或使用标准板进行焊接、安装、调试自制印制电路板或使用标准板进行焊接、安装、调试。重点在开放教学和全程训练。重点在开放教学和全程训练。第10页教材教材电脑辅助电路设计-Multisim电路试验与分析测量:7月,中国铁道出版社,EDA实践课教材。纸质版208千字,电子版506页(759千字)。电子工艺实习指导书(p62-67)
6、内部教材:EDA实践补充教材-机器猫内部教材:EDA实践补充教材-多用充电器第11页机器猫制板一第12页机器猫制板二第13页机器猫印制板参考图第14页印制电路板布局设计普通标准 布局应能满足整机机械(外形尺寸等)和电气性能要求。布局应能满足整机机械(外形尺寸等)和电气性能要求。元器件分布均匀、排列整齐美观,尽可能使元器件质量重心位于板中元器件分布均匀、排列整齐美观,尽可能使元器件质量重心位于板中心;心;印制线路板上元器件放置通常次序:放置与结构有紧密配合固定位置印制线路板上元器件放置通常次序:放置与结构有紧密配合固定位置元器件,如电源插座、指示灯、开关、连接件之类;放置线路上特殊元器件,如电源
7、插座、指示灯、开关、连接件之类;放置线路上特殊元件和大元器件,如发烧元件、变压器、元件和大元器件,如发烧元件、变压器、ICIC等;放置小器件。等;放置小器件。布局采取分区摆放和关键外围基本标准,同一电路单元元器件应相对布局采取分区摆放和关键外围基本标准,同一电路单元元器件应相对集中排列,方便于调试和维修;有相互连线元器件应相对靠近排列,集中排列,方便于调试和维修;有相互连线元器件应相对靠近排列,以利于提升布线密度和走线距离最短。以利于提升布线密度和走线距离最短。对热敏感元器件,应远离发烧量大元器件布置;对热敏感元器件,应远离发烧量大元器件布置;相互可能有电磁干扰元器件,应采取屏蔽或隔离办法;相
8、互可能有电磁干扰元器件,应采取屏蔽或隔离办法;质量过重器件(大功率变压器、继电器等),不应布设在板上;质量过重器件(大功率变压器、继电器等),不应布设在板上;第15页印制电路板布线设计普通标准 在满足使用要求前提下,选择布线次序为:单层、双层和多层布线。在满足使用要求前提下,选择布线次序为:单层、双层和多层布线。印制导线布设应尽可能短,在高频回路中更应如此;印制导线拐弯应印制导线布设应尽可能短,在高频回路中更应如此;印制导线拐弯应成圆角;当两面板布线时,两面导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线。成圆角;当两面板布线时,两面导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线。印制导线宽度:导线宽度应以能满足电气性能要
9、求而又便于生产为宜,印制导线宽度:导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜,它最小值以承受电流大小而定,但最小不宜小于它最小值以承受电流大小而定,但最小不宜小于0.2mm0.2mm,在高密度、,在高密度、高精度印制线路中,导线宽度和间距普通可取高精度印制线路中,导线宽度和间距普通可取0.3mm0.3mm;导线宽度在大;导线宽度在大电流情况下还要考虑其温升。电流情况下还要考虑其温升。在在DIPDIP封装封装ICIC脚间走线,可应用脚间走线,可应用10101010与与12121212标准,即当两脚间经标准,即当两脚间经过过2 2根线时,焊盘直径可设为根线时,焊盘直径可设为50mil50mil
10、、线宽与线距都为、线宽与线距都为10mil10mil,当两脚间,当两脚间只经过只经过1 1根线时,焊盘直径可设为根线时,焊盘直径可设为64mil64mil、线宽与线距都为、线宽与线距都为12mil12mil。第16页印制电路板布线设计普通标准 印制导线间距:相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便印制导线间距:相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽可能宽些。最小间距最少要能适合承受电于操作和生产,间距也应尽可能宽些。最小间距最少要能适合承受电压。这个电压普通包含工作电压、附加波动电压以及其它原因引发峰压。这个电压普通包含工作电压、附加波动电压以及其它原因引
11、发峰值电压。在布线密度较低时,信号线间距可适当地加大,对高、低电值电压。在布线密度较低时,信号线间距可适当地加大,对高、低电平悬殊信号线应尽可能地短且加大间距。平悬殊信号线应尽可能地短且加大间距。双面板上公共电源线和接地线,尽可能布设在靠近板边缘,而且分布双面板上公共电源线和接地线,尽可能布设在靠近板边缘,而且分布在板两面。多层板可在内层设置电源层和地线层,经过金属化孔与各在板两面。多层板可在内层设置电源层和地线层,经过金属化孔与各层电源线和接地线连接。层电源线和接地线连接。大面积敷铜:印制线路板上大面积敷铜惯用于两种作用,一个是散热,大面积敷铜:印制线路板上大面积敷铜惯用于两种作用,一个是散
12、热,一个用于屏蔽来减小干扰,初学者设计印制线路板时常犯一个错误是一个用于屏蔽来减小干扰,初学者设计印制线路板时常犯一个错误是大面积敷铜上没有开窗口,而因为印制线路板板材基板与铜箔间粘合大面积敷铜上没有开窗口,而因为印制线路板板材基板与铜箔间粘合剂在浸焊或长时间受热时,会产生挥发性气体无法排除,热量不易散剂在浸焊或长时间受热时,会产生挥发性气体无法排除,热量不易散发,以致产生铜箔膨胀,脱落现象。所以在使用大面积敷铜时,应将发,以致产生铜箔膨胀,脱落现象。所以在使用大面积敷铜时,应将其开窗口设计成网状。其开窗口设计成网状。第17页印制电路板布线设计普通标准焊盘直径和内孔尺寸:焊盘内孔普通大于焊盘直
13、径和内孔尺寸:焊盘内孔普通大于0.6mm0.6mm,通常情,通常情况下以金属引脚直径值加上况下以金属引脚直径值加上0.2mm0.2mm作为焊盘内孔直径,如作为焊盘内孔直径,如电阻金属引脚直径为电阻金属引脚直径为0.5mm0.5mm时,其焊盘内孔直径对应为时,其焊盘内孔直径对应为0.7mm0.7mm,焊盘直径取决于内孔直径,焊盘直径取决于内孔直径,直径小于,直径小于0.4mm0.4mm孔:孔:D Dd d0.50.53 3;直径大于;直径大于2mm2mm孔:孔:D Dd d1.51.522;式中:;式中:(D D焊盘直径,焊盘直径,d d内孔直径)内孔直径)。跨接线使用:在单面印制线路板设计中,
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