第5章双面印制电路板设计

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1、第5章 双面印制电路板设计举例,5.1 原理图到印制板5.2 设置工作层5.3 元件布局操作5.4 布线及布线规则5.5 信号完整性分析 5.6 打 印 输 出,5.1 原理图到印制板,印制板编辑、设计是电子设计自动化（EDA）最后的也是最关键的环节，换句话说，原理图编辑是印制板编辑、设计的前提和基础。 原理图（原理图符号）印制板图（封装） 通过如下方法之一将原理图中元件的电气连接关系印制板中元件的连接关系，无须在印制板中逐一输入元件的封装图。,逻辑相同,(1) 通过“更新(Update PCB)”方式生成PCB文件。 Protel99SE原理图编辑状态下，执行“Design/Update P

2、CB”（更新PCB）命令，生成或更新PCB文件，并把原理图中的元件封装图及电气连接关系数据传送到PCB文件中，原因是Protel99SSE原理图文件（.sch）与印制板文件（.pcb）具有动态同步更新功能。 也叫使用同步器（Synchronizer）装入网络表和元件。,(2) 通过“网络表”文件生成印制板文件。 在原理图编辑状态下，执行“Design/Create Netlist”命令，生成含有原理图元件电气连接关系信息的网络表文件（.net）。 然后在PCB编辑环境下，执行“Design/Load Nets”命令，将网络文件装入PCB文件中。（演示）,5.1.1 通过“更新”方式装入网络表和

3、元件（同步器方式） 在编辑印制板前，必须先编辑好原理图文件。有关原理图文件的编辑方法，在第2、3章已介绍过，这里不再重复。 1. 通过“更新”方式生成PCB文件 在原理图编辑状态，执行“Design/Update PCB”命令，生成相应的PCB文件。首次执行更新PCB命令时，将给出如图5-1a所示首次执行更新PCB命令弹出的选择目标文件对话框，选择目标文件后，点击“Apply”按钮，得到如图5-1b所示的Update Design（同步器参数设置)对话框。,图5-1a 首次执行更新PCB命令弹出的选择目标文件对话框,图5-1b Update Design（同步器参数设置)对话框,I/O端口全局

4、有效：在总电路图中，方块电路之间无导线直连，而是通过子原理图电路同名端口（port）相连（通过全局端口连接多张电路，网络标号局部有效，本图的同名网络标号相连）,网络标号和I/O端口全局有效：在总电路图中，方块电路之间无导线直连，通过子原理图电路同名端口和网络标号相连（通过全局端口和网络标号连接多张电路）,方块电路和I/O端口相连：方块电路端口和其对应的原理图同名端口相连，演示电路所示，所有子电路间的连接关系都是从上层原理图表示出来，每一个方块电路的端口都和所对应的子电路的同名的I/O端口相连。,第三章讲过,各选项设置依据如下： (1) 选择“I/O端口、网络标号”连接范围。 根据原理图结构，单

5、击“Connectivity”（连接）下拉按钮，选择I/O端口、网络标号的连接方式： 对于单张电原理图来说，可以选择“Sheet Symbol /Port Connections”、“Net Labels and Port Global”或“Only Port Global”方式中的任一种。 层次电路常用 “Sheet Symbol /Port Connections”,（前讲过，在此不讲）对于含有多张原理图的层次电路结构原理图来说： 如果在整个设计项目（.prj）中，只用方块电路I/O(Sheet entry)端口表示上、下层电路之间的连接关系，也就是说，子电路中所有的I/O端口（Port)

6、与上一层原理图中的方块电路I/O端口(Sheet entry一一对应，此外就没有使用I/O端口表示同一原理图中节点的连接关系，则将“Connectivity”设为Sheet Symbol /Port Connections。,如果网络标号(Net Label)及I/O端口（Port)在整个设计项目内有效，即不同子电路中所有网络标号(Net Label 、I/O端口相同的节点均认为电气上相连，则将“Connectivity”设为Net Labels and Port Global。 如果I/O端口(Port)在整个设计项目内有效，而网络标号只在子电路图内有效，即在原理图编辑过程中，严格遵守同一设

7、计项目中不同子电路图之间只通过I/O端口(Port)相连，不通过网络标号连接，即网络标号只表示同一电路图内节点之间的连接关系时，则将“Connectivity”设为Only Port Global。,(2) “Components”（元件）选择。 当“Update component Footprint”选项处于选中状态时，将更新PCB图中元件封装；当“Delete components”选项处于选中状态时，将删除原理图中没有网络连接的孤立元件。 (3) 根据需要选中“Generate PCB rules according to schematic layer”选项及其下面的选项。,2. 预

8、览更新情况 单击 “Preview Change”按钮，观察更新后的改变情况，如图5-2所示。,图5-2 更新信息,如果原理图中存在缺陷，则图5-2中的错误列表窗口内将给出错误原因，同时更新列表窗下将提示错误总数，并增加“Warning”（警告）标签，如图5-3所示。 这时必须认真分析错误列表窗口内的提示信息，找出出错原因，并按下“Cancel”按钮，放弃更新，返回原理图编辑状态，更正后再执行更新操作，直到更新信息列表窗内没有报告出错为止。,图5-3 原理图不正确时的更新信息,常见的出错信息、原因以及处理方式如下： Component not found（没有元件发现），原因是原理图中指定的元

9、件封装形式在封装图形库文件(.lib)中没有找到，常因为元件封装名不正确，如：把ROP写成R0（零）P。 Node not found（没有发现焊盘），原因可能是元件电气图形符号引脚编号与元件封装图引脚编号不一致，如二极管在原理图库写成1、2，而在PCB封装库写成A、K。 Footprint XX not found in Library（元件封装图形库中没有XX封装形式），原因是元件封装图形库文件列表中没有对应元件的封装图，可能是没有加载元件封装库或元件封装无定义。,3. 执行更新 当如图5-2所示的“更新信息”列表窗内没有错误提示时，即可单击“Execute”（执行）按钮，更新PCB文件。

10、 如果不检查错误，就立即单击“Execute”按钮，则当原理图存在错误时，将给出如图4-4所示的提示信息。,图5-4 原理图存在缺陷不能更新时的提示,执行“Design/Update PCB”命令后(Sch环境下面），如果原理图所在文件夹下没有PCB文件，则将自动产生一个新的PCB文件（文件名与原理图文件相同），如图5-5所示； 如果当前文件夹下已存在一个PCB文件，将更新该PCB文件，使原理图内元件电气连接关系、封装形式等与PCB文件一致（更新后不改变未修改部分的连线）； 如果原理图所在文件夹下已存在两个或两个以上的PCB文件时，将给出如图5-1a所示的提示信息，要求操作者选择并确认更新的P

11、CB文件。 在Protel99SE中，通过“更新”操作，使原理图文件（.sch）与印制板文件（.pcb）保持一致。,图5-5 通过“更新”命令自动生成的PCB文件,自动加入元件的封装,如果在图5-2中没有错误，则更新后，原理图文件中的元件封装图将呈现在PCB文件编辑区内，如图5-5所示。 可见，在Protel99SE中并不一定需要网络表文件，但网络表存在。,4. 在禁止布线层内设置布线区 根据印制板形状及大小，在禁止布线层（Keep Out Layer）内，用“画线（PlayLines)”、“圆弧”等工具画出一个封闭的图形，作为印制电路板布线区。 在设置布线区时，尺寸可以适当大一些，以方便手工

12、调整元件布局操作，待完成元件布局后，再根据印制板标准尺寸系列、印制板安装位置，确定布线区的最终形状和尺寸。,在禁止布线层内绘制印制电路板布线区边框的操作过程如下： (1) 单击印制板编辑区下边框的“KeepOutLayer”按钮，切换到禁止布线层。 (2) 在禁止布线层内绘制布线区边框时，单击“画线（PlayLines)”工具后，原则上即可不断重复“单击移动”的操作方式画出一个封闭多边形框。 但由于电路边框直线段较长，为了便于观察，往往缩小了很多倍来显示，精确定位困难，因此在禁止布线层内绘制电路板边框时，可采用如下步骤进行：,（1）单击“放置”工具栏中的“画线（PlayLines)”工具。 在

13、禁止布线层内，在元件封装图附近分别画出四条边框直线段，如图5-8所示。,图5-8 画出四条直线,(2)设置绘图区原点，并设置各线段起终点坐标，形成封闭区。 单击“放置”工具栏内的“设置原点”工具（或执行“Edit/Origin/Set”命令），将光标移到绘图区内适当位置，并单击鼠标左键，设置绘图区原点。通过设置各线段属性中的起始坐标，从而形成封闭区。,图5-9 修改直线选项属性设置窗,图5-10 修改四条直线段起点和终点坐标后获得的矩形框,5.1.2 通过网络表装入元件封装图 Protel99SE依然保留通过网络表文件（.net）装入元件封装图的功能，操作过程如下。 1) 装入网络文件前的准备

14、工作 (1) 编辑好原理图并生成网络表文件（.net）。 (2) 执行“File|New”命令，生成新的PCB文件。 (3) 单击生成的PCB文件，进入PCB编辑环境。,2) 重新设置绘图区原点（可以作也可不作） 单击“放置”工具栏内的“设置原点”工具（或执行“Edit”菜单下的“OriginSet”命令），将光标移到绘图区内适当位置，并单击鼠标左键，设置绘图区原点。 3) 设置布线区 (1) 单击PCB编辑区下边框上“KeepOutLayer”按钮，切换到禁止布线层。 (2) 利用“放置”工具栏内的“画线（PlayLines)”、“圆弧”绘制出一个封闭图形，作为布线区。,图5-11 布线区,

15、4) 装入网络表 (1) 执行“Design|LoadNet”命令。,图5-12 装入原理图网络表文件,(2) 选择网络表 可用Add按钮添加其它设计库,图5-13 选择装入网络表文件窗口,图5-14 装入网络表文件后的窗口,(3) 根据情况选择图5-14中的“Delete components not in netlist ”（删除没有连接的元件）和“Update footprint”（更新元件封装图）选项。 (4) 检查网络表文件装入后有无错误。如果发现错误，要具体分析，并加以修正。 例如，当发现某一元件没有封装图时，可单击“Cancel”按钮，取消网络表文件装入过程，返回原理图。在元件属性窗口内给出元件封装图后，再生成网络表文件，然后转到PCB编辑器重新装入网络表，直到在如图5-14所示的网络宏列表窗口内没有出现错误为止。,