Protel99SE印制電路板設計教程--第5章__手工設計PCB.ppt

1、,Protel 99 印制電路板設計教程,第5章 手工設計PCB,手工設計步驟 5.1 規(guī)劃印制板 5.2 裝載元件庫 5.3 放置元件 5.4 元件手工布局 5.5 放置焊盤、過孔 5.6 手工布線 5.7 印制板輸出 本章小結,手工設計PCB是用戶直接在PCB軟件中根據(jù)原理圖進行手工放置元件、焊盤、過孔等，并進行線路連接的操作過程，手工設計的一般步驟如下。 規(guī)劃印制電路板。 放置元件、焊盤、過孔等圖件。 元件布局。 手工布線。 電路調整。 輸出PCB。 以下采用阻容耦合放大電路為例介紹手工布線方法，電路樣圖如圖5-1所示。,手工設計步驟,圖5-1 阻容耦合放大器,返回,在PCB設計中，首先

2、要規(guī)劃印制板，即定義印制板的機械輪廓和電氣輪廓。 印制板的機械輪廓是指電路板的物理外形和尺寸，需要根據(jù)公司和制造商的要求進行相應的規(guī)劃，機械輪廓定義在4個機械層上，比較合理的規(guī)劃機械層的方法是在一個機械層上繪制電路板的物理輪廓，而在其它的機械層上放置物理尺寸、隊列標記和標題信息等。 印制板的電氣輪廓是指電路板上放置元件和布線的范圍，電氣輪廓一般定義在禁止布線層上，是一個封閉的區(qū)域。 通常在一般的電路設計中僅規(guī)劃PCB的電氣輪廓，本例中采用公制規(guī)劃，具體步驟如下。 執(zhí)行ViewToggle Units，設置單位制為公制(Metric)。,5.1 規(guī)劃印制板,在工作層設置中選中Keep Out L

3、ayer復選框，然后用鼠標單擊工作區(qū)下方標簽中的 ，將當前工作層設置為Keep Out Layer。 執(zhí)行菜單PlaceLine放置連線，一般規(guī)劃印制板從工作區(qū)的左下角開始。 將光標移到工作區(qū)的某一點，如坐標（10，10）處，單擊鼠標左鍵，確定第一條邊的起點，將光標移到另一點，如坐標（60，10），再次單擊鼠標左鍵，定下連線終點，從而定下第一條邊線。,采用同樣方法繼續(xù)畫線，繪制一個尺寸為50mm50mm的閉合邊框，以此邊框作為電路板的尺寸，如圖5-2所示。此后，放置元件和布線都要在此邊框內部進行。,返回,5.2 裝載元件庫,在進行PCB設計時，必須先設置好元件所在的元件庫，然后才能從相應元件庫

4、中放置元件。 1.設置元件庫 在設計管理器中選中Browse PCB選項，在Browse下拉列表框中選擇Libraries，將其設置為元件庫瀏覽器。單擊Libraries欄下方的Add/Remove按鈕，出現(xiàn)添加/刪除庫對話框，在對話框中找到所需的庫文件，單擊Add按鈕裝載庫文件，單擊OK按鈕完成操作。這時，元件瀏覽器中將出現(xiàn)已加入的庫文件。 PCB99SE中，印制板庫文件位于Design Explorer 99 SELibraryPcb目錄下，常用的印制板庫文件是Generic Footprint文件夾中的Advpcb.ddb，本例中的元件均在該庫中。 元件也可以自行設計，調用自行設計的元件

5、時必須裝載自定義的元件庫。,2. 瀏覽元件圖形 打開了某個庫文件后，元件庫瀏覽器的Library欄內將出現(xiàn)其庫中的元件庫名，在Component欄中顯示此元件庫中所有元件的封裝名稱。選中某個封裝，下方的監(jiān)視器中將出現(xiàn)此元件封裝圖，如圖5-3所示。 若覺得監(jiān)視器太小，可單擊元件庫瀏覽器右下角的Browse按鈕，屏幕彈出元件瀏覽窗口，進行元件瀏覽，從中可以獲得元件的封裝圖，窗口右下角的三個按鈕可用來調節(jié)圖形顯示的大小。,返回,5.3 放置元件,1.從元件庫中直接放置 從元件瀏覽器中選中元件后，單擊右下角的Place按鈕，光標便會跳到工作區(qū)中，同時還帶著該元件封裝，將光標移到合適位置后，單擊鼠標左鍵

6、，放置該元件。 雙擊元件，屏幕彈出圖5-4所示的元件屬性對話框，可以修改元件屬性。 此對話框共有Properties、Designator、Comment三個選項卡，用于設置元件的標號、注釋文字（標稱值或型號）、元件封裝所在層、元件封裝是否鎖定狀態(tài)，注釋文字的字體、大小、所在層等。若按下Global按鈕，可以進行全局修改，方法與SCH99SE中的全局修改相同。,2.通過菜單或相應按鈕放置元件 執(zhí)行菜單PlaceComponent或單擊放置工具欄上按鈕 ，屏幕彈出放置元件對話框，如圖5-5所示，在Footprint欄中輸入元件封裝名，如圖中的AXIAL0.4（若不知道封裝名，可以單擊,Brows

7、e按鈕進行瀏覽）；在Designator1欄中輸入元件標號，如圖中的R1；在Comment欄中輸入元件的標稱值或型號，如圖中的10k。參數(shù)設置完畢，單擊OK按鈕放置元件。 放置元件后，系統(tǒng)提示繼續(xù)放置，元件標號自動加1（如R2），此時可以繼續(xù)放置元件，單擊Cancel按鈕退出放置狀態(tài)。 在圖5-2所示的禁止布線框中，根據(jù)原理圖執(zhí)行菜單Place Component，依次放置電阻AXIAL0.4，電解電容RB.2/.4和三極管TO-5，如圖5-6所示。,返回,5.4 元件手工布局,元件放置完畢，應當從機械結構、散熱、電磁干擾及布線的方便性等方面綜合考慮元件布局，在布局時除了要考慮元件的位置外，還

8、必須調整好絲網(wǎng)層上文字符號的位置。 1.手工移動元件 用鼠標拖動 光標移到元件上，按住鼠標左鍵不放，將元件拖動到目標位置。這種方法對沒有進行線路連接的元件比較方便。 使用Move菜單下的命令移動元件 執(zhí)行菜單EditMoveComponent，光標變?yōu)槭?，移動光標到需要移動的元件處，單擊該元件，即可將該元件移動到所需的位置，單擊鼠標左鍵放置元件。 執(zhí)行菜單EditMoveDrag，也可以實現(xiàn)元件拖動。,移動元件時拖動連線的設置 對于已連接好印制導線的元件，希望移動元件時，印制導線也跟著一起移動，則在進行移動前，必須進行拖動連線的系統(tǒng)參數(shù)設置，使移動元件時工作在拖動連線狀態(tài)，設置方法如下： 執(zhí)

9、行菜單ToolsPreferences，屏幕彈出系統(tǒng)參數(shù)設置對話框，選擇Options選項卡，在Component Drag區(qū)的Mode下拉列表框，選中Connected Tracks即可。 在PCB中快速定位元件 在PCB較大時，查找元件比較困難，此時可以采用Jump命令進行元件跳轉。 執(zhí)行菜單EditJumpComponent，屏幕彈出一個對話框，在對話框中填入要查找的元件標號，單擊OK按鈕，光標跳轉到指定元件上。,2.旋轉元件方向 選中元件，按住左鍵不放，同時按鍵水平翻轉；按鍵垂直翻轉；按空格鍵進行旋轉，旋轉的角度可以通過執(zhí)行菜單ToolsPreferences進行設置，在彈出的對話框中

10、選中Options選項卡，在Rotation Step中設置旋轉角度，系統(tǒng)默認為90度。 圖5-7所示為布局調整后的印制板圖。 3.元件標注的調整 元件布局調整后，往往元件標注的位置過于雜亂，盡管并不影響電路的正確性，但電路的可讀性差，在電路裝配或維修時不易識別元件，所以布局結束還必須對元件標注進行調整。 元件標注文字一般要求排列要整齊，文字方向要一致，不能將元件的標注文字放在元件的框內或壓在焊盤或過孔上。元件標注的調整采用移動和旋轉的方式進行，與元件的操作相似；修改標注內容可直接雙擊該標注文字，在彈出的對話框中進行修改。,圖5-7所示的元件布局圖，圖中元件的標注文字未調好，如標號C2、C3、

11、C4、C5、R8、V2的文字方向與其它不同；標號R1、C1位于元件的框中，由于元件的標注文字在頂層絲網(wǎng)層上，標號將被元件覆蓋。經(jīng)過調整元件標注后的電路布局如圖5-8所示。,4.3D預覽 Protel99SE提供有3D預覽功能，可以在電腦上直接預覽電路板的效果，根據(jù)預覽的情況可以重新調整元件布局。 執(zhí)行ViewBoard in 3D，或單擊 按鈕，對PCB進行3D預覽，產生3D預覽文件，在圖形左邊的設計管理器的Display區(qū)中，拖動視圖小窗口的坐標軸可以任意旋轉3D視圖。 圖5-9、圖5-10分別對應為圖5-7、圖5-8的3D視圖，從圖5-9中可以看出標號C1和R1被元件覆蓋。,返回,5.5

12、放置焊盤、過孔,1.放置焊盤 焊盤有穿透式的，也有僅放置在某一層面上的貼片式（主要用于表面封裝元件），外形有圓形、正方形和正八邊形等。 執(zhí)行PlacePad或單擊放置工具欄上按鈕 ，進入放置焊盤狀態(tài)，移動光標到合適位置后，單擊左鍵，放下一個焊盤，單擊鼠標右鍵，退出放置狀態(tài)。 在焊盤處于懸浮狀態(tài)時，按Tab鍵，調出焊盤的屬性對話框，如圖5-11所示。,對話框中，Properties選項卡主要設置焊盤形狀（Shape）、大小（Size）、所在層（Layer）、編號（Designator）、孔徑（Hole Size）等，Advanced選項卡主要設置焊盤所在的網(wǎng)絡、焊盤的電氣類型及焊盤的鉆孔壁是否要

13、鍍銅。一般自由焊盤的編號設置為0。 在自動布線中，必須對獨立焊盤進行網(wǎng)絡設置，這樣才能完成布線。設置網(wǎng)絡的方法為：在圖5-11所示的焊盤屬性對話框中選中Advanced選項卡，在Net下拉列表框中選定所需的網(wǎng)絡。 對于已經(jīng)放置好的焊盤，雙擊焊盤也可以調出屬性對話框。 用鼠標單擊選中的焊盤，用鼠標左鍵點住控點，可以移動焊盤。 本例中，必須在輸入端、輸出端、電源端及接地端添加焊盤，以便與外部連接，放置焊盤后的電路如圖5-12所示。,2.放置過孔 過孔用于連接不同層上的印制導線，過孔有三種類型，分別是穿透式（Multi-layer）、隱藏式（Buried）和半隱藏式（Blind）。穿透式過孔導通底層

14、和頂層，隱藏式導通相鄰內部層，半隱藏式導通表面層與相鄰的內部層。 執(zhí)行菜單PlaceVia或用單擊放置工具欄上按鈕 ，進入放置過孔狀態(tài)，移動光,標到合適位置后，單擊左鍵，放下一個過孔，此時仍處于放置過孔狀態(tài)，可繼續(xù)放置過孔。 在放置過孔狀態(tài)下，按Tab鍵，調出屬性對話框。對話框中包括兩個選項卡，其中Properties選項卡設置過孔直徑、過孔鉆孔直徑、過孔所導通的層、過孔所在的網(wǎng)絡等。 本例中由于是單面板設計，無須使用過孔。,返回,5.6 手工布線,元件布局完成后，下一步就可以進行布線。所謂布線，就是用實際的印制導線連接元件。布線方法有手工布線和自動布線兩種。 5.6.1 手工布線 在布線時，

15、應遵守信號線之間一般不布直角（特別是高頻狀態(tài)下），電源線、地線要加粗等原則，合理地進行手工布線。 1.為手工布線設置柵格 在進行手工布線時，如果柵格的設置不合理，布線可能出現(xiàn)銳角，或者印制導線無法連接到焊盤上，因此必須合理地設置捕獲柵格尺寸。,設置捕獲柵格尺寸可以在電路工作區(qū)中單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇Snap Grid，屏幕彈出圖5-13所示的對話框，從中選擇捕獲柵格尺寸。 2.放置印制導線 導線可放置在任何工作層上，當放在信號層上時，具有電氣特性，稱為印制導線；當放置在其它層時，代表無電氣特性的繪圖,標志線。本例中是單面板，故布線層為Bottom Layer(底層)。 單擊小鍵盤上的

16、鍵，將工作層切換到Bottom Layer。執(zhí)行菜單PlaceLine或單擊放置工具欄上按鈕 ，進入放置印制導線狀態(tài)，將光標移到所需位置，單擊鼠標左鍵，定下印制導線起點，移動光標，拉出一條線，到需要的位置后再次單擊鼠標左鍵，即可定下一條印制導線。,在放置印制導線過程中，同時按下Shift+空格鍵，可以切換印制導線轉折方式，共有六種，分別是45度轉折、弧線轉折、90度轉折、圓弧角轉折、任意角度轉折和1/4圓弧轉折，如圖5-14所示。,3.設置手工布線的線寬 在手工放置印制導線時，系統(tǒng)默認的線寬是10mil，如果要修改銅膜的寬度，可以在放置銅膜的過程中按下鍵，屏幕彈出線寬設置對話框，如圖5-15所

17、示，可以定義線寬和連線的工作層。,手工布線后的電路如圖5-16所示，其中印制導線的線寬設置為1.5mm，焊盤的直徑為2mm。,4.不同板層上的布線 多層板中，在不同板層上的布線應采用垂直布線法，即一層采用水平布線，則相鄰的另一層應采用垂直布線。在繪制電路板時，不同層之間銅膜線的連接依靠過孔(金屬化孔)實現(xiàn)。,圖5-17中，需要用導線連接元件焊盤4和自由焊盤0，但在同一層上有一條導線阻擋，不能直接布通，在單面板中只能在頂層上設置一條短路線來連接，而在多層板中，導線可以依靠過孔，從另一層穿過去，具體步驟如下。 在圖示的A點單擊按鈕 ，放置一個過孔。 連接元件焊盤4和過孔A。 放置完過孔后，按*鍵將

18、工作層切換到底層（Bottom Layer），在A點和自由焊盤O之間放置一段印制導線，完成線路連接，如圖5-17所示。,5.編輯印制導線屬性 雙擊PCB中的印制導線，屏幕彈出圖5-18所示的印制導線屬性對話框，可以修改印制導線的屬性。 其中：Width設置印制導線的線寬；Layer設置印制導線所在層，可在其中進行選擇；Net用于選擇印制導線所屬的網(wǎng)絡，在手工布線，由于不存在網(wǎng)絡，所以是No Net（在自動布線中，由于裝載了網(wǎng)絡，可以在其中選擇具體的網(wǎng)絡名）；Locked用于設置銅膜是否鎖定。 單擊Global按鈕可以進行全局修改。 所有設置修改完畢，單擊OK按鈕結束。 在印制板設計中，一般地線

19、和電源線要加寬一些，本例中將地線寬度修改為3mm，如圖5-19所示。,6.放置填充塊 在印制板設計中，為提高系統(tǒng)的抗干擾性，通常需要設置大面積的電源/地線區(qū)域，這可以用填充區(qū)來實現(xiàn)。填充方式有矩形和多邊形兩種，它們都可以設置連接到指定的網(wǎng)絡上。 填充塊可以放置于任何層上，若放置在信號層上，它代表一塊銅箔，具有電氣特性，經(jīng)常在地線中使用；若放置在非信號層上，代表不具有電氣特性的標志塊。,執(zhí)行PlaceFill或單擊放置工具欄上按鈕 ，放置矩形塊，移動光標到合適位置后，單擊左鍵，定下矩形塊的起點，移動鼠標拖出一個矩形，大小合適后，再單擊左鍵，放下一個矩形塊。 本例中，將地線改為使用填充區(qū)布設的電路

20、如圖5-20所示。,7.放置多邊形鋪銅 在高頻電路中，為了提高PCB的抗干擾能力，通常使用大面,積銅箔進行屏蔽，為保證大面積銅箔的散熱，一般要對銅箔進行開槽，實際使用中可以通過放置多邊形鋪銅解決開槽問題。 執(zhí)行菜單PlacePolygon Plane或單擊放置工具欄上按鈕 ，屏幕彈出圖5-21所示的放置多邊形鋪銅對話框，框中各項參數(shù)含義如下。 Connect To Net：設置鋪銅連接的網(wǎng)絡，通常與地線連接。 Pour Over Same：選取此項，設置當遇到相同網(wǎng)絡的焊盤或印制導線時，直接覆蓋過去。 Remove Dead Copper：選取此項，則將刪除死銅。所謂死銅，是指與任何網(wǎng)絡不相連

21、的銅膜。 Grid Size：設置多邊形的柵格點間距，決定鋪銅密度。 Track Width：設置線寬，當線寬小于柵格間距時，鋪銅將為格子狀，否則為整片鋪銅。 Layer：設置鋪銅所在層。 90-Degree Hatch：采用90印制導線鋪銅。,45-Degree Hatch：采用45印制導線鋪銅。 Vertical Hatch：采用垂直的印制導線鋪銅。 Horizontal Hatch：采用水平的印制導線鋪銅。 No Hatch：采用中空方式鋪銅。 Surround Pads With：設置鋪銅包圍焊盤的形式為圓弧形（Arc）或正八邊形（Octagon）。 Minimum Primitive

22、s Size：設置印制導線的最短限制。 屬性對話框設置完后，單擊OK按鈕結束，用鼠標定義一個封閉區(qū)域，程序自動在在此區(qū)域內鋪銅，圖5-22所示為幾種類型的鋪銅。,本例中，若電路工作在高頻狀態(tài)，可以在PCB上加入鋪銅，并與地線相連，這樣可以提高抗干擾能力，如圖5-23所示。 8.刪除印制導線 在布線過程中，如果發(fā)現(xiàn)某段印制導線放置錯誤，可以用鼠標單擊該印制導線，然后按下鍵盤上的,鍵刪除印制導線。 如果想連續(xù)刪除多個圖件，可以執(zhí)行菜單EditDelete，屏幕出現(xiàn)十字光標，將光標移動到要刪除的圖件上，單擊鼠標左鍵刪除當前圖件，單擊右鍵退出刪除狀態(tài)。,5.6.2 布線中的其它常用操作,1.放置尺寸標

23、注 在PCB設計時，出于方便制板過程的考慮，通常要標注某些尺寸的大小，一般尺寸標注放置在絲網(wǎng)層上，不具備電氣特性。 執(zhí)行菜單PlaceDimension或單擊放置工具欄上按鈕 ，進入放置尺寸標注狀態(tài)，將光標移到要標示尺寸的起點，單擊鼠標左鍵，再移動光,標到要標示尺寸的終點，再次單擊鼠標左鍵，即完成了兩點之間尺寸標示的放置，而兩點之間距離由程序自動計算得出，如圖5-24所示。,2.放置字符串 字符串一般作為電路的文字說明，最長為255個字符，高度0.0110000mils。 執(zhí)行菜單PlaceString或單擊放置工具欄上按鈕 ，進入放置字符串狀態(tài)，光標上帶著字符String，按下Tab鍵，出現(xiàn)

24、屬性對話框，框中各項主要參數(shù)含義如下。 Text：設置字符串的內容；Height：設置字符串的高度；Width：設置字符串筆畫的粗細；Font：設置字符串的字體，有三種選擇，Default、Serif和Sans Serif；Mirror：設置字符串是否鏡像翻轉。 在對話框中設置好各項參數(shù)、輸入字符串后單擊OK按鈕，移動光標至合適位置后，單擊左鍵放下字符串。 放置在信號層上的字符串在制板時也以銅箔出現(xiàn)，故放置時應注意不能與同層上的印制導線相連，而在絲網(wǎng)層上的字符串只是一種說明文字，以絲網(wǎng)狀態(tài)出現(xiàn)。,返回,印制板繪制好后，就可以輸出電路板圖，輸出電路板圖可以采用Gerber文件、繪圖儀或一般打印機

25、，采用前兩種方法輸出，精密度很高，但需要有價格昂貴的設備；采用打印機輸出，精密度較差，但價格低，打印方便。下面介紹采用打印機輸出的方法。 5.7.1 打印預覽 在PCB99SE中打印前必須先進行打印預覽。執(zhí)行菜單FilePrinter/Preview，屏幕產生一個預覽文件，在設計管理器中的PCB打印瀏覽器中顯示該預覽PCB文件中的工作層名稱，如圖5-25所示。 圖中PCB預覽窗口顯示輸出的PCB圖；PCB打印預覽器中顯示當前輸出的工作面，輸出的工作面可以自行設置。,5.7 印制板輸出,5.7.2 打印設置,進入打印預覽后，執(zhí)行菜單FileSetup Printer進行打印設置，屏幕彈出圖5-2

26、6所示的打印設置對話框。 圖中Printer下拉列表框中，可以選擇打印機；在PCB Filename框中顯示要打印的文件名；在Orientation選擇框中設置打印方向，包括縱向和橫向；Print What下拉列表框中可以選擇打印的對象，包括標準打印、全板打印和打印顯示區(qū)；Margins區(qū)設置頁邊距；Print Scale欄中設置打印比例。 單擊OK按鈕完成打印設置。,圖5-26 打印設置,5.7.3 打印輸出,設置好打印機后就可以輸出電路圖，其中輸出的工作層面可以根據(jù)需要設置。 1.打印輸出層面設置 在輸出電路過程中，往往要選擇輸出某些層面，以便進行設計檢查，在PCB99SE中可以自行定義輸出的工作層面。 在PCB