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1、第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例4.1 原理图到印制板原理图到印制板4.2 设置工作层设置工作层4.3 元件布局操作元件布局操作4.4 布线及布线规则布线及布线规则4.5 信号完整性分析信号完整性分析4.6 打印输出打印输出第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例4.1 原理图到印制板原理图到印制板印制板编辑、设计是电子设计自动化（EDA）最后的也是最关键的环节，换句话说，原理图编辑是印制板编辑、设计的前提和基础。对于同一电路系统来说，原理图中元器件电气连接与印制板中元器件连接关系应完全相同，只是原
2、理图中的元件用“电气图形符号”表示，而印制板中的元件用“封装图”描述，可见原理图中已包含了元件的电气连接关系，完成了原理图编辑后，在Protel99中，可通过如下方法之一将原理图中元件的电气连接关系转化为印制板中元件的连接关系，无须在印制板中逐一输入元件的封装图。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(1)通过“更新”方式生成PCB文件。在Protel99原理图编辑状态下，执行“Design”菜单下的“UpdatePCB”（更新PCB）命令，生成或更新PCB文件，并把原理图中的元件封装图及电气连接关系数据传送到PCB文件中，原因是Protel99原理图文件（.sch）与印制板
3、文件（.pcb）具有动态同步更新功能。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(2)通过“网络表”文件生成印制板文件。在原理图编辑状态下，执行“Design”菜单下的“CreateNetlist”命令，生成含有原理图元件电气连接关系信息的网络表文件（.net），然后将网络文件装入PCB文件中。这是Protel98及更低版本环境下，原理图文件与印制板文件之间连接的纽带，Protel99依然保留这一功能。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.1.1 通过通过“更新更新”方式生成方式生成PCB文件文件在编辑印制板前，必须先编辑好原理图文件。有关原理图文件的编辑
4、方法，在第2、3章已介绍过，这里不再重复。 1. 通过通过“更新更新”方式生成方式生成PCB文件文件在原理图编辑状态，执行“Design”菜单下的“UpdatePCB”命令，生成相应的PCB文件。首次执行更新PCB命令时，将给出如图4-1所示的提示信息。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-1 首次执行更新首次执行更新PCB命令弹出的设置窗命令弹出的设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例各选项设置依据如下：(1)选择“I/O端口、网络标号”连接范围。根据原理图结构，单击“Connectivity”（连接）下拉按钮，选择I/O端口、网络标号的连接
5、方式：对于单张电原理图来说，可以选择“SheetSymbol/PortConnections”、“NetLabelsandPortGlobal”或“OnlyPortGlobal”方式中的任一种。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 对于含有多张原理图的层次电路结构原理图来说：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的方块电路I/O端口一一对应，此外就再没有使用I/O端口表示同一原理图中节点的连接关系，则将“Connectivity”设为SheetSymbol/PortConne
6、ctions。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例如果网络标号及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”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，即在原理图编辑过程中，严格遵守同一设计项目中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”设为OnlyPortGlobal。第第4讲讲 双面印制
7、电路板设计举例双面印制电路板设计举例(2)“Components”（元件）选择。当“UpdatecomponentFootprint”选项处于选中状态时 ， 将 更 新 PCB图 中 元 件 封 装 ； 当 “Deletecomponents”选项处于选中状态时，将删除原理图中没有连接的孤立元件。(3)根据需要选中“GeneratePCBrulesaccordingtoschematiclayer”选项及其下面的选项。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 2. 预览更新情况预览更新情况单击“Change”标签（或单击“PreviewChange”按钮），观察更新后的改变情况
8、，如图4-2所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-2 更新信息更新信息第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例如果原理图中存在缺陷，则图4-2中的错误列表窗口内将给出错误原因，同时更新列表窗下将提示错误总数，并增加“Warning”（警告）标签，如图4-3所示。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，并按下“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报告出错为止。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-3 原理图不正确时的更新信息原理图不正确时的更新信息
9、第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例常见的出错信息、原因以及处理方式如下：Componentnotfound（没有元件发现），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)中没有找到。Nodenotfound（没有发现焊盘），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。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.第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 3. 执行更新执行更新当如图4-2所示的“更新信息”列表窗内没有错误提示时
10、，即可单击“Execute”（执行）按钮，更新PCB文件。如果不检查错误，就立即单击“Execute”按钮，则当原理图存在错误时，将给出如图4-4所示的提示信息。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-4 原理图存在缺陷不能更新时的提示原理图存在缺陷不能更新时的提示第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例执行“Design”菜单下的“UpdatePCB”命令后，如果原理图所在文件夹下没有PCB文件，则将自动产生一个新的PCB文件（文件名与原理图文件相同），如图4-5所示；如果当前文件夹下已存在一个PCB文件，将更新该PCB文件，使原理图内元件电气连接关系
11、、封装形式等与PCB文件一致（更新后不改变未修改部分的连线）；如果原理图所在文件夹下已存在两个或两个以上的PCB文件时，将给出如图4-6所示的提示信息，要求操作者选择并确认更新的PCB文件。因此，在Protel99中，通过“更新”操作，使原理图文件（.sch）与印制板文件（.pcb）保持一致。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-5通过“更新”命令自动生成的PCB文件第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-6选择需要更新的PCB文件第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例如果在图4-2中没有错误，则更新后，原理图文件中的元件封装图将
12、呈现在PCB文件编辑区内，如图4-7所示。可见，在Protel99中并不一定需要网络表文件。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-7 自动装入了元件封装图自动装入了元件封装图第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4. 在禁止布线层内设置布线区在禁止布线层内设置布线区根据印制板形状及大小，在禁止布线层（KeepOutLayer）内，用“导线”、“圆弧”等工具画出一个封闭的图形，作为印制电路板布线区。在设置布线区时，尺寸可以适当大一些，以方便手工调整元件布局操作，待完成元件布局后，再根据印制板标准尺寸系列、印制板安装位置，确定布线区的最终形状和尺寸。第
13、第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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，原则上即可不断重复“单击移动”的操作方式画出一个封闭多边形框。但由于电路边框直线段较长，为了便于观察，往往缩小了很多倍来显示，精确定位困难，因此在禁止布线层内绘制电路板边框时，可采用如下步骤进行：第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 单击“放置”工具栏中的“导线”工具。在禁止布线层内，通过“移动、单击左键固定起点移动、单击左键固定终点单击右
14、键结束”的操作方式，在元件封装图附件分别画出四条直线段，如图6-8所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图6-8 画出四条直线画出四条直线第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例在绘制这四条边框线时，可以暂时不必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。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），将光标移到绘图区内适当位置，并单击鼠标左键，设置绘图区原点。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6-9所示，然后单击“OK”按钮。
15、第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-9修改直线选项属性设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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4-10所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-10 修改四条直线段起点和终点坐标后获得的矩形框修改四条直线段起点和终点坐标后获得的矩形框第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.1.2 通过网络表装入元件封装图通过网络表装入元件封装图Protel99依然保留通过网络表文件（.net）装入元件封装图的功能，
16、操作过程如下。1)装入网络文件前的准备工作(1)编辑好原理图并生成网络表文件（.net）。(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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例2)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“Edit”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
17、。3)在禁止布线层内设置(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4-11所示。具体操作过程前面已介绍过，这里不再重复。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-11 布线区布线区第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例4)装入网络表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4-12所示的窗口内装入原理图网络表文件。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面
18、印制电路板设计举例图4-12装入原理图网络表文件第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(2) 单击图4-12中“Netlist File”文本框右侧的“Browse”（ 浏 览 ） 按 钮 ， 在 如 图 4-13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，即可在如图6-12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4-14所示。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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设
19、计举例图4-13选择装入网络表文件窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-14 装入网络表文件后的窗口装入网络表文件后的窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(3) 根据情况选择图4-14中的“Deletecomponentsnot in netlist ”（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
20、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，直到在如图4-14所示的网络宏列表窗口内没有出现错误为止。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(5)当图4-14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4-15所示。可见装入网络表文件后，所有元件均叠放在布线区。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-15 装入网络表后的结果装入网络表后的结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例5)分离重叠在一起的元件对于通过“更新”方式生成的PCB文件来说，在禁止布线层内画
21、出印制板布线区后，原则上可用手工方法将如图4-10所示的每一元件的封装图逐一移到布线区内（当然，在移动过程中，必要时可旋转元件方向）；也可以使用“自动布局”命令，将元件封装图移到布线区内第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例如图4-15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，无须设置自动布局参数）。操作过程如下：(1)执行“Tools”菜单下的“AutoPlace”（自动布局）命令。(2)在如图4-16所示的自动方式窗口内，分别选择菊花链状方式和快速放置方
22、式。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-16 设置自动布局方式设置自动布局方式第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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4-17所示）为随后进行的手工预布局提供方便。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-17执行“自动布局”后重叠在一起的元件已彼此分离第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例4.2 设置工作层设置工作层执行“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
23、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）。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例由于该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“Document Options”(文档选项)窗内，单击“Layers”标签，在如图3-5所示的窗口选择工作层。由于是双面板，只需选择信号层中的“Top”（顶层，即元件面）、“Bottom”（底层，即焊锡面），关闭中间信号层。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例为了降
24、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。打 开 阻 焊 层 选 项 框 的 “Bottom”（ 底 层 ） 和“Top”（顶层），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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例同时也要选择
25、“DRCError”（设计规则检查）复选项，这样在移动元件、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）间距小于设定值时，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。单击图3-5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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例4.3 元件布局操作元件布局操作 4.3.1 元件布局过程及要求元件布局过程及要求 1. 布局过程布局过程对于一
26、个元件数目多、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、对干扰敏感元件以及第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 2. 元件布局原则元件布局原则尽管印制板种类很
27、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电路，则必须分开布局，使各系统之间耦合达到最小。(2)元件离印制板边框的最小距离必须大于2mm，如果印制板安装空间允许，最好保留510mm。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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。(4)元件间距。对于中等密度印制板、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
28、之间的最小距离可以取50100mil（即2.54mm）；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。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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(5)热敏元件要尽量远离大功率元件。(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，使印制板电路板翘曲度降至最小。(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
29、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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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可靠工作，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）的电源和地之间均设置了IC去耦电容。(9)时钟电路元件应尽量靠近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，干扰系统其他元器件。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.3.2 手工预布局手工预布局按元件
30、布局一般规则，用手工方式安排并固定核心元件、输入信号处理芯片、输出信号驱动芯片、大功率元件、热敏元件、数字IC去耦电容、电源滤波电容、时钟电路元件等的位置，为自动布局做准备。在PCB编辑器窗口内，通过移动、旋转元件等操作方法，即可将特定元件封装图移到指定位置。操作方法与在SCH编辑器窗口内移动、旋转元件的操作方法完全相同。如图6-18所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-18 集成电路芯片对称操作后的结果集成电路芯片对称操作后的结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 1. 粗调元件位置粗调元件位置当印制板上元件数目较多、连线较复杂时，先按元
31、件布局规则大致调节印制板上的元件位置，操作过程如下：(1) 执 行 “View”菜 单 下 的 “ConnectionsHiddenAll”命令，隐藏所有飞线。(2)单击“Browse”（浏览选项）按钮，在浏览选项列表窗内选择“Components”作为浏览对象，此时PCB编辑器窗口状态如图4-19所示。(3)按上面列举的元件布局规则，优先安排核心元件及重要元件（U101、U102、U103、U104）的放置位置。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-19 以元件作为浏览对象以元件作为浏览对象第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-20利用“放大
32、镜”观察局部区域第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-21 跳转到特定元件跳转到特定元件第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(4)完成了核心元件及各重要元件的初步定位（如图4-22所示）后，按同样方法将放置位置有特殊要求的元件，如时钟电路（Y101、C106、C107）、输出信号驱动芯片（U201、U202）、复位按钮（RES）、电源整流二极管（D301D304）、三端稳压集成块（U301、U302）等移到指定位置，如图4-23所示。(5) 执行“View”菜单下的“ConnectionsShowAll”命令，显示所有飞线。第第4讲讲 双面印制电路
33、板设计举例双面印制电路板设计举例图4-22初步确定核心元件放置位置后的PCB第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-23 初步确定了放置位置有特殊要求的元件初步确定了放置位置有特殊要求的元件第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 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借助“飞线”，利用移动、旋转等操作方法，对图4-23中的元件放置位置做进一步调节，使飞线交叉尽可能少。 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 确定了核心元件、重要元件以及对放置位置有特殊要求的元件的位置后，可直接逐一双击这些
34、元件，在如图4-24所示的元件属性窗口内，选中“Locked”选项，单击“OK”按钮，退出元件属性窗口，以固定元件在PCB编辑区内的位置。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-24锁定元件在PCB编辑区内的位置第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.3.3 元件分类元件分类自动布局、布线前，最好先执行“Design”菜单下的“Classes”命令，对有特殊要求的元件、节点进行分类，以便在自动布局、自动布线参数设置中，对特定类型的元件、节点选择不同布局、布线方式。下面以元件分类为例，介绍元件、节点分类的操作过程：(1)单击“Design”菜单下的“C
35、lasses”命令，在如图4-25所示的窗口内，单击“Component”标签，对元件进行分类。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-25元件分类第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(2)单击“Add”按钮，在如图4-26所示的窗口中未分组元件列表框内选择一个或一批元件后（单击某一元件后，按下Shift键不放，再单击另一元件，即可同时选中相邻的元件；按下Ctrl键不放，不断单击目标，即可同时选中彼此不相邻的多个元件），再单击添加选中按钮，即可将左窗口中未分组元件加入到右窗口中组内元件列表内，在“Name”文本盒内输入类名，如图4-27所示。第第4讲讲
36、 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-26编辑组内元件第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(3)单击“Close”按钮，即可将整流二极管D301D304放入到Class1元件组中。必要时，重复上述操作，对其他元件再分组。单击图4-27中某元件组后，再单击“Edit”按钮，编辑组内元件。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-27新生成的元件组第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.3.4 设置自动布局参数设置自动布局参数在自动布局操作前，必须先设置自动布局参数，以下介绍其操作过程。 1. 设置元件自动布局间距设置元件
37、自动布局间距 在PCB编辑状态下，单击“Design”菜单下的“Rules”（规则）命令；在“DesignRules”（设计规则）窗口内，单击“Placement”（放置规则）标签，然后在如图4-28所示的窗口内，单击“RuleClasses”（ 规 则 分 类 ） 列 表 窗 内 的 “Component ClearanceConstraint”（元件间距）设置项，即可观察到元件间距设置信息。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-28 设置元件放置间距设置元件放置间距第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例单击“Add”按钮，可增加新的放置规则；在“
38、规则”列表窗口内，单击某一特定规则后，单击“Delete”按 钮 ， 即 可 删 除 选 定 的 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4-28中的“Add”按钮，在如图4-29所示的窗口内，即可增加自动布局过程中元件间距约束规则。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-29 设置元件安全间距及作用范围设置元件安全间距及作用范围第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 2. 设置元件放置方向设置元件放置方向在如图4-28所示的窗口中，单击“Rul
39、eClasses”列表窗下的“ComponentOrientationsRule”（元件放置方向），在如图4-30所示的窗口内，重新设定、修改元件放置方向。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-30 元件放置方向规则列表元件放置方向规则列表第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例单击“Add”按钮，在如图4-31所示的窗口中，即可增加新的放置规则。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-31 设置元件放置方向设置元件放置方向第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 3. 设置元件放置面设置元件放置面在双面板、多面
40、板中，元件一般放置在元件面上，无须特定指定。但在单面板中，表面封装器件SMD只能放在焊锡面内，因此需要指定元件放在元件面上还是焊锡面上。在如图4-28所示的窗口中，单击“RuleClasses”列表窗下的“PermittedLayersRule”（元件放置面），在如图4-32所示窗口内，重新设定、修改元件放置面。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-32 元件放置面信息元件放置面信息第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例按如下步骤操作后，自动布局时，指定元件将放在焊锡面内：单击如图4-32所示窗口内的“Add”按钮；在如图4-33所示的窗口内，单击“
41、Filterkind”列表盒右侧下拉按钮，并选中“Component”；在随后出现的元件列表框内，找出并单击目标元件；选中“Rule Attributes”（规则属性）窗口内的“BottomLayer”复选项，再单击“OK”按钮。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-33 设置元件放置面设置元件放置面第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.3.5 自动布局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4-34所示的窗口内，选择自动布局方式
42、和自动布局选项。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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例统计学放置方式选项如图4-34所示，可通过禁止/允许以下选项干预布局结果，因此布局效果较好，但耗时长，需要等待。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-34 选择自动布局方式选择自动布局方式第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例在“Preferences”选项框内，选择“ClusterPlace”放置方式时，自动布局选项如图4-35所示，可见
43、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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-35菊花链状放置方式选项第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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4-36所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-36 元件自动布局状态元件自
44、动布局状态第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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4-37所示。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，在布局结束后将发现个别元件放在禁止布线区外，如图4-38所示。出现这种情况后的解决办法是在禁止布线层内，修改构成布线区直线段、圆弧的长度，增大边框后，再自动布局。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-37 采用采用“菊花链状菊花链状”放置方式的自动布局结果放置方式的自动布局结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-38布线
45、区太小而无法容纳元件封装图第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.3.6 手工调整元件布局手工调整元件布局 1. 粗调元件位置粗调元件位置经过预布局、自动布局操作后，元件在印制板上相对位置大致确定，（但还有许多不尽人意之处，如元件分布不均匀，个别元件外轮廓线重叠这将无法安装），IC去耦电容与IC芯片距离太远等等，尚需要手工进一步调整元件位置。有时自动布局仅仅是为了将重叠在一起的元件封装图分开，为手工调整元件布局提供方便而已。操作过程如下：第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(1)双击元件，在元件属性窗口内，单击“Global”选项按钮；在“Proper
46、ties”标签窗口内，单击“Locked”复选框，删除该选项框内的“”；单击“CopyAttributes”选项框内的“Locked”复选框，使该复选框内出现“”；再单击“OK”按钮，即可解除所有元件的“锁定”属性，以便对元件进行移动、旋转操作。(2)按元件布局要求，对元件进行移动、旋转操作调整元件位置，结果如图4-39所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-39 初步布局结果初步布局结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 2. 元件位置精确调整元件位置精确调整经过预布局、自动布局及手工调整等操作后，印制板上元件的位置已基本确定，如图4-39
47、所示，但元件位置、朝向尚未最后确定，还需要通过移动、旋转、整体对齐等操作方式，仔细调节元件位置，最后再执行元件引脚焊盘对准格点操作，然后才能连线。精密调节元件位置的操作过程如下：(1)暂时隐藏元件序号、注释信息。(2) 执行“View”菜单下的“ConnectionsShowAll”命令，显示所有飞线，如图4-40所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-40 显示所有飞线显示所有飞线第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例旋转、对齐操作方法与SCH编辑器相同，这里不再详细介绍。例如，选定了图4-40中电阻R201R206后，执行“ToolsAlig
48、nComponentsAlign”命令，在如图4-41所示的“AlignComponents”（排列元件）设置窗口内指定排列方式，再单击“OK”按钮，即可使已选定的元件按设定的方式重新排列。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-41排列元件设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例经过反复旋转、选定、对齐操作后，即可获得如图4-42所示的调整结果，可见同一行上的元件已靠上或靠下对齐，同一列上的元件已靠左或靠右对齐；交叉的飞线数目已很少。可以认为，手工调整布局基本结束。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-42 调整结果调整结
49、果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(3)元件引脚焊盘对准格点。完成手工调整元件布局后，自动布线前，必须将元件引脚焊盘移到栅格点上，使连线与焊盘之间的夹角为135或180，以保证连线与元件引脚焊盘连接处电阻最小。操作方法：执行“Tools”菜单下的“AlignComponentsMoveToGrid”（移到栅格点）命令，在如图4-43所示的窗口内，指定元件移动距离，即可将所有元件引脚焊盘移到栅格点上。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-43 设置移动距离设置移动距离第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(4)选择电路板外形尺寸
50、。根据布局结果及印制电路板外形尺寸国家标准GB931688规定，选择电路板外形尺寸，并重新调整电路板布线区大小。GB931688规定了通用单面、双面及多层印制电路板外形尺寸系列（但不包括箱柜中使用的插件式印制电路板）。一般情况下，印制电路板外形为矩形，如图4-44所示，该尺寸系列是电路板最大外形尺寸，而不是布线区尺寸。GB931688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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-44 印制电路板外形印制电路板外形第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例为防止印制电路板外形加工过
51、程中触及印制导线或元件引脚焊盘，布线区要小于印制电路板外形尺寸。每层（元件面、焊锡面及内部信号层、内电源/地线层）布线区的导电图形与印制板边缘距离必须大于1.25mm（约50mil），对于采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（约100mil），如图4-45所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-45印制电路板外边框与布线区之间的最小距离第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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外边框和对准孔，如图4-46所示。第第4讲讲 双面印制电路板
52、设计举例双面印制电路板设计举例图图4-46 在机械层在机械层4内画出了印制板边框（双线）和对准孔内画出了印制板边框（双线）和对准孔第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例4.4 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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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
53、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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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，必要时可加电磁屏蔽罩或屏蔽板。(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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(6)高压或大功率元件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
54、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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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，时钟电路在元件面连线时，信号线最好不要通过焊锡面的对应位置。解决方法是在自动布线前，在焊锡面内放置一个矩形填充区，然后将填充区接地。(10)选择合理的连线方式。为了便于比较，图4-47给出了合理及不合理的连线方式。第第4讲讲 双面
55、印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-47 连线举例连线举例第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 2. 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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.4.1 设置自动布线规则设置自动布线规则自动布线操作前，必须执行“Design”菜单下的“Rules
56、”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 ） 、 “Signal Integrity”（ 信 号 完 整 性 分 析 ） 及“Other”（其他约束）标签，如图4-48所示。第第4讲讲
57、双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-48“Routing”（布线参数）设置标签第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 1. 设置布线参数设置布线参数1)布线与焊盘（包括过孔）之间的最小距离执行“Design”菜单下的“Rules”命令，在设计规则窗口内，单击“Routing”（布线参数）标签；在如图4-48所示的窗口内，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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-49
58、安全间距设置窗安全间距设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例2)选择印制导线转角模式在如图4-48所示的窗口中，单击“RuleClasses”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4-50所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-50印制导线转角模式第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例从图4-50中可以看出：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），适用范围是整个电路板内的所有导线。单击图4-50中的“Pr
59、operties”（特性）按钮，在如图4-51所示的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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-51 转角模式设置窗转角模式设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例3)选择布线层及走线方向在如图4-48所示的窗口内，单击“RuleClasses”列表窗下的“RoutingLayers”（布线层），即可弹出如图4-52所示的布线层选择窗口。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-52布线层第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例单击图中的“Properties”按钮
60、，在如图4-53所示的窗口内，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（TopLayer）和底层（BottomLayer）布线，而中间层114处于关闭状态（NotUsed）。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-53 布线层及走线方向设置窗布线层及走线方向设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例4)过孔类型及尺寸在图4-48中，单击“Rule Classes”列表窗下的“RoutingViaStyle”（过孔类型），即可弹出如图4-54所示的过孔当前状态窗口。单击图中的“Properties”按钮，在如图4-55所示的窗口内，
61、即可重新选择过孔类型及尺寸。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-54 过孔状态窗口过孔状态窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-55 过孔设置窗口过孔设置窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例5)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 4-48中 ， 单 击 “Rule Classes”列 表 窗 下 的“WidthConstraint”（布线宽度限制），即可弹出如图4-56所示的布线宽度状态
62、窗口。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-56 布线宽度状态窗口布线宽度状态窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例单击图中的“Properties”按钮，在如图4-57所示的窗口内，即可重新设置布线宽度。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-57 布线宽度设置窗口布线宽度设置窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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
63、下：单击图4-56中的“Add”按钮，在如图4-57所示的导线宽度设置窗口内，单击“Filterkind”下拉按钮，在 此 列 表 窗 内 选 择 “Net”（ 节 点 ） ， 接 着 在“Net”（网络名）文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4-58所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-58电源线宽度设置窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例单击“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4-59所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例
64、双面印制电路板设计举例图4-59增加了电源线宽度后的线宽信息第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例6)选择布线模式所谓布线模式，就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、星型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、地线网络可采用星型（Starburst）布线模式。在图4-48中，单击“Rule Classes”列表窗下的“RoutingTopology”（布线拓扑模式），即可弹出如图6-60所示的布线模式状态窗口。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印
65、制电路板设计举例图图4-60 布线模式状态窗口布线模式状态窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例单击图中的“Properties”按钮，在如图4-61所示的窗口内，即可重新选择布线模式。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-61布线模式设置窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例7)确定网络结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
66、序。在图4-48中，单击“Rule Classes”列表窗下的“RoutingPriority”（布线优先权），即可弹出如图4-62所示的布线优先权状态窗口。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-62 布线优先权状态窗口布线优先权状态窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例单击图中的“Properties”按钮，在如图4-63所示的窗口内，即可重新选择布线优先权。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-63布线模式设置窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例8)表面封装元件引脚焊盘与转角间距如果印制板含有表
67、面封装元件SMD，可单击图4-48中的“RuleClasses”列表窗下的“SMDToCornerConstraint”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。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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 2. 制造规则设置制造规则设置执行“Design”菜单下的“Rules”命令，在如图4-48所示的窗口内，单击“Manufacturing”（制造规则）标签，即可对制造规则进行检
68、查和设置。这些规则包括布线夹角、焊盘铜环最小宽度、焊锡膏层扩展、敷铜层与焊盘连接方式、内电源/接地层安全间距、内电源/接地层连接方式、阻焊层扩展等，如图4-64所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-64 制造规则设置窗口制造规则设置窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-64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”设置。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设
69、计举例“敷铜层与焊盘连接方式”定义了与敷铜层相连的焊盘形状，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，而敷铜层一般与地线相连，这就涉及到地线网络焊盘与敷铜层的连接方式问题，设置“敷铜层与焊盘连接方式”的操作过程如下：(1) 单 击 图 4-64中 “Rule Classes”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4-65所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-65 敷铜层与焊盘连接方式列表敷铜层与焊盘连接方式列表第第4讲讲 双面印制电路板设计举例
70、双面印制电路板设计举例(2)单击图中的“Properties”按钮，在如图4-66所示的窗口内，即可重新选择敷铜层与焊盘的连接方式。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-66敷铜层与焊盘连接方式设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例可以选择“ReliefConnect”（辐射连接）和“DirectConnect”（直接连接）两种方式之一进行敷铜层与焊盘的连接。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）、方向（90或45）以及连接线条铜膜宽度。辐射连接与直接连接的区别如图4-67所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设
71、计举例图图4-67 敷铜层与焊盘连接方式比较敷铜层与焊盘连接方式比较第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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4-67所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 3. 高速驱动规则设置高速驱动规则设置执行“Design”菜单下的“Rules”命令，在如图4-48所示的窗口内，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。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
72、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；“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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-68 高速驱动规则设置窗口高速驱动规则设置窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.4.2 自动布线前的预处理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，制板编辑区内所有元件的引脚焊盘均采用元件封装
73、库文件中定义的焊盘形状，但未必合理。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 1. 敷铜区的放置及编辑敷铜区的放置及编辑放置敷铜区的操作过程如下：(1) 单击“放置”工具栏内的“Place PolygonPlane”（放置敷铜层）工具，在如图4-69所示的敷铜层选项设置窗口内，指定敷铜层有关参数后，单击“OK”按钮退出。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-69 敷铜层选项设置敷铜层选项设置第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例敷铜层各选项参数含义如下： 在“Net Options”（节点选项）框内，单击“ConnecttoNet”下
74、拉按钮，在节点列表窗内找出并单击与敷铜层相连的节点，如GND、VCC等；单击“是否覆盖与敷铜层相连的网络连线”复选框，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90小方格、斜45小方格（菱形）、水平线条、垂直线条等，如图4-70所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-70敷铜区内线段形状第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 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“SurroundPadsWit
75、h”（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）。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(2)将光标移到敷铜区起点，单击左键，固定多边形第一个顶点；移动光标到多边形第二个顶点，单击左键固定，不断重复移动、单击左键，再单击右键结束，即可绘出一个多边形敷铜区，如图4-71所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-71 在焊锡面内，时钟电路下方放置了一个敷铜区在焊锡面内，时钟电路下方放置了一个敷铜区第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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，均可
76、激活敷铜层属性窗，然后即可重新设定敷铜层参数，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后，即可显示出如图4-72所示的重建提示。单击“Yes”按钮后，即按修改后参数重建敷铜区。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-72修改敷铜区属性后的提示信息第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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
77、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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 2. 放置填充区放置填充区放置填充区的操作过程如下： (1)单击“放置”工具栏内的“PlaceFill”（放置填充区），按下Tab键，在如图4-73所示的填充区属性窗口内，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，退出填充属性设置窗。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-73填充区属性设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(
78、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个端点，这样便获得矩形填充区。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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。利用上面的操作方法在图4-42中的元件面内的三端稳压块下方放置填充区，如图4-74所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-74放置填充区第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.4.3 自动布线自
79、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，可执行该菜单下的“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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例全局自动布线操作过程如下：(1)单击主工具栏内的“ShowEntireDocument”（显示整个画面）按
80、钮，以便在全局自动布线过程中能观察到整个布线画面。(2)执行“AutoRoute”菜单下的“All”命令，启动自动布线进程，即可观察到如图4-75所示的自动布线进程。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-75自动布线进程第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例自动布线结果如图4-76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4-77所示），其次是布线密度不合理，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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计
81、举例图图4-76 全局自动布线结果全局自动布线结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-77 自动布线缺陷举例自动布线缺陷举例第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.4.4 手工修改手工修改不论自动布线软件功能多么完善，自动布线生成的连线依然存在这样或那样的缺陷，如局部区域走线太密、过孔太多、连线拐弯多等，使布线显得很零乱、抗干扰性能变差。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 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”、 “
82、Un-RouteConnection”和“Un-RouteComponent”拆除已有连线 ， 然 后 再 通 过 手 工 或 “Auto Route”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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 2. 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如图4-77所示的导线为例，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4-78所示。(3)
83、单击鼠标左键，光标下的连线即可变为飞线，如图4-79所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-78将光标移到指定的连线上第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-79连线拆除后恢复为“飞线”第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(4)单击编辑区下的特定工作层，选择连线所在层。(5)单击“放置”工具栏内的“导线”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。(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。修改图4-77所示区域不合理连线后的结果如图6-80
84、所示。可见修改后的连线不仅拐弯少，而且连线长度也短了。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-80修改后的连线第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 3. 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，还应加大电源线、地线及其他大电流负荷印制导线的宽度。如图4-81中的三条连线是
85、交流电源输入端及整流输出端，电流负荷较大，就应该加宽，其操作过程如下：第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-81 需要加宽的连线需要加宽的连线第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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，如图4-82所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-82 拆除需要加宽的连线拆除需要加宽的连线第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(2)执行“Design”菜单下的
86、“Rules”命令；在如图4-48所示的窗口内，单击“Routing”标签，在“RuleClasses”窗口内找出并单击“WidthConstraint”（连线宽度）设置项；在如图4-58所示的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置为50mil，如图4-83所示；然后单击“OK”按钮返回。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-83 将板上印制导线最小将板上印制导线最小/最大宽度均设为最大宽度均设为50 mil第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(3)执
87、行“AutoRoute”菜单下的“Connection”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，修改结果如图4-84所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-84 修改结果修改结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.4.5 布线后的进一步处理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)单击主工具栏的“选择”工具，选择将要
88、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4-85所示的泪滴化结果。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-85 焊盘泪滴化处理结果焊盘泪滴化处理结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 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4-86所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路
89、板设计举例图4-86在焊锡面内放置与地线相连的大面积敷铜区第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例在大电流电路中，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，如图4-87所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-87 在焊锡面内空白处放置与地线相连的大面积敷铜区在焊锡面内空白处放置与地线相连的大面积敷铜区第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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
90、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，可有效地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4-87中的敷铜区就变为如图4-88所示的形状。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-88删除与敷铜区相连的印制导线第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 3. 调整丝印层上的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
91、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：第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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4-89所示。(2)在元件属性窗口内，单击“Designator”（标号）标签，进入元件标签设置窗，如图4-90所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-89元件属性设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-9
92、0元件标号属性设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(3)单击“Hidden”复选框，取消其中的“”，然后单击“Global”按钮，进入全局选项窗，如图4-91所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-91元件标号属性全局选项设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(4)单击“CopyAttributes”（复制属性）选项框下的“Hidden”复选框，使其处于选中状态，即复选框出现“”。(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“Co
93、pyAttributes”选项框内选中“Hidden”复选项。(6) 取消标号、注释信息的隐藏属性后，单击“OK”按钮退出，可看到所有元件的标号、型号（或大小）等信息，如图4-92所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-92 显示所有元件标号、型号（或大小）信息显示所有元件标号、型号（或大小）信息第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(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、对称等操作调整其位置，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
94、，可参阅第2章有关内容。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 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“放置”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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.4.6 设计规则检查设计规则检查完成了电路板设计后，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 通 过“Design”菜单下的“Rules”命令
95、设定的布线规则，操作过程如下：(1) 执 行 “Tools”菜 单 下 的 “Design RuleCheck”命令，在如图4-93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后，单击“RunDRC”按钮启动检查进程。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例PCB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，其中“Report”方式功能最为完善。“Report”检测方式检查项目如图4-93所示，其中：第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-93设计规则检查
96、项目设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例“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。如果在如图3-5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-RoutedNetConstraint（检查没有布线的网络）。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例在“高速驱动规则检查项”中提供了与高速驱动规则
97、设置有关的检查项目。在“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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(2)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（扩展为.drc）第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路
98、板设计举例(3)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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.4.7 验证印制板连线的正确性验证印制板连线的正确性为了验证印制电路板中元件连接关系是否
99、忠实体现原理图中元件的连接关系，完成印制电路板连线后，可通过如下方式之一进行验证。 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6-94所示的动态更新窗口内设置有关选项后，再单击“PreviewChange”（预览更新）按钮。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-94 动态更新选项窗动态更新选项窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例在如图4-95所示的窗口内，观察是否存在不匹配的元件。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-95 更新
100、前后匹配元件列表更新前后匹配元件列表第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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，在图4-95中并没有报告不匹配的网络。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 2. 通过建立网络表文件进行比较通过建立网络表文件进行比较执行“Tools”菜单下的“GenerateNetlist”
101、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进行比较，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。执行“Tools”菜单下的“GenerateNetlist”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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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
102、辑器。(2)在SCH编辑器窗口内，执行“Report”菜单下的“NetlistCompare”命令，在如图4-96所示的窗口内找出并单击第一个网络表文件名，然后单击“OK”按钮。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-96提示输入第一个网络表文件名第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(3)接着在如图4-96所示的窗口内，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4-97所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-97 网络表文件比较结果网络表
103、文件比较结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例可见，网络表文件比较结果存放在.rep文件中，文件名与第一个网络表文件名相同，该文件结构如下：MatchedNetsNet64andNetR102_2MatchedNetsNet63andA14MatchedNetsNet62andA13MatchedNetsNet61andNetU101_29MatchedNetsNet60andNetD302_AMatchedNetsNet59andNetD301_AMatchedNetsNet58andRAMWRMatchedNetsNet57andNetU101_28第第4讲讲 双面印
104、制电路板设计举例双面印制电路板设计举例MatchedNetsNet56andA8MatchedNetsNet55andA9MatchedNetsNet54andA11MatchedNetsNet53andRAMRDMatchedNetsNet52andA10MatchedNetsNet51andA12MatchedNetsNet50andA7MatchedNetsNet49andD7MatchedNetsNet48andD6第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例MatchedNetsNet47andA6MatchedNetsNet46andA5MatchedNetsNet45
105、andD5MatchedNetsNet44andD4MatchedNetsNet43andA4MatchedNetsNet42andNetU101_30MatchedNetsNet41andA3MatchedNetsNet40andD3MatchedNetsNet39andD2MatchedNetsNet38andA2MatchedNetsNet37andA1MatchedNetsNet36andD1第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例MatchedNetsNet35andD0MatchedNetsNet34andA0MatchedNetsNet27andNetU201_4
106、MatchedNetsNet26andNetU201_6MatchedNetsNet25andNetU201_8MatchedNetsNet24andNetU201_10第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例MatchedNetsNet23andNetU201_12MatchedNetsNet22andNetU201_2MatchedNetsNet21andNetU202_1MatchedNetsNet20andNetD201_1MatchedNetsNet19andNetU202_2MatchedNetsNet18andNetU202_6MatchedNetsNet17an
107、dNetU202_7MatchedNetsNet16andNetU202_9MatchedNetsNet15andNetU202_13MatchedNetsNet14andNetD202_1MatchedNetsNet13andNetD203_1MatchedNetsNet12andNetD204_1第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例MatchedNetsNet11andNetD205_1MatchedNetsNet10andNetD206_1MatchedNetsNet9andX1MatchedNetsNet8andX2MatchedNetsNet7andNetD301
108、_KMatchedNetsNet6andRESMatchedNetsNet5andVCCMatchedNetsNet4andNetY101_2MatchedNetsNet3andNetY101_1MatchedNetsNet2and+12VMatchedNetsNet1andGND第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例TotalMatchedNets=64；匹配网络64个TotalPartiallyMatchedNets=0；部分匹配网络0个TotalExtraNetsinyuanlitu1.NET=0；yuanlitu文件增加的节点数为0TotalExtraNetsinyu
109、anlitu.NET=0；yuanlitu.NET文件增加的节点数为0TotalNetsinyuanlitu1.NET=64；yuanlitu文件节点总数为64TotalNetsinyuanlitu.NET =64；yuanlitu.NET文件节点总数为64第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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完全相同。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
110、。然后重复以上操作，网络表比较结果如下：第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例PartiallyMatchedNetsNet2and+12VExtraNodesinyuanlitu1.NETNetNet2ExtraNodesinyuanlitu.NETNet+12VC303-1PartiallyMatchedNetsNet1andGNDExtraNodesinyuanlitu1.NETNetNet1ExtraNodesinyuanlitu.NETNetGNDC303-2ExtraNetNet65Inyuanlitu第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例-To
111、talMatchedNets=62TotalPartiallyMatchedNets=2；部分匹配网络为2个TotalExtraNetsinyuanlitu1.NET=1；yuanlitu文件增加了1个节点TotalExtraNetsinyuanlitu.NET=0TotalNetsinyuanlitu1.NET=65TotalNetsinyuanlitu.NET=64第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 6.4.8 元件重新编号及原理图元件序号更新元件重新编号及原理图元件序号更新 1. 重新编号重新编号完成元件布局调整后，印制板上的元件序号可能很杂乱，如U101与U102
112、并不相临，给插件、维修带来不便。可在布线调整结束后，执行“Tools”菜单下的“Re-Annotate”(元件重新编号)命令，在如图6-98所示的窗口内选择编号顺序后，单击“OK”按钮，对印制板上的元件重新编号。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-98 元件重新编号顺序选择元件重新编号顺序选择第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 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
113、，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4-99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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-99选择元件新旧编号对照信息文件第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 3. 元件重新编号的利弊元件重新编号的利弊完成元件布局、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
114、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中对元件重新编号。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例4.5 信号完整性分析信号完整性分析随着数字电路系统时钟信号频率以及集成度的不断提高，导致高频、高速印制板电路上印制导线的“天线效应”越来越明显，使信号在印制导线上传输时不可避免地受到干扰。因此，完成高频、高速电路印制板设计后，最好能预先了解到印制板上哪些重要节点信号在传输过程中波形的畸变程度，以便采取相应的补救措施，避免在印制板加工后，用实物进行EMC（电磁干
115、扰测试）实验。这不仅能缩短PCB设计周期，也有利于降低设计成本。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.5.1 信号完整性分析设置信号完整性分析设置在印制电路板上进行信号完整性分析前，必须在“Design Rule”中 的 Signal Integrity标 签 窗 口 内 对“LayerStack”（工作层）规则、“SupplyNets”（电源网络）规则进行设置，操作过程如下：第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(1)执行“Design”菜单下的“Rules”命令，在“DesignRule”（设计规则）窗口内，单击“SignalIntegrity”（
116、 信 号 完 整 性 分 析 ） 标 签 ， 在 “RuleClasses”（规则分类）列表窗内找出并单击“LayerStack”（工作层）规则，如图4-100所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-100 信号完整性分析规则设置信号完整性分析规则设置第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例尽管“LayerStack”规则对信号完整性分析操作非常关键，但Protel99并没有提供相应的缺省值，需要用户根据印制结构进行设置。(2)单击如图4-100所示的窗口内的“Add”按钮，在如图4-101所示的窗口内设置印制板结构。第第4讲讲 双面印制电路板设计
117、举例双面印制电路板设计举例图图4-101 印制板结构设置印制板结构设置第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 单击“规则属性窗口”内的“Copper”标签，设置印制板信号层，对于双面板来说，必须选择“TopLayer”和“BottomLayer”。 单击“规则属性窗口”内的“Dielectrics”（非电气参数）标签，根据印制加工中拟采用的敷铜板参数，在如图4-102所示的窗口内，选择敷铜板铜膜厚度、基板厚度及介电参数（当然可以采用缺省值）等。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-102 敷铜板参数敷铜板参数第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制
118、电路板设计举例在敷铜板参数列表窗内，单击相应参数项后，再单击“Properties”按钮，即可修改对应项的值。单击如图4-101所示的窗口内的“Solder”标签，在如图4-103所示的窗口内设置阻焊层参数（可以采用缺省参数）。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-103 阻焊层参数阻焊层参数第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 单击“OK”按钮，返回印制板结构规则列表，如图4-104所示。(3) 在 如 图 4-104所 示 的 窗 口 内 ， 单 击 “RuleClasses”列 表 窗 中 的 “Supply Nets”规 则 项 ； 在“S
119、upplyNets“（电源网络节点）规则窗口内，单击“Add”按钮，设置与电源网络有关的节点电压（在本例中电源网络节点分别为+12V、VCC、GND），如图4-105所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-104 设置后的印制板结构规则设置后的印制板结构规则第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-105设置电源网络电压第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.5.2 运行信号完整性分析运行信号完整性分析设置必要的信号完整性分析规则后，在印制板编辑 状 态 下 ， 单 击 “Tools”菜 单 下 的 “SignalInte
120、grity”命令，启动信号完整性分析，屏幕上显示出如图4-106所示的提醒信息，单击“Yes”按钮继续（不要理会这一警告信息）。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-106 运行后显示的提示信息运行后显示的提示信息第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例稍等片刻，即可看到如图4-107所示的信号完整性分析窗口。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-107 信号完整性分析仿真窗口信号完整性分析仿真窗口第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例在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“Take
121、OverSelectedNets”（选择仿真节点）工具，将选中的节点提取到仿真窗口，如图4-108所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-108将目标网络放入仿真分析窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例修改节点电气特性类型：根据原理图中元件连接关系，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4-109所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-109 修改与网络相连的节点的电气特性修改与网络
122、相连的节点的电气特性第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例单击工具栏内的“ReflectionSimulation”（反射仿真）按钮，启动仿真分析，结果如图4-110所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-110 A8网络信号完整性分析结果网络信号完整性分析结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例在如图4-107所示的窗口内，选择其他网络节点，重复以上操作即可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4-110中，从U101芯片第21引脚输出的地址信号A8传送到U103第2
123、5引脚、U104第25引脚后，发生严重畸变（主要是上冲、下冲幅度大），尽管尚不足产生逻辑错误，但仍需采用一定改进措施。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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、写状态下信号是否发生畸变。例如，对D7网络进行信号完整性分析时，在如图4-109所示的窗口内，先将U101第32引脚设为“输出”，其他引脚设为“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
124、问题，才不需要补偿。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 4.5.3 根据分析结果采取相应补偿办法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7种终端匹配方案。下面以图4-110中测试结果为例，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：第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(1) 单击Windows的“任务栏”上“Protel SignalIntegrity”图标，切换到如图4-109所示的信号完整性分析窗口。(2)根据
125、分析结果，在如图4-109所示的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，在如图4-111所示的窗口内，选择相应的终端匹配方案。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-111 终端匹配措施选择窗终端匹配措施选择窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例根据节点电气类型，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，选择以下补偿方式中的一种：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
126、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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例由于U104第25引脚是双向引脚，被当作“输入”引脚使用，因此不妨试着采用“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4-112所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-112 在在U104芯片芯片25引脚采取了补偿措施引脚采取了补偿措施第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(4)单击“ReflectionSimulation”（反射仿
127、真）按钮，观察补偿效果，如图4-113所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-113补偿效果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例可见，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；必要时可修改如图4-111所示的窗口内的“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。第第4讲讲 双面印制电路板设计
128、举例双面印制电路板设计举例4.6 打打 印印 输输 出出完成了印制板编辑后，就可以将设计结果打印出来存档或作为照相制版的底图。但打印效果与打印机种类及档次有关，只有喷墨打印机或激光打印机的输出效果达到照相制版要求；而针式打印机分辨率低，墨迹扩散严重，打印效果很差，如线条尺寸误差大，边缘模糊，不能用于照相制版。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例打印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，即可
129、弹出如图4-114所示的打印设置窗口。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(2) 在如图4-114所示的窗口内，单击“EPSONStylusPhoto700FinalonLPT1”,即选择连接于并行口1上的EPSON Stylus Photo 700打印机，输出方式为Final（精密打印方式）。(3)单击图4-114中的“Options”（选项）按钮，在如图4-115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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-114打印设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图4-115打印输出
130、特性设置窗第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 选项框内各项含义如下：)比例Scale”(1为时省缺，10为围范值取，例比印打：ScalePrint 1，即按 1 尺寸打印。1方向的打印比例，默认值为X：设置XCorrection。1为值认默，例比印打的向方Y置设：CorrectionY 生产会则否，同相应例比大放向方Y、X，时板制印印打畸变，不能用于照相制版。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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
131、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。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 “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。采用嵌套打印方式时，将所有指定的工作层重叠打印在同一纸张上。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例BorderBetween：印制电路边框与打印纸边框之间的距
132、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。(4)单击图4-115中的“Setup”按钮，在如图4-116所示的窗口内，选择打印纸类型、打印方向等。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-116 打印设置打印设置第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(5)必要时，单击图4-116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。打印机属性窗口内容与打印
133、机型号有关。(6)设置了打印参数后，单击“OK”按钮，关闭相应的打印设置窗口，返回如图4-114所示的打印设置窗。(7)单击如图6-114所示的窗口内的“Layers”（工作层）设置按钮，在如图4-117所示的窗口内选择打印输出的工作层。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-117 设置打印输出层设置打印输出层第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例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（
134、Bottom）+机械层4（Mech4）+多层重叠打印方式，打印结果如图4-118所示。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-118 焊锡层焊锡层+多层多层+机械层机械层4重叠打印输出结果重叠打印输出结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例(8)选择打印层后，单击“OK”按钮，返回图4-114所示的窗口。(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状态下，单击图4-114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4-114中的“Print”按钮，即可打印出其他的工作，图4-119给出了元件面+机械层4+多层打印输出结果。第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例图图4-119 元件面元件面+机械层机械层4+多层重叠打印输出结果多层重叠打印输出结果第第4讲讲 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例在打印PCB工作层时，一般不采用“File”菜单下的“Print”命令，因为执行该命令后，将立即启动打印过程，而在打印前至少需要选择打印层。
