1、1,第10章 基礎(chǔ)PCB設(shè)計(jì),內(nèi)容提示： 本章中對(duì)使用PCB編輯器進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的過(guò)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(dòng)布線、設(shè)計(jì)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(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，主要讓讀者熟悉PCB的設(shè)計(jì)環(huán)境、PCB設(shè)計(jì)的一般流程以及設(shè)計(jì)過(guò)程中的基本操作，為后面深入學(xué)習(xí)PCB設(shè)計(jì)技巧打下良好的基礎(chǔ)。 學(xué)習(xí)要點(diǎn)： 規(guī)劃電路板 引入網(wǎng)絡(luò)表 元件的手工布局 PCB的自動(dòng)布線 進(jìn)行DRC檢查 使用繪圖工具修飾電路板 電路板的打印輸出,2,10.1 規(guī)劃電路板,下面就具體介紹一下其操作過(guò)程。 (1)新建一個(gè)PCB文件并打開(kāi)。 (2)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置對(duì)象

2、工具欄中的按鈕，對(duì)應(yīng)選擇EditOriginSet命令，用于在工作區(qū)設(shè)置相對(duì)原點(diǎn)，此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中?，如圖10.1所示，選擇工作區(qū)的某一點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)左鍵，即可將相對(duì)原點(diǎn)設(shè)于該點(diǎn)，之后的坐標(biāo)都會(huì)以這一點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行顯示，這樣可以方便PCB的設(shè)計(jì)。 (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。,3,10.1 規(guī)劃電路板,(4)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置對(duì)象工具欄上的按鈕，對(duì)應(yīng)于選擇PlaceKeep OutTrack命令，用來(lái)繪制電氣邊框，此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中?，通過(guò)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(gè)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。,4,10.2 由原理圖生成PCB,在一般的設(shè)計(jì)中會(huì)首先進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)，然后以原理圖為基礎(chǔ)進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)。在Protel 99 SE中由設(shè)計(jì)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(guò)引入網(wǎng)絡(luò)表生成PCB。下面分別進(jìn)行介紹。,5,10.2.1 由原理圖直接生成PCB,Protel 99 SE支持在原理圖中直接進(jìn)行PCB文件的更新，這是Protel 99 SE的新功能。下面就對(duì)其具體步驟進(jìn)行介紹。 (1)首先打開(kāi)設(shè)計(jì)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(shí)會(huì)打開(kāi)如圖10.6所示的對(duì)話框，在這里進(jìn)行原理圖和PCB文件的同步設(shè)置，通過(guò)建立同步關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)原理圖和PCB文件之間的相互更新，既可以通過(guò)修改原理圖直接對(duì)PCB電路進(jìn)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。,6,10.2.1 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(xiàng)后可以用鼠標(biāo)左鍵單擊對(duì)話框左下角的Preview Changes按鈕，打開(kāi)如圖10.8所示的預(yù)覽PCB更改對(duì)話框。在該對(duì)話框中列出了將會(huì)對(duì)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(huì)顯示存在錯(cuò)誤的條目?？梢酝ㄟ^(guò)單擊Report按鈕生成同步設(shè)置報(bào)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。,7,10.2.2 引入網(wǎng)絡(luò)表,下面就來(lái)具體地介紹一下其操作步驟。 (1)新建一個(gè)PCB文件并打開(kāi)。 (2)選擇DesignLoad Nets菜單命令，如圖10.11所示，這時(shí)會(huì)打開(kāi)如圖10.12所示的加載網(wǎng)絡(luò)表設(shè)置對(duì)話框。 (3)用鼠標(biāo)左鍵單擊Browse按鈕，打開(kāi)如圖10.13所示的網(wǎng)絡(luò)表文件選擇對(duì)話框。,8,10.2.2 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(duì)話框，如圖10.14所示，可以看到所選網(wǎng)絡(luò)表會(huì)將當(dāng)前PCB文件所作的修改列在對(duì)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。,9,10.2.3 常見(jiàn)錯(cuò)誤和警告,如圖10.16所示，開(kāi)始在PCB中加載網(wǎng)絡(luò)表時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到很多錯(cuò)誤，主要有以下幾種。 1Error：Footprint * not found in Library 發(fā)生此錯(cuò)誤的原因是由于在原理圖中沒(méi)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(kù)中沒(méi)有定義。 2Warning：Alternative footprint * 發(fā)生該錯(cuò)

7、誤的原因是系統(tǒng)在加載元件封裝時(shí)在庫(kù)中沒(méi)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(jìn)行了替換。 3Error：Component not found 發(fā)生此錯(cuò)誤的原因是由于前面的錯(cuò)誤使得元件沒(méi)有加入網(wǎng)絡(luò)宏中，所以在加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)顯示了元件沒(méi)有找到的錯(cuò)誤，一般在改正了前面的元件封裝問(wèn)題之后，這里的錯(cuò)誤也會(huì)隨之被修正。,10,10.2.4 網(wǎng)絡(luò)表的管理,對(duì)網(wǎng)絡(luò)表文件不能直接進(jìn)行修改。要對(duì)網(wǎng)絡(luò)表進(jìn)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(shí)對(duì)具體條目進(jìn)行修改。 用鼠標(biāo)左鍵雙擊加載的條目，可以打開(kāi)如圖10.22所示的宏命令修改對(duì)話框，在這里可以修改由網(wǎng)絡(luò)表生成的宏命令的類(lèi)

8、型及其參數(shù)。,11,10.3 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(duì)應(yīng)的各個(gè)元件，同時(shí)，各個(gè)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(lái)，如圖10.28所示。,12,10.3.1 元件的選取和移動(dòng),在對(duì)元件布局時(shí)，一般先按功能模塊對(duì)整體進(jìn)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(guò)程中，免不了要頻繁進(jìn)行元件的選取和移動(dòng)。在PCB中，元件的選取和移動(dòng)操作同原理圖中類(lèi)似，下面就進(jìn)行具體的介紹。 1選取對(duì)象 (1)通過(guò)主工具欄按鈕 (2)通過(guò)菜單命令 (3)使用鍵盤(pán)快捷鍵 (4)通過(guò)設(shè)置對(duì)象屬性 2移動(dòng)對(duì)象 (1)拖動(dòng)

9、單個(gè)元件 (2)拖動(dòng)多個(gè)對(duì)象 (3)使用主工具欄按鈕 (4)通過(guò)執(zhí)行菜單命令 (5)使用鍵盤(pán)快捷鍵,13,10.3.2 對(duì)齊元件,PCB最終是要制作出來(lái)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(jì)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(zhuān)門(mén)提供了元件排列工具欄，如圖10.43所示。,14,10.4 自 動(dòng) 布 線,調(diào)整好布局后，就可以進(jìn)行PCB的布線了。這里僅對(duì)PCB的自動(dòng)布線功能進(jìn)行一些簡(jiǎn)單介紹。對(duì)于元件比較少、連接關(guān)系不復(fù)雜的PCB應(yīng)用

10、，使用默認(rèn)的自動(dòng)布線功能就能夠很輕松地完成。具體操作過(guò)程如下。 (1)選擇Auto RouteAll菜單命令，如圖10.49所示，打開(kāi)如圖10.50所示的自動(dòng)布線設(shè)置對(duì)話框。 (2)對(duì)自動(dòng)布線的選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。 (3)設(shè)置好自動(dòng)布線參數(shù)，單擊Route All按鈕，開(kāi)始布線。 布線結(jié)果如圖10.52所示。,15,10.5 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查,對(duì)PCB進(jìn)行布線后，可以應(yīng)用Protel 99 SE提供的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(Design Rule Check，DRC)功能對(duì)其進(jìn)行檢查，該功能可以確定設(shè)計(jì)是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)則。DRC可以測(cè)試各種違反走線的情況，如安全錯(cuò)誤、未走線網(wǎng)絡(luò)、線寬沖突等。在電路不很復(fù)雜的時(shí)候，主

11、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(cuò)誤，提高PCB的正確性。,16,10.5.1 檢查選項(xiàng)設(shè)置,如圖10.53所示，執(zhí)行ToolsDesign Rule Check菜單命令，打開(kāi)如圖10.54所示的檢查選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框。 其中各選項(xiàng)含義如下。 (1)Routing Rules選項(xiàng)組 (2)Manufacturing Rules選項(xiàng)組 (3)High Speed Rules選項(xiàng)組 (4)Signal Integrity Rules選項(xiàng)組 (5)Placement Rules選項(xiàng)組 (6)Options選項(xiàng)組,17,10.5.2 運(yùn)行DRC,設(shè)置好需要進(jìn)行檢查的內(nèi)容，

12、用鼠標(biāo)左鍵單擊Run DRC按鈕，開(kāi)始進(jìn)行規(guī)則檢查。檢查結(jié)束后會(huì)生成一個(gè)報(bào)表文件，如圖10.56所示。其中記錄了運(yùn)行DRC的參數(shù)以及檢查到的沖突信息。,18,10.6 使用繪圖工具,10.6.1 放置工具欄 同原理圖設(shè)計(jì)類(lèi)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(shuō)明性的符號(hào)，便于對(duì)PCB的理解。如圖10.57所示。,19,10.6.2 放置字符串,在繪制PCB時(shí)，經(jīng)常要在板上放置一些文字，作為說(shuō)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(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中?，并帶有一個(gè)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(gè)字符串，如圖10.58所示。 (3)此時(shí)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(gè)字符串。 (4)單擊鼠標(biāo)右鍵或按鍵盤(pán)上的Esc鍵，結(jié)束或取消放置。,20,10.6.3 放置坐標(biāo),在PCB中可以放置某一點(diǎn)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(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中危в泄鈽?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(duì)象，如圖10.60所示。 (3)此時(shí)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(gè)坐標(biāo)。 (4)單擊鼠標(biāo)右鍵或按鍵盤(pán)上的Esc鍵，結(jié)束或取消放置

14、。,21,10.6.4 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(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中危в谐叽鐦?biāo)注符號(hào)。 (2)在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵，確定尺寸標(biāo)注的一個(gè)點(diǎn)。 (3)拖動(dòng)鼠標(biāo)到下一個(gè)點(diǎn)，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)點(diǎn)之間的距離標(biāo)注，單擊鼠標(biāo)左鍵確定第二點(diǎn)，如圖10.62所示。 (4)此時(shí)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(gè)尺寸標(biāo)注。 (5)單擊鼠標(biāo)右鍵或按鍵盤(pán)上的Esc鍵，結(jié)束或取消放置。,22,10.6.5 繪制圓和圓弧,在PCB編輯器中提供了多種繪制圓弧的方法，分別介紹

15、如下。 1邊緣法 邊緣法是通過(guò)圓弧上的起點(diǎn)和終點(diǎn)來(lái)確定圓弧的方法 2中心法 中心法是通過(guò)確定圓弧的圓心、起點(diǎn)和終點(diǎn)來(lái)繪制圓弧的方法 3角度旋轉(zhuǎn)法 角度旋轉(zhuǎn)法是通過(guò)依次確定圓弧的起點(diǎn)、圓心和終點(diǎn)來(lái)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,23,10.7 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(jì)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。,24,10.7.2 PCB文件的導(dǎo)出,具體導(dǎo)出過(guò)程如下。 選擇FileExport菜單命令，如圖10.71所示，打開(kāi)Export File(導(dǎo)出文件)對(duì)話框，在該對(duì)話框中選擇保存路徑，輸入PCB文件的名稱(chēng)，選擇保存類(lèi)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。,25,10.7.3 打印輸出,完成PCB的設(shè)計(jì)后，還可以將頁(yè)面打印出來(lái)，便于在焊接元件以及電路檢查時(shí)對(duì)照，其過(guò)程如下。 選擇FilePrint/Preview菜單命令，進(jìn)入如圖10.73所示的打印預(yù)覽界面，此時(shí)選擇FileSetup Printer命