十一講主要內(nèi)容：第六章印制電路板設(shè)計基礎(chǔ)6.6電路板規(guī)劃6.7元件自動布局6.8自動布線第七章元件封裝編輯基礎(chǔ)6.6電路板規(guī)劃對于要設(shè)計的電子產(chǎn)品，首先需要確定電路板的尺寸，這就是電路板規(guī)劃。通常確定電路板外形和電氣邊界。在執(zhí)行PCB布局之前，必須設(shè)定一個PCB的電氣邊界。它涉及到PCB的布局將要在什么樣的范圍內(nèi)進行，同時，比較大的項目還要考慮進行分區(qū)域布局。規(guī)劃PCB布局通常有兩種方法，一種利用Protel提供的向?qū)?；另一種就是人工設(shè)計電路板外形和定義電氣區(qū)域。1人工規(guī)劃電路板電路板的電氣邊界是指KeepOutLayer層中放置的軌跡線確定的界線，是用來限定元器件安放和路徑走向的。通常這個邊界與電路板的物理邊界幾乎相同，比較合理的方法是小于物理邊界，這樣能夠確保元件走線和元件位置不會離真正邊界很近。電氣邊界也是設(shè)計規(guī)則檢查器（DesignRuleChecker）、自動布局器（Autoplacer）和自動布線器（Autorouter）參考的依據(jù)。人工規(guī)劃電路板電氣邊界步驟：用鼠標單擊編輯區(qū)下方的標簽KeepOutLayer作為當前工作層，該層為禁止布線層，用于設(shè)置電路板邊界和元件布局區(qū)域。執(zhí)行菜單命令Place/Keepout/Track，或單擊放置工具欄中的按鈕。此時進入編輯狀態(tài)，光標成十字形，按要求繪制邊界，注意正確選擇所需的坐標單位。繪制圖形通常為矩形形狀。繪制完畢，單擊鼠標右鍵退出編輯狀態(tài)。2使用向?qū)呻娐钒鍒?zhí)行菜單命令File/New，在彈出的對話框中選擇Wizards選項卡，點擊相應圖標。第二步點擊OK即彈出如圖所示的對話框。第三步單擊Next按鈕，就可以設(shè)置電路板相關(guān)參數(shù)。在彈出的對話框中，默認為用戶自定義板，其他可選為標準版。在該對話框的Units框中選擇電路板的單位，Imperial為英制，Metric為公制。PCB預定義標準版選擇第四步如果選擇CustomMadeBoard，單擊Next按鈕后，系統(tǒng)彈出對話框，用戶要設(shè)定好PCB板的各項屬性。自定義板的參數(shù)設(shè)置主要參數(shù)含義板卡形狀：Rectangular（矩形，附加參數(shù)寬Width和高Height），Circular（圓形，附加參數(shù)為半徑Radius），Custom（用戶自定義）其他：BoundaryLayer，設(shè)定邊界層，一般選禁布層KeepOutLayer；DimensionLayer，設(shè)定板卡物理尺寸層，一般為機械層MechanicalLayer4；TrackWith，設(shè)定導線寬度；DimensionLineWith，設(shè)定尺寸線寬度。KeepOutDistanceFromBoardEdge，設(shè)定板卡邊界距離。選項：TitleBlockandScale，生成標題框和標尺線；LegendString，生成專用圖標或字符，即標記；CornerCutoff，拐角開口；InnerCutoff，內(nèi)部開口。第五步單擊Next按鈕，在彈出的對話框中，進一步設(shè)置尺寸參數(shù)。第六步單擊Next按鈕，設(shè)定外切角尺寸。第七步單擊Next按鈕，設(shè)定內(nèi)孔尺寸。第八步單擊Next按鈕，填入標題框相應信息。第九步單擊Next按鈕，在出現(xiàn)的對話框中，默認為雙面板帶金屬化過孔。按需要選擇板卡使用的層數(shù)。內(nèi)部電源層有二層和四層選項。超過的話，則要自行通過層管理器來設(shè)置。選擇適合的板卡層數(shù)第十步單擊Next按鈕，在出現(xiàn)的對話框中，選擇通孔類型。雙面板一般都是通孔型過孔。另一種選項是盲孔和埋孔，適合多層板卡。選擇過孔類型第十一步單擊Next按鈕，在彈出的對話框中，按實際選擇以表面安裝元件為主還是以通孔式元件安裝為主。是單面安裝還是雙面安裝。如果選擇通孔式元件安裝，則還要選擇兩插腳間可走的導線數(shù)，最多三根，最少一根。設(shè)置需要的布線技術(shù)選擇通孔式元件安裝第十二步單擊Next按鈕，此時可以設(shè)置最細的導線寬度，過孔的最小寬度和最小孔徑，導線之間最小間距。設(shè)置最小尺寸限制第十三步最后，單擊Next按鈕，彈出完成對話框，單擊Finish按鈕就完成PCB板的生成。這樣，PCB板就規(guī)劃完畢。接著，就可以加載網(wǎng)絡(luò)表和放置元件了。6.7元件的自動布局裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝后，要把元件封裝放入工作區(qū)，這就需要對元件進行布局。Protel99SE提供了強大的自動布局功能，用戶只要定義好規(guī)則，系統(tǒng)就可以將重疊的元件封裝分離出來。1元件自動布局執(zhí)行菜單命令Tools/AutoPlacement。在彈出對話框中進行布局器設(shè)置。族式自動布局器選項族式自動布局器ClusterPlacer：這種布局方式比較適合元器件數(shù)較少的電路，它把有連接關(guān)系的元件按組分類，布局中盡量以組為單位放置。對話框下部的復選框QuickComponentPlacement表示以較快的速度布局。如選擇該項，則將不進行優(yōu)化，雖有快的速度，但可能會有較差的布局效果。對此布局有影響的參數(shù)可通過執(zhí)行菜單命令Design/Rules，在彈出的對話框中選擇Placement選項卡來設(shè)置。規(guī)則設(shè)定中的Placement選項卡統(tǒng)計式自動布局器選項統(tǒng)計式布局器StatisticalPlacer：適用于元件數(shù)目比較多的電路。它基于對電路參數(shù)統(tǒng)計的計算方法來放置元件，可以是元件連接導線長度最短。其有兩個選項：GroupComponents，連接密切的元件歸為一組，排列時作為一個整體考慮；RotateComponents，根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)元件位置，否則保持原位方向。其他參數(shù)設(shè)置：PowerNets和GroundNets分別輸入電源網(wǎng)絡(luò)名稱和接地網(wǎng)絡(luò)名稱；GridSize設(shè)置柵格間距。此布局器是單獨創(chuàng)建一個文件來運行。完成后，會有提示對話框確認并提示是否要更新PCB文件。2添加網(wǎng)路連接裝載網(wǎng)絡(luò)表后，一般還需完善一些電路，主要是一些輔助連線。添加的方式，是通過網(wǎng)絡(luò)表管理器來完成的。方法：在裝載了網(wǎng)絡(luò)表文件的PCB文件中，執(zhí)行菜單命令Design/NetlistManager，即可彈出網(wǎng)絡(luò)表管理器?？梢栽贜etsinClass列表中選擇需要連接的網(wǎng)絡(luò)，例如GND，然后雙擊該網(wǎng)絡(luò)名或者單擊下面的Edit按鈕，將彈出網(wǎng)絡(luò)編輯對話框，此時可以選擇添加或去除連接該網(wǎng)絡(luò)的元件引腳。在NetsinClass列表中單擊下面的Add按鈕，可以向PCB添加新的網(wǎng)絡(luò)，在彈出的編輯對話框中，在NewName中輸入新網(wǎng)絡(luò)名，分別添加該網(wǎng)絡(luò)連接。網(wǎng)絡(luò)表管理器網(wǎng)絡(luò)編輯對話框3手工編輯與調(diào)整一般是對元件的放置位置根據(jù)實際需要和美觀重新改變一下，特別像是一些可調(diào)整元件如電位器等其方向可能影響正常調(diào)節(jié)。元件的標號和標注等字符要以不影響識別和便于觀察為主，以防造成安裝時的錯誤或影響檢查。6.8自動布線布局完成后的電路，就要開始考慮布線了。如果是手工布線，一般直接根據(jù)要求修改布線粗細以及間距要求就可以了。采用自動布線方式，則要預先把要求確定下來，軟件才能根據(jù)所提要求完成布線過程。1設(shè)置布線規(guī)則布線規(guī)則基本知識布線參數(shù)設(shè)置A布線規(guī)則基本知識安全間距（ClearanceConstraint）：定義同層面的導線和導線之間，或與焊盤之間的最小間距。通常為10mil。布線拐角模式：習慣上導線拐角為135°角模式布線層之間導線走向：習慣上層與層之間取正交模式。布線優(yōu)先級：（RoutingPriority）：用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)自動布線的順序。布線規(guī)則基本知識（續(xù)）布線拓撲法（RoutingTopology）：以網(wǎng)絡(luò)的走線最短為原則。過孔類型（RoutingViaStyle）：有通孔（ThroughHole），盲孔（BlindVia）和埋孔（BuriedVia）。走線寬度要求：根據(jù)電路的抗干擾性和實際電流大小，電源和接地的線寬相對要比較大，以便能承受足夠大的電流。一般的信號線為了可靠，也不宜過細。B布線參數(shù)設(shè)置執(zhí)行能夠命令Design/Rules，系統(tǒng)將彈出對話框，在此就可以設(shè)置布線參數(shù)了。設(shè)置布線參數(shù)對話框Routing選項卡布線規(guī)則一般都集中在RuleClasses中。ClearanceConstraint：走線間距限制。點擊下部窗口底端的Add按鈕，即彈出安全間距對話框，可添加新的規(guī)則。如果點擊屬性（Properties…），則對原規(guī)則進行修改。走線間距限制對話框參數(shù)含義：RuleScope：規(guī)則適用范圍。一般取默認值，WholeBoard整個電路板，如果需要可以在下拉菜單里選擇。Ruleattributes：在最小間距欄里修改數(shù)據(jù)，一般取默認值10mil。下面下拉框用于選擇適用網(wǎng)絡(luò)。Routing選項卡（續(xù)一）RoutingCorners：設(shè)置布線拐角模式。點擊該項選中，單擊屬性按鈕對原模式進行修改，單擊Add是添加新的模式。規(guī)則適用范圍默認為整個電路板。規(guī)則屬性有三種方式選擇，一般45°或圓弧，常取默認值45°。布線拐角模式設(shè)置Routing選項卡（續(xù)二）RoutingLayers：設(shè)置布線工作層與走線方向。選中后單擊屬性按鈕，彈出對話框。一般層間走線應交叉或正交方向。布線工作層設(shè)置Routing選項卡（續(xù)三）RoutingPriority：設(shè)置布線優(yōu)先級。Protel提供了0-100個優(yōu)先權(quán)，數(shù)字越低，級別越低。以添加方式設(shè)置各網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級別。布線優(yōu)先級設(shè)置Routing選項卡（續(xù)四）RoutingTopology：該選項用來設(shè)置布線的拓撲結(jié)構(gòu)。點擊選中后單擊屬性按鈕，可以彈出對話框。在其右邊的屬性下拉菜單中可以有許多選項。每選中一項，下面的拓撲圖形就會作相應變化，反映每種結(jié)構(gòu)的含義。默認為Shortest最短走線方式。布線拓撲設(shè)置Routing選項卡（續(xù)五）RoutingViaStyle：用于設(shè)置過孔的樣式和鉆孔大小。點擊選中后單擊屬性彈出對話框。有開孔尺寸和外廓直徑，均給定三個選項，最小、最大和優(yōu)選值。一般以該默認值作優(yōu)選值。過孔規(guī)則設(shè)置Routing選項卡（續(xù)六）WidthConstraint：走線寬度設(shè)置。點擊選中后單擊添加按鈕，即彈出對話框。根據(jù)各個網(wǎng)絡(luò)的不同，依次設(shè)定其走線寬度的最小值、最大值和優(yōu)先值。一般電源走線和接地走線必須加寬，其他走線根據(jù)版面空間適當加寬。默認值一般為10mil。走線寬度設(shè)置2自動布線自動布線器參數(shù)設(shè)置預布線自動布線手動調(diào)整a自動布線器參數(shù)設(shè)置自動布線器能夠根據(jù)所設(shè)置的布線規(guī)則直接在PCB窗口進行布線。通常采用默認參數(shù)，確保布線規(guī)則優(yōu)先處理。執(zhí)行菜單命令AutoRoute/Setup…，將打開AutorouterSetup自動布線器設(shè)置對話框。自動布線器參數(shù)設(shè)置各參數(shù)含義：RouterPasses：正對下面的選項采取的布線方式，依次為類存儲器方式，SMD表面貼裝元器件引腳過孔方式，布線拓撲樣式，走線推擠方式和消除爭用點方式。如果該方式未選，會留下一些綠色小圓圈表示爭用點。ManufacturingPasses：設(shè)計加工有關(guān)的操作。依次為布線中清理多余項，主要為過孔等；布線結(jié)束后清理多余項；均勻分布走線空間，特別是集成電路兩引腳間走線；和添加測試端點。Pre-routes：LockedAllPre-routes選項用于是否保護預布線而設(shè)。RoutingGrid：布線柵格值，取默認。b預布線在電路中存在一些必須保證的或者主要的網(wǎng)絡(luò)走線，有時需要預先保證，如電源線和地線。這些線稱之為預布線。預布線的方法主要為手工和自動兩種。手工參照飛線提示人工布線。自動方式選擇菜單命令AutoRoute/Net，以網(wǎng)絡(luò)為單位布線。預布線一般對同一個電氣網(wǎng)絡(luò)應完整布線，其起點和終點均為焊盤或過孔，預布線符合用戶設(shè)定規(guī)則。預布線必須進行保護，以防自動布線時被破壞。方法可以采用線鎖定或者自動布線器設(shè)定中的鎖定。線鎖定在其屬性里設(shè)置。c自動布線單擊參數(shù)設(shè)置界面中的按鈕RouteAll即進行整版布線。若柵格值不合理，會彈出對話框給出建議值要求確認。布線完成后會給出結(jié)果對話框。d手動調(diào)整自動布線結(jié)束后，還需要檢查布線效果，進行優(yōu)化和調(diào)整。有未布通的或者標錯的地方進行修補。3布線結(jié)果檢查DRC（DesignRuleChecks）為設(shè)計規(guī)則檢查，根據(jù)用戶設(shè)定的規(guī)則來檢查電路板上的相應項目是否滿足要求，從而可以知道布局、布線是否違規(guī)。DRC的運行可以有兩種方式，Online-mode在線式和Batch-mode批處理式。執(zhí)行菜單命令Tools/DesignRuleCheck，在彈出對話框中，在設(shè)計規(guī)則對話框里設(shè)置的參數(shù)，均有相應選項存在。沒有則為灰色，不可用。設(shè)計規(guī)則檢查對話框參數(shù)含義：CreateReportFile：生成DRC檢查報告。CreateViolations：產(chǎn)生違規(guī)標記，以綠色高亮顯示。Sub-NetDetails：檢測子網(wǎng)絡(luò)。點擊RunDRC按鈕，即進行DRC檢測，在報告中看錯誤。找出修改直至消除。第七章元件封裝編輯基礎(chǔ)主要內(nèi)容：7.1元件封裝庫管理器7.2制作PCB元件7.3元器件及元器件庫報表7.1元件封裝庫管理器由于電子元件的種類多且更新快，所以在設(shè)計PCB的過程中，常常會遇到在PCB元件庫里找不到所需的元件封裝類型。這時，用戶可利用PCB元件封裝庫編輯器來創(chuàng)建新的元件封裝類型。1啟動PCB元件封裝庫編輯器首先執(zhí)行菜單命令File/New，在系統(tǒng)彈出的對話框中，選擇PCBLibraryDocument圖標。單擊OK按鈕，或雙擊PCBLibraryDocument圖標，可創(chuàng)建新的元件封裝庫文件，默認文件名為PCBLIB1.Lib。如果要修改新建的元件封裝庫文件名，可用第1章介紹的文件管理方法進行修改。把PCBLIB1.Lib改為MYPCB.Lib。雙擊MYPCB.Lib，即進入元件封裝庫編輯的工作界面。選擇生成PCB封裝庫文件進入PCB元件封裝庫編輯器2元器件封裝庫管理器PCB元器件編輯器中，元器件封裝庫管理器是對元器件封裝進行管理的重要工具。單擊封裝編輯器左上的BrowsePCBLib標簽，即可打開元件封裝庫管理器?？梢酝瓿傻墓ぷ鳎簽g覽元器件封裝編輯元器件封裝當前層面選擇a瀏覽元器件封裝在Components選項框中，系統(tǒng)提供了瀏覽元器件封裝的功能，即設(shè)計者或用戶可以在這里選擇需要顯示的元器件名稱，并查看元器件封裝形式。各項含義：Mask：用于設(shè)置元器件封裝的選擇條件并查看元器件封裝庫。其后的文本框中可以直接輸入元器件名稱也可使用通配符。輸入完畢，確認后，下面的列表框中將顯示符合條件的元器件名稱。列表框：用于顯示符合Mask中選擇條件的元器件名稱序列。方向按鈕：列表框下部的單雙箭頭方向按鈕，與原理圖元件庫管理器中功能一樣，用于選擇列表框中的元器件。常用功能按鈕：Rename，改名；Place，放置，當前元件封裝放到PCB圖紙上；Remove，刪除被選中元器件封裝；Add，添加新元器件封裝。b編輯元器件封裝EditPad：編輯引腳屬性。選中引腳后單擊此按鈕或直接雙擊要編輯引腳即可彈出焊盤屬性設(shè)置對話框。在該對話框中，可以設(shè)置焊盤形狀Shape，焊盤序號Designator，旋轉(zhuǎn)角度Rotation，焊盤尺寸X-Size、Y-Size等。Jump：跳轉(zhuǎn)。在元器件的引腳列表中選擇一個引腳后，單擊該按鈕，系統(tǒng)自動在工作窗口中跳轉(zhuǎn)到該焊盤所在位置。UpdatePCB：同步更新PCB板上的相應元件封裝。焊盤屬性設(shè)置對話框c當前層面選擇在元器件管理器的最下方，CurrentLayer組合框用于選擇當前工作層面，雙擊其后的顏色框，可彈出顏色設(shè)置對話框，進行當前層面顏色修改。7.2制作PCB元件手工繪制PCB元件封裝利用向?qū)?chuàng)建PCB元件封裝1手工繪制PCB元件封裝手工繪制PCB元件封裝，是根據(jù)元件的實際尺寸，直接使用繪圖工具繪制出所需的PCB元件封裝。這里以PS/2型鍵盤/鼠標接口的元件封裝為例，簡單介紹手工創(chuàng)建元件封裝的方法。并把該元件封裝命名為PS2，保存在新創(chuàng)建的元件封裝庫MYPCB.Lib中。PS/2接口圖形說明：鼠標接口的外輪廓為長520mil、寬500mil的長方形。如果中間的7號焊盤坐標定為（0，0）mil，根據(jù)實際尺寸，可算出其他焊盤的坐標等屬性。實例焊盤屬性DesignatorX-SizeY-SizePanTypeHoleSizeLocation（X,Y）16080Round30-47,-14026080Round3047,-14036080Round30-140,-14046080Round30140,-14056080Round30-140,-24066080Round30140,-240Center7150100Round850,0Left7100150Round85-260,-40Right7100150Round85260,-40步驟啟動PCB元件封裝編輯器，并創(chuàng)建元件封裝庫MYPCB.Lib，圖中元件封裝庫管理器默認的第一個元件的封裝名是PCBCOMPONENT＿1，可把它改為PS2。方法：在元件封裝名PCBCOMPONENT＿1上單擊鼠標右鍵，從彈出的菜單中選擇Rename；或單擊元件封裝名PCBCOMPONENT＿1，然后Rename按鈕，系統(tǒng)將彈出改名對話框。輸入新的元件封裝名PS2后確定即可。元件封裝改名對話框步驟（續(xù)）執(zhí)行菜單命令View/ToggleUnites可切換單位的公/英制，觀察狀態(tài)欄的X、Y坐標，切換單位為所需的英制。執(zhí)行菜單命令Place/Pad或單擊工具欄的按鈕后，按Tab鍵，系統(tǒng)彈出焊盤屬性設(shè)置對話框，參見前面的表格把焊盤的各項屬性設(shè)置好。觀察狀態(tài)欄的X、Y坐標，移動光標到該焊盤對應的坐標上，單擊鼠標左鍵，放置一個焊盤。用同樣的方法放置所有的焊盤?；蛘呷糠胖煤煤副P再參照表格的坐標值修改，只要雙擊相應焊盤即可彈出屬性設(shè)置對話框，填入數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)并將鎖定選項選中即可。放置好焊盤的圖形步驟（續(xù)一）點擊編輯器窗口下部的標簽，選擇層面到TopOverlay；或者從左邊封裝庫管理器下部的當前層下拉菜單中選擇。執(zhí)行菜單命令Place/Track，或單擊放置工具欄按鈕，根據(jù)元件的實際尺寸繪制元件的輪廓線，即完成圖形繪制。選擇菜單命令Edit/SetReference設(shè)置參考點，將原點坐標（0，0）設(shè)定在元件的某一特定位置上作為元件放置時的參考點。一般應避免將參考點設(shè)置在元件對稱軸線上，以免在對元件進行旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)操作時難以觀察動作。設(shè)置參考點Pin1選1腳焊盤為參考點；Center選中點為參考點；Location自定義參考點。步驟（續(xù)二）最后，別忘了執(zhí)行菜單命令File/Save，或單擊按鈕，將繪制完成的元件封裝PS2保存在MYPCB.Lib里面。2利用向?qū)?chuàng)建PCB元件封裝對于引腳較多但排列有一定規(guī)律的元件封裝，可用元件封裝向?qū)懋a(chǎn)生封裝圖形，這樣可大大提高繪圖效率。這里以常用的PCB板形邊插件（俗稱金手指）為例，來說明元件封裝向?qū)Ь唧w的應用。PCB板形邊插件步驟一執(zhí)行菜單命令Tools/NewComponent，或單擊元件封裝管理器元件列表窗下部的Add按鈕,均可打開元件封裝向?qū)υ捒?。按Next將進入下一步。在封裝類型列表中選EdgeConnectors。如果手頭沒有所配插座的型號及尺寸資料，就要進行實測。若使用的是公制游標卡尺測量的數(shù)據(jù)，長度單位要用Metric(mm)。元器件封裝向?qū)υ捒蜻x擇封裝類型和度量單位步驟二單擊按鈕Next進入下一步。這里設(shè)置插件中銅膜的尺寸，將鼠標指向尺寸數(shù)字上點擊一下，數(shù)字被激活進入編輯狀態(tài)。按實物量取銅膜的尺寸，其寬度為2mm，長度為12mm。設(shè)置插件銅膜尺寸步驟三單擊Next按鈕進入下一步。該對話框中設(shè)置兩插頭銅膜之間的距離S。這個尺寸最好不要直接測量，因為測量的積累誤差會使最后板插總寬度L出現(xiàn)很大偏差。銅膜間距S=式中，總寬度L為板插兩端銅膜外側(cè)之間的距離。設(shè)置銅膜間距步驟四本例中插件總寬度L為77mm,銅膜寬度B為2mm,單面銅膜數(shù)為19條，所以得：銅膜間距S＝=4mm單擊Next進入下一步，設(shè)置單面銅膜條數(shù)，本例為19條。單擊Next進入下一步，這里輸入元件名稱，本例元件名為Edge_19。最后單擊進入結(jié)束階段，按Finish結(jié)束向?qū)н^程。在TopOverLay層畫出輪廓線及缺口，并將缺口