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1、第4讲 双面印制电路板设计举例,4.1 原理图到印制板 4.2 设置工作层 4.3 元件布局操作 4.4 布线及布线规则 4.5 信号完整性分析 4.6 打印输出,4.1 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。对于同一电路系统来说，原理图中元器件电气连接与印制板中元器件连接关系应完全相同，只是原理图中的元件用“电气图形符号”表示，而印制板中的元件用“封装图”描述，可见原理图中已包含了元件的电气连接关系，完成了原理图编辑后，在Protel99中，可通过如下方法之一将原理图中元件的电气连接关系转化为印制
2、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。,(1) 通过“更新”方式生成PCB文件。 在Protel99原理图编辑状态下，执行“Design”菜单下的“Update PCB”（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Protel99原理图文件（.sch）与印制板文件（.pcb）具有动态同步更新功能。,(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”菜单下的“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），然后将网络文件装入PCB文
3、件中。这是Protel98及更低版本环境下，原理图文件与印制板文件之间连接的纽带，Protel99依然保留这一功能。,4.1.1 通过“更新”方式生成PCB文件 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”菜单下的“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4-1所示的提示信息。,图4-1 首次执行更新PCB命令弹出的设置窗,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，单击“
4、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。,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端口与上一层原理图中的方块电路I/O端口一一对应，此外就再没有使用I/O端口表示同一原理图中节点的连接关系，则将“Connectivity”设为S
5、heet Symbol /Port Connections。,如果网络标号及I/O端口在整个设计项目内有效，即不同子电路中所有网络标号、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，严格遵守同一设计项目中不同子电路图之间只通过I/O端口相连，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
6、。 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. 预览更新情况 单击“Change”标签（或单击“Preview Change”按钮），观察更新后的改变情况，如图4-2所示。,图4-2 更新信息,如果原理图中存在缺陷，则图4-2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
7、“Warning”（警告）标签，如图4-3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4-3 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件封装形式在封装图形库文件(.lib)中没有找到。 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。 Footprint XX not found in Lib
8、rary（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.,3. 执行更新 当如图4-2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。 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4-4 原理图存在缺陷不能更新时的提示,执行“Design”菜单下的“Update PCB”命令后，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4-5所示；如果当前文件夹下已存在一个PCB文件，将更新该PCB
9、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4-6所示的提示信息，要求操作者选择并确认更新的PCB文件。因此，在Protel99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4-5 通过“更新”命令自动生成的PCB文件,图4-6 选择需要更新的PCB文件,如果在图4-2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4-7所示。可见，在Protel99中并不一定需要网络表文件。,图4-7 自动装入了元件封装图,
10、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“导线”、“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“Keep Out”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“导线”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
11、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：,单击“放置”工具栏中的“导线”工具。 在禁止布线层内，通过“移动、单击左键固定起点移动、单击左键固定终点单击右键结束”的操作方式，在元件封装图附件分别画出四条直线段，如图6-8所示。,图6-8 画出四条直线,在绘制这四条边框线时，可以暂时不必关心其准确位置和长度，甚至不关心这四条线段是否构成一个封闭的矩形框。 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。 将鼠标移到直
12、线上，双击左键，进入“导线”选项属性设置窗，修改直线段的起点和终点坐标，如图6-9所示，然后单击“OK”按钮。,图4-9 修改直线选项属性设置窗,用同样操作方法修改另外三条边框（上边框及左右边框）的起点和终点坐标后，即可获得一个封闭的矩形框，如图4-10所示。,图4-10 修改四条直线段起点和终点坐标后获得的矩形框,4.1.2 通过网络表装入元件封装图 Protel99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工作 (1) 编辑好原理图并生成网络表文件（.net）。 (2) 执行“File”菜单下的“New”命令，在如图1-6所示的“新文
13、档”选择窗口内，选择“PCB Document”（印制板文件）类型，单击“OK”按钮，生成新的PCB文件。 (3) 在“设计文件管理器”窗口内，单击生成的PCB文件，进入PCB编辑状态。,2) 重新设置绘图区原点 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) 在禁止布线层内设置 (1) 单击PCB编辑区下边框上“Keep Out”按钮，切换到禁止布线层。 (2) 利用“放置”工具栏内的“导线”、“圆弧”绘制出一个封闭图形，作为布线区，如图4-11所示。具体操作过程前面已介绍过，
14、这里不再重复。,图4-11 布线区,4) 装入网络表 在禁止布线层内设置了电路板布线区边框后，即可通过如下步骤装入网络表文件： (1) 执行“Design”菜单下的“Netlist”命令，在如图4-12所示的窗口内装入原理图网络表文件。,图4-12 装入原理图网络表文件,(2) 单击图4-12中“Netlist File”文本框右侧的“Browse”（浏览）按钮，在如图4-13所示的“Select”（选择）窗口内当前设计文件包中找出并单击网络表文件，然后单击“OK”按钮返回，即可在如图6-12所示的网络宏列表窗内看到已装入的元件、焊盘等信息，如图4-14所示。 如果网络表文件不在当前设计文件包
15、内，可单击“Add”按钮，从其他设计文件包内或目录下找出体现原理图元件电气连接关系的网络表文件。,图4-13 选择装入网络表文件窗口,图4-14 装入网络表文件后的窗口,(3) 根据情况选择图4-14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) 在网络宏列表窗口内，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
16、文件，然后转到PCB编辑器重新装入网络表，直到在如图4-14所示的网络宏列表窗口内没有出现错误为止。,(5) 当图4-14中网络宏列表窗口内没有出现错误信息后，即可单击“Execute”按钮，装入网络表文件，结果如图4-15所示。可见装入网络表文件后，所有元件均叠放在布线区。,图4-15 装入网络表后的结果,5) 分离重叠在一起的元件 对于通过“更新”方式生成的PCB文件来说，在禁止布线层内画出印制板布线区后，原则上可用手工方法将如图4-10所示的每一元件的封装图逐一移到布线区内（当然，在移动过程中，必要时可旋转元件方向）；也可以使用“自动布局”命令，将元件封装图移到布线区内,如图4-15所示，不便手工调整元件布局，需通过“自动布局”命令，将布线框内重叠在一起的元件彼此分开，以便浏览和手工预布局（这一操作的目的仅仅是为了使重叠在一起的元件彼此分离，无须设置自动布局参数）。操作过程如下： (1) 执行“Tools”菜单下的“Auto Place”（自动布局）命令。 (2) 在如图4-16所示的自动方式窗口内，分别选择菊花链状方式和
