day07（单片机高级）继电器模块绘制

1、为什么要加三极管控制继电器？

三极管的目的是增大驱动力，因为单片机IO口无法直接驱动继电器。继电器所需要的电流比单片机GPIO输出的电流大，单片机引脚无法直接控制继电器。

2、为什么要加下拉电阻？

确保稳定的默认状态：对于某些数字电路，如使用晶体管或微控制器的输入引脚，如果没有明确的外部电压施加，它们的电平状态可能是不确定的（即“浮空”状态）。下拉电阻提供了一个明确的默认状态，通常是将引脚拉至低电平（GND），从而确保在没有任何输入时电路有一个已知的状态。

3、为什么要加0R电阻？

0R电阻的作用1 充当保险丝 2 可以预留一个电阻位用于调试 3 跳线 4 可以当测试点使用，不焊接（留出焊盘用于测试）

4、为什么要加二极管？

        防止反向电动势

• 先大后小，先难后易：首先放置重要的单元电路和核心元器件，优先考虑较大、较复杂的元件，确保关键部分布局合理。
• 功能分区：根据电路功能将元器件分区，如电源区、模拟信号区、数字信号区等。
• 保持信号完整性：对于高速信号线，应避免与其他信号线或电源线交叉，以防止信号串扰和干扰。可以通过分层布局，将信号线、电源线和地线分别布局在不同的层上。
• 信号路径：确保信号路径尽可能短且直，尤其是高频信号路径，避免拐角和长距离传输。
• 热管理：发热元件应远离敏感元件，并确保良好的散热路径，避免热积聚。
• 均匀分布、重心平衡：遵循均匀分布原则，使版面美观，同时保持重心平衡，避免因重心偏移导致电路板受力不均。
• 布线规则：控制走线长度，尽量缩短走线长度，特别是关键信号线，以减少信号衰减和时延。避免锐角和直角，布线时应尽量使用圆角或45度角，以减少信号反射和阻抗不连续。
• 安装方向一致性：确保同类元件安装方向一致，方便检查和维修。

此外，还需注意以下几点：

在保证电气性能的前提下，元件应放置在栅格上并相互平行或垂直排列，以保持整洁美观。

滤波电容和振荡器的放置要与电源接近，振荡器前端放电阻。

在布局时，需要考虑到布线通道评估、等长需要的空间，以及电源流向和电源通道。

高速、中速、低速电路要分开布局，强电流、高电压、强辐射元器件应远离弱电流、低电压、敏感元器件。

模拟、数字、电源、保护电路也应分开布局。

接口保护器件应尽量靠近接口放置，电平变换芯片（如RS232）应靠近连接器（如串口）放置。

• 信号/电源分离：为了避免信号线与电源线之间的互相干扰，应尽量避免它们共享同一层。这有助于保持信号的清晰度和稳定性。（AC220的电压）
• 减小射频干扰：在布线时，对于射频信号传输的地方，应采取屏蔽措施，如避免长线路、使用高频宽接地等，以减小射频干扰对电路的影响。
• 控制走线长度：尽量缩短关键信号线的走线长度，以减少信号衰减和时延。对于需要长距离传输的信号，可以考虑使用差分线布线等技术来提高信号传输的稳定性。
• 选择合适的走线宽度：走线的宽度应根据通过它们的电流大小来确定，以确保电路在所有环境和负载条件下都能正常工作。
• 避免过长接口线：过长的接口线会增加信号传输时间，可能导致原始信号失真。因此，在设计时应尽量控制接口线的长度。
• 注重信号完整性：对于高速和差分信号，应特别注重信号完整性。可以采用阻抗匹配、差分线布线等技术来提高信号传输的稳定性。
• 分层布线：对于高密度的PCB布线，可以采用分层布线的方法。这不仅可以节省空间，使PCB板更加紧凑，还有助于减少不同层之间的干扰。尽量将高速信号线和低速信号线分层布置，高速信号线应布置在内层，以减少电磁干扰。
• 保持走线和焊盘之间的足够空间，以避免在PCB制造或组装阶段发生短路。
• 电源和地线：电源线和地线应尽量宽，减少电阻和电感，确保稳定的电流供给和返回。
• 去耦电容：在电源和地之间合理放置去耦电容，尤其是在芯片的电源引脚附近，减少电源噪声。
• 过孔：尽量减少信号线通过过孔的次数，过孔会增加信号的寄生电容和电感。根据实际情况选择合适的过孔大小，确保电气和机械性能。
• 检查设计规则：在布线完成后，进行设计规则检查（DRC），确保满足设计规范。

泪滴（Tear Drop）的主要作用是增强导电路径的机械强度和可靠性，尤其是在导电路径和焊盘或过孔的连接处。泪滴的形状类似于水滴，能够有效减少导电路径断裂的风险。

• 增强机械强度：

在导电路径与焊盘或过孔的连接处，泪滴的设计能减小应力集中，防止机械断裂和裂缝的产生，尤其是在PCB受到弯曲或振动的情况下。

• 提高电气可靠性：

泪滴的形状可以确保导电路径与焊盘的连接更牢固，避免在焊接和操作过程中产生的微小裂缝，从而提高电气连接的稳定性。

• 减小制造误差的影响：

在PCB制造过程中，蚀刻工艺可能会引起导电路径的实际形状与设计图不一致。泪滴通过增加连接处的导电路径宽度，补偿这些误差，确保导电路径的完整性。

• 减小热应力：

焊接过程中，泪滴的形状可以帮助均匀分布热应力，避免局部过热导致的微裂缝或导电路径损坏，提升整体焊接质量。

• 提高耐用性和寿命：

通过增加导电路径的连接面积，泪滴可以提高整个电路板的耐用性，延长其使用寿命，特别是在需要长时间工作的电子设备中。

铺铜（也称敷铜或覆铜）是指在PCB的空白区域铺设一层铜箔。

铺铜的作用

1. 降低电磁干扰（EMI）：铺铜可以屏蔽电磁辐射，减少外界电磁干扰对电路的影响，同时也减少PCB自身的电磁辐射。
2. 增强电气性能：铺铜可以减少信号线之间的串扰，增强信号完整性，特别是在高速信号传输的情况下效果显著。
3. 改善热管理：铜箔具有良好的导热性，铺铜可以提高散热效率，有助于热量从发热元件传导到更大面积，从而更好地散热。
4. 增加机械强度：铺铜可以增加PCB的机械强度，尤其是对于多层板和薄板，可以防止板材在制造和使用过程中变形。

铺铜的使用规范

1. 连接地线（GND）：通常将铺铜区域连接到地线（GND），这有助于减少噪声和稳定电源参考电压。
2. 确保连通性：确保铺铜区域之间具有良好的连通性，可以使用过孔（Via）进行连接，确保多层板上的各层铜箔电气连接良好。
3. 避免孤岛：铺铜时要避免出现孤岛（即未连接到任何电源或地的铜区域），这些孤岛可能会成为天线，增加EMI问题。
4. 保证间距：铺铜时要确保与其他信号线和元件之间保持合理的间距，防止短路和信号干扰。通常参考设计规则检查（DRC）来确定合适的间距。
5. 热焊盘设计：对于连接到大面积铺铜的焊盘，应使用热焊盘设计（Thermal Relief Pad），以便于焊接和维修。这种设计通常是在焊盘周围留出一定的间隙，用若干条细铜线连接。
6. 多层板铺铜：对于多层PCB，在内层铺铜时应考虑电源层和地层的分布，确保电源和地层的合理布局，以减少电源噪声和电压降。

1.绘制原理图

        找相关元器件（继电器：5V，端子：被控制端，排针（连接器）：控制端，电阻：限流，下拉电阻，三极管（NPN），二极管）

        连接各个元器件

2.将原理图导入PCB

3.布局（以第一象限为板子参考，从大到小、从难到易；先端子再元器件（根据连线摆））

4.添加板框

5.布线（ALT+W、单路布线）、宽度：TAB； 换层----》顶层ALT+T；底层：ALT+B

6.添加泪滴（先添加泪滴再铺铜）

7.铺铜（将所有的GND连接到一起）

8.添加丝印（提示如何使用即可）

9.3D查看

10.DRC检查（检查连线是否正确）