一、实验原理
在印刷电路板的元器件分布密度不太高的情况下,从电路成本考虑,大多采用单面印刷电路板。但对于元器件间互连关系较复杂的数字电路、数字/模拟混合系统以及小尺寸多元件电路,如果不允许飞线,则必须采用双面印刷电路板,甚至多层印刷电路板。
1、金属化过孔与上下两层间的电气连接
双面印刷电路板的元件面(Top Layer)与焊锡面(Bottom Layer)的电气连接是通过元件引脚焊盘(Pad)以及金属化过孔(Via)实现的。
一般情况下,单个金属化过孔(Via)仅用于传递小功率信号,不适于作为通过大电流的地线及偏置电源。通常采用元器件引脚焊盘(Pad)来实现大电流地线及偏置电源的元件面(Top Layer)与焊锡面(Bottom Layer)互连。
2、双面印刷电路板的布线方向
对于双面印刷电路板,低层焊锡面上的布线方向最好与集成电路放置方向平行。这样低层的集成电路引脚焊盘之间就不存在信号连线穿越,以避免焊接工序可能造成的短路。而顶层元件面上的布线方向应尽量与低层焊锡面上的布线方向垂直,这样上下两层信号耦合最小,有利于提高系统的抗干扰能力。
二、实验内容
(一)三位数字频率计电路原理图编辑
由CMOS逻辑器件组成的1kHz~999kHz三位数字频率计电路原理图,使用Altium Designer原理图编辑器进行电路编辑。
原理图中,P1为被测输入信号(2芯2.54mm)插座,P2为三位动态扫描显示7段数码管电路连接(20芯2.54mm)插座,P3为5V直流电源(2芯3.96mm)插座,C6为电解电容,C?为瓷片电容,R?为1/8W碳膜电阻,X1为晶体,U?为CMOS逻辑器件。
(二)三位数字频率计印刷电路板设计
印刷板尺寸为3025mil×2200mil(76.835mm×55.88mm),定位钻孔直径为120mil(3.048mm),钻孔中心距顶角边100mil(2.54mm)。
使用Altium Designer印刷板编辑器进行印刷电路板元件布局。并分别以手工和自动布线方法进行印刷电路设计。注意VCC与GND的线宽为100mil(2.54mm),其余信号线宽度为10mil(0.254mm)。
最后使用DRC工具对印刷电路板进行设计规则检查,排除布线错误。
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