1、2,第10章 基礎(chǔ)PCB設(shè)計,內(nèi)容提示： 本章中對使用PCB編輯器進行PCB設(shè)計的過程做基本的介紹，涉及規(guī)劃電路板、引入網(wǎng)絡(luò)表、元件布局、自動布線、設(shè)計規(guī)則的檢查以及結(jié)果輸出等步驟中的基本操作。 本章內(nèi)容是進行PCB設(shè)計的基礎(chǔ)，主要讓讀者熟悉PCB的設(shè)計環(huán)境、PCB設(shè)計的一般流程以及設(shè)計過程中的基本操作，為后面深入學(xué)習(xí)PCB設(shè)計技巧打下良好的基礎(chǔ)。 學(xué)習(xí)要點： 規(guī)劃電路板 引入網(wǎng)絡(luò)表 元件的手工布局 PCB的自動布線 進行DRC檢查 使用繪圖工具修飾電路板 電路板的打印輸出,3,10.1 規(guī)劃電路板,下面就具體介紹一下其操作過程。 (1)新建一個PCB文件并打開。 (2)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置對象

2、工具欄中的按鈕，對應(yīng)選擇EditOriginSet命令，用于在工作區(qū)設(shè)置相對原點，此時光標(biāo)變?yōu)槭中?，如圖10.1所示，選擇工作區(qū)的某一點，單擊鼠標(biāo)左鍵，即可將相對原點設(shè)于該點，之后的坐標(biāo)都會以這一點為基準進行顯示，這樣可以方便PCB的設(shè)計。 (3)用鼠標(biāo)左鍵單擊工作區(qū)下方的板層切換按鈕中的KeepOutLayer按鈕，將禁止布線層設(shè)置為當(dāng)前層，如圖10.2所示。,4,10.1 規(guī)劃電路板,(4)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置對象工具欄上的按鈕，對應(yīng)于選擇PlaceKeep OutTrack命令，用來繪制電氣邊框，此時光標(biāo)變?yōu)槭中?，通過單擊鼠標(biāo)左鍵確定邊框線的一端，然后單擊鼠標(biāo)左鍵確定另一端，即可繪制出

3、一條邊框線，如此繪制一個矩形區(qū)域作為電氣邊界，如圖10.3所示。 (5)單擊鼠標(biāo)右鍵，退出繪制邊框線狀態(tài)。 這樣就確定好了PCB的電氣范圍。,5,10.2 由原理圖生成PCB,在一般的設(shè)計中會首先進行電路原理圖的設(shè)計，然后以原理圖為基礎(chǔ)進行PCB的設(shè)計。在Protel 99 SE中由設(shè)計好的原理圖生成PCB文件有兩種途徑：直接在原理圖中更新PCB文件；通過引入網(wǎng)絡(luò)表生成PCB。下面分別進行介紹。,6,10.2.1 由原理圖直接生成PCB,Protel 99 SE支持在原理圖中直接進行PCB文件的更新，這是Protel 99 SE的新功能。下面就對其具體步驟進行介紹。 (1)首先打開設(shè)計好的原理

4、圖文件，如圖10.4所示。 (2)選擇DesignUpdate PCB菜單命令，如圖10.5所示。 (3)此時會打開如圖10.6所示的對話框，在這里進行原理圖和PCB文件的同步設(shè)置，通過建立同步關(guān)系，可以實現(xiàn)原理圖和PCB文件之間的相互更新，既可以通過修改原理圖直接對PCB電路進行相應(yīng)的修改，也可按照PCB文件中的修改更新原理圖文件。,7,10.2.1 由原理圖直接生成PCB,(4)設(shè)置好原理圖與PCB文件的同步選項后可以用鼠標(biāo)左鍵單擊對話框左下角的Preview Changes按鈕，打開如圖10.8所示的預(yù)覽PCB更改對話框。在該對話框中列出了將會對目標(biāo)PCB文件所作的各種修改。如選中Onl

5、y show errors復(fù)選框則僅會顯示存在錯誤的條目?？梢酝ㄟ^單擊Report按鈕生成同步設(shè)置報表文件，如圖10.9所示。 (5)用鼠標(biāo)左鍵單擊Execute按鈕，即可將原理圖中的元件及其連接關(guān)系引入PCB文件中，如圖10.10所示。,8,10.2.2 引入網(wǎng)絡(luò)表,下面就來具體地介紹一下其操作步驟。 (1)新建一個PCB文件并打開。 (2)選擇DesignLoad Nets菜單命令，如圖10.11所示，這時會打開如圖10.12所示的加載網(wǎng)絡(luò)表設(shè)置對話框。 (3)用鼠標(biāo)左鍵單擊Browse按鈕，打開如圖10.13所示的網(wǎng)絡(luò)表文件選擇對話框。,9,10.2.2 引入網(wǎng)絡(luò)表,(4)選擇要加載的網(wǎng)

6、絡(luò)表文件，單擊OK按鈕，回到加載網(wǎng)絡(luò)表設(shè)置對話框，如圖10.14所示，可以看到所選網(wǎng)絡(luò)表會將當(dāng)前PCB文件所作的修改列在對話框中。 (5)用鼠標(biāo)左鍵單擊Execute按鈕即可將所選網(wǎng)絡(luò)表加載，結(jié)果如圖10.15所示。,10,10.2.3 常見錯誤和警告,如圖10.16所示，開始在PCB中加載網(wǎng)絡(luò)表時，經(jīng)常會遇到很多錯誤，主要有以下幾種。 1Error：Footprint * not found in Library 發(fā)生此錯誤的原因是由于在原理圖中沒有為元件指定封裝形式，或是所指定的封裝在當(dāng)前加載的封裝信息庫中沒有定義。 2Warning：Alternative footprint * 發(fā)生該

7、錯誤的原因是系統(tǒng)在加載元件封裝時在庫中沒有發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的定義，但發(fā)現(xiàn)了此元件可選的其他封裝形式，并進行了替換。 3Error：Component not found 發(fā)生此錯誤的原因是由于前面的錯誤使得元件沒有加入網(wǎng)絡(luò)宏中，所以在加入網(wǎng)絡(luò)時顯示了元件沒有找到的錯誤，一般在改正了前面的元件封裝問題之后，這里的錯誤也會隨之被修正。,11,10.2.4 網(wǎng)絡(luò)表的管理,對網(wǎng)絡(luò)表文件不能直接進行修改。要對網(wǎng)絡(luò)表進行修改，一是修改原理圖中的相應(yīng)設(shè)置，然后重新生成網(wǎng)絡(luò)表，二是在加載時對具體條目進行修改。 用鼠標(biāo)左鍵雙擊加載的條目，可以打開如圖10.22所示的宏命令修改對話框，在這里可以修改由網(wǎng)絡(luò)表生成的宏命令的

8、類型及其參數(shù)。,12,10.3 元 件 布 局,加載網(wǎng)絡(luò)表并完全正確后，PCB中就有了與原理圖中相對應(yīng)的各個元件，同時，各個元件之間的電氣連接關(guān)系也根據(jù)原理圖的定義用飛線表示出來，如圖10.28所示。,13,10.3.1 元件的選取和移動,在對元件布局時，一般先按功能模塊對整體進行規(guī)劃，然后將相互之間聯(lián)系最緊密的元件盡量靠近，從而方便布線，并易使連線縮短。在這一過程中，免不了要頻繁進行元件的選取和移動。在PCB中，元件的選取和移動操作同原理圖中類似，下面就進行具體的介紹。 1選取對象 (1)通過主工具欄按鈕 (2)通過菜單命令 (3)使用鍵盤快捷鍵 (4)通過設(shè)置對象屬性 2移動對象 (1)拖

9、動單個元件 (2)拖動多個對象 (3)使用主工具欄按鈕 (4)通過執(zhí)行菜單命令 (5)使用鍵盤快捷鍵,14,10.3.2 對齊元件,PCB最終是要制作出來的，出于美觀的考慮，也需要元件的放置要盡量整齊。為滿足這種需求，Protel 99 SE的PCB設(shè)計器提供了多種元件排列命令，在ToolsInteractive Placement菜單下，如圖10.42所示。 此外Protel 99 SE還專門提供了元件排列工具欄，如圖10.43所示。,15,10.4 自 動 布 線,調(diào)整好布局后，就可以進行PCB的布線了。這里僅對PCB的自動布線功能進行一些簡單介紹。對于元件比較少、連接關(guān)系不復(fù)雜的PCB應(yīng)

10、用，使用默認的自動布線功能就能夠很輕松地完成。具體操作過程如下。 (1)選擇Auto RouteAll菜單命令，如圖10.49所示，打開如圖10.50所示的自動布線設(shè)置對話框。 (2)對自動布線的選項進行設(shè)置。 (3)設(shè)置好自動布線參數(shù)，單擊Route All按鈕，開始布線。 布線結(jié)果如圖10.52所示。,16,10.5 設(shè)計規(guī)則檢查,對PCB進行布線后，可以應(yīng)用Protel 99 SE提供的設(shè)計規(guī)則檢查(Design Rule Check，DRC)功能對其進行檢查，該功能可以確定設(shè)計是否滿足設(shè)計規(guī)則。DRC可以測試各種違反走線的情況，如安全錯誤、未走線網(wǎng)絡(luò)、線寬沖突等。在電路不很復(fù)雜的時候，

11、主要是檢查是否有未連接的引腳以及是否有沖突等，從而避免一些疏忽導(dǎo)致的錯誤，提高PCB的正確性。,17,10.5.1 檢查選項設(shè)置,如圖10.53所示，執(zhí)行ToolsDesign Rule Check菜單命令，打開如圖10.54所示的檢查選項設(shè)置對話框。 其中各選項含義如下。 (1)Routing Rules選項組 (2)Manufacturing Rules選項組 (3)High Speed Rules選項組 (4)Signal Integrity Rules選項組 (5)Placement Rules選項組 (6)Options選項組,18,10.5.2 運行DRC,設(shè)置好需要進行檢查的內(nèi)容

12、，用鼠標(biāo)左鍵單擊Run DRC按鈕，開始進行規(guī)則檢查。檢查結(jié)束后會生成一個報表文件，如圖10.56所示。其中記錄了運行DRC的參數(shù)以及檢查到的沖突信息。,19,10.6 使用繪圖工具,10.6.1 放置工具欄 同原理圖設(shè)計類似，在PCB編輯器中也提供了繪圖工具，用戶可以應(yīng)用這些工具在PCB圖中放置一些說明性的符號，便于對PCB的理解。如圖10.57所示。,20,10.6.2 放置字符串,在繪制PCB時，經(jīng)常要在板上放置一些文字，作為說明或注釋。放置字符串的步驟如下。 (1)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置工具欄中的按鈕，或執(zhí)行PlaceString菜單命令，此時光標(biāo)變?yōu)槭中危в幸粋€即將放置的字符串。

13、(2)在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵，即可放置一個字符串，如圖10.58所示。 (3)此時光標(biāo)仍然處于放置字符串狀態(tài)，可以繼續(xù)放置下一個字符串。 (4)單擊鼠標(biāo)右鍵或按鍵盤上的Esc鍵，結(jié)束或取消放置。,21,10.6.3 放置坐標(biāo),在PCB中可以放置某一點的坐標(biāo)值，其操作步驟如下。 (1)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置工具欄中的按鈕，或執(zhí)行PlaceCoordinate菜單命令，此時光標(biāo)變?yōu)槭中?，并帶有光?biāo)當(dāng)前位置的坐標(biāo)值。 (2)在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵，即可放置坐標(biāo)對象，如圖10.60所示。 (3)此時光標(biāo)仍然處于放置字符串狀態(tài)，可以繼續(xù)放置下一個坐標(biāo)。 (4)單擊鼠標(biāo)右鍵或按鍵盤上的Esc鍵，結(jié)束或取消放

14、置。,22,10.6.4 放置尺寸標(biāo)注,在PCB中還可以放置尺寸標(biāo)注，方便電路板的制作，其操作步驟如下。 (1)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置工具欄中的按鈕，或選擇PlaceDimension菜單命令，此時光標(biāo)變?yōu)槭中?，并帶有尺寸?biāo)注符號。 (2)在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵，確定尺寸標(biāo)注的一個點。 (3)拖動鼠標(biāo)到下一個點，此時會出現(xiàn)兩個點之間的距離標(biāo)注，單擊鼠標(biāo)左鍵確定第二點，如圖10.62所示。 (4)此時光標(biāo)仍然處于放置尺寸標(biāo)注狀態(tài)，可以繼續(xù)放置下一個尺寸標(biāo)注。 (5)單擊鼠標(biāo)右鍵或按鍵盤上的Esc鍵，結(jié)束或取消放置。,23,10.6.5 繪制圓和圓弧,在PCB編輯器中提供了多種繪制圓弧的方法，分別介

15、紹如下。 1邊緣法 邊緣法是通過圓弧上的起點和終點來確定圓弧的方法 2中心法 中心法是通過確定圓弧的圓心、起點和終點來繪制圓弧的方法 3角度旋轉(zhuǎn)法 角度旋轉(zhuǎn)法是通過依次確定圓弧的起點、圓心和終點來繪制圓弧的方法 4繪制圓 Protel 99 SE的PCB編輯器還提供了直接繪制圓的工具,24,10.7 電路板圖的輸出,10.7.1 PCB圖的三維查看 Protel 99 SE提供電路板的三維立體查看功能，使用該功能可以顯示PCB板的三維立體效果，給設(shè)計者提供一定的參考。 用鼠標(biāo)左鍵單擊主工具欄上的按鈕，或選擇ViewBoard In 3D菜單命令，即可生成當(dāng)前PCB文件的三維效果圖，如圖10.70所示。,25,10.7.2 PCB文件的導(dǎo)出,具體導(dǎo)出過程如下。 選擇FileExport菜單命令，如圖10.71所示，打開Export File(導(dǎo)出文件)對話框，在該對話框中選擇保存路徑，輸入PCB文件的名稱，選擇保存類型，用鼠標(biāo)左鍵單擊OK按鈕，如圖10.72所示，即可將PCB文件導(dǎo)出到指定的位置。,26,10.7.3 打印輸出,完成PCB的設(shè)計后，還可以將頁面打印出來，便于在焊接元件以及電路檢查時對照，其過程如下。 選擇FilePrint/Preview菜單命令，進入如圖10.73所示的打印預(yù)覽界面