PCB板de制作详细流程

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1、电子线路 CAD 教案第 1页Protel99SE 设计 PCB 基础教程【课题】印制电路板图的设计环境及设置【教学目的要求】熟悉并掌握印制电路板的设计环境及设置【教学重点难点】印制电路板；电路板工作层面【教学内容】引入本次课开始，我们开始学习 Protel 99 se 的另外一个重要功能-设计印制电路板图。这是电子电气电路设计人员使用 Protel 99 se 的主要目的。一、Protel 99 SE 印制电路板概述印制电路板（PCB，Printed Circuit Board） ，是电子产品中最重要的部件之一。电路原理图完成以后，还必须再根据原理图设计出对应的印制电路板图，最后才能由制板厂

2、家根据用户所设计的印制电路板图制作出印制电路板产品。(1)印制电路板的制作材料与结构印制电路板的结构是在绝缘板上覆盖着相当于电路连线的铜膜。 通常绝缘 材料的基板采用酚醛纸基板、环氧树脂板或玻璃布板。发展的趋势是板子的厚度越来越薄，韧性越来越强，层数越来越多。(2)有关电路板的几个基本概念1. 层：这是印制板材料本身实实在在的铜箔层。2. 铜膜导线：导线。是敷铜经腐蚀后形成的，用于连接各个焊盘。印制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。它是在引入网络表后生成的，而它所连接的焊盘间一旦完成实质性的电气连接，则飞线自动消失。它并不具备实质性的电气连接关系。在手工布线时它可起引导作

3、用，从而方便手工布线。3. 焊盘：放置、连接导线和元件引脚。过孔：连接不同板层间的导线，实现板层的电气连接。分为穿透式过孔，半盲孔， 盲孔三种。4. 助焊膜： 涂于焊盘上提高焊接性能的一层膜， 也就是在印制板上比焊盘略大的浅色圆。电子线路 CAD 教案第 2页阻焊膜：为了使制成的印制电路板适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘焊，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。5.长度单位及换算：100mil=2.54mm(其中 1000mil=1Inches)6. 安全间距：是走线、焊盘、过孔等部件之间的最小间距二、PCB 文件管理通过前面的学习，我们知道 Pro

4、tel 99 SE 是用一个专题数据库来管理各种设计文件的，PCB 文件同样也采用这种由专题数据库来管理文件的方式。因此，PCB 文件管理的各项操作都是在专题数据库中进行的，这样就要求在进行 PCB 文件管理之前，首先要建立或打开一个专题数据库，然后再在专题数据库中进行 PCB 的文件管理。1、新建 PCB 文件2、保存 PBC 文件3、打开已有 PCB 文件4、关闭 PCB 文件三、装载元件库(一)元件封装元件封装就是原理图中元件的 Footprint。它是指实际元件焊接到电路板时，所指示的外观和焊盘位置。不同的元件可以共用同一种元件封装。同一种元件也可以有不同的封装形式。在取用焊接元件时，

5、不仅要知道元件名称，还要知道其封装形式。元件封装可以在设计电路原理图时指定，也可在引进网络表时指定。元件封装的主要参数是形状尺寸，因为只有尺寸正确的元件才能安装并焊接在电路板上。原理图中的元件注重于元件的引脚，引脚号码是重要的电气对象，引脚之间的连接不能有任何错误。而 PCB 图不仅注重元件引脚之间的连接，更注重元件的外形尺寸，要将引脚与引脚之间的导线连接转换成焊盘与焊盘之间的铜膜线连接。1. 元件封装的分类电子线路 CAD 教案第 3页针脚式元件封装表面黏着式(SMD)元件封装一般元件的封装图包括元件图形、焊盘和元件属性三部分。元件图形不具备电气性质，由丝网漏印的方法印到电路板的元件层上。焊

6、盘就是元件的引脚。焊盘上的号码就是元件管脚的号码。原理图元件的引脚号码必须与封装图中的焊盘号码一致。焊盘的号码、尺寸、位置十分重要，如果错了，PCB 板就不能用了。元件属性用于设置元件的位置、层次、序号(designator)和注释(comment)等项目的内容。2. 元件封装的编号元件封装图的名称是它在封装库中的名称，Protel 有三个封装库。它们是连接器库(connector), 一般封装库(Generic Foot Prints)和 IPC 封装库。元件封装的编号一般为“元件类型+焊盘距离(焊盘数)+元件外形尺寸” 。可根据元件封装编号来判别元件封装的规格。部分元件的封装说明：(单位为

7、英寸)封装类型封装名称说明电阻类无源元件AXIAL0.31.0数字表示焊盘间距无极性电容元件RAD0.10.4数字表示焊盘间距有极性电容RB.2/.4 RB.5/1.0斜杠前的数字表示焊盘间距， 斜杠后的数字表示电容外直径二极管DIODE0.4、DIODE0.7数字表示焊盘间距石英晶体XTAL1晶体管TO-xxx其中 xxx 为数字，表示不同的晶体管封装可变电阻VR1VR5双列直插DIP-xx其中 xxx 表示引脚数单列直插SIPx其中 x 表示引脚数牛角连接器IDCxx其中 xx 表示管脚数(二)加载元件库方法类似于原理图元件库的加载四、设置电路板工作层面印制电路板是由一系列层状结构构成的。

8、不同的电路板具有不同的工作层面。一般的电路板有单面板、双面板和多层板三种。单面板并不意味着电路板只有一个工作层面，同样双面板也并不是说电路板只有两个工作层面。(一)设置电路板工作层面1信号层（Signal layers）2内部电源/接地层（Internal planes）3机械层（Mechanical layers）4阻焊层（Solder masks）5锡膏防护层（Paste masks）6丝印层（Silkscreen）7钻孔层（Drill）8禁止布线层（Keepout）电子线路 CAD 教案第 4页9多层（Multi layer）10DRC 错误层（DRC Errors）11连接层（Conn

9、ections）单层板：包括焊接面和元件面的丝网层。特点是价格便宜，但布线困难，经常需要跳线连接不能布通的铜膜线。双层板：包括元件面、焊接面和元件面的丝网层。特点是价格适中，布线容易，是常用的一种板型。四层板：在双层板的基础上增加电源层和地线层。特点是电源和地线各用一个层面连通，而不用铜膜线。目前该技术已经成熟。六层板：在四层板的基础上增加两个信号层面。由于制作复杂，造价高，一般只用在高级设备中。PROTEL99se 具有 32 个信号布线层，16 个电源地线层和多个非布线层，可以满足一般需要。一般电路板的元件面称为顶层(top)，焊接面称为底层(bottom),中间的信号布线层称为中间层(m

10、id)(二) 设置工作层面在一块电路板上真正存在的工作层并没有那么多， 一些工作层在物理意义上是相互重叠的，而有些则是为了方便电路板的设计和制造而设置的。在设计的过程中往往只要析开需要的工作层面，而将其它的都关闭。下图为工作层面设置对话框：1. 设置信号层和内部电源/接地层2. 设置 Mechanical layers五、 规划电路板电子线路 CAD 教案第 5页在创建好 PCB 文件并启动 PCB 编辑器后，设计人员首先要对电路板进行规划。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

11、提下，尽量美观且便于后面的布线工作。工作层面设置标签一般情况下,我们在禁止布线层确定电路板的尺寸和需要打孔的位置。下图为一个绘制完成的 PCB 图.请注意各组件的颜色与形状.【上机实训】 （因时间原因，本次实训与下次课实训合并一起做。 ）一、实训目的：熟悉印制电路板的设计环境及设置二、实训内容：1、在 E 盘个人文件夹下新建一个数据库，名称为 NEWPCB.DDB2、在数据库中新建 PCB 文件，文件名为 NEW.PCB,保存该文件后关闭。3、打开第二步新建的 PCB 文件执行以下操作；4、装载元件库：装载连接器库(connector), 一般封装库(Generic Foot Prints)和

12、IPC 封装库。5、设置电路板工作层面：设置一个四层板的层面。设置板层显示及颜色(使用tools/preferences 菜单)； 将丝印层设置为绿色显示,顶层为大红色,底层为蓝色,禁止布线层为紫色.6、工作环境设置：(使用 design/options 菜单)将划线工具栏放置在屏幕右侧.可视大网络为 1000MIL,可视小网格为 100MIL,捕捉网格为 20MIL,电气网络为 8MIL7、规划电路板：确定电气边界。规划一个宽 8 厘米,长 10 厘米的印制板的边界,并设计 4 个定位孔的位置,定位孔的直径为 5 毫米.【课题】印制电路板设计流程【教学目的要求】掌握 PCB 印制电路板的设计

13、流程及元件封装的放置方法电子线路 CAD 教案第 6页【教学重点难点】印制电路板设计流程；元件封装的放置【授课时数】2 学时【教学方法】理论讲述及多媒体演示 60 分钟，学生操作 30 分钟【学生作业】【教学内容】【课前】作业讲评及前期上机情况综合点评【新课】一、印制电路板设计流程设计印制电路板可以按照如下的七个步骤完成原理图的设计工作。1、绘制电路原理图：利用 SCH 99 绘制电路原理图生成网络表。当所设计的电路图非常简单时， 可以不必进行原理图的绘制和网络表的生成，而直接进行 PCB 的设计，即有时可跳过这一步。2、规划电路板：在绘制印制电路板之前，用户还要对电路板有一个初步的规划，比如

14、电路板采用多大的物理尺寸、采用几层电路板（单面板、双面板还是多层） 、各元件采用何种封装形式及其安装位置等。这是一项极其重要的工作，它是确定电路板设计的框架。3、设置参数：设置参数主要是指设置元件的布置参数、层数参数、布线参数等。有些参数用其默认值即可。4. 装入网络表及元件封装 ： 该步是将已生成的网络表装入， 此时元件的封装会自动放置在印制电路板图的电气边界之外， 但这些元件封装是叠放在一起没有布局的。若没有生成网络表，则可以用手工的方法放置元件。5、元件的布局 ：可以利用自动布局和手工布局两种方式，将元件封装放置在电路板边框内的适当位置。适当位置包含两个意思： 一是元件所放置的位置能使整

15、个电路板看上去整齐美观，二是元件所放置的位置有利于布线。6. 布线：完成元件之间的电路连接.有两种方式： 自动布线和手工布线。 若在 PCB 设计系统中装入了网络表，则在该步中就可以采用自动布线方式。7、文件保存及输出：保存 PCB 图，然后根据需要利用各种图形输出设备，如打印机、 绘图仪等输出电路板的布线图。二、元件封装的放置（一）放置元件封装当我们载入网络表时，元件就跟着进入工作区，这是最简单的选用元件的方法。根据不同的场合的需求，可能要增减元件，甚至不通过网络表直接选用元件。选用元件的方法很多，在不同场合，不同需求下，可以用不同的方法选用元件。1装载与卸载元件库装载元件库与卸载元件库是设

16、计管理器的一个功能。在使用元件之前，一定要确定其所属的元件库已被装入，否则无法取得该元件在 Protel 99 SE 里，元件库并不是以单独的元件库文件形式出现的，而是包含在某个数据库文件中，在一个数据库文件里，可能只有一个元件库，也可能有很多个元件库。所以，很难直接从数据库的文件名称上判断哪个数据库文件中有元件库。2. 由设计管理器选用元件 规划电路板 设置参数 装入网络表及 元件封装 元件的布局 布线 文件保存及输出 绘制电路原理图 电子线路 CAD 教案第 7页3. 浏览元件4. 直接选用元件（二）元件的选取与取消选取1. 选取：执行“edit/select”菜单命令下的相应命令选 取

17、方 式功 能 说 明Inside Area选取指定区域内的所有图件Outside Area选取指定区域外的所有图件All选取所有图件Net选取指定的网络Connected Copper选取信号层上的指定网络Physical Connection选取指定的物理连接All on Layer选取当前工作层面上所有图件Free Objects选取除了元件以外的所有图件All Locked选取所有处于锁定状态的图件Off Grid Pads选取所有不在格点上的焊盘Hole Size选取指定孔径的焊盘或过孔Toggle Selection逐次选取图件2、选取向导3、取消选取（三）元件属性的编辑1. 单个元

18、件属性编辑2.多个元件属性的整体编辑【上机实训】三、实训目的：学会放置 PCB 元件，掌握元件属性的修改，了解查找 PCB 元件的方法四、实训内容：在 NEWPCB.DDB 数据库中新建一个 PCB 文件，并放置如下元件：管脚间距为 5 毫米的电阻；管脚间距为 5 毫米，外径为 1 厘米的电解电容；二极管，焊盘间距为 7。5 毫米。三端稳压源。变压器。三极管。无极性电容。【操作提醒】【实训综述】【课题】PCB 绘图工具的使用【教学目的要求】掌握 PCB 绘图工具的使用【教学重点难点】绘图工具的使用【授课时数】2 学时【教学方法】理论讲述及操作演示 45 分钟，技能训练 45 分钟【教学内容】复

19、习:PCB 环境设置及图纸尺寸设置电子线路 CAD 教案第 8页下面将介绍 PCB 图设计中放置工具栏中各按钮的功能1、绘制导线操作演示:放置导线并修改线宽,注意在导线的每个转折点处单击确认。3、放置焊盘及其属性编辑操作演示：(1)放置一个焊盘,修改焊盘属性为内径 32,外径 80,焊盘形状为方形(2)放置一个焊盘,修改焊盘属性为内径 28,外径 X 轴 50,Y 轴 70,焊盘形状为圆形提示：焊盘内孔只能为圆形，但焊盘的形状可以为圆的（椭圆和正圆） ，方形的（正方和长方） ，八角形的3、放置过孔及其属性编辑操作演示:放置一个过孔并修改其属性形状测试点选中锁定内径工作层放置位置网络性质电子线路

20、 CAD 教案第 9页4、放置字符串操作演示:放置字符串5、放置位置坐标 ：是将光标当前位置的坐标放置在工作平面上以供参考。操作演示：放置一个当前位置的坐标6、放置尺寸标注：主要是方便制版过程操作演示:放置禁止布线层的长度标注7、设定坐标原点 ：系统本身提供了一套坐标系，其原点称为绝对原点，用户也可以通过设定坐标原点来定义自己的坐标系，这个原点称为当前原点。8、四种绘制圆弧的方法：边缘法：绘制的是 90 度圆弧中心法：可用于绘制任意半径任意弧度的圆弧绘制任意角度的圆弧绘制整圆操作演示:4 种方式绘制圆弧9、放置填充：在印制电路板中，为提高系统的抗干扰性，通常需要设置大面积的电源、接地区域。这个

21、可以利用填充功能来实现。填充的方式有两种：矩形填充和多边形填充。这两种方式是有区别的。前者填充的是整个区域。没有任何遗留的空隙。后者则是用铜膜线来填充区域，线与线之间是有间隙的。另外，矩形填充会覆盖区域内所有导线、焊盘和过孔，使其具有电气连接关系，而多边形填充则会绕开这些具有电气意义的图件，不改变其原有的电气连接关系。10、其它工具放置直线放置元件空间放置内部电源/接地层放置图件【上机实训内容】通过以下两个简单 PCB 图的练习,学习各类工具的使用方法电子线路 CAD 教案第 10页操作提醒1、参数更正：DIP-16 为 DIP16，SIP-4 为 SIP4，SIP-6 为 SIP62、安装孔

22、的直径不作规定，但需要考虑不能离板子边缘太近，尺寸不能太大3、线宽：粗线 20mil,细线 10mil4、本图为单层板，全部在底层布线（蓝色线段）【课题】手工布局与手工布线【教学目的要求】熟悉并掌握手工布局及手工布线【教学重点难点】手工布线【教学内容】一、手工布局（一） 元件的移动、删除与剪切粘贴1、元件移动单个元件移动：Move、Drag、Componet走线方法：ReRoute、BreakTrack、Drag Track End多个元件的移动：Move Selection旋转元件：Rotate Selection翻转元件：Filp Selection此外，也可直接用鼠标和键盘快捷方式进行以

23、上的操作。2、元件删除3、元件剪切、粘贴（二）元件的布置1、阵列式元件的布置2、元件的排列与对齐二、手工布线（一）导线的布线技巧1. 手工布线：若在走线中单击空格键，可改变走线方式。若按 SHIFT空格键，可以循环改变走线模式。系统会自动调整角度和走线路径。电子线路 CAD 教案第 11页2. 板层切换：可使用小键盘上的加号和减号键（二）导线的操作1. 导线属性的编辑2. 导线的移动与调整3.导线的整体编辑4. 导线的剪切、复制、粘贴与删除三、给电路板添加标注给电路板上添加一定的标注， 主要是为了更进一步的使整个电路板的信息有一个完整的体现。通常这部分信息放在机械层。1、标注文字：通常包括元件

24、的编号、层面的作用和设计日期等。2、标注尺寸：主要是标注电路板的外围尺寸，也可用来说明一些预留孔或其它部件的位置和大小。3、放置定位孔：在禁止布线层进行定位孔的放置四、上机实训内容布置及操作演示【上机实训】试设计如下电路的 PCB 图，要求使用单层板（顶层是元件面，底层焊接面） ，要求元件布局紧凑，科学合理，整齐美观.现人工放置元件封装，人工连接铜膜线，一般布线的宽度为25mil，电源及地线的宽度为 50mil。为方便绘图，先填好以下的元件表。说明元件编号标称值封装形式电阻RA，RB，RL，R11K，1K，10K，2KAXIAL0.3电容C1，CT0.01uF, 0.1UfRAD0.1555

25、时基电路U1555DIP-8连接器J1CON4SIP-4电子线路 CAD 教案第 12页【操作提醒】1、很多同学看不懂图纸。解决办法：不要求读懂，只要求照着画出来。2、要脱离绘制原理图的模式。连线要讲究整齐，不能有节点。3、不能选错了元件封装形式。4、注意布线层面，顶层是红色线，底层是蓝色线，禁止布线层是紫色线5、导线的宽度只能绘制好再调整。6、注意焊盘间的连接点，导线要真正连接到焊盘上。7、同一层面上的导线是不能交叉的，否则就短路了。思考：本图还可以布局成什么样式，可以使板子的尺寸更小呢。【实训综述】【课题】用手工布局的方式绘制 PCB 图【教学目的要求】通过几个样例，基本学会使用 PROT

26、EL 软件手工布局和手工布线绘制简单的 PCB 图的基本步骤和方法。【教学重点难点】采用手工布局及手工布线的方法绘制 PCB 图的操作步骤【授课时数】2 学时【教学方法】简单讲解一下制作过程 20 分钟，学生上机练习 70 分钟【学生作业】上交绘制的 PCB 图的电子文档【教学内容】【复习】手工布局及手工布线的基本步骤1.在设计之前，一般要有一个纸上的大致构思2.启动 Protel 99 SE，进入 PCB 设计系统。确定电路图环境参数。3.确定 PCB 板的尺寸及定位孔.4.将元件从元件库中选择出来放置到图纸中相应位置，并同时进行设置元件的序号及参数的设置工作。为了美观，还需要对元件进行修改

27、、对齐等操作。5.根据电路原理图的需要将各个元件通过导线连接起来。上次实训情况点评【上机实训】一.实训目的：1.熟悉 PCB 图编辑器的功能及使用方法2.掌握实体放置与编辑的技巧及方法二.实训内容:完成以下 PCB 图的绘制。【操作提醒】先设置好禁止布线层的尺寸。电子线路 CAD 教案第 13页走线全是直角。线宽有设置，细线的宽度为 10mil,粗线宽度为 20mil【课题】自动布局及自动布线【教学目的要求】熟悉并掌握自动布局及自动布线的方法【教学重点难点】由原理图生成印制板图的步骤【教学内容】一、自动布局一、自动布局（一）装入网络表与元件 ：网络表与元件的装入过程，实际上就是将原理图设计的数

28、据装入印制电路板的设计系统 PCB 的过程。具体操作如下：首先在 PCB 编辑器执行“Design load Nets”菜单命令，出现如下对话框：点击“Browse”命令按钮，选择后缀名为“.NET”的网络表文件。执行装入网络表的命令此栏如有提示， 则表明在装入过程中有错误， 需要认真核查执行装入网络表的命令电子线路 CAD 教案第 14页学习提示：1、装入网络表时出现错误可检查以下几方面：A、SCH 图中元件属性项中的封装名称为空或与实际的 PCB 库中的封装元件名称不一致，特别要注意数字是半角字符，连接横线不是下划线。而且还得注意修改过封装的元件是否会存在两个以上的封装形式；B、在 PCB

29、 编辑界面中是否全部加载所有元件的封装库；C、SCH 图中是否存在序号错误或有重复序号；D、 SCH 图中元件的管脚编号要和 SCH 元件库中的封装元件图的焊盘编号一致， 否则就不能正常装入该元件。如：二极管的元件封装图中阳极的焊盘号为 A，阴极的焊盘号为 K，而原理图中，二极管的元件管脚号为 1 和 2，两者不一致，需要修改。特别提醒，三极管、整流桥和电位器及变压器等元件在加载的时候均要检查引脚编号。2、 在导入网络表以后， 有可能在 PCB 图中什么也看不到， 此时可选择菜单中的 “View/FitBoard”命令，就可以把导入的零件全显示出来。3、元件之间的浅绿色的线段叫预拉线，是用来表

30、示节点之间存在的电气连接关系。这些线段在布线完成后会消失。可用它来检查是否完成布线。（二） 元件的手工布局与调整： 元件自动布局的结果并不令人满意， 需要手工进行调整。在进行布局调整时要考虑：1）元件布局应便于用户操作使用；2）尽量按照电路的功能布局，减少元件引脚间的连线长度；3）数字电路部分与模拟电路部分尽可能分开；4）特殊元件要根据不同元件的特点进行合理布局。例如，高频元件之间的连线应越短越好，这样可减小连线的分布参数和相互之间的电磁干扰。易受干扰的元件之间距离不能太近。发热元件应远离热敏元件；5）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。（三）元件标注的调整二、自

31、动布线二、自动布线1、自动布线是指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，从而完成印制电路板的布线工作。它能自动分析当前的 PCB 文件并选择最佳的布线方式。采用自动布线方法进行布线，能得到高质量的布线效果，节省设计时间。但是，完全由程序完成的自动布线往往不能完全满足设计者的要求，所以一般采用自动布线与手工布线相结合的办法来进行。学习提示：自动布线前请对照 SCH 图，对 PCB 图中元件及预拉线进行一次复核。2、自动布线过程：1）进行网络分类。便于对不同的网络设置不同的布线设计规则，提高设计效率；2）设置布线设计规则和

32、参数，设置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，自动布线器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；电子线路 CAD 教案第 15页3）设置布线方案。可对指定元件，指定焊点，指定区域进行自动布线；4）运行自动布线。执行菜单命令： “AutoRoute/ALL”3、设计规则的检测：4、电路板的手工修整利用自动布线的结果不是很令人满意，还需要用手工布线对布线结果进行相应的调整。手工调整并没有固定的规则，主要是按照用户要求，根据设计人员在实际工作中积累的经验，通过一定的技巧来完成。主要是用户在

33、安装、抗干扰、小型化等方面的要求，对走线宽度、走线方式等进行手工调整。还有就是在电路板上加上各种注释、标志等特殊的图案等。如：调整布线 ；增加信号输入输出接口；加宽电源/接地线等。三、自动布线生成三、自动布线生成 PCBPCB 图的步骤图的步骤(1)画原理图。在画原理图时,只要 Protel 99 SE 的能力允许,最好对原理图或部分原理图进行仿真测试。注意每个元件都必须有封装，而且，封装的焊盘号和原理图引脚号之间必须有对应关系。（2）对原理图进行电气规则检查（ERC） 。（3）生成原理图的网络表。（4）建立 PCB 文件。一般双层板直接建立，多层板用向导建立。（5）确定布线范围。布线范围是在

34、禁止布线层确定的，一般也就是电路板的板框尺寸，若是需要钻螺丝孔，注意在禁止布线层的螺丝孔上不能布线。（6）在 PCB 编辑器窗口，使用菜单“Design/Load Nets”命令将网络表调入，在调入过程中，若有错误，应查明原因，并返回原理图编辑器修改原理图。一般遇到的问题是无元件封装或元件引脚和封装焊盘不对应。常见错误提示：Component not found:元件找不到，原因是元件封装名不正确。Node not found:节点找不到，原因是焊盘号和引脚号不一致。（7）执行网络表,将元件和元件之间的连接关系调入 PCB 图中。（8）布局。将元件人工排列到电路板上。排列的规则是电路的输入端放

35、在电路板左侧；输出端放在电路板的右侧；元件和元件间的连线最短；安装元件时元件之间不能互相干扰。也可使用自动布置元件（自动布局） ，但仍需要人工干预，进行调整。（9）设置布线层。若为单层板，在菜单“Design/Rule”中设置布线层面，若为双层板，不用设置，使用默认值即可。（10）设置铜膜线的走线宽度。走线宽度在菜单“Design/Rule”中设置。一般走线宽度为 10mil(0.25mm),电源和地线应该宽一些。 当然只要板面积允许， 铜膜线还是宽一些好。有的公司对于小于 10mil 线宽的电路板不能制作。（11）自动布线。启动“Auto Route/All”菜单，进行自动布线。当布线完成后

36、，在布线完成对话框中观察布线的布通率。若为 100%，就说明所有连接铜膜线全部完成。若不能全部布通，则需要回到预拉线状态重新布置元件，调整线宽后再布线。（ 12 ） 利 用 三 维 图 观 察 电 路 板 ， 若 对 元 件 布 置 或 布 线 不 满 意 ， 可 以 使 用“Tool/Un-Route/All”菜单，去掉布线，恢复预拉线，重新安排元件后再布线。（13）当对布线认可后，根据需要增加填充、泪滴及敷铜等。（14）对电路板进运行电气规则检查。可以使用“Tool/ Design Rule Check”菜单。（15）对丝印层上的文字大小及位置进行调整，然后写上电路板图制作的日期等文字。电

37、子线路 CAD 教案第 16页（16）将所画电路板图存盘，送电路板制造商生产。【上机实训】用自动布局和自动布线的方法再设计出上次手工布线所画的 PCB 图， 要求元件布局紧凑，科学合理，整齐美观。为提高操作速度，本次课发给学生绘制好的电原理图；由学生补充完整原理图中的封装形式，生成网络表，并检查订正错误；然后在 PCB 编辑器中进行自动布局并手工调整布局；图中应正确放置元件及标注文字，导线。自动布线参数设置：单层板，布线宽度为 25mil。【基本操作及操作提醒】1、555 集成电路这个元件需要在原理图元件库中绘制2、原理图绘制完成后一定要检查导线连接和节点是否正确,电源和地线是否设置3、录入并

38、完善每个元件的封装形式，注意录入时一定要是英文大写状态；4、在 TOOLS 菜单下运行 ERC 命令，进行电气检测；5、在 DESIGN 菜单下运行生成网络表的命令；以上步骤需要在电原理图中进行，以下步骤需要新建或打开 PCB 图后操作。6、加载元件库；7、在 DESIGN 菜单下运行导入网络表的命令（网络表后缀名为.net） ，检查错误，并改正原理图中的问题。8、重新运行生成网络表再重新导入网络表。此时所有元件全部叠放在一起。9、运行 DESIGN/RULE 命令,将元件安全间距调整为 100mil,进行自动布局；10、调整自动布局， 注意图中元件若为绿色外框， 可能存在布线或布局错误， 应

39、调整；元件的焊盘间的深绿色细线即为飞线，表示存在电气连接关系。11、确定布线范围；12、运行 DESIGN/RULE 命令，设置底层单层布线,铜膜线的走线宽度为 25mil.13、启动 AUTOROUTE/ALL 命令，进行自动布线；检查是否还存在飞线，若存在未布线的区域，布线没完全成功。需要手工布线。14、若对元件布置或布线不满意，可运行 tool/un-route/all，去掉布线，恢复预拉线，重新安排元件后再布线。15、修改地线和电源线的宽度为 50 mil.原理图和参考印制电路图如下页：【实训情况综述】电子线路 CAD 教案第 17页DISCHG7THOLD6CVOLT5RESET4V

40、CC8TRIG2OUT3GND1U1555C10.01uCT0.1uRB1KRA1KR12KRL10K1234J1CON4VCC电子线路 CAD 教案第 18页【课题】PCB 设计规则【教学目的要求】熟悉并掌握 PCB 设计规则【教学重点难点】 PCB 设计规则【教学内容】一、概述一、概述PCB 设计规则给 PCB 的布局、布线等过程提供了设计依据，合理地设置设计规则会提高布线的质量与布通。执行“Design/Rules”菜单命令，进入设计规则设置界面。PCB 共有六种设计规则，相应有六个设计规则选择标签，分别用来给不同的设计过程设置 PCB 规则。 六种设计规则的界面基本相同 。在每种设计规

41、则下，又分了多类具体的详细规则，双击选定的具体设计规则或单击“Add”按钮，进入详细规则的设置界面。二、PCB 设计规则（一）布线规则(Routing)：布线规则给 PCB 自动布线器提供了布线时的参考依据，PCB 自动布线器根据这些参数进行布线。共有十类自动布线规则。点击布线规则选择标签，进入布线规则设置界面。默认当前选中规则为安全间距规则。1安全间距规则（Clearance Constraint） ：设定同一工作层面上两种（两个）图元之间的最小距离，可以对整个电路板设置一个安全间距，也可分别对不同的图元间设置不同的安全间距。一般 PCB 板的安全间距可设为 8mil10mil，较稀疏的 P

42、CB 板可以设置 12mil 以上。目前 4mil 以下的安全间距对生产来说是难以实现的。单击“Add”按钮或双击该选项，进入安全间距设置界面。电子线路 CAD 教案第 19页电子线路 CAD 教案第 20页2 布线宽度规则（ Width Constraint） ：设置布线时导线的最大宽度和最小宽度允许值。最小值和最大值用于在线电气规则检查 （DRC） 过程。 而首选值用于手工布线和自动布线过程。一般电源线的线宽取 20mil50mil，地线取 20mil80mil，而整个板（优先级最低）的线宽一般取 8mil13mil，最小可以是 4mil6mil。3拐角模式规则（Routing Corne

43、rs） ：用于设置布线时导线的拐角形状和拐角尺寸。有 3 种拐角模式，通过“Style”下拉菜单选择：“90 Degrees”（90角） 、“45 Degrees”（45角）和“Rounded”（圆角） 。4布线工作层规则（Routing Layers） ：设置布线的工作层面及走线方向。只能对已定义的信号层设置规则（界面中用黑色表示） 。通常相邻两层的走线方向要互相垂直，避免由于走线平行而产生分布电容效应。 多层板的电源层不在这里设置， 而是在层堆栈管理器 （LayerStack Manager）中进行。5布线优先级规则（Routing Priority） ：指对各个网络布线的先后顺序。优先级

44、高的网络先布线，优先级低的网络后布线。软件提供了 0100 共 101 个优先级选择，数字 0 代表最低优先级，100 代表最高优先级。对有特殊要求的信号可以设置较高的优先级。一般将高速信号时钟线设置为最高的优先级。6布线拓扑结构规则（Routing Topology） ：设置布线时网络采用的拓扑结构，即布线时网络上各个管脚之间（Pin to Pin）的连接顺序关系。共有 7 种拓扑结构： 最短连线 （Shortest） ， 水平连线 （Horizontal， 垂直连线 （Vertical），单菊花链形（Daisy-Simple） ，放射星形（Starburst）等。7过孔类型规则（Routi

45、ng Via Style） ：设置过孔外径和内径的最小值、最大值及首选值。一般信号过孔的内外径通常分别为 16mil 和 30mil，电源和地的过孔内外径稍大些，通常分别为 28mil 和 50mil。过孔的内径最小不能小于 8mil。布线设计规则“Routing”中，布线工作层面“Routing Layers”是必须设置的，安全间距“Clearance Constraint”和布线宽度“Width Constraint”必须至少有一项是设置的。三、设计规则检查三、设计规则检查执行“Tool/Design Rule Check”菜单命令，进入设计规则检查界面 。设计规则选项区域分别对 5 类设

46、计规则的检查项进行选择，选中某项表示要对该项进行设计规则检查 ，如果在设计规则中没有对相应的项进行设置，则以灰色显示，表示不能对它进行检查。单击“Run DRC”按钮启动批次设计规则检查功能，并产生检查报告。执行“Tool/Preference”菜单命令，单击“Option”选项卡，选中“Online DRC”选项表示在线设计规则检查生效。执行“Design/Option”菜单命令，单击“Layer”选项卡，选中“System”栏的“DRC Errors”选项，显示当前设计规则检查结果。关闭该项，则 DRC 错误在 PCB 编辑界面不会显示出来，但已生效的在线设计规则检查仍起作用。电子线路 C

47、AD 教案第 21页在 PCB 的设计过程应启动在线设计规则检查功能，以保证设计过程符合要求，在 PCB 设计结束前应以批次检查方式启动设计规则检查功能，并生成检查报表，以确认电气设计合格，PCB 易于加工，器件易于装配、焊接等。【上机实训】一、熟悉各项设计规则的界面。二、 检查上几次课利用自动方式及手工方式所绘制的PCB图在设计规则上是否存在缺陷，如有缺陷，请予调整并重新进行布线，对比前后两次或多次布线的异同。【课题】用自动布局的方式绘制 PCB 图【上机实训】设计步进电机驱动电路的 PCB 图。要求：检查并完善电原理图；生成网络表，检查错误；进行自动布局并手工调整布局；不限定形状和尺寸，但

48、要求元件布局紧凑，科学合理，整齐美观，图中应放置元件及标注文字和导线；自动布线参数设置：安全间距为 20 mil,单层板，布线宽度为 20mil；进行自动布线并进行手工修整。【基本操作及操作提醒】电子线路 CAD 教案第 22页1.增加并完善元件的封装形式，注意录入时一定要是英文大写状态；2.在 TOOLS 菜单下运行 ERC 命令，进行电气检测；3.在 DESIGN 菜单下运行生成网络表的命令；以上步骤需要在电原理图中进行，以下步骤需要新建或打开 PCB 图后操作。4.加载元件库；5.在 DESIGN 菜单下运行导入网络表的命令（网络表后缀名为.net） ，检查错误，并改正原理图中的问题。6

49、.重新运行生成网络表再重新导入网络表，生成自动布局后的 PCB 图；7.调整自动布局,注意图中元件若为绿色外框，可能存在布线或布局错误，应调整；8.确定布线范围；9.运行 DESIGN/RULE 命令，设置铜膜线的走线宽度；10.启动 AUTOROUTE/ALL 命令，进行自动布线；11.若对元件布置或布线不满意，可运行 tool/un-route/all，去掉布线，恢复预拉线，重新安排元件后再布线。【学生实训情况综述】原理图及参考 PCB 图如后页:电子线路 CAD 教案第 23页CLK14BNA13VCC16GND8Q03Q12Q24Q37Q410Q51Q65Q76Q911CO12Q89R

50、ST15U24017123456CNC16PINQ3THR6DIS7VCC8R4TRIG2CVdc5GND1u355512212PININ11IN22IN33IN44IN55IN66IN77GND8OUT116OUT215OUT314OUT512OUT611OUT710OUT413COMM9U1ULN2000R1 F1100KE210ue1100u-24参考 PCB 图如下：电子线路 CAD 教案第 24页【课题】PCB 图设计的高级技巧【教学目的要求】熟悉并掌握 PCB 设计的高级技巧【教学重点难点】 PCB 设计的高级技巧【教学内容】更改元件封装和引脚连接关系更改元件封装和引脚连接关系1更

51、改元件封装可以从原理图中修改元器件封装，重新产生网络表，通过加载网络表来修改 PCB 图封装，也可以直接从 PCB 中修改。在 PCB 编辑器中，双击需修改的元件，进入元件属性对话框，在“Footprint”项中直接输入新的封装即可。2修改元件引脚的连接关系布线布线1手工交互布线对一些有特殊要求的信号往往要先进行手工布线，如易受干扰的信号导线、一些承载大电流的电源线和地线、时钟信号线等，并将这些已布通的导线锁定。再对其余的信号进行自动布线。手工交互布线常用的方法有对指定网络布线、对指定元件布线和对指定区域布线。2自动布线在自动布线前，应先锁定已经布通的导线。执行“Auto Route/All”

52、菜单命令，进入自动布线界面，先选中“Pre-routes”栏的“Lock All Pre-routes”项，再单击“Route All”，可保护预布线，并完成 PCB 的布线。3手工调整在手工调整布线过程中，选中“Tools/Preferences/Options/Automatically RemoveLoops”选项，允许自动删除布线回路。敷铜、包地、补泪滴敷铜、包地、补泪滴1敷铜“敷铜”就是在电路板上没有布线的地方铺设铜膜。往往将敷铜与地线或电源线连接起来，以提高 PCB 的抗干扰能力，改善散热条件。执行“Place/Polygon Plane”菜单命令， 进入放置敷铜界面。敷铜过程有时

53、会产生没有与任何网络连接的铜膜，称为“死铜”。双击敷铜，进入设置敷铜属性界面，可以直接修改敷铜的各个属性。技巧:(1)可设置不同区域采用不同的敷铜方式.另外,敷铜可覆盖不同连线,如覆盖所有的地线网络,这样可保证地线有足够宽度,便于散热.(2)敷铜的形状可以改变.若敷铜线宽大于或等于敷铜的栅格间距,敷的铜膜将会是没有间隙的全铜.电子线路 CAD 教案第 25页2包地包线（外围线）命令，可以将导线和焊盘用铜膜线包围起来，起到屏蔽的作用。使用时常常将包围线接地，所以习惯上称这种做法为“包地”。执行“Edit/Select/Net”菜单命令，将出现的选择鼠标指针指向需要的网络，单击鼠标左键选择该网络

54、。执行“Tools/Outline Selected Objects”菜单命令，完成包线操作如果要将包线接地，必须选中整个包线，即要选中包线的圆弧部分，进行一次整体修改，使其网络连接为接地，也要选中包线的直线部分，进行一次整体修改，使其网络连接也为接地。再用导线将包线连接到地线上。进行包地操作要注意选取网络时不能使用“Edit/Select/Physical Connection”命令，否则会产生不正确的结果。删除包地线时要执行：“Edit/Select/Connected Copper”菜单命令选中包线，再按快捷键“Ctrl+Delete”删除包线。3补泪滴钻孔时，应力易集中在导线与焊盘的连

55、接处而使接触处断裂。为了防止这种应力，将过渡区域设计为泪滴形状，称为补泪滴。补泪滴是为了提高 PCB 板的抗拉伸强度，提高 PCB 板的可靠性。执行“Edit/Select/Net”菜单命令。 选择需要补泪滴的网络，再执行“Tools/Teardrops”菜单命令，进入补泪滴界面。电子线路 CAD 教案第 26页七、七、设计规则的应用范围设计规则的应用范围每项设计规则的界面都有“Rule Scope”区域，用来设置规则的应用范围。每个规则可以设置多个范围，并且这些范围进行逻辑“与”操作，取满足条件的范围为当前规则的应用范围。1设置多个应用范围在使用逻辑“与”时要注意“与”后要能获得满足条件的范围。2多个范围条件的优先级顺序：当一个设计规则设置了多个范围条件时，它们之间存在优先级顺序。如在布线宽度规则中，既对电源网络设置了线宽，也对整个 PCB 设置了线宽。它们之间的优先级顺序依次为：NetComponentLayerWhole Board。【上机实训】对前期完成的所有电路图进行敷铜处理和包地和补泪滴处理。【上机提醒】1.敷铜时可重新选择安全间距(可设置得较大点),而且一张 PCB 图上可有采用不同电子线路 CAD 教案第 27页规则的多个敷铜区域.2.取消敷铜的方法同删除元件的方法,即用 DELETE.3.补泪滴后的取消有专门的菜单选项.【实训综述】