《双面印制电路板设计举例课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双面印制电路板设计举例课件（306页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 6.1 原理图到印制板原理图到印制板6.2 设置工作层设置工作层 6.3 元件布局操作元件布局操作 6.4 布线及布线规则布线及布线规则 6.5 信号完整性分析信号完整性分析 6.6 打印输出打印输出 习题习题 16.1 原理图到印制板原理图到印制板 6.1.1利用PCB向导生成包含布线区的印制板文件操作过程如下：1启动启动PCB Wizard在Protel99、Protel99SE状态下，执行“File”“File”“File”“File”菜单下的“New”“New”“New”“New”命令，在图1-6所示窗口内单击“Wizards”
2、“Wizards”“Wizards”“Wizards”标签；然后在图6-1所示窗口内，双击“Printed Circuit Board Wizard”(“Printed Circuit Board Wizard”(“Printed Circuit Board Wizard”(“Printed Circuit Board Wizard”(印制电路板向导)文件图标，即可弹出如图6-2所示的PCB生成向导。2图6-1向导列表3图6-2PCB向导42选择印制板类型选择印制板类型单击图6-2中的“Next”按钮，在图6-3所示窗口内，选择度量单位(英制单位还是公制单位)及印制板种类后，单击“Next”按
3、钮。建议选择英制单元(即mil)，因为多数元件标准封装图以mil为单位。图6-3选择印制板规格53选择印制板尺寸参数选择印制板尺寸参数在图6-3所示的印制板类型列表内，选择“Custom “Custom “Custom “Custom Made Made Made Made Board(Board(Board(Board(用用用用户户户户自自自自定定定定义义义义)”)”)”)”类型印制板后，进入如图6-4所示的印制板外型结构、尺寸选择窗。6值得注意的是，当选择“Custom“Custom“Custom“Custom”(用户自定义)类型(1)输入印制板边框宽、高尺寸，(2)当选择“圆弧”边框时，
4、还需进一步指定圆弧弓形的高度。74确定印制板信号层确定印制板信号层印制板信号层选择窗内选择印制板层数。图6-11选择印制板结构8Protel99 SE PCB生成向导信号层列表内没有提供单面板生成向导信号层列表内没有提供单面板对单面板来说，可选择不带金属化过孔的两信号层印制板，并在随后的布线操作中禁止在元件面内走线。对于双面板来说，一般选择具有金属化过孔的双面板，以提高布线时的布通率。如果没有金属过孔，而仅依靠元件引脚实现两信号层的连接，很难连线。95选择过孔类型选择过孔类型 选择印制板信号层、内电源地线层后，单击选择印制板信号层、内电源地线层后，单击“Next”按按钮，选择金属化过孔类型。钮
5、，选择金属化过孔类型。在双面板中，只能选择穿通形式过孔。即使在四层以上电路板中，也应尽量避免使用盲孔或掩埋孔。106选择多数元件封装方式选择多数元件封装方式选择过孔类型后，单击“Next”按钮，在图6-13所示窗口内，根据电路板上多数元件封装形式选择元件安装类型。11图6-15布线规则128保存模板保存模板单击“Next”按钮后，将显示如图6-16所示的对话窗，询问是否将该模板作为样板保存。13图6-17完成印制板导入提示14图6-18生成的印制板边框15生成印制板后，即可通过“更新”或装入网络表文件方式将原理图中元件封装形式及连接关系信息传送到印制板文件中。166.1.2 6.1.2 通通过
6、过“更更新新”方方式式实实现现原原理理图图文文件件与与印印制制板板文文件件之之间的信息交换间的信息交换在原理图编辑状态下，通过“Update “Update “Update “Update PCB”(PCB”(PCB”(PCB”(更新PCB)命令，将原理图中元器件封装图及电气连接关系信息传递到PCB文件的操作过程操作过程如下：(1)在原理图编辑状态下，执行“Design”(设计)菜单下的“UpdatePCB”(更新PCB)命令，在如图6-19所示的“UpdateDesign”(更新设计)对话窗内，指定有关选项内容。各选项设置依据如下：选择“I/O端口、网络标号”连接范围。根据原理图结构，单击“
7、Connectivity”(连接)下拉按钮，选择I/O端口、网络标号的作用范围：17 对于单张电原理图来说，可以选择“SheetSymbol /Port Connections”、 “Net Labels and PortGlobal”或“OnlyPortGlobal”方式中的任一种。对于由多张原理图组成的层次电路原理图来说：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方块电路I/O端口一一对应，此外就再也没有使用I/O端口表示同一原理图中节点的连接关系，则将“Connectivity”(连接)设为S
8、heetSymbol/PortConnections。18图6-19“UpdateDesign”(更新设计)对话窗19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”(连接)设为NetLabelsandPortGlobal。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，在原理图编辑过程中，严格遵守同一设计项目内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”(连接)设为OnlyPortGl
9、obal。20“Components”(元件)选择。当“Updatecomponentfootprint”选项处于选中状态时，将更新PCB文件中的元件封装图；当“DeleteComponents”选项处于选中状态时，将忽略原理图中没有连接的孤立元件。根据需要选中“GeneratePCBrulesaccordingtoschematiclayer”选项及其下面的选项。(2)预览更新情况。单击“PreviewChange”(变化预览)按钮，观察更新后发生的改变，如图6-20所示。21图6-20更新信息22如果原理图不正确，则图6-20中的错误列表窗口内将列出错误原因，同时更新列表窗下将提示错误总数
10、，并 在 “Update Design”(更 新 设 计 )窗 口 内 ， 增 加“Warnings”(警告)标签，如图6-21所示。23图6-21原理图不正确时的更新信息24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，并单击“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错误提示信息为止。常见的出错信息、原因以及处理方式如下：Componentnotfound(找不到元件封装图)。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)中找不到。Advpcb.ddb文件包内的PCBFootprint.Lib文件包含了绝大多数元
11、件的封装图形，但如果原理图中某一元件封装形式特殊，在PCBFootprint.Lib图形库文件中找不到，就需要装入非常用元件封装图形库文件包。25解决办法是：单击“Cancel”按钮，取消更新操作。在“设计文件管理器”窗口内，单击PCB文件图标，进入PCB编辑状态，通过“Add/Remove”命令，装入相应元件封装图形库文件包。Nodenotfound(找不到元件某一焊盘)。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。例如，有些三极管电气图形符号引脚编号为 E、 B、 C， 而 Advpcb.ddb文 件 包 内 的 PCBFootprint.Lib常用元件封装图形库文件中的
12、TO-92A的引脚编号为1、2、3，彼此不统一。26解决办法是：修改三极管电气图形符号的引脚编号，并更新原理图。又如，当小型发光二极管采用SIP2(引脚间距为100mil)封装形式时，由于LED发光二极管电气图形符号引脚编号为A、K，而SIP2封装形式引脚编号为1、2，这时可能需要创建小型发光二极管专用封装图。FootprintXXnotfoundinLibrary(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，例如PCBFootprint.Lib中就没有小型发光 二 极 管 LED可 用 的 封 装 图 ， 解 决 办 法 是 编 辑 PCBFoot
13、print.Lib文件，并在其中创建LED的封装图，然后再执行更新PCB命令；或者原理图中给出的元件封装形式拼写不正 确 ， 例 如 将 极 性 电 容 Electro1的 封 装 形 式 写 作“RB0.2/0.4”，解决办法是返回原理图修正元件封装形式。27(3)执行更新。当图6-20所示的更新信息列表窗内没有错误提示时，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”(执行)按钮，则当原理图存在错误时，将给出如图6-22所示的提示信息。28图6-22原理图存在缺陷不能更新时的提示29需要注意的是：执行“Design”菜单下的“Update
14、PCB”命令后，如果原理图文件所在文件夹内没有PCB文件，将自动生成一个新的PCB文件(文件名与原理图文件相同)，如图6-23所示；如果当前文件夹内已存在一个PCB文件，将更新该PCB文件，使原理图内元件电气连接关系、封装形式等与PCB文件保持一致(更新后不改变未修改部分的连线)；如果原理图文件所在文件夹内存在两个或两个以上的PCB文件时，将给出如图6-24所示的提示信息，要求操作者选择并确认更新哪一个PCB文件。因此，在Protel99SE中，可随时通过“更新”操作，使原理图文件(.sch)与印制板文件(.PCB)保持一致。30图6-23执行“更新”命令自动生成的PCB文件31图6-24选择
15、需要更新的PCB文件32如果图6-20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6-25所示。可见，在Protel99SE中并不一定需要网络表文件。33图6-25更新“PCB创建向导”生成的PCB文件34如果执行“UpdatePCB”命令时，原理图文件(.sch)所在文件夹下没有PCB文件(更新时将自动创建一个空白的PCB文件)，或原来的PCB文件没有布线区边框，则执行“UpdatePCB”(更新PCB)命令时也能将原理图中元件封装及电气连接关系信息装入PCB文件内(如图6-26所示)，只是PCB编辑区内没有出现布线区边框。35图6-26元件封装图装入没有布
16、线区边框的PCB文件366.1.3 6.1.3 在禁止布线层内绘制布线区在禁止布线层内绘制布线区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“KeepOut”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，原则上可不断重复“单击、移动”操作方式画出一个封闭的多边形框。但由于电路边框直线段较长，为了便于观察，往往缩小了很多倍显示，精确定位困难，因此在禁止布线层内绘制电路板边框时，也可采用如下步骤进行：37(1)单击“放置”工具栏中的“导线”工具。(2)在禁止布线层内，通过“移动、单击鼠标左键固定起点，移动、单击鼠标左键固定
17、终点，单击鼠标右键结束”的操作方式分别画出四条直线段，如图6-27所示。在绘制这四条边框线时，可以暂时不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。38图6-27画出四条直线39(3)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)，将光标移动绘图区内适当位置，并单击鼠标左键，设置绘图区原点。(4)将鼠标移到直线上，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6-28所示，然后单击“OK”按钮退出。40图6-28修改直线选项属性41在本例中，布线区尺寸暂定为8000mil6000mil，因此下边框线
18、段的起点坐标(X,Y)为(0，0)，终点坐标(X,Y)为(8000，0)；右边框线段的起点坐标(X,Y)为(8000，0)，终点坐标(X,Y)为(8000，6000)；上边框线段的起点坐标(X,Y)为(8000，6000)，终点坐标(X,Y)为(0，6000)；左边框线段的起点坐标(X,Y)为(6000，0)，终点坐标(X,Y)为(0，0)。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6-29所示。42图6-29修改四条直线段起点和终点坐标后获得的矩形框436.1.4 6.1.4 通过网络表装入元件封装图通过网络表装入元件封装图Prote
19、l99SE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装入网络文件前的准备工作(1)编辑好原理图文件并生成网络表文件(.Net)。有关原理图编辑方法、网络表文件创建过程的内容在第2、3章介绍过，这里不再重复。(2)执行“File”菜单下的“New”命令，在如图1-6所示的新文档选择窗口内，选择“PCBDocument”(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。442重新设置绘图区原点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“Ed
20、it”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布线区边框在禁止布线层内设置布线区边框(1)单击PCB编辑区下边框上“KeepOut”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6-30所示。具体操作过程在前面已介绍过，这里不再重复。45图6-30布线区边框464装入网络表文件装入网络表文件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6-31所示窗口内装入原理图网络表
21、文件。47图6-31装入原理图网络表文件48(2) 单击图6-31中“Netlist File”文本框右侧的“Browse”(浏 览 )按 钮 ， 在 图 6-32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，即可在图6-31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6-33所示。49图6-32选择装入网络表文件窗口50图6-33装入网络表文件后51如果网络表文件不在当前设计文件包内，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。(3)根据情况选择图6-33中的“Deleteco
22、mponentsnotinnetlist”(删除没有连接的元件)和“Updatefootprint”(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，再生成网络表文件，然后转到PCB编辑器重新装入网络表，直到在图6-33所示的网络宏列表窗口内没有出现错误为止。52网络宏列表窗内常见的出错信息、原因以及处理方式与通过“更新”方式将原理图中元件的连接关系转化为PCB文件元件关系相同。(5)当图6-33
23、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6-34所示。可见，装入网络表文件后，所有元件均叠放在布线区。53图6-34装入网络表后的结果54在 “Browse”(浏 览 )选 项 框 内 ， 选 择“Component”(元件)作为浏览对象，即可看到原理图中的元件已出现在浏览选项框内的浏览对象列表中，表明原理图中的元件封装图已自动装入PCB编辑区。装入网络表文件后，最好单击主工具栏内的“存盘”工具(或执行“File”菜单下的“Save”命令)，将装入了网络表后的印制板文件存盘.555分离重叠在一起的元件分离重叠在一起的元件对于通过“更新”
24、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图6-29中每一元件的封装图逐一移到布线区内(当然，在移动过程中，必要时可旋转元件朝向)；也可以使用“自动布局”命令，将元件封装图移到布线区内。但通过装入“网络表文件”方式更新或生成PCB文件中元件的电气连接关系时，装入网络表文件后，所有元件封装图重叠放在布线区内，如图6-34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，无需设置自动布局参数)。操作过程如下：(1)执行“Tools”菜单内的“Auto
25、Place”(自动布局)命令。(2)在如图6-35所示自动布局方式窗口内，分别选择菊花链状方式和快速放置方式。56图6-35设置自动布局方式57(3)单击“OK”按钮，启动自动布局过程，使重叠在一起的元件彼此分离，如图6-36所示，为随后进行的手工预布局提供方便。58图6-36执行“自动布局”后重叠在一起的元件已彼此分离596.2设置工作层执行“Design”菜单下的“UpdatePCB”命令(或执行“File”菜单下的“New”命令)生成的PCB文件，仅自动打开了Top(元件面)、Bottom(焊锡面)、KeepOut(禁止布线层)、Mech1(机械层1)及Multi(多层重叠)。在自动布局
26、、布线前，需要根据原理图连线的复杂程度、抗干扰性能指标高低、印制板生产设备及工艺水平、成本等因素，确定印制电路板的层数，原则上能用单面板则不要用双面板，能用双面板就不用多层板。原因是电路板层数越多，对印制板生产设备、工艺要求就越高，工序也就越多，导致成本上升。60由于图2-96所示电路系统中集成电路芯片较多，需要使用双面电路板，操作过程如下：执行“Design”菜单下的“Options”命令，并在弹出的“DocumentOptions”(文档选项)窗内，单击“Layers”标签，在如图5-5所示窗口内选择工作层。由于是双面板，只需选择信号层中的“Top”(顶层，即元件面)、“Bottom”(底
27、层，即焊锡面)，关闭中间信号层。为了降低PCB生产成本，只在元件面上设置丝印层(除非有特殊要求)。因此，在“Silkscreen”选项框内，只选择“Top”。假设所有元件均采用传统穿通式安置方式，没有使用贴片式元件，因此也就不用PasteMask(焊锡膏)层。61打开阻焊层选项框的“Bottom”和“Top”，即两面都要上阻焊漆。在“Other”选项框内，选中“Conne”(元件连接关系)复选项，以便在PCB编辑区内显示出表示元件电气连接关系的“飞线”，因为在手工调整布局时，通过“飞线”即可直观地判断是否需要旋转元件方向、调整元件位置。同时也要选择“DRCError”(设计规则检查)复选项，这
28、样在移动元件、印制导线、焊盘、过孔等操作过程中，当两个导电图形(印制导线、焊盘或过孔)间距小于设定的安全间距时，与这两个节点相连的导线、焊盘等显示为绿色，提示这两个导电图形间距不够。一般需要打开Mech1(机械层1)和Mech4(机械层4)，以便在机械层4内绘制电路板边框、对准孔，在机械层1内放置注标尺寸或说明性文字等信息。62单击图5-5中的“Options”标签，选择可视栅格大小(一般设为20mil)、形状(线条)以及格点锁定距离(一般设为10mil)，然后单击“OK”按钮，关闭“DocumentOptions”(文档选项)设置窗。636.3元件布局操作6.3.1元件布局过程及要求1布局过
29、程布局过程对于一块元件数目多、连线复杂的印制板来说，全依靠手工方式完成元件布局耗时多，效果还不一定好(主要是连线未必最短)，而采用“自动布局”方式，连线可能最短，但又未必满足电磁兼容性要求，因此一般先按印制板元件布局规则，用手工方式放置好核心元件、输入/输出信号处理芯片、对干扰敏感的元件以及发热量大的功率元件，然后再使用“自动布局”命令放置剩余元件，最后再用手工方式对印制板上个别元件位置做进一步调整。总之，印制板元件布局对电路性能影响很大，绝对不能马虎。642元件布局原则元件布局原则尽管印制板形状及结构很多、功能各异，元件数目、类型也各不相同，但印制板元件布局还是有章可循的。(1)元件位置安排
30、的一般原则。在PCB设计中，如果电路系统同时存在数字电路、模拟电路以及大电流回路，则必须分开布局，使各系统之间耦合达到最小。在同一类型电路(指均是数字电路或模拟电路)中，按信号流向及功能，分块、分区放置元器件。输入信号处理元件、输出信号驱动元件应尽量靠近印制电路板边框，使输入/输出信号走线尽可能短，以减少输入/输出信号可能受到的干扰。65(2)元件离印制板机械边框的最小距离必须大于2mm以上，如果印制板安装空间允许的话，最好保留510mm。(3)元件放置方向。在印制板上，元件只能沿水平和垂直两个方向排列，否则不利于插件。对于竖直安装的印制电路板，当采用自然对流冷却方式时，集成电路芯片最好竖直放
31、置，发热量大的元件要放在印制板的最上方；当采用散热风扇强制冷却时，集成电路芯片最好水平放置，发热量大的元件要放在风扇直接吹到的位置。66(4)元件间距。对于中等布线密度印制板，小元件，如小功率电阻、电容、二极管、三极管等分立元件彼此间的间距与插件、焊接工艺有关：当采用自动插件和波峰焊接工艺时，元件之间的最小距离可以取50100mil(即1.272.54mm)；而当采用手工插件或手工焊接时，元件间距要大一些，如取100mil或以上，否则会因元件排列过于紧密，给插件、焊接操作带来不便。对于大尺寸元件，如集成电路芯片，元件间距一般为100150mil。对于高密度印制板，可适当减小元件间距。总之，元件
32、间距要适当，如果间距太小，除了不利于插件、焊接操作外，也不利于散热。67对于发热量大的功率元件，元件间距要足够大，以利于大功率元件散热，同时也避免了大功率元件间通过热辐射相互加热，以保证电路系统的热稳定性。当元件间电位差较大时，元件间距应足够大，以免出现放电现象，造成电路无法工作或损坏器件；带高压元件应尽量远离整机调试时手容易触及的部位，避免发生触电事故。但元件间距也不能太大，否则印制板面积会迅速增大，除了增加成本外，还会使连线长度变长，造成印制导线寄生电容、电阻、电感等增大，使系统抗干扰能力变差。(5)热敏元件要尽量远离大功率元件。68(6)电路板上重量较大的元件应尽量靠近印制电路板支撑点，
33、使印制电路板翘曲度降至最小。如果电路板不能承受，则可把这类元件移出印制板，安装到机箱内特制的固定支架上。(7)对于需要调节的元件，如电位器、微调电阻、可调电感等的安装位置应充分考虑整机结构要求；对于需要机外调节的元件，其安装位置与调节旋钮在机箱面板上的位置要一致；对于机内调节的元件，其放置位置以打开机盖后即可方便调节为原则。(8)在布局时IC去耦电容要尽量靠近IC芯片的电源和地线引脚，否则滤波效果会变差。在数字电路中，为保证数字电路系统工作可靠，在每一数字集成电路芯片(包括门电路和抗干扰能力较差的CPU、RAM、ROM芯片)的电源和地之间均需要放置IC去耦电容。69一方面，IC去耦电容是该数字
34、IC芯片的蓄能电容，它吸收了该集成块内有关门电路开、关瞬间引起电源波动而产生的尖峰脉冲，避免尖峰脉冲影响系统中的其他元件；另一方面，去耦电容也滤除了叠加在电源上的干扰信号，避免通过电源线干扰IC内部单元电路。去耦电容一般采用瓷片电容或多层瓷片电容，容量为0.010.1F，对于容量为0.1F的瓷片电容，寄生电感为5nH，共振频率约为7MHz，可以滤除10MHz以下的高频干扰信号。IC去耦电容容量选择并不严格，一般按系统工作频率f的倒数选择，例如，对于工作频率为10MHz的电路系统，去耦电容C取1/f，即0.1F。另一方面，为了提高电路的抗干扰能力，每10块中小功率数字IC，增加一个10F的蓄能电
35、容。70原则上在每一数字IC芯片的电源和地线间都要加接一个0.010.1F的瓷片电容，在中高密度印制板上，没有条件给每一块数字IC增加去耦电容时，也要保证每4块芯片加一个去耦电容；此外，在电路板电源入口处的电源线和地线间也需加接一个10F左右的钽电解电容(最好不要用铝电容，原因是铝电容由两层铝箔片卷成，寄生电感大，高频特性差，不能有效滤除电源中的高频干扰信号)以及一个0.01F的瓷片电容。71(9)时钟电路元件尽量靠近CPU时钟引脚。数字电路，尤其是单片机控制系统中的时钟电路，最容易产生电磁辐射，干扰系统内其他元器件。因此，布局时，时钟电路元件应尽可能靠在一起，且尽可能靠近单片机芯片时钟信号引
36、脚，以减少时钟电路的连线长度。如果时钟信号需要接到电路板外，则时钟电路应尽可能靠近电路板边缘，使时钟信号引出线最短；如果不需引出，可将时钟电路放在印制板中心。726.3.2手工预布局为自动布局做准备。1粗调元件位置粗调元件位置2进一步细调放置位置有特殊要求的元件进一步细调放置位置有特殊要求的元件3固定对放置位置有特殊要求的元件固定对放置位置有特殊要求的元件6.3.4设置自动布局参数731设置元件自动布局间距设置元件自动布局间距74单击“Add”按钮，可增加新的放置规则；在规则 列 表 窗 口 内 ， 单 击 某 一 特 定 规 则 后 ， 单 击“Delete”按 钮 ， 即 可 选 定 的
37、规 则 ； 单 击“Properties”按钮，可编辑选定的规则。当没有指定元件放置间距时，自动布局时默认的元件间距为10 mil。根据需要，单击图6-47中的“Add”按钮，在如图6-48所示窗口内，即可增加自动布局过程中元件间距约束规则。75图6-48设置元件安全间距及作用范围762设置元件放置方向设置元件放置方向在如图6-47所示窗口中，单击“RuleClasses(规则分类)”窗口下的“ComponentOrientationsRule”(元件放置方向)，在如图6-49所示窗口内，重新设定、修改元件的放置方向。77图6-49元件放置方向规则列表78单击“Add”按钮，在如图6-50所示
38、窗口内，即可增加新的放置规则。79图6-50设置元件放置方向803设置元件放置面设置元件放置面81图6-51元件放置面信息82图6-52设置元件放置面836.3.5自动布局确定并固定了关键元件位置后，即可进行“自动布局”，操作过程如下：(1)执行“Tools”菜单下的“AutoPlace”(自动放置)命令。(2)在如图6-53所示窗口内，选择自动布局方式和自动布局选项。84图6-53选择自动布局方式85在“Preferences”选项框内，选择“StatisticalPlace”(统计学)放置方式时，以连线距离最短作为布局效果好坏的判断标准。统计学放置方式选项如图6-53所示，可通过禁止/允许
39、某些选项干预布局结果，因此布局效果较好，但耗时长，需要等待。图中各项含义如下：GroupComponents(元件组)选项：当该选项处于选中状态时，网络表文件中关系密切的元件视为一个整体，即作为元件组对待，布局时尽量靠在一起。因此，一般要选择该选项，使组内的元件位置彼此相邻。86RotateComponents(旋转元件)选项：当该选项处于选中状态时，在自动布局过程中将根据连线最短原则，对元件进行必要的旋转。在PowerNets(电源网络)文本框内，输入电源网络标号名，如VCC。在“GroundNets”(地线网络)文本框内，输入地线网络标号名，如GND。在GridSize(格点间距)文本盒内
40、输入自动布局时栅格之间的距离，缺省时为20mil，即0.508mm。一般不用修改，当栅格间距太大时，元件布局后可能超出布线区。87 在 “Preferences”选 项 框 内 ， 选 择 “ClusterPlace”放置方式时，自动布局选项如图6-54所示，可见采用“菊花链状”放置方式时，以“元件组”作为放置依据，即只将组内元件放在一起，因此布局速度较快。由于不论采用何种放置方式，自动布局效果都不理想，最终还是需要手工调整元件布局，才能得到符合电磁兼容性要求、热稳定性好、布局合理的印制板。因此，建议采用“菊花链状”放置方式，并启用“快速放置元件”选项(如图6-54所示)，以缩短自动布局时间。
41、此外，用“统计学”放置方式进行自动布局时，位于布线区外的元件不会自动移到布线区内，甚至放在离布线区很远的地方，给手工调节元件布局带来不便。88图6-54菊花链状放置方式选项89(3)选择元件放置方式和有关自动布局选项后，单击“OK”按钮，即可启动元件自动布局过程。在以“统计学”作为元件放置方式的自动布局过程中，Protel99自动在PCB文件所在文件夹内创建Placen(n为1，2，3)临时文件，存放自动布局状态和最终结果，如图6-55所示。在自动布局过程中，将不断调整元件摆放位置，以便获得最佳的布局效果。因此，在自动布局过程中，要进行大量而复杂的计算，耗时从几秒到几十分钟不等，得耐心等待(等
42、待时间的长短与计算机的档次、原理图复杂程度、元件放置方式以及自动布局选项设置有关)，最好不要强行关闭图6-55所示的布局状态窗口，终止自动布局过程，除非用户仅仅是为了通过“自动布局”操作将重叠在一起的元件分开。90图6-55元件自动布局状态91(4)元件自动布局操作结束后，将自动更新PCB元件窗口内元件位置，如图6-56所示。92图6-56采用“菊花链状”放置方式的自动布局结果93布局后，在印制板中用“飞线”表示元件的连接关系，但飞线仅仅是一种示意性连线，并不是真正的印制导线。此外，飞线也不能删除，但可以通过“View”菜单下的“Connections”系列命令隐藏与特定节点、元件相连的一组飞
43、线或全部飞线。在自动布局过程中，当布线区太小，无法按设定距离放置原理图内所有元件封装图时，布局结束后，将发现个别元件放在禁止布线区外，如图6-57所示。94图6-57布线区太小无法容纳元件封装图956.3.6手工调整元件布局96图6-61调整结果97图6-63印制电路板外形98GB931688推荐的印制电路板外形尺寸如表6-1所示，其中“”为优先采用尺寸，而“”为可采用尺寸。为防止印制电路板外形加工过程中触及印制导线或元件引脚焊盘，布线区尺寸要小于印制电路板外形尺寸。每层(元件面、焊锡面及内信号层、内电源/地线层)布线区的导电图形与印制板边缘的距离必须大于1.25mm(可取50mil)，对于采
44、用导轨固定的印制电路板上的导电图形与导轨边缘的距离要大于2.5mm(可取100mil)，如图6-64所示。99表6-1GB931688规定的外形尺寸表略100图6-64印制电路板外边框与布线区之间的最小距离101印制电路板布线区域的大小主要由安装元件类型、数量以及连接这些元件所需的印制导线决定。在印制电路板外形尺寸已确定的情况下，布线区受制造工艺、固定方式(通过螺丝或导轨槽)以及装配条件等因素限制。因此，在没有特别限制的情况下，可在手工调整元件布局，获得布线区大致尺寸后，再从印制电路板外形尺寸国家标准GB931688中选定外形尺寸。如在本例中，布线区大致尺寸为4800mil3600mil(即1
45、22mm91mm)，从表6-1中查出与该尺寸最接近的推荐使用的印制板外形尺寸为140mm100mm，因此选择140mm100mm(即5510mil3940mil)作为印制板最终外形尺寸。(5)根据印制板最终尺寸，利用“导线”、“圆弧”等工具在机械层4内分别绘制出印制电路板的外边框和对准孔，如图6-65所示。102图6-65在机械层4内画出了印制板边框(双线)和对准孔1036.4 布线及布线规则布线及布线规则 1布线规律布线规律在布线过程中，必须遵循如下规律：(1)印制导线转折点内角不能小于90，一般选择135或圆角；导线与焊盘、过孔的连接处要圆滑，避免出现小尖角。由于工艺原因，在印制导线的小尖
46、角处，印制导线有效宽度小，电阻增大；另一方面，小于135的转角，会使印制导线总长度增加，也不利于减小印制导线的寄生电阻和寄生电感。104(2)导线与焊盘、过孔必须以45或90相连。(3)在双面、多面印制板中，上下两层信号线的走线方向要相互垂直或斜交叉，尽量避免平行走线；对于数字、模拟混合系统来说，模拟信号走线和数字信号走线应分别位于不同面内，且走线方向垂直，以减少相互间的信号耦合。(4)在数据总线间，可以加信号地线，来实现彼此的隔离；为了提高抗干扰能力，小信号线和模拟信号线应尽量靠近地线，远离大电流和电源线；数字信号既容易干扰小信号，又容易受大电流信号的干扰，布线时必须认真处理好数据总线的走线
47、，必要时可加电磁屏蔽罩或屏蔽板；时钟信号引脚最容易产生电磁辐射，因此走线时，应尽量靠近地线，并设法减小回路长度。105(5)连线应尽可能短，尤其是电子管与场效应管栅极、晶体管基极以及高频回路。(6)高压或大功率元件应尽量与低压小功率元件分开布线，即彼此电源线、地线分开走线，以避免高压大功率元件通过电源线、地线的寄生电阻(或电感)干扰小元件。(7)数字电路、模拟电路以及大电流电路的电源线、地线必须分开走线，最后再接到系统电源线、地线上，形成单点接地形式。(8)在高频电路中必须严格限制平行走线的最大长度。106(9)在双面电路板中，由于没有地线层屏蔽，应尽量避免在时钟电路下方走线。例如，时钟电路在
48、焊锡面连线时，信号线最好不要通过元件面的对应位置。解决方法是在自动布线前，在元件面内放置一个矩形填充区，然后将填充区接地，必要时可将晶振外壳接地。(10)选择合理的连线方式。为了便于比较，图6-66给出合理及不合理的连线方式。107图6-66连线举例1082布线过程布线过程布线过程包括设置自动布线参数、自动布线前的预处理、自动布线、手工修改四个环节。其中自动布线前的预处理是指利用布线规律，用手工或自动布线功能，优先放置有特殊要求的连线，如易受干扰的印制导线、承受大电流的电源线和地线等；在时钟电路下方放置填充区，避免自动布线时，其他信号线经过时钟电路的下方。1096.4.1设置自动布线规则自动布
49、线操作前，必须执行“Design”菜单下的“Rules”命令，检查并修改有关布线规则，如走线宽度、线与线之间以及连线与焊盘之间的最小距离、平行走线最大长度、走线方向、敷铜与焊盘连接方式等是否满足要求，否则将采用缺省参数布线，但缺省设置难以满足各式各样印制电路板的布线要求。“DesignRules”(设计规则)设置窗包含“Routing”(布线参数)、“Manufacturing”(制造规则)、“HighSpeed”(高速驱动，主要用于高频电路设计)、“Placement”(放置)、“SignalIntegrity”(信号完整性分析)及“Other”(其他约束)标签，如图6-67所示。110图6
50、-67“DesignRules”设置窗1111设置布线参数设置布线参数1) 导线与焊盘导线与焊盘(包括过孔包括过孔)之间的最小距离之间的最小距离执 行 “Design”菜 单 下 的 “Rules”命 令 ， 在“DesignRules”(设计规则)窗口内，单击“Routing”(布线 参 数 )标 签 ”， 在 图 6-67所 示 窗 口 内 ， 单 击 “RuleClasses”(规则类型)列表窗下的“ClearanceConstraint”(安全间距)规则，即可重新设定不同节点导电图形(导线与焊盘及过孔)之间的最小距离。从图6-67中看出：系统默认的安全间距为10mil(即0.254mm
51、)，适用范围是整个电路板所有不同的网络节点，可根据需要重新设置：单击图6-67中“Properties”(特性)按钮，在如图6-68所示窗口内重新设置电路板上不同节点导电图形之间的最小距离。112图6-68安全间距设置窗113在“Rulescope”(适用范围)选项内，可以选择“WholeBoard”(整个电路板)、“Layer”(某一层)、“Net”(某一节点)或“NetClass”(某类节点，但需先通过“Design”菜单下的“Classes”命令预先定义)、“Component”(某一元件)、“ComponentClass”(某类元件，也需要先通过“Design”菜单下的“Classes
52、”命令预先定义)或某一区域。一般情况下，将适用范围设为“WholeBoard”，即适用于整个电路板。可 在 “Rule Attributes”(规 则 属 性 )框 内 的 “numClearance”(最小安全间距)文本框内输入特定数值，如100mil(即2.54mm)。114在适用的网络节点类型列表框内，可以选择“DifferentNetsOnly”(仅适用于不同节点)、“SameNetsOnly”(仅适用于相同节点)、“AllNets”(所有节点)。一般选择“DifferentNetsOnly”或“AllNets”。修改有关设置项后，单击“OK”按钮退出。必要时，也可以单击图6-67中的
53、“Add”(增加)按钮，在图6-68所示窗口内设置具有特殊要求的某一节点或某类节点的安全距离。例如，电路板中某一节点的电位较高，达上百伏，而其他点的电位较低，仅为几伏，为了提高耐压性能，可增大该节点的安全间距(有关安全间距取值规则可参阅第5章)。1152) 选择印制导线转角模式选择印制导线转角模式在图6-67所示窗口内，单击“RuleClasses”(规则类型)列表窗下的“RoutingCorners”(布线拐角)，即可重新设定印制导线转角模式，如图6-69所示。从图6-69中可看出，系统默认的转角模式为45(外角为45，内角就是135)，转角过渡斜线垂直距离为100mil(即2.54mm)，
54、适用范围是整个电路板内的所有导线。单击图6-69中“Properties”(特性)按钮，在图6-70所示窗口内即可重新设置转角模式及转角过渡斜线的垂直距离。116图6-69印制导线转角模式117图6-70转角模式设置窗118在“Style”(转角模式)列表窗内，可以选择：45Degrees(缺省设置)、90Degrees(即直角)、Rounded(圆角)三种转角模式中的一种。其中45转角模式最为常用，原因是转角处电阻较小，布线密度也较大；90不常用，尽管布线密度高，但转角处电阻较大，在高频电路中应尽量避免直角走线；而圆角走线转角处电阻最小，但布线密度也最低，因此仅用在高频电路中。在“Setba
55、ck”(过渡斜线垂直距离)文本盒内输入最小距离和最大距离。一般可以采用缺省值，不必修改。在“Filterkind”(适用范围)列表框内，选择转角作用范围，一般选择“WholeBoard”(整个电路板)。1193) 选择布线层及走线方向选择布线层及走线方向在图6-67所示窗口内，单击“RuleClasses”(规则类型)列表窗下的“RoutingLayers”(布线层)，即可弹出如图6-71所示的布线层选择窗口。120图6-71布线层选择窗口121单击图6-71中的“Properties”(特性)按钮，在图6-72所示窗口内，选择布线层和层内印制导线的走线方向。缺省状态下，仅允许在顶层(Top
56、Layer)和底层(Bottom Layer)布线，而中间层114处于关闭状态(NotUsed)。122图6-72布线层及走线方向设置窗123对于双面板来说，焊锡面上的走线方向最好与集成电路芯片放置方向一致(这样焊锡面上的连线不会穿越集成电路芯片引脚焊盘)，上下两层信号线尽量垂直走线，因此对于双面板来说，焊锡面上的走线方向与集成电路芯片排列方向相同，元件面上的走线方向与集成电路芯片成90。单击工作层右侧下拉按钮，即可选择该层走线方向，其中：“Horizontal”：水平方向；“Vertical”：垂直方向；“Any”：任意方向(即水平、垂直、斜45等均可)；124“45Up”：向上45角方向；
57、“45Down”：向下45角方向；而当工作层走线方向设为“NotUsed”时，表示不在该层走线。一般选择水平或垂直走线，这样上下两层信号耦合最小，有利于提高系统的抗干扰能力。4) 过孔类型及尺寸过孔类型及尺寸在图6-67中，单击“RuleClasses”(规则类型)列表窗下的“RoutingViaStyle”(过孔类型)，即可弹出如图6-73所示的过孔当前状态窗口。125图6-73过孔状态窗口126单击图6-73中的“Properties”(特性)按钮，在图6-74所示窗口内，即可重新选择过孔类型及尺寸。127图6-74过孔设置窗口128单击“Style”列表窗内的下拉按钮，即可选择过孔形式，
58、包 括 “Through Hole”(通 孔 )、 “Blind Buried AdjacentLayers”(相邻两层之间的盲孔或半通孔)、“Blind BuriedAnyLayersPair”(任意两层之间的盲孔或半通孔)。对于双面板来说，由于只有两个面，过孔自然是通孔；即使是多层电路板，在布线密度不高的情况下，也多选择通孔，因为通孔加工容易，成本低。过孔与焊盘不同，一般仅用于连接不同层上的印制导线，因此孔径可以小一些(但不能小于1/3板厚，否则加工难度大，成本高；而孔径太大时，会造成布线密度下降或布通率低)；孔径公差要求也不高。由于常用的纸质、玻璃布覆铜箔层压板厚度为1.62.4mm，而
59、过孔缺省值为28mil(约0.71mm)，外径可略小于元件引脚焊盘，缺省时为50mil(1.27mm)，因此，在小功率电路板上可采用缺省的过孔参数。1295) 设置布线宽度设置布线宽度在自动布线前，一般均要指定整体布线宽度及特殊网络，如电源、地线网络的布线宽度。设置布线宽度的操作过程如下：(1)设置没有特殊要求的印制导线宽度。在图6-67中，单击“RuleClasses”(规则类型)列表窗下的“WidthConstraint”(布线宽度限制)，即可弹出如图6-75所示的布线宽度状态窗口。130图6-75布线宽度状态窗口131单击图中的“Properties”(特性)按钮，在图6-76所示窗口内
60、，即可重新设置布线宽度。132图6-76布线宽度设置窗口133单 击 “Filter kind”(适 用 范 围 )下 拉 按 钮 ， 选 择“WholeBoard”(整个电路板)，然后在“RuleAttributes”(规则属性)列表窗内，直接输入最小线宽和最大线宽。线宽选择的依据是流过导线的电流大小、布线密度以及电路板生产工艺，在安全间距许可的情况下，导线宽度越大越好。缺省时，最小、最大线宽均为10mil，这对于数字集成电路系统非常合理。对于DIP封装的集成电路芯片，为了能够在集成电路引脚焊盘间走线，当焊盘为50mil时，线宽取1020mil(安全间距为2015mil)，当采用引脚间距更小
61、的集成芯片，如引脚间距为50mil的SOJ、SOL封装电路芯片时，最小线宽可以减到68mil。但对于以分立元件为主的电路系统，布线宽度可以取大一些，如30100mil等。设置好导线宽度后，单击“OK”按钮退出。134(2)设置电源、地线等电流负荷较大网络的导线宽度。在电路板中，电源线、地线等导线流过的电流较大，为了提高电路系统的可靠性，电源、地线等导线宽度要大一些。自动布线前，最好预先设定，操作过程如下：单击图6-75中的“Add”按钮，在如图6-76所示的导线宽度设置窗口内，单击“Filterkind”(适用范围)下拉按钮，在弹出的列表窗内选择“Net”(节点)，接着在“Net”(网络名)文
62、本盒内输入相应的网络名，如VCC(假设电源网络标号为VCC)、GND(地线)等；在线宽窗口内直接输入最小、最大线宽，如图6-77所示。135图6-77电源线宽度设置窗口136单击“OK”按钮后，即可发现线宽状态窗口内多了电源线宽度信息行，如图6-78所示。137图6-78增加了电源宽度后的线宽信息138单击“Add”按钮，设置地线(网络标号为GND)或其他需要特殊处理的网络的布线宽度。在如图6-78所示的布线宽度状态窗口内，单击某一布线宽度 设 置 项 后 ， 可 通 过 “Delete”按 钮 删 除 或“Properties”(特性)按钮修改。6) 选择布线模式选择布线模式所谓布线模式，就
63、是设置焊盘之间的连线方式。对于整个电路板，一般选择最短布线模式，而对于电源网络(VCC)、地线(GND)网络来说，应根据需要选择最短模式、星形模式或菊花链状模式。例如，对于要求单点接地的电路系统，则电源网络(VCC)、地线网络(GND)可采用星形(Starburst)布线模式。139在图6-67中，单击“RuleClasses”(规则类型)列表窗下的“RoutingTopology”(布线拓扑模式)，即可弹出如图6-79所示的布线模式状态窗口。140图6-79布线模式状态窗口141单击图6-79中的“Properties”(特性)按钮，在图6-80所示窗口内，即可重新选择布线模式。142图6-
64、80布线模式设置窗口143单击“Filter kind”(适用范围)下拉按钮，选择“Whole Board”(整 个 电 路 板 )， 然 后 单 击 “RuleAttributes”(规则属性)列表窗内的下拉按钮，选择“Shortest”(最短布线模式)，然后单击“OK”按钮退出。接着，单击图6-79所示窗口内的“Add”按钮；在图6-80所示窗口内，单击“Filterkind”(适用范围)下拉按钮，选择“Net”(节点)，并在节点文本盒内输入VCC(电源网络)；单击“RuleAttributes”(规则属性)列表窗内的下拉按钮，选择“Starburst”(星形模式)或某一菊花链状模式，然后
65、单击“OK”按钮退出。按同样方式再设置地线网络的布线模式。1447) 确定网络节点布线优先权确定网络节点布线优先权在电路系统中，某些网络的布线有特殊要求，如输入/输出信号线尽可能短，电源线、地线也尽可能短，布线时对有特殊要求的网络可优先布线。Protel99提供了0100级布线优先权(0最低，100最高)设置，即可以定义100个网络的布线顺序。在图6-67中，单击“RuleClasses”(规则类型)列表窗下的“RoutingPriority”(布线优先权)，即可弹出如图6-81所示的布线优先权状态窗口。145图6-81布线优先权状态窗口146单击图中的“Properties”(特性)按钮，在
66、图6-82所示窗口内，即可重新选择布线优先权。147图6-82布线模式设置窗口148单击“Filterkind”(适用范围)下拉按钮，选择“WholeBoard”(整个电路板)，然后单击“RuleAttributes”(规则属性)列表窗内优先权文本盒右侧的递增或递减按钮，选择所需的优先权(整个电路板的优先权一般设为0，即最低)，然后单击“OK”按钮退出。通过“Add”按钮，增加有特殊要求的某一节点或某类节点的优先权。8) 表面封装元件引脚焊盘与转角间距表面封装元件引脚焊盘与转角间距如果印制板含有表面封装元件SMD，可单击图6-67中“Rule Classes”(规 则 类 型 )列 表 窗 下
67、 的 “SMD To CornerConstraint”选项，设置表面封装器件引脚焊盘与转角之间的距离。设置的布线规则越严格，限制条件越多，自动布线时间就越长，布通率就越低，布线效果就越好。149根据需要还可以进入制造规则、高速驱动、放置和其他标签，设置有关布线参数，下面再简要介绍其中一些较重要的布线规则含义及设置依据。2制造规则设置制造规则设置执行“Design”菜单下的“Rules”命令,在图6-67所示窗口内，单击“Manufacturing”(制造规则)标签，即可对制造规则进行检查和设置。这些规则包括布线夹角、受限制的布线区、焊盘铜环最小宽度、焊锡膏层扩展宽度、敷铜层与焊盘连接方式、内
68、电源/地线层安全间距、内电源/地线层连接方式、阻焊层扩展宽度等，如图6-83所示。150图6-83制造规则设置窗口151图6-83中，“布线夹角”定义了最小布线夹角；“焊盘铜环最小宽度”定义了焊盘铜环的最小值；而“焊锡膏层扩展宽度”则定义了焊锡膏层是否要扩展，如果电路板没有表面封装元件，就没有焊锡膏层，当然也就没有必要关心“焊锡膏层扩展宽度”设置。“受限制的布线区”用于设置布线时只能在该区域内或区域外走线，其作用类似于在印制板上设置填充区或敷铜区。由于“自动布线”操作不接受这一约束，因此不希望在特定面的特定区域走线时，多使用敷铜区或填充区。“内电源/地线层安全间距”定义了在多层印制板中，内电源
69、/地线层与过孔、焊盘之间的最小间距，而“内电源/接地层连接方式”则定义了与内电源/地线层相连的焊盘及过孔的连接方式。由于单面、双面印制电路板没有内电源/地线层，因此不必考虑这一参数。152“阻焊层扩展宽度”用于定义阻焊层扩展宽度。缺省时，阻焊层扩展宽度为4mil，一般不用修改。例如，某焊盘铜环大小为62mil，该焊盘在阻焊层上的大小为“焊盘铜环大小+2倍的阻焊层扩展宽度”，即70mil。“敷铜区与焊盘连接方式”定义了与敷铜区相连的焊盘形状，在印制电路板中，为了提高抗干扰性能，减少接地电阻，改善散热条件，常使用敷铜方式，而敷铜区一般与地线相连，这就涉及到地线网络焊盘与敷铜区的连接方式问题。设置“
70、敷铜层与焊盘连接方式”的操作过程如下：(1)单击图6-83中“RuleClasses”(规则分类)列表窗下的“PolygonConnectStyle”(敷铜层连接方式)，即可观察到敷铜层与焊盘连接方式列表，如图6-84所示。153图6-84敷铜层与焊盘连接方式列表154(2)单击图中的“Properties”(特性)按钮，在图6-85所示窗口内，即可重新选择敷铜区与焊盘的连接方式。155图6-85敷铜区与焊盘连接方式设置窗156可以选择“Relief Connect”(辐射连接)和“DirectConnect”(直接连接)两种连接方式之一。当选择辐射连接方式时，必须给出连接铜膜的条数(2或4条
71、)、方向(90或45)以及连接线条铜膜宽度。在辐射连接方式中，敷铜层与元件引脚焊盘仅通过2或4条宽度很小的铜膜相连，敷铜层上的热量不容易传到元件引脚，常用在发热量较大的印制板上，但制作成本相对较高。而采用直接连接方式时，与敷铜层相连的焊盘直接压在敷铜层上，制作工艺相对简单，缺点是敷铜层上的热量容易传到元件引脚，一般用在小功率电路板上。辐射连接与直接连接的区别如图6-86所示。157图6-86敷铜层与焊盘连接方式比较158(3)设置敷铜层与焊盘连接方式及适用范围后，单击“OK”按钮退出。设置了敷铜层与焊盘连接方式后，放置敷铜层时就按指定方式与焊盘连接，如图6-86所示。3高速驱动规则设置高速驱动
72、规则设置执行“Design”菜单下的“Rules”命令，在图6-67所示窗口内，单击“HighSpeed”(高速驱动)标签，即可对菊花链分支长度、布线长度、平行走线最大长度等进行设置，如图6-87所示。高速驱动规则主要用于约束高频及时钟信号频率较高的数字电路的布线，其中：“最大布线长度”用于限制连线的最大长度；“匹配网络长度”用于设置有阻抗匹配要求的网络的布线长度；“最大过孔数”用于限定过孔的数量；而“平行布线设置”用于设定平行走线的间距和平行走线的长度。159图6-87高速驱动规则设置窗1606.4.2自动布线前的预处理完成布线规则设置后，自动布线前，应根据布线密度及不同面上的走线方向重新确
73、定元件引脚焊盘的形状及尺寸。执行“更新”或“装入网络表”操作后，印制板编辑区内所有元件的引脚焊盘均采用元件封装库文件中定义的焊盘形状，但未必合理。例如，在布线密度较大的单面印制板中，当焊盘铜环面积较小时，焊盘附着力低，焊接过程中，焊盘容易脱落。因此，最好加大焊盘尺寸，或将圆形焊盘改为椭圆形焊盘。对于以穿通方式安装的集成电路芯片，也可以将圆形焊盘改为椭圆形焊盘，以提高焊盘的附着力，但在改变焊盘尺寸时必须注意不能减小引脚焊盘间距，否则会造成引脚间不能走线。161可通过如下方式批量修改元件引脚焊盘的形状、大小：将鼠标移到待修改的引脚焊盘上，双击左键，进入焊盘属性设 置 窗 ， 修 改 有 关 选 项
74、 ， 如 尺 寸 、 形 状 后 ， 单 击“Global”(全局)按钮，设置好修改条件及修改项目后，单击“OK”按钮退出，即可一次同时修改满足条件的焊盘的形状及尺寸。另外，为了提高抗干扰能力，还需在时钟电路下方放置一敷铜区或用导线工具绘制一封闭的矩形框，防止自动布线时在该区域走线；为了减少接地电阻，改善散热条件，还需要在TO-220封装的功率元件四周放置填充区。162例如，在图6-61中，需要在时钟电路下方放置一个与地线相连的敷铜区，以防止自动布线时在时钟电路下方(即元件面)对应区域走线；在元件面内，三端稳压块下方放置与地线相连的填充区，利用填充区充当大功率元件散热片。可通过如下方式批量修改
75、元件引脚焊盘的形状、大小：将鼠标移到待修改的引脚焊盘上，双击左键，进入焊盘属性设置窗，修改有关选项，如尺寸、形状后，单击“Global”(全局)按钮，设置好修改条件及修改项目后，单击“OK”按钮退出，即可一次同时修改满足条件的焊盘的形状及尺寸。163另外，为了提高抗干扰能力，还需在时钟电路下方放置一敷铜区或用导线工具绘制一封闭的矩形框，防止自动布线时在该区域走线；为了减少接地电阻，改善散热条件，还需要在TO-220封装的功率元件四周放置填充区。例如，在图6-61中，需要在时钟电路下方放置一个与地线相连的敷铜区，以防止自动布线时在时钟电路下方(即元件面)对应区域走线；在元件面内，三端稳压块下方放
76、置与地线相连的填充区，利用填充区充当大功率元件散热片。1641敷铜区放置及编辑敷铜区放置及编辑放置敷铜区的操作过程如下：(1) 单 击 “Place”(放 置 )工 具 栏 内 的 “PlacePolygonPlane”(放置敷铜区)工具，在如图6-88所示敷铜区选项设置窗口内，指定敷铜区的有关参数后，单击“OK”按钮退出。165图6-88敷铜层选项设置166敷铜区各选项参数含义如下： 在 “Net Options”(节 点 选 项 )框 内 ， 单 击“ConnecttoNet”下拉按钮，在节点列表窗内找出并单击与敷铜区相连的节点，如GND、VCC等；单击“是否覆盖与敷铜区相连的网络连线”复
77、选框，即选用该选项。在“HatchingStyle”(敷铜区细线条形状)选项框内，单击所需的细线段形状，确定敷铜区内部细线条的形状，可选择的线条形状有小方格、斜45小方格(菱形)、水平线条、垂直线条、没有细线等，如图6-89所示。167图6-89敷铜区内线段形状168在“PlaneSettings”(敷铜层设置)框内，输入线段间距、线段宽度以及所在工作层。在“SurroundPadsWith”(敷铜区包围焊点方式)框内，选择“八角形”或“圆弧形”方式(一般多选择圆弧形)。(2)将光标移到敷铜区起点，单击鼠标左键，固定多边形第一个顶点；移动光标到多边形第二个顶点，单击鼠标左键固定，不断重复移动，
78、单击鼠标左键操作，再单击右键结束，即可绘出一个多边形敷铜区，如图6-90所示。169图6-90在元件面内、时钟电路下方放置了一个敷铜区170在绘制多边形操作过程中，如果最后一个顶点与第一顶点不重合，则Protel99PCB编辑器会自动在第一顶点和最后一个顶点间放置一条连线，形成一个封闭多边形。值得注意的是：如果在敷铜层属性窗口内，指定了与敷铜层连接的节点，且选中“RemoveDeadCopper”选项，那么当多边形没有覆盖特定节点，单击鼠标右键结束时，敷铜区只闪动一下即消失，即敷铜区绘制操作无效。(3)修改敷铜区属性。将鼠标移到敷铜区内任一位置，双击鼠标左键，激活敷铜区属性窗，然后即可重新设定
79、敷铜层参数，如线条宽度、线条间距、形状等。单击“OK”按钮，关闭敷铜层属性设置窗口，即可显示出如图6-91所示的重建提示。171图6-91修改敷铜区属性后的提示信息172(4)敷铜区的删除。在PCB编辑区内，可通过如下步骤删除敷铜区、元件封装图： 执 行 “Edit”菜 单 下 的 “SelectToggleSelection”命令，将光标移到敷铜区内任一位置，单击鼠标左键选定。此时，仍处于选定操作状态，可以继续选定另一需要删除的敷铜区或元件。完成选定后，单击鼠标右键，退出选定操作状态。执行“Edit”菜单下的“Clear”(清除)命令，即可删除已选定的敷铜区。1732放置填充区放置填充区放置
80、填充区的操作过程如下：(1)单击“Place”工具栏内的“PlaceFill”(放置填充区)，按下Tab键，在如图6-92所示的填充区属性设置窗口内，选定填充区所在工作层、与填充区相连的节点、旋转角等参数后，单击“OK”按钮，退出填充区属性设置窗。174图6-92填充区属性设置窗175(2)将光标移到编辑区特定位置，单击鼠标左键，固定矩形填充区对角线的一个端点(一般是左上角)；移动光标，即可观察到填充区对角线另一端点随光标的移动而移动，单击鼠标左键固定填充区对角线第二端点，这样便获得矩形填充区。(3)可以通过“移动、单击、移动、单击”继续绘制另一填充区，也可以单击鼠标右键退出命令状态。利用上面
81、的操作方法在图6-61中的元件面内，三端稳压块下方放置填充区，如图6-93所示。删除填充区的方法与删除印制导线、焊盘、过孔的方法相同，例如将鼠标移到填充区内任一点处，单击鼠标左键选中后，按下Delete键即可。176图6-93放置填充区1776.4.3自动布线经过以上处理后，就可以使用“AutoRoute”菜单下的有关命令进行自动布线。这些命令包括“All”(对整个电路板自动布线)、“Net”(对一网络进行布线)、“Connection”(对某一连线进行布线)、“Component”(对某一元件进行布线)、“Area”(对某一区域进行布线)。在自动布线过程中，若发现异常，可即时执行该菜单下的“
82、Stop”命令，停止布线；通过“Pause”命令暂停布线；通过“Restart”命令重新开始。此外，在布线过程中，出现异常时，可通过“Tools”菜单下的“Un-Route”命令组拆除全部或部分印制导线，待修改布线规则后，再通过“AutoRoute”菜单命令重新布线。拆除布 线 命 令 包 括 “Un-RouteAll”(拆 除 所 有 连 线 )、 “Un-RouteNet”(拆 除 某 一 节 点 的 所 有 连 线 )、 “Un-RouteConnection”(拆除连接于两个焊盘之间的一条印制导线)和“Un-RouteComponent”(拆除与某一元件相连的多条连线)。178在执行全
83、局自动布线操作前，对有特殊要求的节点、连线可先预布线，并锁定。全局布线过程如下：(1)单击主工具栏内的“ShowEntireDocument”(显示整个画面)按钮，以便在全局自动布线过程中能观察到整个布线画面。这一步并非必须进行，但在全局自动布线时，若能看到整个布线过程将容易判别布线进程和效果，以便决定是否终止布线操作。(2)执行“AutoRoute”菜单下的“All”命令，启动自动布线进程，即可观察如图6-94所示的自动布线进程。179图6-94自动布线进程180在自动布线过程中，需要进行复杂的计算，可能需要等待一定时间。布线时间的长短取决于电路板连线的复杂程度、布线规则设置和计算机的运算速
84、度。自动布线结果如图6-95所示，从中我们可以看出虽然布通率为100%，但局部区域布线效果并不理想，最常见的现象是走线拐弯多，造成走线过长，也不美观（如图6-96所示）；布线密度不合理，没有充分利用印制板空间，所有这些不合理的走线均需要手工修改。181图6-95全局自动布线结果182图6-96自动布线缺陷举例1836.4.4手工修改1修改走线的方法修改走线的方法修改走线的基本方法是利用“Tools”菜单下的“Un-Route”命令组，如“Un-RouteNet”(拆除与某一节点相连的连线)、“Un-RouteConnection”(拆除某一条印制导线)和“Un-RouteComponent”(
85、拆除与某一元件连接的连线)拆除不合理连线，然后再通过手工或“AutoRoute”菜单下的“Net”(对指定节点布线)、“Connection”(对指定飞线布线)、“Component”(对指定元件布线)等命令重新布线。此外，在调整走线操作过程中，也会用“Edit”菜单下的“MoveBreakTrack”命令切割并移动印制导线位置(导线两个端点不动)；用“Edit”菜单下的“MoveDrawTrackEnd”命令移动印制导线端点位置；用“Edit”菜单下的“MoveRe-Route”命令重新走线。184在手工调整走线操作时，为使连线端点在焊盘、过孔或线段的中心，往往将局部区域放大了很多倍，显示出
86、焊盘 编 号 ， 如 果 感 到 影 响 视 线 ， 可 执 行“ToolsPreferences”命令，并在弹出的“Preferences”(特性选项)窗内，单击“Show/Hiden”(显示/隐藏)标签，分别取消“Other”选项列表中“ShowPadNet”复选框内的“”(即不显示焊盘上的网络名称)和“ShowPadNumber”复选框内的“”(即不显示焊盘编号)。为了定位精确，单击图5-8所示的“CursorStyle”(光标形状)按钮，选择大90光标；并单击“LoopRemoval”(删除回路布线)前的复选框，允许自动删除回路布线，这样即可直 接 在 两 节 点 间 重 新 连 线
87、， 而 不 用 执 行 “Un-RouteConnection”命令拆除指定的连线。1852修改拐弯很多的走线举例修改拐弯很多的走线举例下面以修改图6-96所示导线为例，介绍修改走线的操作过程：(1)执行“Tools”菜单下的“Un-RouteConnection”命令。(2)将光标移到待拆除的连线上，如图6-97所示。186图6-97将光标移到指定的连线上187(3)单击鼠标左键，光标下的连线即刻变为飞线，如图6-98所示。这时仍处于命令状态，如果还需要拆除其他连线，可将光标移到相应的连线上并单击鼠标左键，继续拆除连线，只有单击右键才返回空闲状态，这与SCH编辑器相似。188图6-98连线拆
88、除后恢复为“飞线”189其实，直接将鼠标移到特定导线上，单击左键选择后，按下Del键，也可以将鼠标下的连线段恢复为“飞线”，但这种操作方式每次仅能拆除连线中的一段，而一条拐弯很多的连线往往由多段组成，操作效率要低一些。(4)单击编辑区下的特定工作层，选择连线所在层。(5)单击“Place”工具栏内的“Wire”工具。(6)必要时，按下Tab键，在导线属性选项窗内选择导线宽度、锁定状态等选项。190在“导线属性”窗口内重新设置导线宽度时，导线宽度的取值范围受“布线宽度规则”限制。例如，在“布线宽度规则”中将某节点最小线宽设为10mil，最大线宽设为20mil，则无论是自动布线还是手工连线，与该节
89、点相连的印制导线宽度就被限制在1020mil之间，除非执行“Design”菜单下的“Rules”命令，在“布线宽度”规则窗口内，修改对应节点的线宽范围。191(7)将光标移到与飞线相连的焊盘上，单击左键固定连线起点，移动鼠标用手工方式绘制印制导线。在连线过程中，拐弯及终点处均要单击左键固定。完成特定连线后，必须单击右键结束。这时仍处于连线状态，可以将光标移到其他飞线焊盘上，继续连线。修改图6-96所示区域不合理连线后的结果如图6-99所示。可见，修改后的连线不仅拐弯少，连线长度也短了。192图6-99修改后的连线1933增加电源、地线及其他大电流负荷导线的线宽增加电源、地线及其他大电流负荷导线
90、的线宽导线均有寄生电阻和寄生电感，而寄生电感的大小与印制导线长度成正比、与印制导线宽度的对数成反比；寄生电阻的大小与印制导线长度成正比、与印制导线宽度成反比。因此，为了减小印制导线的寄生电阻、寄生电感，除了尽可能缩短连线长度外，在布线密度许可的情况下，应加大电源线、地线及其他大电流负荷印制导线的宽度，如图6-100中的三条连线是交流电源输入端及整流输出端，电流负荷较大，应该加宽。其操作过程如下：194图6-100需要加宽的连线195(1)单击“Tools”菜单下的“Un-RouteConnection”(拆除连线)命令，将光标移到需要拆除的连线上单击鼠标左键，逐一拆除需要加大宽度的印制导线，如
91、图6-101所示。196图6-101拆除需要加宽的连线197(2)执行“Design”菜单下的“Rules”命令；在图6-67所示窗口内，单击“Routing”标签，在“RuleClasses”(规则分类)窗口内找出并单击“WidthConstraint”(连线宽度)设置项；在如图6-77所示连线宽度设置列表窗口内，单击“Board”设置项，再单击“Properties”按钮，进入导线宽度设置窗，将导线最小宽度和最大宽度均设为50mil，如图6-102所示；然后单击“OK”按钮返回。198图6-102将板上印制导线最小/最大宽度均设为50mil199(3)执行“AutoRoute”菜单下的“C
92、onnection”命令，将光标移到飞线上，单击鼠标左键，对飞线重新布线。完成了连线后，单击鼠标右键，退出连线状态，操作结果如图6-103所示。200图6-103修改结果2016.4.5布线后的进一步处理1设置泪滴焊盘及泪滴过孔设置泪滴焊盘及泪滴过孔完成连线的手工调整后，根据需要将特定区域内的焊盘变为泪滴焊盘，以提高焊盘(包括过孔)与印制导线连接处的宽度。设置泪滴焊盘的操作过程如下：(1)单击主工具栏内的“选择”工具，选择将要泪滴化的区域。(2)执行“Tools”菜单下的“TeardropsAdd”命令，将选中的焊盘、过孔变为泪滴状态，再单击主工具栏内的“解除选中”工具，即可获得如图6-104
93、所示的泪滴化结果。202图6-104焊盘泪滴化处理结果203如 果 希 望 取 消 泪 滴 化 处 理 ， 则 选 定 后 执 行“Tools”菜单下的“TeardropsRemove”命令，即可将选定区域内的焊盘恢复为原来状态。2设置大面积填充区设置大面积填充区为了提高电路，尤其是高频电路系统的抗干扰能力，完成布线后，可在印制板的焊锡面、元件面内分别放置与地线相连的大面积敷铜区，使连线、焊盘四周被地线包围，如图6-105所示。204图6-105在焊锡面内放置与地线相连的大面积敷铜区205在大电流电路中，减少接地电阻，改善散热条件，常需要在电路板焊锡面内空白处放置与地线或电源线相连的敷铜区，如
94、图6-106所示。206图6-106在焊锡面内空白处放置与地线相连的大面积敷铜区207然后再删除与敷铜区相连的印制导线。当敷铜区覆盖了某一宽大尺寸连线后，最好将该连线删除(即由原来的导线连接改为通过敷铜区连接)，同时将与敷铜区连接的焊盘改为“直接”方式。因为当印制导线或电源区、地线区很宽时，在焊接或长时间受热过程中，铜膜将膨胀，甚至脱漏，严重影响元件的焊接质量。采用开孔的敷铜区代替大尺寸印制导线、电源、地线区后，可有效解决焊接过程中的铜膜膨胀问题。删除了与敷铜区相连的印制导线后，图6-106中的敷铜区就变为图6-107所示形状。208图6-107删除与敷铜区相连的印制导线2093调整丝印层上的
95、元件标号调整丝印层上的元件标号在布局、布线过程前，为了便于浏览布局、布线效果，常隐藏元件的标号、型号或大小等注释信息。完成手工布线调整后，可通过修改元件全局属性，在丝印层内显示元件标号、型号或大小等注释信息，然后通过移动、旋转等操作方法调整元件标号、型号等文字的位置、方向及字体。调整、修改丝印层上元件标号、型号等注释信息的操作过程如下：(1)将鼠标移到编辑区内任一元件上，双击鼠标左键，进入元件属性设置窗口，如图6-108所示。210图6-108元件属性设置窗211(2)在 元 件 属 性 设 置 窗 口 内 ， 单 击“Designator”(标号)标签，进入元件标号属性设置窗，如图6-109
96、所示。212图6-109元件标号属性设置窗213(3)单击“Hide”(隐藏)复选框，取消其中的“”，然后单击“Global”按钮，进入全局选项窗，如图6-110所示。214图6-110元件标号属性全局选项设置窗215(4)单击“CopyAttributes”(复制属性)选项框下的“Hide”复选框，使其处于选中状态，即复选框内出现“”。(5)如果还希望显示元件型号或大小等注释信息时，可单击“Comment”(注释信息)标签，去掉元件注释信息窗口内的隐藏属性，并在“CopyAttributes”(复制属性)选项框内选中“Hide”复选项。(6)取消标号、注释信息的隐藏属性后，单击“OK”按钮退
97、出，可看到所有元件的标号、型号(或大小)等信息，如图6-111所示。216图6-111显示所有元件标号、型号(或大小)信息217(7)当标号、型号(或大小)等注释信息处于显示状态后，就可以通过移动、旋转等操作调整其位置，通过标号、型号属性设置窗口选择字体或大小。在PCB窗口内调整标号、型号等字符串信息的位置及字体的方法与SCH编辑器相同，可参阅第2章有关内容。4在丝印层上放置说明性文字在丝印层上放置说明性文字单击“Place”工具栏内的“PlaceString”(放置字符串信息)，可以在丝印层或其他工作层上放置一些说明性文字，操作方法与SCH编辑器相同。2186.4.6设计规则检查完成了电路板
98、设计后，打印前最好执行“Tools”菜单下的“DesignRuleCheck”(设计规则检查)命令，检验自动布线及手工调整后是否违反了由“Design”菜单下“Rules”命令设定的布线规则，其操作过程如下：(1) 执 行 “Tools”菜 单 下 的 “Design RuleCheck”命令，在如图6-112所示的检查选项设置窗内选择检查项目及检查结果报告文件名，单击“RunDRC”按钮，启动检查进程。219图6-112设计规则检查项目设置窗220PCB编辑器提供了“Report”(产生报告文件)和“On-line”(在线检测，不产生报告文件，在印制板编辑区直接给出错误标记)两种检测方式，其
99、中“Report”方式功能最为完善。“Report”检测方式检查项目如图6-112所示，其中：“布线规则检查项”框内提供了以下选项：ClearanceConstraint(安全间距)检查选项。如果在图5-5所示的工作参数设置窗内允许在线检测，则在自动布线和手工调整过程中，导电图形间距不会小于设定的安全间距。Max/MinWidthConstraint(最大/最小线宽限制)检查选项。ShortCircuitConstraint(最短走线)检查选项。Un-RouteNetConstraint(检查没有布线的网络)。221在“HighSpeedRules”(高速驱动规则检查项)提供了与高速驱动规则设
100、置有关的检查项目。在“ManufacturingRules”(制造规则检查项)中提供了最小夹角、最小焊盘等检查项目。如果希望产生报告文件，则必须选择“生成检查结果文件”复选项，运行设计规则检查后，在PCB文件夹内自动建立.DRC文件(文件名与PCB文件名相同)，存放DRC检查结果。为了方便查看检查结果，最好选择“在印制板上直接标记违反设计规则”复选项。在这种情况下，不满足设计规则的连线、焊盘等均被打上标记以绿色显示。2222报告文件内容报告文件内容如果选择产生报告文件，则检查结束后，PCB编辑器自动进入文本状态，显示检查结果文件(扩展名为.DRC)，该文件内容如下：ProtelDesignSy
101、stemDesignRuleCheckPCBFile:Documentsyuanlitu1.pcbDate:4-May-2001Time:01:56:47Processing Rule : Width Constraint (Min=30mil)(Max=30mil)Scope=From-To(VD301:K-VD302:k(-:VD303-VD302:k(VD303-VD301:K-VD302:k:VD301:K-VD302:k-VD301:K-VD302:k)223RuleViolations:0；违反规则个数Processing Rule : Width Constraint (Min=
102、60mil)(Max=60mil)Scope=Net(GND)(检查指定节点线宽及详细情况) ViolationPolygonArc(2421mil,2900mil)TopLayerActualWidth=10mil ViolationPolygonArc(2421mil,2900mil)TopLayerActualWidth=10milViolationPolygonArc(2140mil,2900mil)TopLayerActual224Width=10milViolationPolygonArc(2160mil,2900mil)TopLayerActualWidth=10mil Viol
103、ationPolygonArc(2419mil,2900mil)TopLayerActualWidth=10milRuleViolations:5(共5个错误)Processing Rule : Short-Circuit Constraint (Allowed=NotAllowed)Scope=Board-DifferentNetsOnlyRuleViolations:0225ProcessingRule:Broken-NetConstraint(Scope=Board)RuleViolations:0ProcessingRule:ClearanceConstraint(Gap=15mil)
104、Scope=Board-DifferentNetsOnlyRuleViolations:0Processing Rule : Width Constraint (Min=10mil)(Max=50mil)Scope=BoardRuleViolations:0226Processing Rule : Width Constraint (Min=50mil) (Max=50mil) Scope=Net(VCC)RuleViolations:0Processing Rule : Acute Angle Constraint (Minimum=135.000) Scope=Board-AnyNetsV
105、iolationbetweenTrack(4920mil,2375mil)(4920mil,2400mil)TopLayerandTrack (4945mil,2375mil)(5700mil,2375mil) Top Layer (Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(4920mil,2400mil)(4920mil,2460mil)TopLayerandTrack(4945mil,2375mil)(5700mil,2375mil)TopLayer(Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(4920mil,2375mil)(4920
106、mil,2400mil)TopLayerand227Track (4920mil,2375mil)(4945mil,2375mil) Top Layer (Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(4920mil,2400mil)(4920mil,2460mil)TopLayerandTrack(4920mil,2375mil)(4945mil,2375mil)TopLayer(Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(4920mil,2400mil)(4945mil,2375mil)TopLayerandTrack(4920mil,23
107、75mil)(4945mil,2375mil)TopLayer(Angle=45.000)Violation between Track (4920mil,2375mil)(4920mil,2400mil) TopLayerandTrack(4920mil,2400mil)(4945mil,2375mil)TopLayer(Angle=45.000)228ViolationbetweenTrack(4840mil,2460mil)(4920mil,2460mil)TopLayerand Track (4920mil,2400mil)(4945mil,2375mil) Top Layer (An
108、gle=45.000)ViolationbetweenTrack(4700mil,2600mil)(4700mil,2680mil)TopLayerandTrack (4620mil,2680mil)(4660mil,2640mil) TopLayer(Angle=45.000)ViolationbetweenTrack(4700mil,2600mil)(4700mil,2680mil)TopLayerandTrack (4660mil,2640mil)(4700mil,2600mil) TopLayer(Angle=45.000)229ViolationbetweenTrack(4300mi
109、l,2630mil)(4300mil,2680mil)TopLayerandTrack(4040mil,2630mil)(4300mil,2630mil)TopLayer(Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(4300mil,2680mil)(4620mil,2680mil)TopLayerandTrack(4040mil,2630mil)(4300mil,2630mil)TopLayer(Angle=81.119)ViolationbetweenTrack(4840mil,2460mil)(4920mil,2460mil)TopLayerandTrack(49
110、20mil,2400mil)(4920mil,2460mil)TopLayer(Angle=90.000)230ViolationbetweenTrack(4840mil,2460mil)(4920mil,2460mil)TopLayerandTrack (4920mil,2375mil)(4920mil,2400mil) TopLayer(Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(3242.5mil,2442.5mil)(3260mil,2460mil)TopLayerandTrack (3110mil,2575mil)(3225mil,2460mil) TopL
111、ayer(Angle=90.000) ViolationbetweenTrack(3260mil,2460mil)(3280mil,2480mil)TopLayerandTrack (3110mil,2575mil)(3225mil,2460mil) Top Layer (Angle=90.000)231ViolationbetweenTrack(3280mil,2480mil)(3300mil,2500mil)TopLayerandTrack (3110mil,2575mil)(3225mil,2460mil) TopLayer(Angle=90.000)ViolationbetweenTr
112、ack(3242.5mil,2442.5mil)(3260mil,2460mil)TopLayerandTrack(3225mil,2460mil)(3242.5mil,2442.5mil)TopLayer(Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(3260mil,2460mil)(3280mil,2480mil)TopLayerandTrack(3225mil,2460mil)(3242.5mil,2442.5mil)TopLayer(Angle=90.000)232ViolationbetweenTrack(3280mil,2480mil)(3300mil,25
113、00mil)TopLayerandTrack (3225mil,2460mil)(3242.5mil,2442.5mil) TopLayer(Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(3242.5mil,2442.5mil)(3260mil,2460mil)TopLayerandTrack(3300mil,2460mil)(3300mil,2500mil)TopLayer(Angle=45.000)233ViolationbetweenTrack(3225mil,2460mil)(3260mil,2460mil)TopLayerandTrack (3300mil,2
114、460mil)(3300mil,2500mil) TopLayer(Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(3260mil,2460mil)(3300mil,2460mil)TopLayerandTrack(3300mil,2460mil)(3300mil,2500mil)TopLayer(Angle=90.000)ViolationbetweenTrack(3260mil,2460mil)(3280mil,2480mil)TopLayerandTrack(3300mil,2460mil)(3300mil,2500mil)TopLayer(Angle=45.000
115、)234ViolationbetweenTrack(3280mil,2480mil)(3300mil,2500mil)TopLayerandTrack(3300mil,2460mil)(3300mil,2500mil)TopLayer(Angle=45.000)ViolationbetweenTrack(3260mil,2460mil)(3280mil,2480mil)TopLayerandTrack(3260mil,2460mil)(3300mil,2460mil)TopLayer(Angle=45.000)235RuleViolations:25Morethan30violationsde
116、tected.DRCstopped!ViolationsDetected:31(发现31个错误)TimeElapsed:00:00:03从报告结果中可以看出，只要启动了在线检查功能，导电图形间距一般不会小于设定值，最容易出现问题的线宽不满足设定值。2363更正方法更正方法认真分析报告文件中的错误信息，单击“设计文件管理器”窗口内的“Explorer”标签，再单击相应的PCB文件图标，返回PCB编辑器。单击PCB编辑器浏览对象下拉按钮，在浏览对象列表窗内找出并单击“Violation”(违反规则)，将“Violation”作为浏览对象。根据错误性质，灵活运用拆线、删除、移动、手工布线以及修改连线
117、属性等编辑手段，修正所有致命性错误。然后再运行设计规则检查，直到不再出现错误信息，或至少没有致命性错误为止。2376.4.7验证印制板连线的正确性1“更新更新”原理图原理图在PCB编辑状态下，执行“Design”菜单下的“UpdateSchematic”(更新原理图)命令，在如图6-113所示的“UpdateDesign”(动态更新)窗口内，设置有关选项后，再单击“PreviewChanges”(预览更新)按钮。在如图6-114所示窗口内，观察是否存在不匹配的元件。238图6-113动态更新选项窗239图6-114更新前后匹配元件列表240由于仅仅是为了观察PCB文件中元件与原理图中元件是否一
118、致，因此可单击“Cancel”(取消)按钮返回，不必更新。可见，通过更新原理图方式只能检查PCB文件和原理图文件元件数目、封装形式是否匹配，不能发现元件连接关系是否相同，例如在用导线将未用的U101第7、8引脚连在一起，执行更新原理图操作时，图6-114中并没有报告不匹配的网络。2通过建立网络表文件比较通过建立网络表文件比较 执行“Tools”菜单下的“GenerateNetlist”(产生网络表)命令，从印制板中抽取网络表文件，并与从原理图中抽取的网络表文件比较，即可判断出印制电路板连线的正确性。这种方法不仅能发现不匹配的元件，也能发现不匹配的连接关系。241执行“Tools”菜单下的“Ge
119、nerateNetlist”(产生网络表)命令后，立即从印制板中抽取网络表文件(网络表文件名与PCB文件名相同，扩展名为.NET，且存放在PCB文件目录下)，并启动文本编辑器，显示网络表文件内容。由于两个文件中网络表描述顺序及节点描述顺序可能不同 ， 只 能 通 过 SCH编 辑 器 的 “ReportNetlistCompare”命令比较，操作过程如下：(1)启动或转入SCH编辑器。(2)在SCH编辑器窗口内，执行“Report”菜单下的“NetlistCompare”命令，在如图6-115所示窗口内找出并单击第一个网络表文件名，然后单击“OK”按钮。242图6-115提示输入第一个网络表文
120、件名243(3)在如图6-115所示窗口内，找出并单击第二个网络表文件名，再单击“OK”按钮，即可启动网络表文件的比较进程，并自动进入文本编辑器显示网络表文件比较结果，如图6-116所示。244图6-116网络表文件比较结果245可见，网络表文件比较结果存放在.Rep文件中，文件名与第一网络表文件名相同，该文件结构如下：MatchedNetsNet64andNetR102_2MatchedNetsNet63andA14MatchedNetsNet62andA13MatchedNetsNet61andNetU101_29MatchedNetsNet60andNetD302_AMatchedNet
121、sNet59andNetD301_AMatchedNetsNet58andRAMWR246MatchedNetsNet57andNetU101_28MatchedNetsNet56andA8MatchedNetsNet55andA9MatchedNetsNet54andA11MatchedNetsNet53andRAMRDMatchedNetsNet52andA10MatchedNetsNet51andA12MatchedNetsNet50andA7MatchedNetsNet49andD7247MatchedNetsNet48andD6MatchedNetsNet47andA6Matched
122、NetsNet46andA5MatchedNetsNet45andD5MatchedNetsNet44andD4MatchedNetsNet43andA4MatchedNetsNet42andNetU101_30MatchedNetsNet41andA3MatchedNetsNet40andD3MatchedNetsNet39andD2248MatchedNetsNet38andA2MatchedNetsNet37andA1MatchedNetsNet36andD1MatchedNetsNet35andD0MatchedNetsNet34andA0MatchedNetsNet33andP1.0
123、MatchedNetsNet32andP1.1MatchedNetsNet31andP1.2249MatchedNetsNet30andP1.3MatchedNetsNet29andP1.4MatchedNetsNet28andP1.5MatchedNetsNet27andNetU201_4MatchedNetsNet26andNetU201_6MatchedNetsNet25andNetU201_8MatchedNetsNet24andNetU201_10MatchedNetsNet23andNetU201_12MatchedNetsNet22andNetU201_2250MatchedNe
124、tsNet21andNetU202_1MatchedNetsNet20andNetD201_1MatchedNetsNet19andNetU202_2MatchedNetsNet18andNetU202_6MatchedNetsNet17andNetU202_7MatchedNetsNet16andNetU202_9MatchedNetsNet15andNetU202_13MatchedNetsNet14andNetD202_1MatchedNetsNet13andNetD203_1MatchedNetsNet12andNetD204_1251MatchedNetsNet11andNetD20
125、5_1MatchedNetsNet10andNetD206_1MatchedNetsNet9andX1MatchedNetsNet8andX2MatchedNetsNet7andNetD301_KMatchedNetsNet6andRESMatchedNetsNet5andVCCMatchedNetsNet4andNetY101_2MatchedNetsNet3andNetY101_1MatchedNetsNet2and+12VMatchedNetsNet1andGND252TotalMatchedNets=64；匹配网络为64个TotalPartiallyMatchedNets=0；部分匹配
126、网络为0个TotalExtraNetsinyuanlitu1.NET=0；yuanlitu1.NET文件增加的节点数为0TotalExtraNetsinyuanlitu.NET=0；yuanlitu.NET文件增加的节点数为0TotalNetsinyuanlitu1.NET=64；yuanlitu1.NET文件节点总数为64TotalNetsinyuanlitu.NET=64；yuanlitu.NET文件节点总数为64253由此可以认为两个网络表相同，印制板内的元件及连接关系与原理图一致。为了验证网络表比较是否能发现PCB文件与原理图文件的差异，这里做一个实验：故意删除印制板中的C303(删除
127、电容C303后，在原电容焊盘位置放置过孔，保证不改变其他元件的电气连接关系)，用导线连接U101的第7、8引脚，然后重复以上操作，网络表比较结果如下：PartiallyMatchedNetsNet2and+12VExtraNodesinyuanlitu1.NETNetNet2ExtraNodesinyuanlitu.NETNet+12V254C303-1PartiallyMatchedNetsNet1andGNDExtraNodesinyuanlitu1.NETNetNet1ExtraNodesinyuanlitu.NETNetGNDC303-2ExtraNetNet65Inyuanlitu1
128、.NET-255TotalMatchedNets=62TotalPartiallyMatchedNets =2；部分匹配网络为2个TotalExtraNetsinyuanlitu1.NET=1；yuanlitu1.NET文件增加了1个节点TotalExtraNetsinyuanlitu.NET=0TotalNetsinyuanlitu1.NET=65TotalNetsinyuanlitu.NET =64这样就可以根据比较结果，在PCB状态下，以“Net”(节点)、“Component”(元件)作为浏览对象，找出不同的原因，并修改。256图6-117元件重新编号顺序选择257新旧编号对照信息存放
129、在.WAS文件内(文件名与PCB文件相同)。2更新更新SCH原理图元件编号原理图元件编号很显然，对印制板中的元件重新编号后，必须更新原理图中元件的编号，使印制板内元件编号与原理图中元件编号保持一致，操作过程如下：(1)在“文件管理器”窗口内，单击原理图文件图标，进入SCH编辑状态。(2)执行SCH编辑器窗口内的“ToolsBackAnnotate”(反向注释)命令。(3)在如图6-118所示的窗口内，找出并单击在PCB窗口内对元件重新编号时生成的新旧编号对照文件名(.WAS)，然后单击“OK”按钮即可。258图6-118选择元件新旧编号对照信息文件2593元件重新编号的利弊元件重新编号的利弊完
130、成元件布局、连线后，对元件重新编号虽然可使印制板上的元件编号相邻，但更新原理图中元件编号后，原理图中元件编号就不见得很合理，顾此失彼。另外，重新编号时，元件序号只能用U1、U2，R1、R2等表示，于是电路系统中各单元电路内的元件将统一编号，结果无法从元件序号分辨出元件所属子电路。因此，一般不主张在PCB中对元件重新进行编号。2606.5 信号完整性分析信号完整性分析 6.5.1信号完整性分析设置在印制板上进行信号完整性分析前，可先在“DesignRules”对话框中的“SignalIntegrity”标签窗口内设定有关激励信号参数，否则Protel99SE将使用缺省激励源参数进行分析，而缺省参
131、数未必与实际情况相符，导致分析结果不可靠。信号完整性分析参数设置过程如下：(1)执行“Design”菜单下的“Rules”命令，在“DesignRules”(设计规则)窗口内，单击“SignalIntegrity”(信号完整性分析)标签，如图6-119所示。261图6-119信号完整性分析参数设置262信号完整性分析参数项较多，主要涉及激励信号的参数，如激励信号类型、上升沿、下降沿、大小、过冲幅度等，不过除“SignalStimulus”(激励信号类型及参数)、“SupplyNets”(电源网络)需要用户指定外，其他可以使用缺省值。(2)在“RuleClasses”(规则分类)列表窗内找出并单
132、击待修改的设置项，如“SignalStimulus”(激励信号类型及参数)，然后再单击“Add”(增加)按钮，设置有关参数，如图6-120所示。263图6-120选择信号完整性分析激励源类型及参数264设置结果将出现在图6-119所示的“RuleClasses”(规则列表)窗内。在“规则列表”窗口内，单击待修改的规则项目名后，再单击“Properties”(特性)按钮，即可重新编辑规则参数。完成了信号完整性分析规则设置后，即可单击“Close”按钮，返回印制板编辑状态。2656.5.2启动信号完整性分析设置了信号完整性分析参数后，在印制板编辑状态下，单击“Tools”菜单下的“SignalIn
133、tegrity”命令，启动信号完整性分析，屏幕将显示出如图6-121所示的提示信息，单击“Yes”按钮继续(可不理会这一警告信息)。266图6-121运行后显示的提示信息267稍等片刻，即可看到如图6-122所示的信号完整性分析窗口。268图6-122信号完整性分析仿真窗口2696.5.3设置印制板结构参数、元件类型、节点类型1设置印制板结构参数设置印制板结构参数执行“Edit”(编辑)菜单下的“LayerStack”(印制板结构参数)命令，在图6-123所示窗口内指定印制板结构及参数。270图6-123设置印制结构参数2712设置元件类型设置元件类型执行“Edit”(编辑)菜单下的“Comp
134、onents”(元件类型)命令，在图6-124所示窗口内，检查并重新设置元件类型，使之与实际情况相符。272图6-124重新设置元件类型2733设置节点类型设置节点类型执行“Edit”(编辑)菜单下的“Nets”(节点类型)命令，在图6-125所示窗口内，检查并设置节点类型。对于电源节点(如VCC、VDD等)及接地点(GND)，还要指定其电压大小，使之与实际情况相符。274图6-125检查并重新设置各节点类型2756.5.4运行信号完整性分析对信号完整性分析参数进行了必要设置后，就可以在图6-122所示窗口内的“AllNets”(节点列表)窗口内找出并单击目标节点，如A8，然后再单击工具栏内的
135、“TakeOverSelectedNets”(选择仿真节点)工具，将选中的节点提取到仿真窗口，如图6-126所示。276图6-126将目标网络放入仿真分析窗277修改节点电气特性类型的方法：根据原理图中的元件连接关系，在与网络相连的节点列表窗口内，单击输入/输出特性与实际不相符的节点，然后再单击“InOut”(更改引脚输入/输出特性)按钮，使该网络节点的电气特性与原理图相符，修改结果如图6-127所示。278图6-127修改与网络相连的节点的电气特性279单击工具栏内的“ReflectionSimulation”(反射仿真)按钮，启动仿真分析，结果如图6-128所示。280图6-128A8网络
136、信号完整性分析结果281在图6-126所示窗口内，选择其他网络节点，重复以上操作，逐一测试印制板中所有节点信号的完整性，并根据分析结果，确定是否需要采取相应的补偿措施。例如，在图6-128中，从U101芯片第21引脚输出的地址信号A8传送到U103第25引脚、U104第25引脚后，发生严重畸变(主要是上冲、下冲幅度大)，尽管尚不足以产生逻辑错误，但仍需采用一定的改进措施。这里需要特别提醒的是：对数据总线网络(如本例中的D7D0)进行信号完整性分析时，一定要分别测试读、写状态下信号是否畸变。例如，对D7网络进行信号完整性分析时，在图6-127所示窗口内，先将U101第32引脚设为“输出”，其他引
137、脚设为“输入”，运行仿真分析，观察写操作时D7信号的完整性；然后再将U104第19引脚置为“输出”，其他引脚设为“输入”，运行仿真分析，观察读RAM存储器时D7网络信号的完整性。只有读写均没有问题，才不需要补偿。2826.5.5根据分析结果采取相应补偿办法根据信号仿真分析波形畸变程度、性质，再结合引脚的电气特性(即引脚上信号流向)，采取相应的补偿措施。为尽快找出解决问题的办法，仿真软件提供了七种终端匹配方案。下面以图6-128所示测试结果为例，介绍如何利用这些匹配方案找出解决问题的方法，操作过程如下：(1) 单 击 Windows的 “任 务 栏 ”中 的 “Protel SignalInte
138、grity”图标，切换到如图6-126所示的“信号完整性分析”窗口。(2)根据分析结果，在图6-126所示窗口内单击需要补偿的节点，如U104第25引脚。(3)单击工具栏内的“终端匹配”按钮，在图6-129所示窗口内，选择相应的终端匹配方案。283图6-129终端匹配措施选择窗284根据节点电气类型，选择相应的措施：对于输出节点来说，可在输出端串联一个电阻R；对于输入节点来说，可根据实际情况，选择在输入端与电源之间并联电阻、在输入端与地之间并联电阻、在与输入端相连的电源和地之间并联电阻、在输入端与地之间并联电容、在输入端与地之间并联RC阻容网络、在与输入端相连的电源和地之间并联稳压二极管等方式
139、中的一种。由于U104第25引脚是双向引脚，被当做“输入”引脚使用时，波形严重畸形，不妨试着采用“ParallelRtoVCC”(输入端与电源之间并联电阻)补偿方式。选择了补偿方式后，单击“OK”按钮，返回信号完整性分析窗口，如图6-130所示。285图6-130对U104芯片25引脚采取了补偿措施286(4)单击“ReflectionSimulation”(反射仿真)按钮，观察补偿效果，如图6-131所示。287图6-131补偿效果288可见，在U104第25引脚与电源之间串联一个阻值为100的电阻后，波形失真明显小了，说明可以采用这一方案(当然串联电阻的阻值可能需要进一步核定)。(5)根据
140、补偿效果，决定采用还是放弃该补偿方式。如果效果不理想可再试其他方式，必要时可修改图6-129所示窗口内的“Values”(补偿元件参数)，或在该网络的其他节点上同时采用补偿措施，然后再运行仿真分析，直到满意为止。(6)根据选定的补偿方案，修改印制板。2896.6 打印输出打印输出 打印PCB印制电路板图纸的操作过程如下(假设安装的是EpsonStylusPhoto700；打印前，一般先根据电路板大小以及打印机支持的最大打印幅面，设置打印参数)：(1)执行“File”菜单下的“SetupPrinter”命令。(2) 在图6-132所示的输出选择窗口内，单击“EpsonStylusPhoto700
141、FinalonLPT1”，即选择连接于并行口1上的EpsonStylusPhoto700打印机，输出方式为Final(精密打印方式)。290图6-132打印设置窗291(3)单击图6-132中的“Options”(选项)按钮，在如图6-133所示的打印输出特性窗口内，设置输出幅面大小、保留边框等。292图6-133打印输出特性设置窗293“Scale”(比例)选项框内各项含义如下：PrintScale：打印比例，取值范围为0.110，缺省时为1，即按11尺寸打印。XCorrection：设置X方向的打印比例，默认值为1。YCorrection：设置Y方向的打印比例，默认值为1。打印印制板时，X
142、、Y方向放大比例应相同，否则会产生畸变，不能用于照相制版。Fitlayeronpage：当该项处于选中状态时，将自动缩放工作层，使打印结果充满打印纸，此时设定的打印比例无效。如果打算将打印结果作为照相制版底图时，不要采用充满纸面打印方式，因为在这种打印方式中印制板元件尺寸无法确定。294“Options”(特性)选项框内各项含义如下：SeparatePageForEachLayer：分层打印，即分别打印出每一工作层。为了方便对准，常将位于机械层4内的定位孔与元件面、焊锡面等重叠输出，因此一般不选择分层打印方式。Panels(MultipleLayersPerPage)：嵌套输出方式。采用嵌套打
143、印方式时，将所有指定的工作层重叠打印在同一纸张上。BorderBetween：印制电路边框与打印纸边框之间的距离，缺省时为1000mil，即2.54cm。可根据印制板尺寸重新设置边距，使印制板图尽可能位于打印纸中心。ShowHole：打印焊盘及过孔内的钻孔。当该项处于非选中状态时，焊盘、过孔为实心图形。295(4)单击图6-133中的“Setup”按钮，在图6-134所示的“打印设置”对话框内，选择打印纸类型、打印方向等。296图6-134“打印设置”对话框297(5)必要时，单击图6-134中的“属性”按钮，进入特定打印机属性设置窗口，对打印机属性，如分辨率、纸张质量、颜色等参数做进一步选择
144、。打印机属性窗口内容与打印机型号有关。(6)设置了打印参数后，单击“确定”按钮，关闭相应的打印设置窗口，返回图6-132所示打印设置窗。(7)单击图6-132所示窗口内的“Layers”(工作层)设置按钮，在如图6-135所示的窗口内选择打印输出的工作层。298图6-135设置打印输出层299在需要重叠输出的工作层的选项框内，单击鼠标左键选定(复选框内存在“”时，表示该层处于选中状态)。打印印制板图时，一般采用相应信号层(丝印层、钻孔层、阻焊层或焊锡膏层)与机械层重叠打印方式 。 目 前 选 择 了 “焊 锡 层 ”(Bottom)+“机 械 层4”(Mechanical4)+“多层”(Mul
145、ti)三层，打印结果如图6-136所示。300图6-136“焊锡层”+“机械层4”+“多层”重叠打印输出结果301(8)选择打印层后，单击“OK”按钮，返回图6-132所示窗口。(9)设置打印特性选项和打印工作层后，在打印机处于准备就绪的状态下，单击图6-132中的“Print”按钮，即可启动打印过程。同理，单击“Layers”按钮，选择其他打印层，然后单击图6-132中的“Print”按钮，即可打印出其他的工作。图6-137给出了“元件面”+“机械层4”+“多层”的重叠打印效果。302图6-137“元件面”+“机械层4”+“多层”重叠打印输出结果303习题习题 6-1如何将原理图中的元件及电
146、气连接关系转到印制板文件中？6-2如何利用“PrintedCircuitBoardWizard”(印制电路板向导)建立已放置好布线区的印制板文件？(提示：单击“File”菜单下的“New”命令，在图1-6所示窗口内，单击“Wizards”标签，在“Wizards”(向导)窗口内双击“PrintedCircuitBoardWizard”图标，启动印制电路板向导。)6-3禁止布线层的作用是什么？自动布局、布线前为什么要设置布线区？6-4元件布局时要遵守哪些规则？3046-5简述自动布局过程及注意事项。6-6如何设置“布线规则”？6-7通过什么方式验证PCB文件与原理图文件的一致性？6-8在Protel99中编辑、设计图2-96所示原理图的印制板。6-9简述信号完整性分析用途及过程。305
