1、第1章印制電路板與Protel 2004概述,1.1印制電路板設(shè)計(jì)的基本知識(shí) 1.2Protel 2004的發(fā)展歷史及特點(diǎn),了解印制電路板的概念 熟悉印制電路板的設(shè)計(jì)流程 了解Protel 2004的發(fā)展歷史,1.1 印制電路板設(shè)計(jì)的基本知識(shí) 學(xué)習(xí)電路設(shè)計(jì)的最終目的是完成印制電路板的設(shè)計(jì)，印制電路板是電路設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。本節(jié)將簡(jiǎn)單介紹印制電路板的基本概念。 1.1.1什么是印制電路板-PCB 在現(xiàn)實(shí)生活中，當(dāng)我們打開(kāi)電子產(chǎn)品后，通?？梢园l(fā)現(xiàn)其中有一塊或者多塊印制板子，在這些板子上面有電阻、電容、二極管、三極管、集成電路芯片、各種連接插件，還可以發(fā)現(xiàn)在板子上有印制線路連接著各種元件的引腳，這些板

2、子被稱(chēng)之為印制電路板，簡(jiǎn)稱(chēng)為PCB。 通常情況下，電路設(shè)計(jì)在原理圖設(shè)計(jì)完成后，需要設(shè)計(jì)一塊印制電路板來(lái)完成原理圖中的電氣連接，并安裝上元件，進(jìn)行調(diào)試，因此可以說(shuō)印制電路板是電路設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。,在PCB上通常有一系列的芯片、電阻、電容等元件，它們通過(guò)PCB上的導(dǎo)線連接，構(gòu)成電路，電路通過(guò)連接器或者插槽進(jìn)行信號(hào)的輸入或輸出，從而實(shí)現(xiàn)一定的功能?？梢哉f(shuō)PCB板它的主要目的是為元件提供電氣連接，為整個(gè)電路提供輸入或輸出端口及顯示，電氣連通性是PCB最重要的特性。總之，PCB在各種電子設(shè)備中有如下功能： (1)提供集成電路等各種電子元件固定、裝配的機(jī)械支撐。 (2)實(shí)現(xiàn)集成電路等電氣元件的布線和電氣連

3、接，提供所要求的電氣特性。 (3)為自動(dòng)裝配提供阻焊圖形，為電子元件的插裝、檢查、調(diào)試、維修提供識(shí)別圖形，以便正確插裝元件、快速對(duì)電子設(shè)備電路進(jìn)行維修。 1.1.2印制電路板的組成 PCB為各種元件提供電氣連接，并為電路提供輸輸出端口，這些功能決定了PCB的組成和分層。 印制電路板主要由焊盤(pán)、過(guò)孔、安裝孔、導(dǎo)線、元器件、接插件、填充、電氣邊界等組成，各組成部分的主要功能如下：,1.元件：用于完成電路功能的各種器件。每一個(gè)元件都包含若干個(gè)引腳，通過(guò)引腳將電信號(hào)引入元件內(nèi)部進(jìn)行處理，從而完成對(duì)應(yīng)的功能。引腳還有固定元件的作用。在電路板上的元件包括集成電路芯片、分立元件(如電阻、電容等)、提供電路板

4、輸入輸出端口和電路板供電端口的連接器，某些電路板上還有用于指示的器件(如數(shù)碼顯示管、發(fā)光二極管LED等)，如：網(wǎng)卡的工作指示燈。 2.銅箔：銅箔在電路板上可以表現(xiàn)為導(dǎo)線、焊盤(pán)、過(guò)孔和敷銅等各種表示方式，它們各自的作用如下： (1)導(dǎo)線：用于連接電路板上各種元件的引腳，完成各個(gè)元件之間電信號(hào)的連接。 (2) 過(guò)孔：在多層的電路板中，為了完成電氣連接的建立，在某些導(dǎo)線上會(huì)出現(xiàn)過(guò)孔。在工藝上，過(guò)孔的孔壁圓柱面上用化學(xué)沉積的方法鍍上一層金屬，用以連通中間各層需要連通的銅箔，而過(guò)孔的上下兩面做成普通的焊盤(pán)形狀，可直接與上下兩面的線路相通，也可不連。 (3)安裝孔：用于固定印制電路板。 (4)焊盤(pán)：用于在

5、電路板上固定元件，也是電信號(hào)進(jìn)入元件的通路組成部分。用于安裝整個(gè)電路板的安裝孔有時(shí)候也以焊盤(pán)的形式出現(xiàn)。,1.1.3 印制電路板的板層結(jié)構(gòu) 印制電路板常見(jiàn)的板層結(jié)構(gòu)包括單層板（Single Layer PCB）、雙層板（Double Layer PCB）和多層板（Multi Layer PCB）三種，這三種板層結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)要說(shuō)明如下： （1） 單層板：即只有一面敷銅而另一面沒(méi)有敷銅的電路板。通常元器件放置在沒(méi)有敷銅的一面，敷銅的一面主要用于布線和焊接,這種印制板主要安裝針腳式元件。 （2） 雙層板：即兩個(gè)面都敷銅的電路板，通常稱(chēng)一面為頂層（Top Layer），另一面為底層（Bottom Laye

6、r）。一般將頂層作為放置元器件面，底層作為元器件焊接面。 這種印制板可以安裝針腳式和貼片式元件。 （3） 多層板：即包含多個(gè)工作層面的電路板，除了頂層和底層外還包含若干個(gè)中間層，通常中間層可作為導(dǎo)線層、信號(hào)層、電源層、接地層等。層與層之間相互絕緣，層與層的連接通常通過(guò)過(guò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)上面的介紹讀者可以看一下如圖1-2所示的PCB板分層示意圖。,1.1.4印制電路板的工作層類(lèi)型 印制電路板包括許多類(lèi)型的工作層面，如信號(hào)層、防護(hù)層、絲印層、內(nèi)部層等，各種層面的作用簡(jiǎn)要介紹如下： （1）信號(hào)層：主要用來(lái)放置元器件或布線。Protel2004通常包含30個(gè)中間層，即Mid Layer1Mid Lay

7、er30，中間層用來(lái)布置信號(hào)線，頂層和底層用來(lái)放置元器件或敷銅。 （2）防護(hù)層：主要用來(lái)確保電路板上不需要鍍錫的地方不被鍍錫，從而保證電路板運(yùn)行的可靠性。其中Top Paste和Bottom Paste分別為頂層阻焊層和底層阻焊層；Top Solder和Bottom Solder分別為頂層錫膏防護(hù)層和底層錫膏防護(hù)層。 （3）絲印層：主要用來(lái)在印制電路板上印上元器件的流水號(hào)、生產(chǎn)編號(hào)、公司名稱(chēng)等。 （4）內(nèi)部層：主要用來(lái)作為信號(hào)布線層，Protel2004中共包含16個(gè)內(nèi)部層。 （5）其他層：主要包括4種類(lèi)型的層。 Drill Guide（鉆孔方位層）：主要用于印制電路板上鉆孔的位置。 Keep

8、-Out Layer（禁止布線層）：主要用于繪制電路板的電氣邊框。 Drill Drawing（鉆孔繪圖層）：主要用于設(shè)定鉆孔形狀。 Multi-Layer（多層）：主要用于設(shè)置多面層。,(5)敷銅：在電路板上的某個(gè)區(qū)域填充銅箔稱(chēng)為敷銅。敷銅可以改善電路的性能。 (6)絲印層：印制電路板的頂層，采用絕緣材料制成。在絲印層上可以標(biāo)注文字， 注釋電路板上的元件和整個(gè)電路板。絲印層還能起到保護(hù)頂層導(dǎo)線的功能。 (7)接插件：用于電路板之間連接的元器件。 (8)填充：用于地線網(wǎng)絡(luò)的敷銅，可以有效的減小阻抗。 (9)電氣邊界：用于確定電路板的尺寸，所有電路板上的元器件都不能超過(guò)該邊界。 (10)印制材料

9、：采用絕緣材料制成，用于支撐整個(gè)電路。,1.1.5 元器件封裝的基本知識(shí) 所謂元器件封裝，是指元器件焊接到電路板上時(shí)，在電路板上所顯示的外形和焊點(diǎn)位置的關(guān)系。它不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片的作用，而且是芯片內(nèi)部和外部溝通的橋梁。 注意：我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路原理圖時(shí)，選擇放置元件在原理圖中就需要注意元件的封裝，如果選擇的元件沒(méi)有封裝或封裝不正確將不能完成PCB的設(shè)計(jì)。這點(diǎn)讀者在后面學(xué)習(xí)電路設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意。 另外，Protel2004中集成的元件庫(kù)中的元件一般都有封裝，而自己設(shè)計(jì)的元件則需要手動(dòng)添加封裝。如下所示。,1.2 Protel 2004的發(fā)展歷史及特點(diǎn) 1.2.1 Protel的歷史 DOS版 ，WINBDOWS版 ，98，99，2002，2004，