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1、7.1 PCB设计基础 7.2 PCB的环境 7.3 规划电路板 7.4 导入网络表和元件 7.5元件布局 7.6 元件的自动布线与手工调整 7.7 报表输出 7.8 创建元件封装 7.9 PCB双层板制作实例,第7章 印制电路板设计,印制电路板（PCB，Printed Circuit Board） 电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，原理图绘制只是从原理上给出了电气连接关系，是进行印制电路板设计的基础，而电子产品的设计是通过印制电路板来实现的，因此印制电路板的设计是电子CAD设计的最终环节。,7.1 PCB设计基础,7.1.1 PCB设计步骤,图7-1 PCB设计流步骤,7.1.2 PC
2、B的基本概念,图7-2 成品印制电路板,1印制电路板结构,单层板 一面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。单层板只能在敷铜的一面放置元件和布线，适用于简单的电路板。 双层板 包括顶层(Top Layer)和底层(Bottom Layer)两层，两面敷铜，中间为绝缘层。双面板两面都可以布线，一般需要由过孔或焊盘连通。双面板可用于比较复杂的电路，但设计工作不比单面板困难，因此被广泛采用，是现在最常用的一种印制电路板。 多层板 包含了多个工作层面。它是在双面板的基础上增加了内部电源层、接地层及多个中间信号层。其缺点是制作成本很高。如图7-3是四层板结构。,图7-3 电路板的结构,1印制电路板结构,2印制电
3、路板工作层的类型,图7-4 工作层面种类,2印制电路板工作层的类型,（1）Signal Layers 信号层主要用于放置元件和导线的。Protel 99 SE最多能提供32个信号层，包括TopLayer（顶层）、BottomLayer（底层）和30个（MidLayer）中间层。信号层为正性，即放置在这些层上的导线或其它对象代表了电路上的敷铜区,（2）Internal plane layers 内部电源/接地层主要用于放置电源线和地线。Protel 99 SE提供了16个内部电源/接地层，这些层面是负性的，即放置在这些层面上的导线和其它对象代表了电路板上的未敷铜区。内部电源/接地层通常是一块完整
4、的铜箔，单独设置内部电源/接地层可最大限度地减少电源与地之间的连线长度，而且对电路中高频信号的干扰起到屏蔽作用。由于系统默认的是双层板，所以该区域下无设置项。,2印制电路板工作层的类型,（3）Mechanical 机械层主要用于定义整个PCB板的外观，即整个PCB板的外形结构。如电路板的标注尺寸、机械尺寸、定位孔及装配说明等。 （4）Solder mask layers 阻焊层有两个，一个是Top Solder mask（顶层阻焊层），一个是Bottom Solder （底层阻焊层），它们的作用是设计过程中自动与焊盘匹配，在非焊盘处涂上绝缘漆以防止焊接。,2印制电路板工作层的类型,（5）Pas
5、te mask layers 助焊层又叫防锡膏层，它也有两个，一个是TopPasteMask（顶层助焊层），一个是BottomPasteMask（底层助焊层）。它与阻焊层是互补的，这一层一般镀金或镀锡的，用来帮助焊接。 （6）Keepoutlayer 禁止布线层定义在布电气特性的铜一侧的边界。也就是说先定义了禁止布线层后，在以后的布过程中，所布的具有电气特性的线不可以超出禁止布线层的边界,2印制电路板工作层的类型,（7）Silkscreen layers 丝印层主要用于放置元件的轮廓、标称参数、编号及其它文本信息。丝印层也有两层，分别是TopOverlay（顶层丝印层）和BottomOverl
6、ay（底层丝印层）。 （8）Multiplayer 多层指PCB板的所有信号层，如焊盘和过孔图件就具有多层属性。 （9） Drilldrawing 钻孔层主要是为电路板厂商提供钻孔信息的。,2印制电路板工作层的类型,当建立一个PCB文件后，在PCB编辑区窗口的下方将显示各种工作层面，如图7-5所示。,图7-5 PCB工作区的板层标签,2印制电路板工作层的类型,3印制电路板的基本元素,（1）铜膜导线 铜膜导线简称导线，是用于连接各个焊盘点的导线，印制电路板的设计都是围绕如何布置导线来进行的。如图7-6所示是PCB顶层的铜膜导线。,铜膜导线,图7-6 铜膜导线,焊盘,3印制电路板的基本元素,（2）
7、Pad (焊盘）焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念，焊盘的作用是放置焊锡、连接导线和引脚。焊盘的形状有圆形、方形、八角形等，如图7-7所示。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘，但有时这还不够用，需要自己编辑。,3印制电路板的基本元素,图7-7 焊盘的形状,3印制电路板的基本元素,（3）Via (过孔） 过孔是为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线的交警队汇处钻上一个公共孔，这就是过孔，过孔没有编号，但有网络名称，如图7-8所示。过孔的作用是连接不同板层间的导线。工艺上在过孔
8、的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可直接与上下两面的线路相通，也可不连。,3印制电路板的基本元素,图7-8 过孔的形状,3印制电路板的基本元素,（4）飞线 飞线是用来表示电路板上元件连接关系的线。它只表示焊盘间有电气连接关系，并不是真正意义上的铜膜导线，如图7-9（a）所示。飞线导入网络表后自动产生的，对于引导手工布线非常有用，一旦布成真正的铜膜导线，则飞线自动消失。当使两个焊盘属于同一个网络，则在两焊盘间自动产生飞线, 如图7-9（b）所示。,3印制电路板的基本元素,（a） （b）,图7-9 飞线的产生,3印制电路
9、板的基本元素,（5）元件封装 元件封装实质上是确定元件在电路板上的空间位置，即实际元件的外形尺寸、管脚排列、管脚间距等参数要严格与印制板上保持一致。不同元件可能有相同的封装，相同元件可能有不同的封装，所以在设计印制电路时，不仅要知道元件的名称、型号，还要知道元件的封装。如图7-10、7-11所示常用元件的封装。,3印制电路板的基本元素,图7-10 电阻的电气符号与其不同封装,3印制电路板的基本元素,图7-11 电解电容、二极管、三极管及双列直插集成块的封装,3印制电路板的基本元素,（6）英制与公制的转换 Protel 99 SE的PCB编辑器支持英制（mil）与公制（mm）两种长度单位。它们的
10、换算关系是：,1mil=0.0254mm 或1mm=40mil （其中1000mils=1Inches),3印制电路板的基本元素,7.2 PCB的环境 7.2.1 启动PCB,（1）在D盘根目录Protel 文件夹下，新建一个设计数据库， 如图7-12所示。,图7-12 新建设计数据库文件,（2）单击浏览器中的文件夹,打开设计文件夹，如图7-13所示。,图标。,图7-13 设计文件夹窗口,7.2.1 启动PCB,（3）执行【File文件】【New新建文件】命令，弹出如图7-14所示的文件编辑器选择对话框。,图7-14 PCB编辑器选择对话框,7.2.1 启动PCB,（4）双击对话框中的“PCB
11、 Document”图标或单击选中该图标再单击【OK】按钮，系统将创建一个默认名为“PCB1.PCB”的印制电路板文件.,（5）在管理浏览器中单击“PCB1.PCB”文件图标或在“Document”文件夹窗口中双击该文件图标，即打开如图7-16所示的PCB编辑器。,7.2.1 启动PCB,图7-16 PCB编辑器,7.2.1 启动PCB,7.2.2 菜单栏、工具栏和状态栏,图7-17 PCB编辑器的菜单栏,图7-18 放置工具栏,7.2.3 设置环境参数,在进行PCB设计之前进行环境参数设置是非常重要的，环境参数设置主要包括特殊功能、显示功能、工作层面颜色、图形显示/隐藏模式、默认参数、信号完
12、整性分析共六项。 执行【Tools工具】【preference优选项】命令，系统将弹出如图7-21所示的Preference对话框。对话框中有六个选项卡，它包含了PCB编辑环境的各种参数。现对其中常用的几项进行介绍。,图7-21 Preference 对话框,1Options选项卡,1Options选项卡,（1）Editing Options（编辑选项） Onling DRC：在线设计规则检查。选中此项表示启用在线设计规则检查功能。 Snap To Center：此项表示当光标选中的是元件封装，光标自动移到元件封装的参考点处，若选中的是字符串，光标自动移到字符串的左下角处。系统默认选择此项。
13、Extend Selection：此项表示对图中对象进行连续选取时，若想取消选取时，连同前次选取一起取消，不选择此项表示仅取消当前的选取操作。系统默认选择此项。 Remove Duplicate：此项表示系统自动删除重复的图件。系统默认选择此项。 Confirm Global Edit：此项表示在进行元件属性编辑时，对具有相同属性的元件进行整体编辑。 Protect Locked Object：此项表示保护锁定的对象。如果选择此项，在PCB编辑器中的任何操作对锁定的对象不起作用。,（1）Editing Options（编辑选项） Onling DRC：在线设计规则检查。选中此项表示启用在线设计
14、规则检查功能。 Snap To Center：此项表示当光标选中的是元件封装，光标自动移到元件封装的参考点处，若选中的是字符串，光标自动移到字符串的左下角处。系统默认选择此项。 Extend Selection：此项表示对图中对象进行连续选取时，若想取消选取时，连同前次选取一起取消，不选择此项表示仅取消当前的选取操作。系统默认选择此项。 Remove Duplicate：此项表示系统自动删除重复的图件。系统默认选择此项。 Confirm Global Edit：此项表示在进行元件属性编辑时，对具有相同属性的元件进行整体编辑。 Protect Locked Object：此项表示保护锁定的对象。
15、如果选择此项，在PCB编辑器中的任何操作对锁定的对象不起作用。,1Options选项卡,（3）Polygon repour（多边形填充绕行） 该区域主要用于设置PCB设计过程中的多边形填充绕行方式。 Repour：此项设置是否让多边形填充绕过焊盘。它有三个选项，Never（覆盖）、Threshold（根据阈值绕行）、Always（总是绕行）。 Threshold：绕过阈值。,1Options选项卡,1Options选项卡,（4）Other（其它） Rottion Step:设置元件旋转角度的步长，默认角度为900，如需特殊角度时，可在编辑框中输入。 Undo/Redo：设置撤消操作与重复操作次
16、数。默认为30次。 Cursor Type：设置显示的类型。它有三个选项，Large Cursor90（大光标，900方向）、Small Cursor90（小光标，900方向）、Small Cursor45（小光标，450方向）。,1Options选项卡,（5）Interactive routing（交互式布线） Mode：交互式布线的模式。它有三个选项，Ignore Obstacle（忽略障碍）、Avoid Obstacle (避开障碍)、Push Obstacle（推挤障碍）。 Plow Through Poly：布线时遇到多边形，可以从多边形中穿过并将多边劈开。 Automatically Remove Loops：自动删除多余的布线路径。,1Options选项卡,（6）Component drag（元件拖动模式） 该区域主要用于设置在PCB设计过程中拖动对象时导线与元件管脚之间是否保持连接。 None：不连接。 Connected Tracks：保持连接。,
