第7章 PCB設(shè)計系統(tǒng)

1、第第7 7章章 PCB設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng) o本章要點oPCB設(shè)計的基本原則 oPCB 板的結(jié)構(gòu)組成 oPCB的設(shè)計流程 o設(shè)置PCB系統(tǒng)參數(shù) oPCB設(shè)計工具欄 o自動布局元件 o手工調(diào)整元器件布局 o自動布線 o手工調(diào)整布線 o利用向?qū)?chuàng)建PCB oPCB板的3D顯示 o生成PCB報表文件 o打印輸出PCB圖 7.1 PCB設(shè)計基礎(chǔ) o 7.1.1 PCB設(shè)計的基本原則 PCB設(shè)計的好壞直接影響電路板抗干擾能力的大小。因此在做PCB設(shè)計時，一定要遵循PCB設(shè)計的一般規(guī)則，以達(dá)到抗干擾設(shè)計的要求。其中，元器件的布局、布線、焊盤的大小、去耦電容的配置及元器件之間的連線等的設(shè)計都會影響電路板的抗干擾

2、能力，下面簡要介紹這些方面的一般規(guī)則。 （詳細(xì)介紹祥見書）7.1 PCB設(shè)計基礎(chǔ) o 7.1.2 結(jié)構(gòu)組成 oPCB 板包含一系列元器件、由印刷電路板材料支持并通過銅箔層進(jìn)行電氣連接的電路板，還有在印刷電路板表面對PCB板起注釋作用的印絲層等。下面對各組成部分進(jìn)行簡要介紹： （1）元器件：元器件是實現(xiàn)電路邏輯功能的基本組成部分，元器件的引腳可以把電信號送元器件內(nèi)部進(jìn)行處理，還可以固定元器件。電路板上的元器件通常包括集成元器件、分離元器件（電阻、電容、二極管等）和一些用于顯示的元器件（如發(fā)光二極管、數(shù)碼顯示管等）三種。7.1 PCB設(shè)計基礎(chǔ) （2）銅箔：在電路板上，導(dǎo)線、焊盤、過孔和敷銅等都需要

3、用到銅箔。下面對這部分的作用進(jìn)行介紹。 導(dǎo)線：主要用于連接元器件這件的各種引腳，從而完成元器件間的電氣相連。 過孔：在多層電路板中，為實現(xiàn)元器件之間信號的相同，通常需要在導(dǎo)線上設(shè)置過孔。 焊盤：主要用于固定元器件，也可用來作為信號進(jìn)入元器件的組成部分。 敷銅：在電路板中需要的部位敷銅，可以減少電路阻抗，改善電路性能。（3）印絲層：通常印刷電路板的頂層是采用絕緣材料制成的。印絲層主要用于標(biāo)注文字，用于注釋電路板和電路板上的所有元器件，另外，印絲層還能夠起到保護(hù)元器件頂層導(dǎo)線的作用。 7.1 PCB設(shè)計基礎(chǔ) o7.1.3 PCB的設(shè)計流程 PCB設(shè)計流程包括繪制電路原理圖、規(guī)劃印刷電路板、元器件封

4、裝、元器件布局、自動布線、手工調(diào)整、保存輸出等。下面對PCB設(shè)計流程的各個部分進(jìn)行簡要介紹：（1）繪制電路原理圖。這是電路板設(shè)計的基礎(chǔ)，主要是完成電路原理圖的繪制，并生成網(wǎng)絡(luò)報表。（2）規(guī)劃電路板。在繪制、印刷電路板之前，用戶應(yīng)對電路板進(jìn)行初步規(guī)劃，包括設(shè)置電路板的物理尺寸，采用幾層電路板，元器件的封裝形式及安裝位置等，這為后面印刷電路板的設(shè)計確定了框架。（3）設(shè)置參數(shù)：主要是設(shè)置元器件的布置參數(shù)、分布參數(shù)及布線參數(shù)等。通常這些參數(shù)取系統(tǒng)的默認(rèn)值即可，或經(jīng)過第一次設(shè)置后就無需修改。7.1 PCB設(shè)計基礎(chǔ) （4）元器件封裝：所謂元器件封裝就是元器件的外形，每一個裝入的元器件都應(yīng)有相應(yīng)的封裝，這樣

5、才能保證電路板布線的正常進(jìn)行。（5）元器件布局：規(guī)劃好電路板后，可以將元器件放入電路板邊框內(nèi)，采用Protel DXP提供的自動布線功能，可以對元器件進(jìn)行自動布線。（6）自動布線：Protel DXP提供的自動布線功能，可以對布置好的元器件進(jìn)行自動布線，一般情況下，自動布線不會出錯。（7）手工調(diào)整：自動布線完成后，用戶可以對比較特殊的元器件進(jìn)行再次調(diào)整，以保證符合相應(yīng)的規(guī)則，從而保證電路板的抗干擾能力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。（8）保存輸出：對元器件布線并進(jìn)行正確調(diào)整后，即完成了印刷電路板的最終設(shè)計，然后保存圖紙并打印輸出。 7.2 設(shè)置PCB環(huán)境參數(shù)及繪圖工具 o 7.2.1 設(shè)置PCB系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置PCB系

6、統(tǒng)參數(shù)主要在“Board Options”對話框中實現(xiàn)，執(zhí)行DesignOption命令，即可彈出如圖7-2所示的“Board Options”對話框。該對話框主要包括六個區(qū)域，下面對其中的設(shè)置選項進(jìn)行簡要說明。（祥見書）7.2 設(shè)置PCB環(huán)境參數(shù)及繪圖工具 o 7.2.2 設(shè)置PCB電路參數(shù) 電路參數(shù)設(shè)置主要在“Preferences”對話框中實現(xiàn)，執(zhí)行ToolsPreference命令即可打開“Preferences”對話框，如圖7-3所示。在該對話框中可以對光標(biāo)顯示、層顏色、系統(tǒng)默認(rèn)值等進(jìn)行設(shè)置。 下面對其中的設(shè)置選項進(jìn)行簡要說明。（祥見書）7.2 設(shè)置PCB環(huán)境參數(shù)及繪圖工具 o 7.

7、2.3 PCB設(shè)計工具欄 與原理圖設(shè)計系統(tǒng)一樣，PCB設(shè)計系統(tǒng)也提供了各種工具欄，如圖7-7所示。 （a）放置工具欄：主要為用戶提供圖形繪制以及布線工具。 （b）元器件調(diào)整工具欄：主要為用戶對元器件進(jìn)行調(diào)整提供方便。 （c）查找選擇集工具欄：主要為用戶選擇原來所選的元器件提供方便。下面分別介紹放置工具欄、元器件位置調(diào)整工具欄和查找選擇集工具欄中的各個工具的使用方法。 （祥見書）7.2 設(shè)置PCB環(huán)境參數(shù)及繪圖工具 7.3 繪制PCB圖 PCB圖的繪制流程包括準(zhǔn)備原理圖和SPICE netlist、規(guī)劃電路板、加載SPICE netlist與元器件封裝、自動布局元件、手工調(diào)整元器件布局、自動布線

8、、手工調(diào)整布線和利用向?qū)?chuàng)建新的PCB等。下面將通過一個完整的實例介紹PCB圖的繪制流程。（詳細(xì)步驟見書） o7.3.1 準(zhǔn)備原理圖和SPICE netlist o7.3.2 規(guī)劃電路板 o7.3.3 加載SPICE netlist與元器件封裝 o7.3.4 自動布局元件 o7.3.5 手工調(diào)整元器件布局 o7.3.6 自動布線 o7.3.7 手工調(diào)整布線 o7.3.8 利用向?qū)?chuàng)建新的PCB 7.4 PCB板的3D顯示 利用向?qū)?chuàng)建新的PCB后，我們可以執(zhí)行3D效果圖命令來直觀地看一看我們所設(shè)計的電路板布局。執(zhí)行ViewBoard in 3D命令，系統(tǒng)將自動生成一個3D的效果圖，如圖7-11

9、4所示。 在彈出這個效果圖的同時，將會彈出一個True View Panel（3D視圖面板）。該面板具備三種功能，分別是電路網(wǎng)絡(luò)的銅膜線觀測、PCB板層觀察及PCB板的視角切換，如圖7-115所示。 7.4 PCB板的3D顯示 下面主要介紹板層觀察欄中的主要選項下面主要介紹板層觀察欄中的主要選項 （祥見書）（祥見書）7.5 PCB圖的后處理 繪制完成的PCB圖一般需要進(jìn)行后處理，PCB圖的后處理主要包括生成報表文件、打印輸出等操作。本節(jié)將詳細(xì)介紹如何生成報表文件以及打印輸出。 o7.5.1 生成PCB報表文件 PCB編輯器同原理圖編輯器一樣，都在編輯完成后提供了報表功能。PCB的報表功能集中在

10、Reports菜單中，如圖7-120所示。 7.5 PCB圖的后處理 在該菜單中，提供了PCB特有的報表Netlist Status（網(wǎng)絡(luò)布線長度報表）。其他報表與原理圖的相應(yīng)報表完全相同，這里就不再敘述相應(yīng)的生成過程了。下面以PCB特有的報表Netlist Status（網(wǎng)絡(luò)布線長度報表）為例講述其生成過程。執(zhí)行ReportsNetlist Status命令，系統(tǒng)將自動生成后綴為.REP的報表文件，如圖7-121所示。（部分）7.5 PCB圖的后處理 o7.5.2 打印輸出PCB圖 PCB圖的打印輸出中，打印機(jī)的設(shè)置同原理圖打印機(jī)的設(shè)置相同，這里就不再詳述。下面具體介紹PCB圖的打印步驟。（

11、步驟祥見書）7.6 軟件演示綜合范例目標(biāo)：以如圖7-125所示的原理圖為例，生成該原理圖的PCB板，并以3D的形式表示出來。（說明：由于Protel DXP 具有原理圖與PCB圖雙向轉(zhuǎn)換生成的功能，所以由原理圖生成PCB圖，不用必須生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)報表，這一點與Protel DXP以前的版本用很大的不同）。通過該實例的練習(xí)，讀者可以初步掌握生成印刷電路板的基本步驟與方法，并制作自己需要的印刷電路板。 （軟件演示） 7.7 本章小結(jié)o本章主要講述與PCB設(shè)計密切相關(guān)的一些基本概念，包括PCB設(shè)計的基本原則、結(jié)構(gòu)組成、設(shè)計流程、參數(shù)設(shè)置以及如何生成PCB報表文件和打印輸出PCB圖 。 oPCB設(shè)計

12、的好壞直接影響電路板抗干擾能力的大小。因此在做PCB設(shè)計時，一定要遵循PCB設(shè)計的一般規(guī)則，以達(dá)到抗干擾設(shè)計的要求。 oPCB 板包含一系列元器件、由印刷電路板材料支持并通過銅箔層進(jìn)行電氣連接的電路板，還有在印刷電路板表面對PCB板起注釋作用的印絲層等。 oPCB設(shè)計流程包括繪制電路原理圖、規(guī)劃印刷電路板、元器件封裝、元器件布局、自動布線、手工調(diào)整、保存輸出等。 7.7 本章小結(jié)o設(shè)置PCB系統(tǒng)參數(shù)主要在“Board Options”對話框中實現(xiàn)，執(zhí)行DesignOption命令，即可彈出如圖7-2所示的“Board Options”對話框。 o電路參數(shù)的設(shè)置直接影響PCB設(shè)計的效果，因此設(shè)置

13、電路參數(shù)是電路板設(shè)計過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。電路參數(shù)設(shè)置主要在“Preferences”對話框中實現(xiàn)，執(zhí)行ToolsPreference命令即可打開“Preferences”對話框，在該對話框中可以對光標(biāo)顯示、層顏色、系統(tǒng)默認(rèn)值等進(jìn)行設(shè)置 。 o與原理圖設(shè)計系統(tǒng)一樣，PCB設(shè)計系統(tǒng)也提供了各種工具欄，主要包括放置工具欄、元器件調(diào)整工具欄和查找選擇集工具欄 。 oPCB圖的繪制流程包括準(zhǔn)備原理圖和SPICE netlist、規(guī)劃電路板、加載SPICE netlist與元器件封裝、自動布局元件、手工調(diào)整元器件布局、自動布線、手工調(diào)整布線和利用向?qū)?chuàng)建新的PCB等 。 7.7 本章小結(jié)o利用向?qū)?chuàng)建新的PCB后，可以執(zhí)行3D效果圖命令來直觀地看一看所設(shè)計的電路板布局，執(zhí)行ViewBoard in 3D命令，系統(tǒng)將自動生成一個3D的效果圖 。 o繪制完成的PCB圖一般需要進(jìn)行后處理，PCB圖的后處理主要包括生成報表文件、打印輸出等操作 。 o通過本章的學(xué)習(xí)，讀者可以全面系統(tǒng)地掌握PCB設(shè)計的整個流程與方法，從而獨(dú)立制作出符合設(shè)計要求的PCB 板 。7.8 本章習(xí)