太阳能热水器水位温显示电路的设计
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太阳能热水器水位温度显示电路的PCB设 计
学习目标
进一步掌握Protel软件的操作方法 掌握印制电路板的设计步骤 能够创建PCB图文件并加载元件封装 库 能够设置并修改PCB图文件的属性 掌握PCB图绘制工具的使用方法 能够使用和规划电路板文件
知识准备
印制电路板的设计(一)
5.1 印制电路板的设计步骤 5.2 创建PCB图文件 5.3 装载元件库 5.4 设置电路板工作层面 5.5 规划电路板 5.6 装入网络表与元件
用鼠标左键单击【Add/Remove】按钮， 将出现如图5-5所示的关于引入库文件的对 话框。
5.4 设置电路板工作层面
5.4.1 有关电路板的几个基本概念
铜膜线：简称导线，是敷铜经腐蚀后形成的 用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设 计都是围绕如何布置导线来完成的。
飞线：用来表示连接关系的线。它只表示焊盘
执行菜单命令【View】/【Toggle Units】 就能实现这两种单位之间的相互转换。也 可以按快捷键Q进行转换。转换后工作区 坐标的单位和其他长度信息的单位都会转 换为mm（或mil）。
安全间距：进行印刷电路板的设计时，为 了避免导线、过孔、焊点及元件的相互干 扰，必须使它们之间留出一定的距离，这 个距离称之为安全间距（Clearance）。
多层板：不但可以在电路板的顶层和底层 布线，还可以在顶层和底层之间设置多个 可以布线的中间工作层面。用多层板可以 设计更加复杂的电路。
长度单位及换算：Protel 99 SE 的PCB 编辑器支持英制（mil）和公制（mm）两 种长度计量单位。它们的换算关系是： 100mils=2.54mm（其中 1000mils=1Inches）。
4．阻焊层（Solder mask layers）
阻焊层有2个Top Solder Mask（顶层 阻焊层）和Bottom Solder（底层阻焊 层），用于在设计过程中匹配焊盘，并且 是自动产生的。
5．锡膏防护层 （Paste mask layers）
锡膏防护层的作用与阻焊层相似， 但在使用“hot re-flow”（热对流） 技术安装SMD元件时，锡膏防护层用 来建立阻焊层的丝印。
下面介绍各工作层面的功能。
1．信号层（Signal layers）
信号层主要是用来放置元件（顶层和底 层）和导线的。
2．内部电源/接地层（Internal plane layers）
内部电源/接地层主要用来放置电源线 和地线。
3．机械层（Mechanical layers）
机械层一般用于放置有关制板和装配方 法的信息。
之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具 备实质性的电气连接关系。飞线在手工布线时可 起引导作用，从而方便手工布线。飞线是在引入 网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间一旦完成 实质性的电气连接，则飞线自动消失。当同一网 络中，部分电气连接断开导致网络不能完全连通 时，系统就又会自动产生飞线提示电路不通。利 用飞线的这一特点，可以根据电路板中有无飞线 来大致判断电路板是否已完成布线。
焊盘、过孔：焊盘（Pad）的作用是放置、 连接导线和元件引脚。过孔（Via）的主 要作用是实现不同板层间的电气连接。过 孔主要有3种。 • 穿透式过孔（Through）：从顶层 一直打到底层的过孔。
• 半盲孔（Blind）：从顶层遇到某个中间 层的过孔，或者是从某个中间层通到底 层的过孔。
• 盲孔（Buried）：只在中间层之间导通， 而没有穿透到顶层或底层的过孔。
双击该对话框中的【PCB Document】 图标，即可创建一个新的印制板电路图文 件，默认的文件名为“PCB1.PCB”。在工 作窗口中该文件的图标上单击、或在设计 浏览器中该文件的文件名上双击鼠标左键， 即可进入如图5-3所示的印制电路板编辑 器。
5.3 装载元件库
在浏览器的组合框中，选择库 【Libraries】，如图5-4所示。
5.1 印制电路板的设计步骤
图
设计印制电路板的
5
-
1
大致步骤可以用下面
印
制
电
Baidu Nhomakorabea
的流程图右图来表示。
路
板
的
设
计
步
骤
开始 先期准备工作
环境设置 电路板设置 引入网络表、修改封装
元件布局 自动布线 手工调整布线 整体编辑 输出打印
结束
5.2 创建PCB图文件
新建一个PCB图文件可以进入设计文件夹 “【Document】”，执行菜单命令【File】 /【New】或在工作区内单击鼠标右键，选 择【New】选项，会弹出如图5-2所示的选 择文件类型的对话框。
5.4.2 工作层面的类型
Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作 层面，包括信号层（Signal layers）、内 部 电 源 / 接 地 层 （ Internal plane layers ） 、 机 械 层 （ Mechanical layers ） 、 阻 焊 层 （ Solder mask layers ） 、 锡 膏 防 护 层 （ Paste mask layers）、丝印层（Silkscreen layers）、 钻孔位置层（Drill Layers）和其他工作 层面（Others）。
6．丝印层（Silkscreen layers）
丝印层主要用于绘制元件的轮廓、放置 元件的编号或其他文本信息。
7．钻孔层（Drill layer）
钻孔层主要是为制造电路板提供钻孔信 息，该层是自动计算的。Protel 99 SE提 供Drill guide和Drill drawing两个钻孔 层。
8．禁止布线层 （Keep Out Layer）
禁止布线层用于定义放置元件和布线区 域的。
9．多层（Multi layers）
多层代表信号层，任何放置在多层上的 元件会自动添加到所在信号层上，所以可 以通过多层，将焊盘或穿透式过孔快速地 放置到所有的信号层上。
单面板：电路板一面敷铜，另一面没有敷 铜，敷铜的一面用来布线及焊接，另一面 放置元件。单面板成本低，但只适用于比 较简单的电路设计。
双面板：电路板的两面都敷铜，所以两面 都可以布线和放置元件，顶面和底面之间 的电气连接是靠过孔实现的。由于两面都 可以布线，所以双面板适合设计比较复杂 的电路，应用也最为广泛。
学习目标
进一步掌握Protel软件的操作方法 掌握印制电路板的设计步骤 能够创建PCB图文件并加载元件封装 库 能够设置并修改PCB图文件的属性 掌握PCB图绘制工具的使用方法 能够使用和规划电路板文件
知识准备
印制电路板的设计(一)
5.1 印制电路板的设计步骤 5.2 创建PCB图文件 5.3 装载元件库 5.4 设置电路板工作层面 5.5 规划电路板 5.6 装入网络表与元件
用鼠标左键单击【Add/Remove】按钮， 将出现如图5-5所示的关于引入库文件的对 话框。
5.4 设置电路板工作层面
5.4.1 有关电路板的几个基本概念
铜膜线：简称导线，是敷铜经腐蚀后形成的 用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设 计都是围绕如何布置导线来完成的。
飞线：用来表示连接关系的线。它只表示焊盘
执行菜单命令【View】/【Toggle Units】 就能实现这两种单位之间的相互转换。也 可以按快捷键Q进行转换。转换后工作区 坐标的单位和其他长度信息的单位都会转 换为mm（或mil）。
安全间距：进行印刷电路板的设计时，为 了避免导线、过孔、焊点及元件的相互干 扰，必须使它们之间留出一定的距离，这 个距离称之为安全间距（Clearance）。
多层板：不但可以在电路板的顶层和底层 布线，还可以在顶层和底层之间设置多个 可以布线的中间工作层面。用多层板可以 设计更加复杂的电路。
长度单位及换算：Protel 99 SE 的PCB 编辑器支持英制（mil）和公制（mm）两 种长度计量单位。它们的换算关系是： 100mils=2.54mm（其中 1000mils=1Inches）。
4．阻焊层（Solder mask layers）
阻焊层有2个Top Solder Mask（顶层 阻焊层）和Bottom Solder（底层阻焊 层），用于在设计过程中匹配焊盘，并且 是自动产生的。
5．锡膏防护层 （Paste mask layers）
锡膏防护层的作用与阻焊层相似， 但在使用“hot re-flow”（热对流） 技术安装SMD元件时，锡膏防护层用 来建立阻焊层的丝印。
下面介绍各工作层面的功能。
1．信号层（Signal layers）
信号层主要是用来放置元件（顶层和底 层）和导线的。
2．内部电源/接地层（Internal plane layers）
内部电源/接地层主要用来放置电源线 和地线。
3．机械层（Mechanical layers）
机械层一般用于放置有关制板和装配方 法的信息。
之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具 备实质性的电气连接关系。飞线在手工布线时可 起引导作用，从而方便手工布线。飞线是在引入 网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间一旦完成 实质性的电气连接，则飞线自动消失。当同一网 络中，部分电气连接断开导致网络不能完全连通 时，系统就又会自动产生飞线提示电路不通。利 用飞线的这一特点，可以根据电路板中有无飞线 来大致判断电路板是否已完成布线。
焊盘、过孔：焊盘（Pad）的作用是放置、 连接导线和元件引脚。过孔（Via）的主 要作用是实现不同板层间的电气连接。过 孔主要有3种。 • 穿透式过孔（Through）：从顶层 一直打到底层的过孔。
• 半盲孔（Blind）：从顶层遇到某个中间 层的过孔，或者是从某个中间层通到底 层的过孔。
• 盲孔（Buried）：只在中间层之间导通， 而没有穿透到顶层或底层的过孔。
双击该对话框中的【PCB Document】 图标，即可创建一个新的印制板电路图文 件，默认的文件名为“PCB1.PCB”。在工 作窗口中该文件的图标上单击、或在设计 浏览器中该文件的文件名上双击鼠标左键， 即可进入如图5-3所示的印制电路板编辑 器。
5.3 装载元件库
在浏览器的组合框中，选择库 【Libraries】，如图5-4所示。
5.1 印制电路板的设计步骤
图
设计印制电路板的
5
-
1
大致步骤可以用下面
印
制
电
Baidu Nhomakorabea
的流程图右图来表示。
路
板
的
设
计
步
骤
开始 先期准备工作
环境设置 电路板设置 引入网络表、修改封装
元件布局 自动布线 手工调整布线 整体编辑 输出打印
结束
5.2 创建PCB图文件
新建一个PCB图文件可以进入设计文件夹 “【Document】”，执行菜单命令【File】 /【New】或在工作区内单击鼠标右键，选 择【New】选项，会弹出如图5-2所示的选 择文件类型的对话框。
5.4.2 工作层面的类型
Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作 层面，包括信号层（Signal layers）、内 部 电 源 / 接 地 层 （ Internal plane layers ） 、 机 械 层 （ Mechanical layers ） 、 阻 焊 层 （ Solder mask layers ） 、 锡 膏 防 护 层 （ Paste mask layers）、丝印层（Silkscreen layers）、 钻孔位置层（Drill Layers）和其他工作 层面（Others）。
6．丝印层（Silkscreen layers）
丝印层主要用于绘制元件的轮廓、放置 元件的编号或其他文本信息。
7．钻孔层（Drill layer）
钻孔层主要是为制造电路板提供钻孔信 息，该层是自动计算的。Protel 99 SE提 供Drill guide和Drill drawing两个钻孔 层。
8．禁止布线层 （Keep Out Layer）
禁止布线层用于定义放置元件和布线区 域的。
9．多层（Multi layers）
多层代表信号层，任何放置在多层上的 元件会自动添加到所在信号层上，所以可 以通过多层，将焊盘或穿透式过孔快速地 放置到所有的信号层上。
单面板：电路板一面敷铜，另一面没有敷 铜，敷铜的一面用来布线及焊接，另一面 放置元件。单面板成本低，但只适用于比 较简单的电路设计。
双面板：电路板的两面都敷铜，所以两面 都可以布线和放置元件，顶面和底面之间 的电气连接是靠过孔实现的。由于两面都 可以布线，所以双面板适合设计比较复杂 的电路，应用也最为广泛。