哈喽!点击上方蓝字关注我,持续获得能量!唐波比world专注于大学学习干货&思考的分享。本篇是电子类比赛备赛笔记第6篇!(另有全国电赛5篇,传送门在文末)

今天下午学习了立创EDA 21号发布的蓝桥杯培训视频,主要分为四个板块,分别是:赛事介绍、设计题型、模块训练、参考设计。以下是我的笔记。(视频传送门放在了文末)

PART1
参赛资格与竞赛形式
比赛环境:立创EDA专业版的离线版
参赛资格与竞赛形式:5小时封闭限时
试题形式与资源配置
客观试题:数模电路、C语言、电路设计基础知识(多选或少选都有,自己判断)
设计试题:基于立创EDA的库的设计、原理图绘制、PCB设计
赛点筹备:嘉立创EDA(专业版)客户端
现场资料:数据手册、硬件设计资料、部分原理图及库提取文件
知识范围与分值比例
客观试题:15%
设计试题:85%
评审方式:机器审核&人工复核
理论试题(不定项选择)
电子元器件识别
电路基础
模电基础
数电基础
EDA设计基础
PCB布线原则
仪器仪表使用
国赛特有的:器件选型、信号处理、串行走线、电磁干扰
设计试题(实操题)
1.封装设计:试题中给定封装尺寸、引脚位置要求、按要求进行设计。
注意事项:焊盘尺寸、形状要求、封装命名。
2.原理图设计:依照试卷中给定的“局部”图纸,在给定区域内绘图。
注意事项:器件编号(值)、网络连接关系、摆放样式。
3.PCB设计:封装信息录入、元器件布局、布线设计、文件导出
注意事项:元器件摆放位置要求、布线规则、PCB边框尺寸要求、文件命名与提交要求

评测要求如下:
一共分为五个部分:PCB绘制、文件导出、原理图设计、文件提交、库设计
1.PCB绘制(画线的部分为人工评测):绘制边界、画布原点、DRC规则设置、给定的布局要求、库提取、丝印摆放、其他元器件布局合理性、布线合理性。
2.文件导出:导出格式、导出命名
3.原理图设计:绘制区域、给定电路连接关系、网络名称与符号
4.文件提交
1*提交内容:工程文件与网表压缩包——网表文件类型.enet,工程文件,文件类型.zip
2*文件命名:网表与工程、压缩包均以准考证号命名(以实际为准)
5.库设计
1*符号库设计:引脚序号顺序、符号库命名
2*封装库设计:引脚坐标、引脚排列顺序、引脚间距、封装库命名、封装关联器件
学习资源:
1.哔哩哔哩:立创EDA,感觉题不够硬的可以去立创开源平台。
2.蓝桥官方、4T平台
PART2:考试样题
1.符号设计
















3.原理图设计



4.PCB设计



PART3:模块练习
1*线性电源
2*开关电源
3*晶振电路
4*WIFI模块
1.模块练习——线性电源
1*什么是线性电源?
线性稳压器(Linear Regulator),也称为线性电压调节器,通常输入电压要高于输出电压,用于电路中的降压功能。线性稳压器能够提供稳定的输出电压,低噪声,高效率,适用于对噪声和稳定性要求较高的应用,如音频放大器、传感器供电和精密测量设备。当用于较大功率的应用时则需要使用开关稳压器。

2*布局设计要点
1**按照电源信号的输入/输出路径,布局时按一字型或者L型摆放;
2**电容按先大后小顺序摆放,就近输入/输出管脚;
3**输入/输出电容GND引脚尽量朝一个方向,保持GND方向一致,减小回流路径。

使能引脚就是给这个引脚一个高电平或低电平,这个元件就会工作,可以用一个IO去控制它。需要注意的是电容要靠近电源引脚而不是使能引脚。
3*走线设计要点
1**电源输入输出信号可直接全填充或粗导线连接,过最大电流;
2**电源输入输出信号可直接全填充或粗走线尽可能直,避免不必要拐弯,必须拐弯时走钝角或圆弧;
3**走线时根据信号流向,输入信号先过电容再到芯片,输出走线也需先过电容再输出;
4**双多层板设计时再加一些整齐划一的过孔保证各层间GND的连接;
5**走线后在板子上可根据电路需要添加必要丝印信息提示,避免接线错误。

练习题

2.模块练习——DC-DC电源
1* 什么是DC-DC电源
DC-DC电源通常可以实现较高效率的电力转换,相比于传统得到线性电源可以减少能量损耗和降低发热。DC-DC电源适合大电流、高电压、高效率以及小信号的需求,支持多种电压变换模式,基本拓扑结构分为Buck降压型、Boost升压型以及DC电源采用开关电源技术,通过周期性的开Bucket-Boost升降压型三种。由于DC关状态实现对输入电压的脉冲控制和电压变换,布局走线不当会对电源输出带来不必要的噪声干扰。


2*布局要点
1**电容位置:旁路去耦电容靠近输入/输出端摆放,与原理图保持一致,先大后小排列。

2**开关环路:PH引脚是电源1C的开关节点,那么电感和续流二极管应尽量靠近PH引脚摆放,尽可能地缩小PCB的导体面积,防止电容过度耦合和减小电流环路面积。

3**开关噪声: 开关电源的电感与二极管等开关节点处是噪声最大的地方,对干扰敏感的器件应远离该区域(如晶振、传感器等)

其它布局要点
1**在整体布局时,尽量横平竖直地摆放,不要将器件摆放得过于杂乱,避免增加电源路径;
2**遵循以上布局的规则的同时也要考虑好是否方便焊接以及后续拆卸维护,适当留有一些间隙;
走线要点一:走线宽度
大电流电压可以使用铺铜方式或全填充方式进行连接:若所需线宽过大可尝试在表面开窗镀锡以此来增加过电流能力。PCB走线宽度计算器可在“嘉立创EDA”微信公众号中找到电子硬件助手;输入对应参数,即可获取所需线宽最小应该需要多少。

走线要点二:接地处理
GND焊盘使用铺铜或全填充连接输入输出GND尽可能位于一块铜皮上,同时在底层铺铜(注意避开电感区域),在GND焊盘附近打上过孔进行连通,缩短电源的回流路径;若芯片底部有散热焊盘:需要在散热焊盘处多均匀放置一些过孔用于散热。

练习题:

分别是LM2596,TPS5430
3.模块练习——晶振
1*什么是晶振?
晶振,全称晶体振荡器,一种利用石英晶体的压电效应制成的谐振器件。常见厅的晶振主要有两种类型:无源晶振与有源晶振。
1**无源晶振没有电源端口,仅靠自身无法正常起振,需要配合外界的起振电路才能正常工作;
2**有源晶振是一个完整的振荡器电路,给其施加工作电压,输出接口即可输出指定频率的信号;

2*晶振布局
1.晶振应尽量靠近主控IC摆放,以减少信号传输的延迟和干扰;
2.晶振的摆放最好与主控IC处于同层;
3.晶振匹配电容(负载)不是滤波电容,走线可不用先经过电容再到晶振,靠近晶振摆放整齐即可;
4.晶振需远离干扰源,如电感、天线等区域;
5.晶振摆放不可太靠近板边,距离板边至少1cm以上;
6.晶振区域的底层不可放置其余器件,需保证晶振区域的净空;
3*晶振走线
晶振频率较快(一般主控晶振为3Mhz或24Mhz),在电路板中属于较高速信号。在走线时,应遵循以下几点要求:
1**晶振电路走线应尽可能短,晶振的时钟走线不可打孔走线;
2**在晶振走线周围通过GND过孔进行包地,每隔50-100mil间距整齐放置屏蔽地过孔;
3**晶振区域同层不铺铜皮,可以使用禁止铺铜区域进行隔离,其他层不可以铺铜,但晶振区域所有层都最好净空,不允许有其余走线经过。

练习题:

4.模块练习——天线
1*什么是天线
天线是一种能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或者有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。在无线电设备中,天线用于发射或接收电磁波的部件。在电路设计时常在PCB板上设计一个板载天线,也有预留天线接口的方式。

2*天线布局
1**天线位置:应放置在PCB板边,优先放置在四周角落,避免放置在PCB中心区域。如果使用外置天线,反馈线应远离其他信号线;
2**净空区设置:禁止在天线区域放置任何器件以及导线,保持天线区域净空;
3**元件间距:天线远离干扰器件,比如CPU、DC-DC、USB、Flash等有传输高频信号的电路,布局时放到不同一侧;
4**匹配电路:射频电路需预留口型匹配电路,靠近芯片端放置,布局时也需按π型结构摆放;
3*天线走线
1**走线方式:走线长度尽可能短,减少信号损耗和干扰。走线时避免锐角使用钝角或圆弧走线,减少信号反射。
2**铺铜与隔离:天线走线周边需要包地处理,并在周围打接地过孔包围射频线,增强屏蔽效果。
3**走线宽度:射频走线时保持50Q单端阻抗,保证相邻完整地平面。在两层板时适当加粗走线一般在20mil以上。

4*无线模组的位置摆放
建议将模组尽可能地靠近底板板i放置,条件允许的情况下,PCB天线区域最好是可以延伸出底板板框外,并使天线的馈点距离板边最近。模组在底板上的位置3和4强烈推荐,位置1、2、5不推荐。
如上述方法受限而无法实行,角保模块不被任何金属的外壳包裹,模块PCB 天线区域及外扩15 mm 区域需空(严禁铺铜、走线、摆放元件)

如果比赛不允许挖槽,那就放禁止区域就行。
练习题:

PART4:往届赛题

有的同学不知道LED屏幕底下是可以放东西的,因为屏幕有排针的一个高度。

顶层以横向走线为主,底层以竖线走线为主。

这是国赛题,和省赛差不多,继电器肯定考,按模块化布局。

以下是15届(2024年)省赛题

像图中的四个按键,同一类的要放一块。

这个走线就更直接了。
下面是15届国赛题

只要有接口的,就有很多相同的电路,立场EDA有复用布局布线功能,可以直接复用并布线完成,提高效率。

虽然器件很多,走线依旧美观。
教程视频传送门(扫码直达):







