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1、第6章 印制电路板图的设计,6.1 印制电路板图设计流程,印制电路板图设计的一般步骤如下：1.绘制电路图 这是电路板设计的先期工作，主要是完成电路原理图的绘制，包括生成网络表。当所设 计的电路图非常简单时，也可以不进行原理图的绘制，而直接进入PCB设计系统。2.规划电路板 在绘制印制电路板之前，用户要对电路板有一个初步的规划，比如说电路板采用多大的物理尺寸，采用几层电路板（单面板还是双面板），各元件采用何种封装形式及其安装位置等。它是确定电路板设计的框架。,3.设置参数 主要是设置元件的布置参数、层参数、布线参数等等。有些参数用其默认值即可，有些参数在Protel 99 SE使用过以后，即第一
2、次设置后，几乎无需修改。4.装入网络表及元件封装 该步的主要工作就是将已生成的网络表装入，若前面没有生成网络表，则可以用手工的方法放置元件。封装就是元件的外形，对于每个装入的元件必须有相应的外形封装，才能保证电路板布线的顺利进行。5.元件的布局 布局有自动布局和手工布局两种方式。规划好电路板并装入网络表后，可以让程序自动装入元件，并自动将元件布置在电路板边框内。也可以让用户手工布局，将元件封装放置在电路板的合适位置，才能进行下一步的布线工作。,6 布线 布线是完成元件之间的电路连接，它也有自动布线和手工布线两种方式。若在之前装入了网络表，则在该步中就可采用自动布线方式。在布线之前，还要设定好设
3、计规则。7文件保存及输出 完成电路板的布线后，保存完成的PCB图。然后利用各种图形输出设备，如打印机或绘图仪输出电路板的布线图。图6.2 浏览元件封装后放置,6.2 自动布线画电路板实例,画出如图所示的电路原理图。建立网络表，将网络表调入电路板图中，并进行人工布局，最后完成自动布线。具体要求：各元件封装如表所示。电路板尺寸：1260mil2240mil。使用双面板，电源在顶层布线，地线在底层布线。线宽设置：VCC为40mil，GND为50mil，其他为10mil。布线优先权设置为VCC具有最高优先权，GND其次。不同网络间的最小间距为10mil。,图6.2.1 电路原理图,表元件封装表,步骤一
4、：首先建立一个新的设计数据库，再建立原理图文件，然后画图。画图过程中，注意将元件封装输入元件属性对话框。完成的电路原理图如图所示。步骤二：电气规则检查。执行Tools/ERC，系统将弹出“Setup Electrical Rule Check（设置电气规则检查）”对话框，如图所示，按默认值设置，直接点“OK”按钮，进行电气规则检查。,图设置电气规则检查对话框,步骤三：创建网络表。执行Design/Create Netlist，系统将弹出Netlist Creation对话框，如图所示。使用默认设置，点击OK按钮，创建网络表，如表所示。,图创建网络表对话框,表创建出的网络表,从网络表可以看出，在
5、网络表中首先是元件说明，每一个元件的编号、封装和型号都被分别列出，随后是网络连接关系，表达方式是网络名和相连的各个元件的引脚号。,步骤四：建立电路板图文件，将网络表调入电路板图。建立电路板文件：使用File/New菜单命令，然后在弹出的New document对话框中选PCB Document图标，就可以建立电路板图文件。调入封装库：使用菜单命令“Design/Add/Remove Library”，向电路板图窗口调入封装库：Advpcb.ddb。,调入网络表：在电路板图窗口中，执行Design/Load Nets菜单，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择网络表文件（扩
6、展名为Net），单击OK，可以看到网络表已经转换成可以执行的宏命令显示在窗口的下部，这时应该观察窗口底部的状态条（Status）以确认所有的宏命令是否有效，若是出现错误（Error）就应该找出错误的原因。一般错误是元件封装名称不对，致使在封装库中找不着，这种情况将显示：Footprint XXX not found in Library，或者是封装可以找到，但是管脚号和焊盘号不一致，这种情况将显示：Node not found。由于元件D1的管脚号是1和2，而封装DIODE0.4的焊盘号是A和K，所以在调入网络表的时候会出现Node not found的错误。如图所示。,图加载网络表对话框,更
7、改错误：首先在原理图中双击二极管D1，然后在弹出的属性对话框中，选择Hidden Pins前的小方框，关闭属性对话框后，就可以看见二极管的管脚号显示出来，确认管脚号和二极管阴极和阳极之间的关系。将当前窗口切换到电路板图，在封装库管理器中选择International Rectifiers库，再在库中找到DO-41封装，单击管理器中的Edit按钮，屏幕被切换到元件封装编辑窗口，并显示二极管的封装，双击焊盘，将焊盘号 A改为1，K改为2。存盘后，再调用网络表，若是在网络表调用窗口底部的状态条显示：All Macros Validated，就说明没有错误了，可以单击Execute按钮，将元件和他们的
8、连接关系调入电路板图中。刚调入电路板的元件如图所示。,图调入电路板的元件,步骤五：对调入的元件进行人工布局。画板框：在禁止层（Keep out Layer）用画图工具画一个电路板框，尺寸为1260mil2240mil。推开元件：选择菜单Tool/Align Component/Set Shove Depth(Auto Placement/Set Shove Depth)，在弹出的窗口中设置推开次数为5次，然后选择Tool/Align Component/Shove(Auto Placement/Shove)后，用鼠标随意单击一个元件，就可以看到所有元件都被推开了，如图所示。人工布置元件：使用鼠
9、标移动元件，原则上是所有的连线最短，左边信号进，右边信号出，连接器 放在电路板边缘。布局完成的电路板如图所示。,图6.2.6 被推开的元件,图6.2.7 人工布局后的电路板图,步骤六：设置布线规则。设置最小间距。执行Design/Rules,在弹出的对话框中选择Routing标签页，在Rule Classes（规则分类）中选择Clearance Constraint，设置不同网络的最小间距为10mil，如图所示。设置线宽。执行Design/Rules,在弹出的对话框中选择Routing标签页，在Rule Classes（规则分类）中选择Width Constraint，点Add按钮，在弹出的对
10、话框中设置GND的线宽为50mil。如图6.2.9 所示。用同样的方法设置VCC 的线宽为40mil。设置完后，Width Constraint对话框如图所示。设置布线层。执行Design/Rules,在弹出的对话框中选择Routing标签页，在Rule Classes（规则分类）中选择Routing Layers，按Add按钮，在弹出的对话框中，在Filter Kind中选择Net，在Net栏中选择GND，把Toplayer设置成Not Used，如图所示；同样的方法把VCC设置成顶层布线，即把Bottom Layer设置成Not Used。设置完了的Routing Layers窗口如图所示
11、。设置优先权。执行Design/Rules,在弹出的对话框中选择Routing标签页，在Rule Classes（规则分类）中选择Routing Priority，点Add即可设置优先权，设置方法和线宽设置相似。在priority 值中，把VCC设置成最大，GND其次即可。设置好的Routing Priority如图所示。,图6.2.8 设置最小间距,图6.2.9 设置GND线宽,图6.2.10 设置完线宽的Width Constraint对话框,图6.2.11 设置GND布线层对话框,图6.2.12 设置完布线层的Routing Layers 对话框,图6.2.13 布线优先权设置,步骤七：
12、自动布线。执行Auto Route/All，在弹出的对话框中使用默认设置，直接点Route All，即可完成自动布线。布线后的电路板图如图所示。,图6.2.14 完成自动布线后的电路板图,步骤八：补泪滴、敷铜和尺寸标注等。执行菜单命令“Tools/Teardrops/Add”,将弹出如图所示的对话框，使用默认设置，直接点OK即可完成补泪滴。切换到TopLayer，执行Place/Polygon Plane，连接网络选择VCC，其他的按默认设置，如图所示。点OK，在电路板上画一个封闭区域，则在顶层完成敷铜，也就是大面积增加VCC网络。同样的方法在底层敷铜，连接到GND。标注电路板尺寸，完成电路板的绘制。完成补泪滴、敷铜并标注尺寸后的电路板如图所示。,图6.2.15 补泪滴设置对话框,图6.2.16 敷铜设置对话框,图6.2.17 最后完成的电路板图,
