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1、2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,1,第五章印刷电路板(PCB)设计基础,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,2,预备知识：印刷电路板（PCB）的相关概念 5.1 PCB的基本设计流程 5.2 PCB文件的创建 5.3 手工创建的PCB的参数设置 5.4 PCB的规划 5.5 网络表的导入 5.6 PCB中元件封装的布局 5.7 PCB布线 5.8 PCB的设计管理器 附录,知识点,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,3,预备知识：印刷电路板（PCB）的相关概念,印刷电路板 (Printed Circuit Board) 印制电路板是通过一定的
2、制作工艺，在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电性能良好的铜薄膜，然后根据具体PCB图的要求，在覆铜板上蚀刻出PCB图上的导线，并钻出安装定位孔以及焊盘和过孔。,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,4,印刷电路板 (PCB) 的设计是电路设计的最终目的，想要让设计的电路投入实际的应用，就必须将它转化为印刷电路板！,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,5,印刷电路板的分类 根据板材的不同，可将印刷电路板分为纸质覆铜板、玻璃布覆铜板和挠性塑料制作的挠性敷铜板。其中，挠性敷铜板能够承受较大的变形，通常用来做印制电缆。,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,6
3、,单面板：电路板一面敷铜，另一面没有敷铜。布线只能在敷铜的一面完成（另一面放置元件）。单面板成本低，但只适用于比较简单的电路设计。 双层板：电路板的两面（top layer/bottom layer）都敷铜，所以两面都可以布线和放置元件。中间为绝缘层！顶面和底面之间的电气连接是靠过孔或焊盘实现的。由于两面都可以布线，所以双面板适合设计比较复杂的电路，应用也最为广泛。 多层板：一般指3层以上的电路板。在双层板的基础上增加了内部电源层、接地层及多个中间信号层。加工工艺难度增大，制作成本增加。比如：手机的电路板，常见的是6层板或8层板！,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,7,多层板
4、剖面,Top Layer (元件面),Bottom Layer (焊接面),针脚式元件,SMD元件,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,8,铜膜线（Track）： 简称导线，在焊盘与焊盘之间起电气连接的作用。通过过孔是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。 飞线/预拉线（Ratsnest）： 用来表示连接关系的线。它只表示焊盘之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具备实质性的电气连接关系。飞线是在引入网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间一旦完成实质性的电气连接，则飞线自动消失。根据电路板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线。
5、,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,9,铜膜线（Track）,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,10,飞线/预拉线 （Ratsnest）,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,11,焊盘（Pad）： 作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚。 过孔（Via）： 作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有3种。 穿透式过孔、通过过孔（Through）： 从顶层一直打到底层的过孔。 盲孔（Blind）： 从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从某个中间层通到底层的过孔。 隐蔽过孔（Buried）： 只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层或底层的过孔。,安全间距
6、（Clearance）： 为了避免导线、过孔、焊盘及元件间的距离过近而造成相互干扰，就必须在它们之间留出一定的间距，这个间距就是安全间距。,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,12,印刷电路板,铜膜线,过孔,焊盘,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,13,PCB图例,Pad,Via,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,14,5.1 PCB的基本设计流程,检查与手工调整,保存与输出文件,电路板参数的设置,图1 PCB的设计步骤,电路板的规划,准备原理图和网络表,网络表的导入,元器件的布局,布线,如果加载网络表时提示有错！,2019/1/12,电路C
7、AD：印刷电路板设计基础,15,5.2 PCB文件的创建,方法1 手工创建PCB文件 方法2 向导创建PCB文件,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,16,图2 手工创建PCB文件,方法1：手工创建PCB文件,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,17,主工作区,浏览管理器,图3 手工创建PCB的编辑器界面,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,18,图4 向导创建PCB文件,方法2：向导创建PCB文件,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,19,主工作区,图5 向导创建PCB的编辑器界面,PCB的物理边界,PCB的电气边界,2019/
8、1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,20,主工具栏（只介绍与原理图中不同的工具按钮）,3D显示，当PCB绘制完毕后，选中按钮将PCB图以三维立体图方式呈现出来。以加强实际效果,打开元件封装库管理（添加或移去元件封装库，等效于Library 下Add/Remove按钮）,浏览一个元件封装库中的元件,设置捕捉栅格,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,21,执行菜单命令 View | Toolbars | Placement Tools ，则显示放置工具栏。该工具栏主要为用户提供各种图形绘制以及布线命令。,活动工具栏-放置工具栏 (Placement Tools),2019/1
9、/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,22,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,23,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,24,PCB图纸的度量单位有两种：一种是英制的Imperial，系统尺寸为英制的“mil”，1英寸=1000mil；另一种是公制的Metric，系统尺寸为mm，1英寸=25.4mm。 1mm=40mil。 执行菜单命令 View | Toggle Units 就能实现这两种单位之间的相互转换。也可以按快捷键Q进行转换。转换后工作区坐标的单位和其他长度信息的单位都会转换为mm（或mil）。一般用mil单位。,公制(Metric)与英制(Imp
10、erial)的转换,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,25,5.3 手工创建的PCB的参数设置,5.3.4 加载元件封装库,5.3.3 PCB编辑器参数的设置,5.3.1 PCB的默认设置,5.3.2 对当前工作层的设置,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,26,5.3.1 PCB默认双层板设计，具备如下工作层：,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,27,层 (Layer) Protel软件中的“层”不是虚拟的，而是印刷电路板材料本身实实在在的铜箔层。现今由于电子线路的元件密集安装、抗干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅上
11、下两面可供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔。,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,28,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,29,5.3.2 对当前工作层的设置（两种方法）,(1) 点击鼠标右键弹出菜单,(2) Design | Options,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,30,其他层,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,31,信号层（Signal layers）（32层） 顶层(TopLayer)和底层(BottomLayer)必为打开状态； 内部电源/接地层（Internal plane layers）（1
12、6层） 电源和地线，通常是完整铜箔； 机械层（Mechanical layers）（16层） 机械特性有关的标注尺寸信息和定位孔；(Mechanical1) 禁止布线层（KeepOut Layer）（1层） 用于绘制印制电路板的边框；(KeepOutLayer) 多层（MultiLayer）（1层） 包括在每一层都可见的电气符号（焊盘和过孔）。 丝印层（Silkscreen layer）（2层） 放置元件轮廓、标注说明文字等，包括顶、底层丝印层；(TopOverlay),Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作层面：,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,32,阻焊层（S
13、older mask layers）（2层） 匹配焊盘，且是自动产生的；针脚式元件的PCB板有此层 锡膏防护层（Paste mask layers）（2层） 作用与阻焊层相似；表面贴装式元件的PCB板有此层 钻孔位置层（Drill Layers）（2层） 主要和制板厂商有关；,DRC Errors （DRC错误）-用于显示违反设计规则检查的信息 Connection（连接）-用于显示飞线 等,除此之外，用户还可设置是否显示：,Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作层面（续）：,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,33,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础
14、,34,电介质（绝缘层）,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,35,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,36,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,37,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,38,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,39,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,40,5.3.3 PCB编辑器参数的设置（两种方法）,(1) 点击鼠标右键弹出菜单,(2) Tools | Preferences,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,41,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板
15、设计基础,42,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,43,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,44,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,45,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,46,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,47,5.3.4 加载元件封装库：点击Add | Remove按钮,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,48,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,49,常用PCB元件库： Advpcb.ddb / PCB Footprints.lib Miscellaneous.dd
16、b / Miscellaneous.lib General IC.ddb / General IC.lib Transistor.ddb / Transistor.lib,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,50,5.4.1 PCB的物理边界,5.4.2 PCB的电气边界,5.4 PCB的规划,5.4.3 两类边界的关系,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,51,5.4.1 PCB的物理边界,PCB的物理边界就是PCB的大小！,PCB的物理边界是在机械层定义的，默认状态下设定在Mechanical1工作层面上。 不是只有在Mechanical1层才能设置PCB物理边界，在所有的机械层都可以。,2019/1/12,电路CAD：印刷电路板设计基础,52,5.4.2 PCB的电气边界,PCB的电气边界是指PCB上布线的区域！,PCB的电气边界用来
