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1、第五部分 PCB设计,一、PCB入门（一）PCB的基本概念 PCB是英文Print Circuit Broad 的英文缩写，中文含义为印刷电路板。印刷电路板是一块绝缘材料板、在表面合理安放有各种电子元件（此过程称为布局）、在表面安排有连接电子元件引脚间的金属铜膜导线（此过程称为布线）、以及连接不同表面的铜导孔组成。按复杂程度将印刷电路板分为三类：（1）单面印刷电路板（2）双面印刷电路板（3）多层印刷电路板,数据采集板,Company Logo,（1）单面板 单面板是一种一面有敷铜，另一面没有敷铜的电路板，用户只可在它敷铜的一面布线并放置元件。优点：单面板由于其成本低，不用打过孔而被广泛 应用。
2、缺点：由于单面板走线只能在一面上进行，因此，它的设计往往比双面板或多层板困难得多。,图1 单面印制电路板剖面,（2）双面板 双面板包括顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）两层，顶层一般为元件面，底层一般为焊锡层面，（即焊接元件管脚的面）。当然用户也可以在两个面上都放置元件，两个面都作为焊锡层面。双面板的双面都有敷铜，都可以布线。特点：双面板的电路一般比单面板的电路复杂但布线比较容易，是制作电路板比较理想的选择。,图2 双面印制电路板剖面,（3）多层板 多层板就是包含了多个工作层面的电路板。除了上面讲到的顶层、底层以外，还包括中间层、内部电源或接地层等。多层电路一般指三层
3、以上的电路板。从外表看起来多层板和双面板没有什么两样，但多层板中还有一些导电层存在，如同双面板的上下两层铜箔一样可以被腐蚀，然后层压在一起。上下两层和中间层之间用过孔VIA进行电气连接，此外还有一个电源层也是如此。,图3 多面印制电路板剖面,9,6.1.2 印制电路板中的各种对象（1）铜膜导线：用于各导电对象之间的连接，由铜箔构成，具有导电特性。（2）焊盘：用于放置焊锡、连接导线和元器件引脚，由铜箔构成，具有导电特性。（3）过孔：用于连接印制电路板不同板层的铜膜导线，由铜箔构成，具有导电特性。（4）元器件符号轮廓：表示元器件实际所占空间大小，不具有导电特性。,10,（5）字符：可以是元器件的标
4、号、标注或其他需要标注的内容，不具有导电特性。（6）阻焊剂：为防止焊接时焊锡溢出造成短路，需在铜膜导线上涂覆一层阻焊剂。阻焊剂只留出焊点的位置，而将铜膜导线覆盖住，不具有导电特性。,图6-1-1 印制电路板,元件封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置。不同的元件可以共用同一个元件封装(如电阻和电容)；同种元件也可以有不同的封装(不同厂家生产的,其封装也可能不同)。如 RES代表电阻，它的封装形式有:AXIAL0.3,AXIAL0.4,AXIAL0.6等。,（二）元件封装,在取用焊接元件时，不仅要知道元件名称还要知道元件的封装。元件的封装可以在设计电路图时指定，也可以在引进网络表时
5、指定。,元件的封装形式可以分成两大类:针脚式元件封装和SMT（表面粘贴式）元件封装。针脚类元件焊接时先要将元件针脚插入焊点导通孔，然后再焊锡。由于针脚式元件封装的焊点导孔贯穿整个电路板，所以其焊点的属性对话框中，Layer板层属性必须为 Multi Layer。,针脚类元件封装,表面粘贴式元件安装,1.元件封装的分类,14,（a）针脚式元器件,（b）表面粘贴式元器件,图6-3-1 元器件封装的分类,2.常用元件封装（1）管形无极性元件封装-AXIALxxx（针脚式封装）（AXIALxxx,xxx表示两脚距离,轴状)AXIAL0.3-AXIAL1.0 常用于电阻AXIAL0.4 管脚之间距离为4
6、00milAXIAL1.0 管脚之间距离为1000mil,1mil=0.001inch=0.0254mm,电阻元件的表面粘贴式封装有：0402、0603、0805、1005、1206、1210等系列。封装名分两部分：前两个数字表示元件长度，后两个数字表示元件的宽度，单位为英寸。0603元件长度为0.06英寸、宽度为0.03英寸。,封装0603示意图,（2）管形有极性元件封装-DIODE(常用于二极管)DIODE0.4 管脚之间距离为400milDIODE0.7 管脚之间距离为700mil DIODE0.4(小功率）和DIODE0.7（大功率）（DIODExxx，xxx表示功率大小）,（3）短距
7、无极性元件封装-RAD xxx（常用于无极性电容）原理图中的常用名称为CAP（无极性）RAD0.1 管脚之间距离为100milRAD0.2 管脚之间距离为200milRAD0.3 管脚之间距离为300milRAD0.4 管脚之间距离为400mil（RADxxx，xxx也表示电容量大小）,（4）有极性电容器封装-RB xxx（常用于有极性电解电容器）RB.2/.4 管脚之间距离为200mil，元件直径为400mil RB.3/.6 管脚之间距离为300mil，元件直径为600mil RB.4/.8 管脚之间距离为400mil，元件直径为800mil RB.5/1.0 管脚之间距离为500mil，
8、元件直径为1000mil,RB.2/.4的封装示意图,（5）三极元件封装-TO 常用于三脚元件的封装（TOxxx,xxx表示三极管的类型）原理图中的常用名称为NPN和PNP 常用的管脚封装为 TO-18（一般三极管）TO-3（大功率达林顿管）TO-3，TO-66：用于大功率铁壳三极元件 TO-5，TO-18，TO-39，TO-46，TO-52：用于中小功率铁壳三极元件 TO-72：用于中小功率带屏蔽铁壳三极元件 TO-92A，TO-92B：用于小功率塑封三极元件 TO-126，TO-220：用于中功率塑封三极元件,场效应管常用的管脚封装和三极管一样。,（6）电位器封装-VR常用于各种可焊接式电
9、位器（VRxxx，xxx表示管脚形状）原理图中的常用名称为POT1、POT2，常用的管脚封装为VR系列，VR1，VR2，VR3，VR4，VR5。1-5代表的是封装外型。,（7）晶体振荡器封装-XTAL（两个管脚的晶体振荡器）封装形式有：XTAL1,（8）电源稳压器78和79系列 常用的管脚封装有:TO-126（小功率）和 TO-220（大功率）,（8）接插件封装单列接插件封装-SIP常用的有：SIP2，SIP3，SIP4，SIP5，SIP6，SIP7，SIP8，SIP9，SIP10，SIP12，SIP16，SIP20,SIP4,双列接插件封装-IDC常用的有：IDC10，IDC16，IDC20
10、，IDC26，IDC34，IDC36，IDC40，IDC40P，IDC50，IDC50P,IDC10,（9）双列集成元件封装-DIP（常用于双列集成电路）双列集成元件封装一般在放置集成电路元件时候会自动装入，如果没有装入，那么就将集成电路的管脚数目直接加在DIP之后，作为该集成电路的封装。,DIP8,单面印刷电路板仅有两个面，也称做层。如单面印刷电路板的无敷铜面，至少有两个功能：描述此面所放置元件位置和轮廓、显示此面的边界。每一个功能定义为一个层（Layer）。类型：Signal Layer（信号层）、Internal plane（内部电源层）、Mechanical Layer（机械层）、So
11、lder Mark&Paste Mark（阻焊层及防锡膏层）、SilkScreen（丝印层）、Others（其它层）。,3.层,Signal Layer（信号层）信号层主要用于放置与信号有关的电气元素，如电子元件、信号走线。包括Top Layer（顶层）、Bottom Layer（底层）、Midlayer1-n（中间工作层）。Top Layer可用于放置电子元件和信号走线，Bottom Layer用于放置信号走线和焊点，Midlayer仅放置信号走线。如果用户使用双面印刷电路板则不会有Midlayer。,Internal plane（内部电源层）内部电源层主要用于布置电源线及接地线。它们分别为
12、Plane1-n。在设计PCB板时可以指定使用某内部电源层的子电路。同Midlayer一样用户使用多层印刷电路板才会有内部电源层。,Mechanical Layer（机械层）最多提供16个机械层，分别为Mechanical 1-16，机械层一般用于放置与制作及装配印刷电路板有关的信息，如装配说明、数据资料、电路板切割信息、孔洞信息以及其它有关印刷电路板的资料等。Solder Mark&Paste Mark（阻焊层及防锡膏层）阻焊层用于在进行设计时匹配焊盘和过孔，能够自动生成。,SilkScreen（丝印层）丝印层主要用于设置印制信息，如元件轮廓和标注。Others（其它层）其它层包括Keep
13、Out Layer（禁止布线层）、Multi Layer（多层）、Drill Layer（钻孔层）。(1)Keep Out Layer（禁止布线层）用于定义放置元件的区域。在该层上禁止自动布线。在Keep Out Layer层上由Track（走线）形成的一个闭合的区域来构成布线区。如果用户要对电路进行自动布局和自动布线，必须在Keep Out Layer上设置一个布线区，具体步骤将在后面讲解。,（2）Multi Layer（多层）是所有信号层的代表，在该层上放置的元件会自动放置到该层在所有信号层上。所以通过Multi Layer（多层）用户可以快速地将一个对象放置到所有信号层上。(3)Dril
14、l Layer（钻孔层）主要用于提供制造时的钻孔信息，如钻孔位置、说明等。包括Drill Guide（钻孔说明）、Drill Drawing（钻孔制图）两层。Drill Layer（钻孔层）在制作印刷电路板时将被自动考虑计算以提供钻孔的信息。,(1)铜膜走线也称铜膜导线，简称导线，是分布在层上连接各个焊点的金属线，是印刷电路板最重要的部分，设计印刷电路板的主要工作就是围绕如何布置导线来进行的。(2)与导线有关的另一种线，即预拉线，我们称之为飞线。(3)导线与飞线有本质的区别，导线是根据飞线指示的焊点间的连接关系而布置的，是具有电气性质的、有意义的、物理上的连接线路。飞线则是一种形式上的连接线。
15、它仅在形式上表示出各个焊点间的连接关系，是非电气性质的、逻辑上的连接。,4.导线与飞线,（1）焊盘（Pad）的作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚。过孔（Via）的作用是：当需要连接两个层面上的铜膜走线时就需要过孔。过孔有三种，即从顶层贯通到底层的穿透式过孔、从顶层到内层或从内层到底层的盲过孔、连接内层间导线的过孔。（2）对于过孔式元件引脚的焊盘同穿透式过孔没有本质区别。过孔只有圆形，包括两个尺寸：过孔的直径和通孔的直径。通孔的孔壁由导电材料构成，用于连接不同层的导线。,5.焊盘、过孔,35,2焊盘（Pad）焊盘（Pad）分为两类，即针脚式和表面粘贴式，分别对应具有针脚式引脚的元器件和表贴式（表
16、面粘贴式）元器件。,图6-2-6 针脚式焊盘尺寸,图6-2-7 针脚式焊盘的三种类型,36,3过孔（Via）过孔（Via）也称为导孔，过孔分为三种，即从顶层到底层的穿透式过孔（如图6-2-9所示）从顶层到内层或从内层到底层的盲过孔（如图6-2-10所示）和层间的隐藏过孔。,图6-2-8 表面粘贴式焊盘,图6-2-9 穿透式过孔,图6-2-10 盲过孔,1.启动PCB编辑器 执行File|New 命令，在显示的New Document对话框中选择PCB Document图标。,2.PCB编辑器工具栏,(1)Main Toolbar（主工具栏）,(4)Find Selections（查找选择工具栏
17、）,(2)Placement Tool（放置工具栏）,(3)Component Placement（元件位置调整工具栏）,二、认识PCB编辑器,(1)Main Toolbar（主工具栏）(2)Placement Tool（放置工具栏）(3)Component Placement（元件位置调整工具栏）,(4)Find Selections（查找选择工具栏）,1、封装库的装入/移除（1）封装库的装入/移除可通过点击Main Toolbar（主工具栏）上打开对话框：（2）封装库的装入/移除也可以在选择库名后，通过按钮Add、Remove来进行。,三、封装库的装入和移除,接插件类元件封装 Connec
18、tions普通类元件封装 Generic Footprints表面安装类元件封装 IPC FootprintsPCB元件常用库：Advpcb.ddbGeneral IC.ddbDC TO DC.ddbMiscellaneous.ddb 分立元件库,课堂练习,1.加载常用的封装库：Advpcb.ddb General IC.ddb DC TO DC.ddb Miscellaneous.ddb 分立元件库,2.从库中选择常用的元件封装，并把这些封装放置到电路板图上，注意观察焊盘的编号。练习复制、粘贴、删除、旋转、移动、选择与撤销选择等操作。,图 2,1、准备电路原理图、网络表；2、规划电路板 电路
19、板的轮廓由两个轮廓组成，电路板的机械轮廓和电路板的电气轮廓。电路板的机械轮廓指电路板的物理外形和尺寸，需要根据电子电路板的安放位置及元件的数目等条件进行相应的规划。电路板的机械轮廓应定义在机械层上。,四、PCB设计流程,电路板的电气轮廓，是指在电路板上元件及铜膜导线的放置范围。电气轮廓要定义在禁止布线层上。禁止布线层是定义电路板上元件及铜膜导线的放置区域的特殊层面，所有信号层上的元件及铜膜导线都被限制在该区域之内。在没有定义电路板的机械轮廓时，一般情况此区域也就认为是电路板的物理轮廓大小。,PCB文挡由五个层组成：TopLayer、BottomLayer、TopOverlay、KeepOutL
20、ayer、MultiLayer层。没有机械层（Mechanical Layer），有禁止布线层（KeepOutLayer）。现在只能在禁止布线层上定义电气轮廓，并用电气轮廓替代机械轮廓。,装入网络表及元件封装步骤如下：（1）执行菜单命令 Design/Load Nets，系统会弹出如图所示的“装入网格表与元件”对话框。,3、装入网络表及元件封装,（2）单击对话框中的Browse按钮，系统将弹出如图所示的“网络表文件选择”对话框；,（3）打开对话中Documents文件夹，选中网络表文件（XXX.NET），点击按钮OK完成网络表文件 选择。网络表文件一般同原理图文档同名。（4）系统将自动生成网络
21、宏（Netlist Macro），并将其在框在装入网格表与元件对话框列出。,Delete Components not in netlist 选项含义：系统将删除没有连线的元件Update footprint选项含义：系统遇到不同的元件封装时，进行元件封装的更新,4、设置参数；5、元件的布局；元件的布局一般遵循如下主要原则：按主电路信号流向的顺序布置元件的位置，在电路板大小有限时，则布成一个“U”字形，“U”字形的口应靠近电路板的引出线处，以利于输入、输出的连线；尽量使电源线和地线靠近电路板的周边，以起一定的屏蔽作用等原则。,手动人工布局，指用户人工地将元件移动到合适位置，并调整元件的分布方向
22、。包括如下操作：（1）移动元件（2）转动元件,6、布线；7、保存及输出；,（2）,（3）,为此电路设计PCB，元件封装自定。,课堂练习,为此电路设计PCB，元件封装自定。,为此电路设计PCB，元件封装自定。,课堂练习,为此电路设计PCB，元件封装自定。,（1）,为以下电路设计PCB，元件封装自定。,三、网络表的调入（一）利用网格表文件装入网络标及元件封装,利用网格表文件装入网络表及元件封装是传统的装入手段：,(1)在原理图编辑器中生成网络表文件；,(2)在PCB编辑器中，执行Design/Netlist,进行网格表的装入；,(3)在保证所有宏操作都正确后，单击Execute按钮,即完成网络表和
23、元件封装的装入。,1.装入方法：,2.两种常见的错误：,（1）Footprint Not available（元件封装遗漏）,（2）Node Not Found（元件引脚遗漏）,（1）出现Footprint Not available（元件封装遗漏）错误的主要原因有：,a.在PCB编辑器中没有添加含有所需封装的元件封装库。,b.在电路原理图中，元件没有指定封装形式。,c.在已有的元件封装库中，找不到所需的封装。,3.产生错误的原因：,（2）出现Node Not Found（元件引脚遗漏）错误的主要原因有：,原理图元件与指定封装二者之间的引脚编号存在差异。,例：,课堂练习,（二）利用同步器装入网
24、络标及元件封装,具体操作步骤如下：在原理图编辑器中执行菜单命令【Design】/【Update PCB】，出现下图所示的对话框。,课堂练习,利用同步器生成PCB设计,更换前,更换后,课堂练习,利用同步器生成PCB设计,利用同步器生成PCB设计,利用同步器生成PCB设计,四、PCB规划与参数设置,（一）使用向导创建PCB文件,使用向导创建PCB文件步骤：1.执行菜单命令File/New，系统将弹出新建文档对话框。选取Wizard标签，如图8-1所示，选中Printed Circuit Board Wizard图标，点击OK按钮，便可启动如图8-2所示的PCB创建向导。,2.点击Next按钮，进入
25、模板选择对话框，如图8-3所示。PCB创建向导提供的模板可大致分为两类：Custom Made Board（使用者自行定义的印刷电路板）和计算机适配卡类。Custom Made Board的大小由用户自己定义，其他模板提供的印刷电路板的大小是标准的。,3.选中Custom Made Board模板，点击Next按钮，进入图8-4所示的印刷电路板细节设置对话框。各项参数含义如下：,Rectangular：设置电路板形状为矩形，选中此选项后，其左边的参数设置如右图所示，可指定矩形电路板的Width（宽度）、Height（高度）。Circular：设置电路板形状为圆形，选中此选项后，其左边的参数设置
26、变为右图所示，仅需指定圆形电路板的Radius（半径）。,4.在设置完印刷电路板细节后，将对印刷电路板的形状作进一步设置。（1）选择电路板形状为矩形时，点击Next，系统会显示电路板轮廓对话框，设置矩形的大小。如图8-5。,（2）点击Next按钮，进入电路板角切设置对话框，我们仅要上边两个角。如图8-6所示。,(3)点击Next按钮，进入电路板内切设置对话框。通过设置四个参数，可以调整内切矩形的大小及位置。如图8-7。通过示意图，可以观察设置的情况，至此完成矩形电路板的形状设置。,(4)选择电路板形状为圆形时，点击Next按钮，系统会显示电路板轮廓对话框，设置圆形的大小。如图8-8所示。由于是
27、圆形，仅需设置半径，就完成形状设置。,(5)选择电路板形状为用户自行设置电路板形状时，点击Next按钮，系统会显示电路板轮廓对话框，由用户设置电路板四个边的形状。如图8-9所示，高4000mil、宽度是5000mil,左边是一个弧形，图中箭头的长度为1000mil。如果选择选项Straight（直线），弧度值则不起作用。设置完电路板的形状，点击Next按钮，进入标题栏信息输入对话框。,(6)设置标题栏信息输入对话框；(7)设置完标题栏信息输入对话框，点击Next按钮，进入电路板层选择对话框。层选择对话框有两个画面，如图8-10所示。,(8)设置完电路板层选择对话框，点击Next按钮，进入过孔类
28、型选择对话框。可以选择ThruholeVias only（穿透式过孔）或Bill and BuriedVias only（半盲过孔和盲过孔）。,(9)设置完过孔类型选择对话框，点击Next按钮，进入布线选择对话框。用户电路板上如果表面安装类元件多，应选择Surface-Mount component。如果过孔式元件占多数，应选择Through-hole component选项。,（10）设置完布线技术选择对话框，单击Next按钮，进入布线参数设置对话框。4个参数分别为：Miniumum Track Size：最小导线宽度。Miniumum Via Width：过孔的最小外径。Miniumum
29、Via HoleSize：过孔的最小内径。Miniumum Clearance：两导线间的最小安全距离。,（11）单击Next按钮，进入模板保存对话框。设置好后，单击Finish按钮完成用户向导创建PCB的过程。,1.使用PCB向导规划如图所示形状的双面板（电路板尺寸、属性均采用缺省值）,课堂练习,2.定义一块宽为1500mil，长为2000mil的双面板，要求在 禁止布线层和机械层画出板框，在机械层标注尺寸。在电 路板上放置封装DIP8和RAD0.1，在电路板顶层画铜膜导线 连接DIP8的6脚和RAD0.1的2脚。,（二）层的管理,执行菜单命令 Design Layer Stack Mana
30、ger 启动层管理器，系统将弹出如下图所示的层管理器对话框。,添加层管理器命令,添加中间信号层,添加一个内层电源/接地层,显示此层的特性，同时可以对特性进行修改,设置机械层 执行菜单命令 Design Mechanical Layer,用来确定可见方式,用来授权是否可以在单层显示时放到各个层上,添加机械层设置命令,1.显示、关闭工作层 执行菜单命令：DesignBoard Layers and Colors，打开对应对话框。选中每个需要显示（打开）的工作层名前的复选框，方框内出现“”表示显示或打开，反之表示关闭。如下图所示。,（二）PCB环境参数设置,信号层,内部电源层,机械层,只显示层管理器
31、中的层,防护层,丝印层,其他层,系统对象颜色,见教材194页,2.Document Options设置参数,执行菜单命令：DesignOptions,单位,电器栅格,图纸位置,跳跃网格,元件网格,可视网格,可参看教材181-182页,执行菜单命令Tools Preference，由5个选项卡组成。,3.PCB工作参数设置,参看教材183页,编辑选项,移动模式（7种）,其他设置,移动速度,单位,交互布线模式,多边形填充绕过焊盘方式,参看教材184页,设置内部板层的显示模式,显示极限,导线显示极限,字符串显示极限,各信号层显示的次序,参看教材185页,Final：精细显示,Draft：草稿（简单）
32、显示,Hidden：隐藏,参看教材186页,圆弧,元件,坐标,尺寸线,填充,焊盘,多边形,参看教材186页,填充,焊盘,多边形,字符串,导线,过孔,课堂练习,2.设置度量单位为英制，设置水平、垂直跳跃网格和水平，垂直元件栅格依次为20mil、20mil、25mil、25mil，电气栅格为8mil。,3.设置旋转角度为20o，设置底层丝印层的颜色为174号色，设置尺寸线为“精细显示”，其余为“简单显示”，设置显示焊盘网络名称和焊点序号。,1.定义一块宽为1500mil，长为2000mil的单面板，要求在 禁止布线层和机械层画出板框，在机械层标注尺寸。在电 路板上放置封装DIP-8和RAD-0.3
33、，在电路板顶层画铜膜导线 连接DIP-8的6脚和RAD-0.3的2脚。,课堂练习,4.设置当出现重复对象时，系统会自动删除重复对象。设置在对象被选中后，系统不自动保护选定对象。设置当用户进行整体编辑时，系统会自动弹出确认对话框。,5.设置当用户选择新元件时，系统不取消原来选择的元件。设置档用户进行PCB设计时，系统会在线进行DRC检测。,6.设置操作撤销次数为30次，设置光标类型：Large 90，设置布线使用多边形进行障碍检测，设置交互式避开障碍。,7.设置与组件连接的导线会随组件的移动而一起伸缩。设置转换特殊字符串功能，设置只显示当前板层。,8.设置显示过孔网络名称，显示原点，设置栅格类型
34、为点型，显示导孔和焊盘孔。,9.设置信号层为顶层、底层和第一中间层，设置显示顶层防焊层和底层丝印层。机械层选择第一层和第二层，显示复合层，显示禁止布线层，绘制钻孔图层。,10.设置铜膜线宽度为15mil，位于底层。设置过孔直径为45mil，孔径为25mil，顶层和底层都有测试点，下限值为2mil。,11.设置圆弧宽度为15mil，位于禁止布线层，起始角为90o，终止角为360o。,12.设置多边形铺铜栅格尺寸为22mil，路径宽度为6mil，最小长度为2mil，焊盘环绕形状为八角形。,五、元件布局,1.元件布局规则的设置Design Rules,Rules Classes（规则分类）中列出了5
35、类元件布局规则，各项含义如下：Component Clearance Constraint（元件间距约束值）：用于设置元件之间的最小间距。,规则命名,元件之间的最小间距,检测布线规则,Component Orientations Rule（元件放置方向规则）：该规则用于设置放置元件的方向，可以同时使用多种方向。,Nets to Ignore（忽略的网络设置）：该规则用于设置在采用分组形式进行自动布局时忽略的网络。在忽略电源层时，有利于提高布线速度和布线质量。如果电路中有大量两引脚元件连接到电源网络，忽略电源网络，将使它们分组到其他有关网络上而不是电源网络上。此规则仅需指定规则有效范围。Perm
36、itted Layers Rule（允许层面规则）：该规则用于设置可放置元件的层面，实际根本不用设置仅有Top Layer、Bottom Layer两个选择。Room Definition（房间定义）：该规则用于定义矩形区域，并指出那些对象会排斥在区域外、那些对象会限定在区域内。设定该规则时显示如图9-4所示。,2.自动布局规则适用范围,Whole Board：选择此项后，规则适用范围为整个电路板。,Footprint：选择此项后，规则适用范围为指定的封装。,Component Class：选择此项后，规则适用范围为指定的一类元件，用户在Component Class下拉列表中选择指定的类。,
37、Component：选择此项后，规则适用范围为电路板上某一指定的元件。,3.元件的自动布局,Cluster Placer（分组自动布局器）：这种布局方式根据元件的连接属性将元件分组，然后使其成几何位置布局。这种布局方式适合于元件数量（小于100）较少的电路板。Statistical Placer（统计自动布局器）：也称Global Placer（全局元件布局器），这种布局方式使用一种统计算法来布局元件，以使元件间连接长度最优化（即遵循元件连线最短原则来布局）。这种布局方式最适合于元件数量超过100的电路。执行菜单命令Tools Auto Place,注意：自动布局前，应将当前原点设置为系统默认
38、的绝对原点位置（即执行Edit/Origin/Reset），因为自动布局使用绝对原点为参考点。,4.元件的手动布局,程序对元器件的自动布局一般以寻找最短布线路径为目标，因此元器件的自动布局往往不太理想，需要用户手工调整。所谓调整，实际上就是对元器件进行排列、移动和旋转等操作。,1.按照下图放置元件的封装；2.修改所有元件序号高度为90mil，宽度为20mil；3.编辑IC1中3号焊盘形状为矩形，焊盘各层X尺寸为65mil，各层Y尺寸为40mil；4.按照图1所示在顶层插入字符串“PCB 701”，字体为默 认，高度为90mil，宽度为10mil。5.按照图1所示在机械层1放置安装孔（Arc），
39、半径为 100mil，线宽为2mil。,课堂练习,一、按要求对图1进行布局,图 1,1.按照下图放置元件的封装；2.修改所有元件序号高度为94mil，宽度为7mil；3.编辑C1中2号焊盘形状为圆形，焊盘各层X尺寸为80mil，各层Y尺寸为80mil；4.按照图1所示在顶层插入字符串“PCB 702”，字体为衬线，高度为92mil，宽度为12mil。5.按照图1所示在机械层1放置安装孔（Arc），半径为 100mil，线宽为2mil。,二、按要求对图2进行布局,图 2,六、元件布线,1.自动布线规则,(1)启动设计规则的设置:菜单命令Design/Rules,（2)设计规则的组成：设计规则分为
40、6大类如下:（1）Routing：电路板布线有关的设计规则。（2）Manufacturing：电路板生产、制作有关的设计规则。（3）High Speed：高频电路有关的设计规则。（4）Placement：元件布局有关的设计规则。（5）Signal Integrity：信号完整性分析有关的设计规则。（6）Other：其他有关的设计规则。,（3）电路板布线有关的设计规则:最常用、最重要的设计规则，各规则含义如下：（1）Clearance Constraint：此项设计规则用于设置安全间距，即具有导电性质的对象之间的最小距离。,参数设置对话框由两个标签:Edit Rule（参数编辑）Edit Com
41、ment（参数注释）组成。Edit Rule（参数编辑）包括三个部分Rule scope（规则适用范围）、Rule Name（规则名称）、Rule Attributes（规则属性）。Rule scope（规则适用范围）参见前一节介绍。Rule Attributes（规则属性）下num Clearence中指定安全间距；在标签的右下方选择规则所适用的网络类型：不同网络间适用（Different Nets Only）、同一网络内适用（Same Net Only）、任何网络间适用（Any Net）,(2)Routing Corners：此项设计规则用于设置铜膜导线拐角的形状和尺寸。修改、编辑Rout
42、ing Corners设计规则的对话框，如下图：,三种方式供用户选择：90 Degrees（直角拐角）、45 Degrees（45度拐角）、Rounded（圆形拐角）；对后两种方式需在Setback中指定拐角尺寸的取值范围。,（3）Routing Layers：此项设计规则用于设置各布线信号层的布线方向。,（4）Routing Priority：此项设计规则用于设置电路板上各个网络被布线的先后次序，即布线优先级。,（5）Routing Topology：此项设计规则用于设置电路板上各个网络的走线模式，即走线的拓扑结构。（6）Routing Via Style：此项设计规则用于指定过孔的属性，如
43、过孔的外径（Diameter）和内径（Hole Size）尺寸。,（7）SMD Neck-Down Constraint：此项设计规则用于在对包含SMD元件的电路板进行布线时，设置track width与pad width宽度之比的值。（8）SMD to Corner Constraint：此项设计规则用于对SMD元件的电路板进行布线时，规定SMD元件焊盘到铜膜导线转角间的最小距离。（9）SMD to plane Constraint：此项设计规则用于对SMD元件的电路板进行布线时，规定从表面安装焊盘中心到电源层上过孔或焊盘的导线的最小距离。（10）Width Constraint：此项设计规
44、则用于设置布线时，铜膜导线宽度的范围。,2.自动布线（1）设置自动布线器 自动布线器的参数分为Router Passes（可布线通过）、Manufacturing Passes（可制造通过）、Pre-routes（预布线）Routing Grid（布线网格）四类。,（2）自动布线命令,全局布线,对选定网络布线,对选定连线布线,对选定元件布线,对选定区域布线,终止正在进行的自动布线,对电路重新布线,暂停自动布线过程,重新开始自动布线过程,3.手动布线（1）拆除布线,All：拆除电路板上全部导线，恢复为自动布线前状态。Net：拆除电路板上用户选定网络的布线。Connection：拆除电路板上用户选
45、定的一条布线。Component：拆除电路板上和用户选定元件相连的导线。,（2）人工交互布线1.首先使用鼠标在层面选择 标签上选择信号层，使底层 成为当前活动工作层面。2.执行菜单命令Tools|Un-Route|Connection。3.光标变为十字，移动光标到要拆除导线上，点击鼠标左键确定，拆除箭头所指两条导线。4.使底层成为当前活动工作层面，执行菜单命令Place|Track，进入人工交互布线状态，光标变为十字。5.利用此方法，为另一条导线布线，按ESC键或鼠标右键两次，退出人工交互布线状态。6.View|Refresh，或者按End键来刷新画面。,4.增加电源及接地 添加电源与接地的操
46、作：（1）执行命令：Place/Pad，在印制板上添加两个焊盘，并设置电源属性。,注意：建议将该焊盘属性设定为Locked，防止重新布线时被 清除。,（2）对生成的新网络进行布线，可以执行Auto Route/All命 令，也可以手动布线，布线后最好将接入电源线加粗。,5.电源、电源地导线的加宽 方法一：1.移动鼠标，将光标指向需要加宽的电源、电源地导线或其他导线。2.双击鼠标左键，系统弹出对话框，用鼠标左键点击Global按钮，对话框显示如下图所示。,3.将width由10mil改为合适宽度，系统自动在Copy Attributes下Width选项前加“”。4.把Attributes To
47、Match By下Net列表项内容由 Any改为Same，5.用鼠标左键点击OK按钮，在系统的确认对话框 中，选取确认，系统完成电源、电源地网络的所 有导线加宽。,方法二：,在布线之前，先在布线规则中的Width Constraint中对电源及电源地导线宽度进行相应的设置。,稳压电路如图所示，试设计该电路的电路板。,课堂练习,设计要求：,1.使用单层板，在电路板中网络地（GND）的线宽选1mm，netj1-1与netj1-2线宽选1mm，电源网络（VCC）的线宽选0.8mm，其余线宽均采用缺省设置（0.3mm），最小安全距离为12mil。,2.先自动布线，再手工调整。,3.在电路板上铺铜，要求
48、栅格为30mil，铜膜导线宽度为8mil，铺铜层为底层，铺铜网线形式为45o，使用八角形状环绕焊盘。,Protel99SE中的DRC，可以根据电路板设计规则，发现设计中的不足之处，用户可以及时修改。,DRC,其操作步骤如下：（1）在打开的PCB中，执行菜单命令：Tools/Design Rules Check系统弹出相应的对话框。,（2）单击on-line选项卡，对在线设计规则进行设置。此选项 卡对手工布线非常重要，它可以实时为用户进行设计规 则检查，并用颜色给出提示，该选项卡的选项同Report 选项卡的设置基本相同。,（3）完成各项设置后，单击Run DRC按钮，系统将自动对打 开的PCB
49、板进行设计规则检查。,七、制作元件的封装,使用PCBLIB制作元件封装的两种方法：,手工,利用向导,1.手工方法,（1）执行命令：File/New,元件封装编辑器界面,（2）放置元器件,下面通过一个实例讲述创建元件封装的具体过程。,实际距离：垂直距离为100mil，水平距离为300mil。,注意：绘制元件轮廓时，应将工作层切换到顶层丝印层。,2.利用向导方法,（1）启动并进入元件封装编辑器,（2）执行Tools/New Component命令,（3）进入向导，选择封装形式，定义设计规则,选择元件封装样式对话框,设置焊盘尺寸,设置引脚的位置和尺寸,设置元器件的轮廓线宽,设置元器件引脚数量,设置元
50、器件封装的名称,完成对话框,课堂练习,半径为：100mil焊盘参数取默认值,半径为：100mil圆弧的Start Angle=105oEnd Angle=75o焊盘参数取默认值,可作为LED的封装,自己创建下列元件的封装,八、生成PCB报表,1.生成引脚报表,操作步骤：（1）选取需要生成报表的引脚；（2）执行Reports/Selected Pins菜单命令；（3）弹出对话框后，单击OK，即生成引脚报表文件*.DMP。,2.生成电路板信息报表,操作步骤：（1）执行Reports/Board Information菜单命令；（2）弹出对话框后，单击Report，即弹出选择报表项目对话框。,（3）
