印制电路板设计

课后习题4 4课后习题4-2, 4-4 第5周上机课为周一 78 节 重修课的同学自己合理安排上课时间
第4章 电路板的设计
设计印制电路板的大致步骤可以用下面的流 程图来表示。
框架设置
图 4 1 印 制 电 路 板 的 设 计 步 骤 -
参数设置
引入网络表、修改封装
元件布局
布
4.1 进入电路板设计环境
新建一个PCB图文件可以进入设计文件夹 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】/ Document】 ，执行菜单命令【File】 【New】或在工作区内单击鼠标右键，选择 New】 【New】选项，会弹出如图4-2所示的选择 New】选项，会弹出如图4 文件类型的对话框。
装入网络表与元件
规划好电路板后，接着就是要装入网络表 和元件。网络表和元件是同时装入的。网 络表与元件的装入过程，实际上就是将原 理图设计的数据装入印制电路板的设计系 统PCB的过程。 PCB的过程。
利用原理图生成的网络表文件装入网 络表和元件。 络表和元件。 生成网络表的方法， 生成网络表的方法，可以在原理图的 设计的工作环境下，执行菜单命令 【Design】/【Create Netlist…】，可以看 Design】 Netlist… 到随后会出现网络表文件“ net” 到随后会出现网络表文件“*.net”。 在利用网络表文件装入网络表和元件 时，可以在PCB编辑器中执行菜单命令 时，可以在PCB编辑器中执行菜单命令 【Design】/【Load Nets】，出现装入网 Design】 Nets】 络表的对话框。
源自文库
4.3 电路板板面的设置
4.3.1使用向导创建PCB板文档 4.3.1使用向导创建PCB板文档
4.3.2 手动设置电路板的板面 如何绘制30mm×30mm的电路板？ 如何绘制30mm×30mm的电路板？
4.4 装载网络表和元器件
4.4.1 设计印刷电路板文件前的工作 生成网络表 装载元件库
在浏览器的组合框中，选择库 【Libraries】，如图4-4所示。 Libraries】 如图4 所示。 用鼠标左键单击【Add/Remove】 用鼠标左键单击【Add/Remove】 按钮，将出现如图4 按钮，将出现如图4-5所示的关于引入库文 件的对话框。
元件布局
元件的自动布局 Protel 99 SE提供了强大的元件自动布局的功 SE提供了强大的元件自动布局的功 能，可以通过程序算法自动将元件分开， 放置在规划好的电路板电气范围内。元件 自动布局的实现方法可以执行菜单命令 【Tools】/【Auto Placement】/【Auto Tools】 Placement】 Placer… Placer…】
4.7 电路调整
4.7.1布线调整 4.7.1布线调整 利用tools/un-route命令删除布好的线进行相 利用tools/un-route命令删除布好的线进行相 关修改。 4.7.2增加电源及地线 4.7.2增加电源及地线 通过增加焊盘或图形，并修改网络名称可 以实现添加电源和地与外部电路的连接
系统设置
1.DRC错误 1.DRC错误（DRC Errors） Errors）
用于显示违反设计规则检查的信息。 用于显示违反设计规则检查的信息。
2. 显示网络飞线（Connection） 显示网络飞线（Connection）
该层用于显示元件、焊盘和过孔等对 象之间的电气连线。
4.2.2 设置工作层面 设置方法可以执行菜单命令【Design】 设置方法可以执行菜单命令【Design】 /【Option】，出现【Document Option】 Option】，出现【 Option】 对话框，选择其中的【Layers】 对话框，选择其中的【Layers】标签即可 进入工作层面设置对话框，如图4 进入工作层面设置对话框，如图4-7所示。
5．锡膏防护层（Paste mask layers） ．锡膏防护层（Paste layers）
锡膏防护层的作用与阻焊层相似， 但在使用“ 但在使用“hot re-flow”（热对流）技 re-flow” 术安装SMD元件时，锡膏防护层用 术安装SMD元件时，锡膏防护层用 来建立阻焊层的丝印。
6．丝印层（Silkscreen layers） ．丝印层（Silkscreen layers）
4.2 视图管理与编辑
4.2.1视图的显示比例 4.2.2 工作层面的设置与切换 （1）单面板 （2）双面板 （3）多层板 命令Design/Options 命令Design/Options
工作层面的类型 Protel 99 SE提供了若干不同类型的 SE提供了若干不同类型的 工作层面， 包括信号层（ 工作层面 ， 包括信号层 （ Signal layers ） 、 layers） 内部电源/接地层（ 内部电源/接地层（Internal plane layers）、 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） 丝印层（ layers） 钻孔位置层 （ layers ） 、 钻孔位置层（ Drill Layers ） 和 Layers） 其他工作层面（Others） 其他工作层面（Others）。
8．禁止布线层（Keep Out Layer） ．禁止布线层（Keep 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（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。
4.8手工放置对象 4.8手工放置对象
在电路板中添加图形和标记等，其操作 与原理图中的操作相同，可以参考书中的 介绍掌握图形的绘制方法。
4.9 双面板制作
首先设定当前的工作层面为【 首先设定当前的工作层面为【Keep Out Layer】。单击下方的【KeepOutLayer】 Layer】。单击下方的【KeepOutLayer】 标签即可将当前的工作层面切换到Keep 标签即可将当前的工作层面切换到Keep Out Layer层面，如图5-13所示。在该层 Layer层面，如图5 13所示。在该层 面上确定电路板的电气边界位置。
• 【Group Components】：该选项的 Components】 功能是将当前网络中连接密切的元件归 为一组。 为一组 。 排列时该组的元件将作为整体 考虑，默认状态为选中。 考虑，默认状态为选中。 • 【Rotate Component】：该选项的 Component】 功能是根据当前网络连接与排列的需要 使元件或元件组旋转方向。 使元件或元件组旋转方向 。 若未选中该 选项则元件将按原始位置放置。 选项则元件将按原始位置放置 。 默认状 态为选中。 态为选中。
4.4.2 浏览元件 4.4.3 调用元件 自动调用 手动调用 4.4.4装载网络表 4.4.4装载网络表
4.5 布局
4.5.1 手动布局 特殊元件，对位置有要求的元件，重量 过重元件，发热较大元件 4.5.2 自动布局 利用软件提供的布局方式，按一定规则 进行布局
4.6 布线
4.6.1 设置布线规则及参数 目前不做要求，有兴趣的同学可以自己 参考教材进行学习。 4.6.2 手动布线 4.6.3 自动布线 手工调整 4.6.4 设计规则检查 与布线规则对应设置自己参考
• 【Power Nets】：电源网络名称。 Nets】：电源网络名称。 这里将网络设定为“VCC” 这里将网络设定为“VCC”。 • 【Ground Nets】：接地网络名称。 Nets】 这里将接地网络设定为“GND” 这里将接地网络设定为“GND”。 • 【Grid Size】：设置元件自动 Size】 布局时格点的间距大小。
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（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。 信息，该层是自动计算的。Protel 99 SE 提供Drill guide和 提供Drill guide和Drill drawing两个钻孔层。 drawing两个钻孔层。
下面介绍各工作层面的功能, 主要7 下面介绍各工作层面的功能 , 主要 7 种 细分共9 细分共9种。
1．信号层（Signal layers） ．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（Internal layers）
• • • • • •
对话框中选项的定义如下。 对话框中选项的定义如下。 【Cluser Placer】： Placer】 成组布局方式。 成组布局方式。 【Statistical Placer】： Placer】 统计布局方式。 统计布局方式。 【Quick Component Placement】： Placement】 快速元件布局。 快速元件布局。
双击该对话框中的【 双击该对话框中的【PCB Document】图 Document】 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” 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4 标左键，即可进入如图4-3所示的印制电 路板编辑器。
内部电源/ 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） layers）
机械层一般用于放置有关制板 和装配方法的信息。
4．阻焊层（Solder mask layers） layers）
阻焊层有2 阻焊层有2个Top Solder Mask （顶层阻焊层）和Bottom Solder（底层 （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。
元件的手工布局与调整 元件的布局要考虑以下几个方面的 问题。 问题。 （1）元件布局应便于用户的操作使 用。 （2）尽量按照电路的功能布局。 尽量按照电路的功能布局。
（ 3 ） 数字电路部分与模拟电路部分 尽可能分开。 尽可能分开。 （4）特殊元件的布局要根据不同元 件的特点进行合理布局。 （5）应留出电路板的安装孔和支架 孔以及其他有特殊安装要求的元件的 安装位置等。