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1、第第9 9章章 制作印制电路板制作印制电路板9.1 PCB9.1 PCB绘图工具绘图工具9.3.1手动规划电路板手动规划电路板9.3.2使用向导生成电路板使用向导生成电路板9.4.1装入元器件库装入元器件库9.4.2浏览元器件库浏览元器件库9.4.3网络表与元器件的装入网络表与元器件的装入9.3 9.3 规划电路板规划电路板和电气定义和电气定义9.2 9.2 准备原理图准备原理图和网络表和网络表9.5 9.5 元器件封装元器件封装9.7 9.7 添加网络连添加网络连接接9.9 9.9 自动布线自动布线9.4 9.4 网络表与元网络表与元器件的装入器件的装入9.6 9.6 元器件的自元器件的自动
2、布局动布局9.8 9.8 手动编辑调手动编辑调整元器件的布局整元器件的布局9.10 9.10 手动调整布手动调整布线线9.1.1绘制导线绘制导线9.1.2放置焊盘放置焊盘9.1.3放置过孔放置过孔9.1.4补泪滴设置补泪滴设置9.1.5放置字符串放置字符串9.1.6放置坐标放置坐标9.1.7放置尺寸标注放置尺寸标注9.1.8设置初始原点设置初始原点9.1.9绘制圆弧或圆绘制圆弧或圆9.1.10放置填充放置填充9.1.11放置多边形平面放置多边形平面9.1.12放置切分多边形放置切分多边形9.1.13放置房间定义放置房间定义9.8.1选取元器件选取元器件9.8.2旋转元器件旋转元器件9.8.3移
3、动元器件移动元器件9.8.4排列元器件排列元器件9.8.5调整元器件标注调整元器件标注9.8.6复制元器件复制元器件9.8.7删除元器件删除元器件9.11 9.11 手动交互布手动交互布线线9.9.1自动布线设计规则的设定自动布线设计规则的设定9.9.2设计规则检查设计规则检查9.9.3自动布线自动布线9.10.1调整布线调整布线9.10.2电源接地线的加宽电源接地线的加宽9.10.3文字标注的调整文字标注的调整9.10.4敷铜处理敷铜处理9.12 PCB9.12 PCB的的3D3D显显示示 PCBPCB设计服务器提供了绘图工具设计服务器提供了绘图工具Placement ToolsPlacem
4、ent Tools，如图，如图9-9-1 1所示。可以通过执行命令所示。可以通过执行命令View/Toolbars/Placement View/Toolbars/Placement ToolsTools来实现工具栏的打开与关闭，工具栏中每一项都与来实现工具栏的打开与关闭，工具栏中每一项都与命令命令PlacePlace下的各项对应。下的各项对应。9.1 制作印制电路板9.1.1 9.1.1 绘制导线绘制导线当需要绘制导线时，一般首先选择绘制导线命令Place/Keepout/Track或用鼠标单击绘图工具栏中的 按钮，执行绘制导线命令。执行绘制导线命令后，光标变成了十字形状，将光标移到所需的位
5、置，单击鼠标，确定导线的起点，然后将光标移到导线的终点，再单击鼠标，即可绘制出一条导线，如图9-2所示。9.1.2 9.1.2 放置焊盘放置焊盘1 1放置焊盘的步骤放置焊盘的步骤2 2焊盘属性设置焊盘属性设置9.1.3 9.1.3 放置过孔放置过孔1 1放置过孔放置过孔2 2过孔属性设置过孔属性设置9.1.4 9.1.4 补泪滴设置补泪滴设置焊盘和过孔等可以进行补泪滴设置。泪滴焊盘和过孔形状可以定义为弧形或线性，可以对选中的实体，也可以对所有过孔或焊盘进行设置。可以执行选项命令Tools/Teardrop Options来进行设置，执行该命令后，系统将弹出如图9-10所示的补泪滴设置对话框。9
6、.1.5 9.1.5 放置字符串放置字符串1）用鼠标单击绘图工具栏中的按钮。2）执行命令后，光标变成了十字形状。3）设置完成后，退出对话框。4）用同样的方法放置其他字符串标注。9.1.6 9.1.6 放置坐标放置坐标1）用鼠标单击绘图工具栏中的按钮。2）执行命令后，光标变成了十字形状，在此命令状态下，单击Tab键，会出现如图9-13所示的坐标属性对话框。按要求设置该对话框。3）设置完成后，退出对话框，单击鼠标左键，把坐标放到相应的位置，如图9-14所示。4）用同样的方法放置其他坐标放置。9.1.7 9.1.7 放置尺寸标注放置尺寸标注1）用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，系统出现如图9-15所示的
7、状态。2）移动光标到尺寸的起点，单击鼠标左键，即可确定标注尺寸的起始位置。3）移动光标，中间显示的尺寸随着光标的移动而不断地发生变化，到合适的位置单击鼠标左键加以确认，即可完成尺寸标注，如图9-16所示。4）用户还可以在放置尺寸标注命令状态下，单击Tab键，进入如图9-17所示的尺寸标注属性对话框，作进一步的修改。9.1.8 9.1.8 设置初始原点设置初始原点在设计电路板的过程中，用户一般使用程序本身提供的坐标系，如果用户自己定义坐标系，只需设置用户坐标原点，具体步骤如下：1）用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，或者选择执行Edit/Origin/Set命令。2）执行命令后，光标变成了十字形状，将
8、光标移到所需的位置，单击鼠标左键，即可将该点设置为用户定义坐标系的原点。3）用户想恢复原来的坐标系，执行命令Edit/Origin/Reset即可。9.1.9 9.1.9 绘制圆弧或圆绘制圆弧或圆1 1边缘法边缘法2 2中心法中心法1）首先单击绘图工具栏中的按钮，或选择执行Place/Arc(Edge)命令。2）执行该命令后，光标变成了十字形状，将光标移到所需的位置，单击鼠标左键，确定圆弧的起点。然后再移动鼠标到适当位置单击鼠标左键，确定圆弧的终点。3）单击鼠标左键确认，即得到一个圆弧。 1）首先单击绘图工具栏中的按钮，或选择执行Place/Arc(Center)命令。2）执行命令后，光标变成
9、了十字形状，将光标移到所需的位置，单击鼠标左键，确定圆弧的中心。3）将光标移到所需的位置，单击鼠标左键，确定圆弧的起点，再移动鼠标到适当位置单击鼠标左键，确定圆弧的终点。4）单击鼠标左键确认，即可得到一个圆弧9.1.9 9.1.9 绘制圆弧或圆绘制圆弧或圆4 4绘制圆绘制圆3 3角度旋转法角度旋转法 1）首先单击绘图工具栏中的按钮，或执行Place/Arc(Any Angle)命令。2）执行该命令后，光标变成了十字形状，将光标移到所需的位置，单击鼠标左键，确定圆弧的起点。然后再移动鼠标到适当位置单击鼠标左键，确定圆弧的圆心，最后再单击鼠标左键确定圆弧终点。3）单击鼠标左键加以确认，即可得到一个
10、圆弧。5 5编辑圆弧编辑圆弧9.1.10 9.1.10 放置填充放置填充填充一般用于制作PCB插件的接触面或者用于增强系统的抗干扰性而设置的大面积电源或地。在制作电路板的接触面时，则放置填充的部分在实际制作的电路板上是外露的敷铜区。9.1.11 9.1.11 放置多边形平面放置多边形平面多边形平面与填充类似，经常用于大面积电源或接地，以增强系统的抗干扰性。下面讲述放置多边形的方法。 9.1.12 9.1.12 放置切分多边形放置切分多边形切分多边形与多边形类似，不过它是用来切分内部电源层（Internal Plane）或接地层的。下面讲述放置切分多边形的方法。9.1.13 9.1.13 放置房
11、间定义放置房间定义在对电路图布线获取PCB图形时，可以将元件、元件类或封装分配给一个房间，房间可以定义在顶层或底层，并且可以确定目标保持在其内或其外。当移动房间时，房间内的实体也随之移动。房间定义可以设定无效，也可以被锁定。 9.2 准备原理图和网络表 对于要设计的电子产品，需要设计人员首先确定其电路板的尺寸。对于要设计的电子产品，需要设计人员首先确定其电路板的尺寸。因此首要的工作就是电路板的规划，也就是说电路板板边的确定，因此首要的工作就是电路板的规划，也就是说电路板板边的确定，并且确定电路板的电气边界。并且确定电路板的电气边界。在执行在执行PCBPCB布局处理前，必须创建一个布局处理前，必
12、须创建一个PCBPCB的电气定义。一个电气的电气定义。一个电气板定义涉及一个元件的生成和板定义涉及一个元件的生成和PCBPCB的跟踪路径轮廓，的跟踪路径轮廓，PCBPCB的布局将的布局将在这个轮廓中进行，规划在这个轮廓中进行，规划PCBPCB的布局有两种方法：一是手动设计规的布局有两种方法：一是手动设计规划电路板和电气定义，另一种方法是利用划电路板和电气定义，另一种方法是利用ProtelProtel的的WizardWizard。9.3 规划电路板和电气定义9.3.1 9.3.1 手动规划电路板手动规划电路板元件布置和路径安排的外层限制一般由Keep Out Layer中放置的轨迹线或圆弧所确定
13、，这也就确定了板的电气轮廓。一般的这个外层轮廓边界就是与板的物理边界相同，设置这个电路板边界时，必须确保轨迹线和元件不会距离边界太近，该轮廓边界由设计规则检查器（Design Rule Checker）、自动布局器（Autoplacer）和自动布线器（Autorouter）所用。 9.3.2 9.3.2 使用向导生成电路板使用向导生成电路板 电路板规划好后，接下来的任务就是装入网络表和元件封电路板规划好后，接下来的任务就是装入网络表和元件封装。在装入网络表和元件封装之前，必须装入所需的元件装。在装入网络表和元件封装之前，必须装入所需的元件封装库。如果没有装入元件封装库，在装入网络表及元件封装库
14、。如果没有装入元件封装库，在装入网络表及元件的过程中程序将会提示找不到元件封装，从而导致装入过的过程中程序将会提示找不到元件封装，从而导致装入过程失败。程失败。9.4 网络表与元器件的装入9.4.1 9.4.1 装入元器件库装入元器件库根据设计的需要，装入设计印制电路板所需要使用的几个元件库，其基本步骤如下：1）首先执行Design/Add/Remove Library命令。2）执行该命令后，系统会弹出添加/删除元件库对话框，如图9-47所示。3）添加完所有需要的元件封装库，然后单击OK按钮完成该操作，程序即可将所选中的元件库装入。9.4.2 9.4.2 浏览元器件库浏览元器件库当装入元件库后
15、，可以对装入的元件库进行浏览，查看是否满足设计要求。因为Protel 99 SE为用户提供了大量的PCB库元件，所以进行电路板设计制作时，也常需要浏览元件库，选择自己需要的元件，浏览元件库的具体操作方法如下：1）首先执行Design/Browse Components命令，执行该命令后，系统会弹出浏览元件库对话框，如图9-48所示。2）在该对话框中可以查看元件的类别和形状等。用户还可以按Edit按钮对选中的元件进行编辑。也可以按Place按钮将选中的元件放置到电路板上。9.4.3 9.4.3 网络表与元器件的装网络表与元器件的装入入1 1网络表与元器件的装入步骤网络表与元器件的装入步骤2 2L
16、oad/Forward Annotate NetlistLoad/Forward Annotate Netlist对话框对话框说明说明Netlist File栏下面有两个复选框，即Delete Components not in netlist选项和Update footprints选项。如果选中Delete Components not in netlist选项，则系统将删除没有连线的元件。如果选中Update footprints选项，则允许用户遇到不同的元件封装时，进行元件封装的更新。 9.5 元器件封装1 1常用元器件的封装常用元器件的封装 9.5 元器件封装2 2放置元器件封装的操作
17、步骤放置元器件封装的操作步骤 9.5 元器件封装3 3设置元器件封装属性设置元器件封装属性 ProtelProtel 99 SE99 SE提供了强大的自动布局功能，用户只要定义好规则，提供了强大的自动布局功能，用户只要定义好规则，ProtelProtel 99 SE 99 SE可可以将重叠的元件封装分离开来以将重叠的元件封装分离开来。9.6 元器件的自动布局 当当在在PCBPCB中装载了网络表后，一般还有些网络需要用户自行添加，比如与总线的连接，中装载了网络表后，一般还有些网络需要用户自行添加，比如与总线的连接，与电源的连接等。本节将详细讲述如何在与电源的连接等。本节将详细讲述如何在PCBPC
18、B中添加网络中添加网络连接连接。9.7 添加网络连接 程序程序对元件的自动布局一般以寻找最短布线路径为目标，因此元件的对元件的自动布局一般以寻找最短布线路径为目标，因此元件的自动布局往往不太理想，需要用户手工调整。以图自动布局往往不太理想，需要用户手工调整。以图9-699-69为例，元件虽为例，元件虽然已经布置好了，但元件的位置还不够整齐，不是元件排列整齐的然已经布置好了，但元件的位置还不够整齐，不是元件排列整齐的PCBPCB，因此必须重新调整某些元件的位置。，因此必须重新调整某些元件的位置。进行位置调整，实际上就是对元件进行排列、移动和旋转等操作。下进行位置调整，实际上就是对元件进行排列、移
19、动和旋转等操作。下面以图面以图9-739-73为例，讲述如何手工调整元件的布局。为例，讲述如何手工调整元件的布局。9.8 手动编辑调整元器件的布局9.8.1 9.8.1 选取元器件选取元器件Edit/Select子菜单有如下多项命令：Inside Area：将鼠标拖动的矩形区域中的所有元件选中。Outside Area：将鼠标拖动的矩形区域外的所有元件选中。All：将所有元件选中。Net：将组成某网络的元件选中。Connected Copper：通过敷铜的对象来选定相应网络中的对象。当执行该命令后，如果选中某条走线或焊盘，则该走线或者焊盘所在的网络对象上的所有元件均被选中。Physical C
20、onnection：表示通过物理连接来选中对象。All on Layer：选定当前工作层上的所有对象。Free Objects：选中所有自由对象，即不与电路相连的任何对象。All Locked：选中所有锁定的对象。Off Grid Pads：选中图中的所有焊盘。Hole Size：选中内孔直径满足定制条件的焊盘和过孔。9.8.2 9.8.2 旋转元器件旋转元器件从图9-75所示可以看见有些元件的方向排列还不一致，这就需要将各元件的排列方向也调整为一致，这就需要对元件进行旋转操作。系统提供两个旋转操作，即Edit/Move/Rotate Selection。9.8.3 9.8.3 移动元器件移动
21、元器件Protel 99中，可以使用命令来实现元件的移动，当选择了元件后，执行移动命令就可以实现移动操作。元件移动的命令在菜单Edit/Move中，其子菜单如图9-76所示。9.8.4 9.8.4 排列元器件排列元器件1 1子菜单中的主要命令和功能子菜单中的主要命令和功能2 2排列元器件的操作步骤排列元器件的操作步骤9.8.5 9.8.5 调整元器件标注调整元器件标注元件的标注不合适虽然不会影响电路的正确性，但是对于一个有经验的电路设计人员来说，电路板的版面的美观也是很重要的。因此，用户可按如下步骤对元件标注加以调整：1）首先选中字符串，然后单击鼠标右键，从快捷菜单中选取Properties命
22、令项，或者双击字符串，系统也将会弹出如图9-85所示的字符串属性对话框，此时可以设置文字标注属性。2）通过该对话框，可以设置文字标注。9.8.6 9.8.6 复制元器件复制元器件1 1一般性的粘贴一般性的粘贴2 2选择性的粘贴选择性的粘贴1）复制，将选取的元件作为副本，放入剪贴板中。2）剪切，将选取的元件直接移入剪贴板中，同时电路图上的被选元件被删除。3）粘贴，将剪贴板里的内容作为副本，拷贝到电路图中。选择性的粘贴是一种特别的粘贴方式，选择性粘贴可以按设定的粘贴方式复制元件，也可以采用阵列方式粘贴元件。9.8.7 9.8.7 删除元器件删除元器件1 1一般元器件的删除一般元器件的删除2 2导线
23、删除导线删除当图形中的某个元件不需要时，可以对其进行删除。删除元件可以使用Edit菜单中的两个删除命令，即Clear和Delete命令。Clear命令的功能是删除已选取的元件。启动Clear命令之前需要选取元件，启动Clear命令之后，已选取的元件立刻被删除。Delete命令的功能也是删除元件，只是启动Delete命令之前不需要选取元件，启动Delete命令后，光标变成十字状，将光标移到所要删除的元件上单击鼠标，即可删除元件。导线段的删除 两焊盘间导线的删除 删除相连接的导线 删除同一网络的所有 在在印制电路板布局结束后，便进入电路板的布线过程。一般印制电路板布局结束后，便进入电路板的布线过程
24、。一般说来，用户先是对电路板布线提出某些要求，然后按照这些说来，用户先是对电路板布线提出某些要求，然后按照这些要求来预置布线设计规则。预置布线设计规则设定的是否合要求来预置布线设计规则。预置布线设计规则设定的是否合理将直接影响布线的质量和成功率。设置完布线规则后，程理将直接影响布线的质量和成功率。设置完布线规则后，程序将依据这些规则进行自动布线。因此。自动布线之前，首序将依据这些规则进行自动布线。因此。自动布线之前，首先要进行参数设置先要进行参数设置。9.9 自动布线9.9.1 9.9.1 自动布线设计规则的设自动布线设计规则的设定定1 1布线基本知识布线基本知识（1）工作层信号层（Signa
25、l Layer） 丝印层（Silkscreen Layer） 其他层面（Others） （2）布线规则安全间距允许值（Clearance Constraint）布线拐角模式布线层的确定布线优先级（Routing Priority布线原则（Routing Topology）过孔的类型（Routing Via Style） 对走线宽度的要求9.9.1 9.9.1 自动布线设计规则的设自动布线设计规则的设定定2 2工作层的设置工作层的设置进行布线前，还应该设置工作层，以便在布线时可以合理安排线路的布局。工作层的设置步骤如下。（1）首先执行命令Design/Options。（2）执行该命令后，系统将会
26、弹出设置工作层的对话框，如图9-92所示。（3）在对话框中进行工作层的设置，双面板需要选定信号层的Top和Bottom复选框，其他选取系统的默认值即可。9.9.1 9.9.1 自动布线设计规则的设自动布线设计规则的设定定3 3自动布线参数的设置自动布线参数的设置9.9.2 9.9.2 设计规则检查设计规则检查Protel 99 SE具有一个有效的设计规则检查(DRCDesign Rule Check)功能，该功能可以确认设计是否满足设计规则。DRC可以测试各种违反走线情况，比如安全错误、未走线网络、宽度错误、长度错误和影响制造和信号完整性的错误。DRC可以后台运行，以防止违反设计规则。这种后台
27、运行模式可以通过设计规则检查对话框的Online选项卡实现。用户也可以随时手动运行来检查设计规则是否违反。9.9.3 9.9.3 自动布线自动布线1 1全局布线全局布线9.9.3 9.9.3 自动布线自动布线2 2对选定网络进行布线对选定网络进行布线9.9.3 9.9.3 自动布线自动布线3 3对两连接点进行布线对两连接点进行布线用户可以定义某条连线，然后执行Auto Routing/Connection命令，使程序仅对该条连线进行自动布线，也就是对两连接点之间进行布线。（1）首先执行Auto Routing/Connection命令。（2）执行该命令后，光标变为十字形状，用户可以选取需要进行
28、布线的一条连线，对部分连接点布线后的结果如图9-110所示。9.9.3 9.9.3 自动布线自动布线4 4指定元器件布线指定元器件布线用户定义某元件，然后执行Auto Route/Component命令，使程序仅对与该元件相连的网络进行布线。（1）首先执行Auto Route/Component命令。（2）执行该命令后，光标变为十字形状，用户可以用鼠标选取需要进行布线的元件，本实例选取元件U1进行布线，可以看到系统完成了与元件U1相连接的布线，如图9-111所示。9.9.3 9.9.3 自动布线自动布线5 5指定区域进行布线指定区域进行布线用户自己定义好布线区域，然后执行Auto Route/
29、Area命令，使程序的自动布线范围仅限于该定义区域内。（1）首先执行Auto Route/Area命令。（2）执行该命令后，光标变为十字形状，用户可以拖动鼠标选取需要进行布线的区域，该区域包括DS1、DS2、C4、R3和R12等元件，系统将会对此区域进行自动布线，如图9-112所示，可以看出与上述所选元件没有连线关系的地方没有布线。9.9.3 9.9.3 自动布线自动布线6 6其他布线命令其他布线命令7 7自动布线设置自动布线设置还有其他与自动布线相关的命令，各命令功能与操作如下：Stop：终止自动布线过程。Reset：对终止自动布线进行复位。Pause：暂停自动布线过程。Restart：重新
30、开始暂停的自动布线过程。当用户执行命令Auto Route/Setup后，系统会弹出如图9-105所示的自动布线设置对话框。用户可以设置一些规则和测试点的特性。 ProtelProtel 99 SE99 SE的自动布线功能虽然非常强大，但是自动布线时多少的自动布线功能虽然非常强大，但是自动布线时多少也会存在一些令人不满意的地方。而一个设计美观的印制电路板往也会存在一些令人不满意的地方。而一个设计美观的印制电路板往往都在自动布线的基础上进行多次修改，才能将其设计得尽善尽美，往都在自动布线的基础上进行多次修改，才能将其设计得尽善尽美，下面讲述如何进行手工调整下面讲述如何进行手工调整。9.10 手动
31、调整布线9.10.1 9.10.1 调整布线调整布线9.10.2 9.10.2 电源电源/ /接地线的加宽接地线的加宽9.10.3 9.10.3 文字标注的调整文字标注的调整1 1手动更新流水号手动更新流水号2 2自动更新流水号自动更新流水号 9.10.3 9.10.3 文字标注的调整文字标注的调整3 3更新原理图更新原理图当PCB的元件流水号发生了改变后，电路原理图也应该相应改变，这可以在PCB环境下实现，也可以返回原理图环境实现相应改变。9.10.4 9.10.4 敷铜处理敷铜处理对于PCB来说，为了提高电路板的抗干扰能力，通常可以采取敷铜的方式来实现。下面讲述如何在已经布线的板子上进行敷铜。 9.11 手动交互布线 Protel 99SE增加了3D显示功能。使用该功能可以显示清晰的PCB的三维立体效果，不用附加高度信息，元件、丝网、铜箔均可以被隐藏。并且用户可以随意旋转、缩放，改变背景颜色等。PCB的3D显示可以通过执行View/Board in 3D命令来实现，如图9-133即为的PCB的三维效果图。9.12 PCB的3D显示
