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1、第八章 PCB板设计,8.1 设置电路板工作层面,Protel 2004提供了若干不同类型的工作层面，包括：信号层（Signal layers）、内部电源/接地层（Internal plane layers）、机械层（Mechanical layers）、阻焊层（Solder mask layers）、锡膏防护层（Paste mask layers）、丝印层（Silkscreen layers）、钻孔位置层（Drill Layers）和其他工作层面（Others）。,1信号层（Signal layers） Protel 2004可以设计多层板，可提供32层信号层，包括Top Layer（顶层）
2、、Mid-Layer1（第1中间层）、 Mid-Layer2（第2中间层） Mid-Layer30（第30中间层）、Bottom Layer（底层） 。 信号层主要用来放置元器件和铜膜导线。顶层默认颜色为红色，底层默认颜色为蓝色，系统为每一中间层都设置了相应的颜色。,8.1.1 工作层面的功能,2内部电源/接地层（Internal plane layers） 内部电源/接地层主要用来放置电源线和地线。 提供了16层内部电源接地层，包括Internal Plane 1（第1内电层） Internal Plane 16（第16内电层） 信号层内需要与电源或地线相连接的网络通过焊盘或过孔连接，缩短了
3、供电线路的长度，减小了对不同信号层的干扰。,3机械层（Mechanical layers） 机械层主要用来布置印制电路板的各种说明性的标注，如：印制电路板的物理尺寸、焊接和过孔类型及其它一些设计说明等。一般利用第一机械层设定印制电路板的物理尺寸和标注其它信息。,4防护层（Mask Layer） Protel 2004提供了4层防护层，包括Top Paste（顶层助焊层）、Bottom Paste（底层助焊层）、Top Solder （顶层阻焊层）和Bottom Solder（底层阻焊层）。 在印制电路板上，阻焊层是涂在焊接时不需要加焊锡的地方，防止这些地方上焊锡；而助焊层恰恰相反，它是涂在焊接
4、时需要加焊锡的地方，有助于在这些地方上焊锡。,5锡膏防护层（Paste mask layers） 锡膏防护层的作用与阻焊层相似，但在使用“hot re-flow”（热对流）技术安装SMD元件时，锡膏防护层用来建立阻焊层的丝印。,6丝印层（Silkscreen layers） 丝印层主要用于绘制元件的轮廓、放置元件的编号或其他文本信息。包括Top Overlay（顶层丝印层）、 Bottom Overlay（底层丝印层）。在印制电路板上放置元器件时，系统自动把元器件的编号和轮廓放置在顶层丝印层上。,7钻孔层（Drill layer） 钻孔层主要是为制造电路板提供钻孔信息，该层是自动计算的。提供D
5、rill guide（钻孔引导层）和Drill drawing（钻孔层）两个钻孔层。,8禁止布线层（Keep Out Layer） 禁止布线层用于定义放置元件和布线区域的，即定义电气边界。设计印制电路板前，一定要先定义禁止布线层来确定电气边界。 9复合层（Multi layers） 复合层代表信号层，任何放置在复合层上的元件会自动添加到所在信号层上，所以可以通过复合层，将焊盘或穿透式过孔快速地放置到所有的信号层上。,PCB电路板层的切换,8.1.2 图层堆栈管理器 PCB的工作层面在板层管理器（Layer Stack Manager）中设置。有三种方法启动板层管理器：执行菜单命令设计-层堆栈管
6、理器 进入的板层管理器对话框如下图所示。,图4.1 板层管理器对话框,8.2 设置电路板的环境参数,在制作电路板前，除了要设置电路板的板层参数外，还要设置电路板的环境参数。设计者可根据自己的设计习惯设置好电路板的环境参数，可以大大提高工作效率。电路板的环境参数分为两级，即电路板级环境参数和系统级环境参数。 1、设置电路板级环境参数：主要是设置各栅格的尺寸大小，此处应该注意，电气栅格（Electrical Grid）的尺寸一定要小于跳跃栅格（Snap Grid）的尺寸，但是两者也不能相差很大，只有这样，光标才能准确地捕获到所需的电气连接点。 执行菜单命令设计-PCB板选择项或在当前PCB文件中鼠
7、标右键，选择 选择项-PCB板选择项进入设置菜单。,8.2.1 设置电路板环境参数,设置对话框中共有 6 个选项区域，分另用于电路板的设计，其主要设置及功能如下： Measurement Unit （度量单位）：用于更改使用 PCB 向导模板建立 PCB 板时，设置的度量单位。单击下拉菜单，可选择英制度量单位（ Imperial ）或公制单位（ Metric ）。, 捕获网格 ：用于设置图纸捕获格点的距离即工作区的分辨率，也就是鼠标移动时的最小距离。此项根据需要进行设置，对于设计距离要求精确的电路板，可以将该值取得较小，系统最小值为 1mil 。可分别对 X 方向和 Y 方向进行格点设置。 电
8、气网格：用于系统在给定的范围内进行电气点的搜索和定位，系统默认值为 8mil 。 可视网格：选项区域中的 Markers 选项用于选择所显示格点的类型，其中一种是 Lines （线状），另一种是 Dots （点状）。 Grid 1 和 Grid 2 分别用于设置可见格点 1 和可见格点 2 的值，也可以使用系统默认的值。 图纸位置：选项区域中的 X 和 Y 用于设置从图纸左下角到 PCB 板左下角的 x 坐标和 y 坐标的值； Width 用于设置 PCB 板的宽度； Height 用于设置 PCB 板的高度。用户创建好 PCB 板后，如果不需要对 PCB 板大小进行调整，这些值可以不必更改。
9、 元件网格：分别用于设置 X 和 Y 方向的元件格点值，一般选择默认值。,8.2.2 设置电路板系统级环境参数,设置系统级环境参数：工具优先设定，或在当前PCB鼠标右键，选择 选择项优先设定进入环境设置窗口。如下图所示。,8.3 规划电路板,所谓规划电路板，就是根据电路的规模以及公司或制造商的要求，具体确定所需制作电路板的物理外形尺寸和电气边界。电路板规划的原则是在满足公司或制造商的要求的前提下，尽量美观且便于后面的布线工作。,（1）直接自行设计PCB板 菜单 文件-创建-PCB文件 （2）利用向导规划电路板 选择Files-根据模板新建-PCB Board Wizard （3）利用模板设计P
10、CB图纸 选择Files-根据模板新建-PCB Templates Wizard,8.4 装入网络表与零件封装,规划好电路板后，接着就是要装入网络表和元件。网络表和元件是同时装入的。网络表与元件的装入过程，实际上就是将原理图设计的数据装入印制电路板的设计系统PCB的过程。,1、原理图编辑器中执行菜单命令 设计-Update PCB Document 2、PCB编辑器中执行菜单命令 设计-Import Changes From,8.5 元 件 布 局,8.5.1 元件的自动布局 Protel 提供了强大的元件自动布局的功能，可以通过程序算法自动将元件分开，放置在规划好的电路板电气范围内。元件自动
11、布局的实现方法可以执行菜单命令 工具-放置元件-自动布局。,分组元件：该选项的功能是将当前网络中连接密切的元件归为一组。排列时该组的元件将作为整体考虑，默认状态为选中。 旋转元件：该选项的功能是根据当前网络连接与排列的需要使元件或元件组旋转方向。若未选中该选项则元件将按原始位置放置。默认状态为选中。,电源网络：电源网络名称。 通常将网络设定为“VCC”。 接地网络：接地网络名称。 通常将接地网络设定为“GND”。 网格尺寸：设置元件自动布局时格点的间距大小。,注意：对于元器件的自动布局，即使是设置条件完全相同，每次自动布局的结果都会不一样。所以我们可以多次自动布局，然后从这些布局中选择一种最适
12、合本电路板的布局形式。,8.5.2 锁定关键元件的自动布局,可以采用把电路上的关键元器件用手工的方法在印制板上放置好。然后设置各关键元器件的属性，把它们的锁定属性框选。然后再进行自动布局。,元件的布局要考虑以下几个方面的问题。 （1）元件布局应便于用户的操作使用。 （2）尽量按照电路的功能布局。 （3）数字电路部分与模拟电路部分尽可能分开。 （4）特殊元件的布局要根据不同元件的特点进行合理布局。 （5）应留出电路板的安装孔和支架孔以及其他有特殊安装要求的元件的安装位置等。,8.5.3 元件的手工布局与调整,对元件进行一系列的调整后，元件的标注过于杂乱，影响了电路板的美观。所以，需要对元件标注进
13、行调整。 用户可以对元件的标注进行移动、旋转和编辑等操作。,8.5.4 元件标注的调整,8.6 自 动 布 线,自动布线是指Protel 2004程序根据用户设定的有关布线参数和布线规则，按照一定的算法，依照网络表所指定的连接关系，自动在各个元件之间进行连线，从而完成印刷电路板的布线工作。,8.6.1 设置自动布线参数,在进行自动布线之前必须先设置好自动布线器的参数，如果参数布置合理，那么印制板布线的布通率几乎是百分之百，从而大大减少的手工调整的工作量。如果参数设置不当，可能导致自动布线失败。 通过执行菜单命令 设计-规则 设置各参数，如下图所示。,Routing类主要用来设置自动布线的布线规
14、则，其中每个参数都要仔细地设定，该类参数对自动布线器成功起到决定性的作用。 自动布线的参数包括布线层面、布线优先级别、布线的宽度、布线的拐角模式、过孔孔径类型、尺寸等，这些参数设定后，自动布线就会依据这些参数进行自动布线。因此，自动布线的成败在很大程度上与参数的设置有关。,8.6.2 设置布线规则,1设置布线宽度（Width ） 在印制板设计中，接地网络的导线与一般连接导线不一样，需要尽量的粗。 可通过右键新建规则添加电源、接地等布线宽度规则。,2选择布线工作层面（Routing Layers） 双击Routing Layers选项，该项用于设置布线的工作层面以及各个布线层面上的走线的方向。,
15、3设置布线优先级别（Routing Priority） 布线优先级别，是指程序允许用户设定各个网络布线的顺序。(0-100个，all表示不设置优先级),4拐角（Routing Corner）,5孔径尺寸设置（Routing Vias） 双击Routing Vias 选项，就会出现一个定义孔尺寸规则的对话框。,8.6.3 表贴式元件特性设置（SMT）,SMT类主要用来设置表贴式元件在布线时的一些规则，设计者可以在其中添加所需的规则，如果不需要设置各参数，则不要新建该参数的规则。 （1）表贴式元件焊盘引线长度设置（SMD to Corner） （2）表贴式元件焊盘和内电层连接设置（SMD to P
16、lane） （3）表贴式元件焊盘引线宽度设置（SMD Neck Down）,8.6.4 其它规则,助焊层和阻焊层规则设置（MASK）,6.6.4 其它规则,电层和过孔或焊盘连接规则设置（Plane）,连接方式：设置内电层连接方式 Relief Connect：连接线连接方式，即过孔与焊盘和内电层通 过几根连接线连接，可以选择连接线的条数。 Direct Connect：过孔或焊盘和内电层直接相连。 No Connect：过孔或焊盘和内电层不相连，一般不选择此项。,导线宽度,连接数,空隙间距,扩展距离,6.7 敷铜设计,在基本布置好电路板上的导线之后，还应该对印制电路板上的空余部分进行接地线敷铜设计，用来增强电路板工作的抗干扰性能。,
