protel99se印制電路板設(shè)計教程第5章 手工設(shè)計pcb教學提綱.ppt

Protel99印制電路板設(shè)計教程 第5章手工設(shè)計PCB 手工設(shè)計步驟5 1規(guī)劃印制板5 2裝載元件庫5 3放置元件5 4元件手工布局5 5放置焊盤 過孔5 6手工布線5 7印制板輸出本章小結(jié) 手工設(shè)計PCB是用戶直接在PCB軟件中根據(jù)原理圖進行手工放置元件 焊盤 過孔等 并進行線路連接的操作過程 手工設(shè)計的一般步驟如下 規(guī)劃印制電路板 放置元件 焊盤 過孔等圖件 元件布局 手工布線 電路調(diào)整 輸出PCB 以下采用阻容耦合放大電路為例介紹手工布線方法 電路樣圖如圖5 1所示 手工設(shè)計步驟 圖5 1阻容耦合放大器 返回 在PCB設(shè)計中 首先要規(guī)劃印制板 即定義印制板的機械輪廓和電氣輪廓 印制板的機械輪廓是指電路板的物理外形和尺寸 需要根據(jù)公司和制造商的要求進行相應(yīng)的規(guī)劃 機械輪廓定義在4個機械層上 比較合理的規(guī)劃機械層的方法是在一個機械層上繪制電路板的物理輪廓 而在其它的機械層上放置物理尺寸 隊列標記和標題信息等 印制板的電氣輪廓是指電路板上放置元件和布線的范圍 電氣輪廓一般定義在禁止布線層上 是一個封閉的區(qū)域 通常在一般的電路設(shè)計中僅規(guī)劃PCB的電氣輪廓 本例中采用公制規(guī)劃 具體步驟如下 執(zhí)行View ToggleUnits 設(shè)置單位制為公制 Metric 5 1規(guī)劃印制板 在工作層設(shè)置中選中KeepOutLayer復(fù)選框 然后用鼠標單擊工作區(qū)下方標簽中的 將當前工作層設(shè)置為KeepOutLayer 執(zhí)行菜單Place Line放置連線 一般規(guī)劃印制板從工作區(qū)的左下角開始 將光標移到工作區(qū)的某一點 如坐標 10 10 處 單擊鼠標左鍵 確定第一條邊的起點 將光標移到另一點 如坐標 60 10 再次單擊鼠標左鍵 定下連線終點 從而定下第一條邊線 采用同樣方法繼續(xù)畫線 繪制一個尺寸為50mm 50mm的閉合邊框 以此邊框作為電路板的尺寸 如圖5 2所示 此后 放置元件和布線都要在此邊框內(nèi)部進行 返回 5 2裝載元件庫 在進行PCB設(shè)計時 必須先設(shè)置好元件所在的元件庫 然后才能從相應(yīng)元件庫中放置元件 1 設(shè)置元件庫在設(shè)計管理器中選中BrowsePCB選項 在Browse下拉列表框中選擇Libraries 將其設(shè)置為元件庫瀏覽器 單擊Libraries欄下方的Add Remove按鈕 出現(xiàn)添加 刪除庫對話框 在對話框中找到所需的庫文件 單擊Add按鈕裝載庫文件 單擊OK按鈕完成操作 這時 元件瀏覽器中將出現(xiàn)已加入的庫文件 PCB99SE中 印制板庫文件位于DesignExplorer99SE Library Pcb目錄下 常用的印制板庫文件是GenericFootprint文件夾中的Advpcb ddb 本例中的元件均在該庫中 元件也可以自行設(shè)計 調(diào)用自行設(shè)計的元件時必須裝載自定義的元件庫 2 瀏覽元件圖形打開了某個庫文件后 元件庫瀏覽器的Library欄內(nèi)將出現(xiàn)其庫中的元件庫名 在Component欄中顯示此元件庫中所有元件的封裝名稱 選中某個封裝 下方的監(jiān)視器中將出現(xiàn)此元件封裝圖 如圖5 3所示 若覺得監(jiān)視器太小 可單擊元件庫瀏覽器右下角的Browse按鈕 屏幕彈出元件瀏覽窗口 進行元件瀏覽 從中可以獲得元件的封裝圖 窗口右下角的三個按鈕可用來調(diào)節(jié)圖形顯示的大小 返回 5 3放置元件 1 從元件庫中直接放置從元件瀏覽器中選中元件后 單擊右下角的Place按鈕 光標便會跳到工作區(qū)中 同時還帶著該元件封裝 將光標移到合適位置后 單擊鼠標左鍵 放置該元件 雙擊元件 屏幕彈出圖5 4所示的元件屬性對話框 可以修改元件屬性 此對話框共有Properties Designator Comment三個選項卡 用于設(shè)置元件的標號 注釋文字 標稱值或型號 元件封裝所在層 元件封裝是否鎖定狀態(tài) 注釋文字的字體 大小 所在層等 若按下Global 按鈕 可以進行全局修改 方法與SCH99SE中的全局修改相同 2 通過菜單或相應(yīng)按鈕放置元件執(zhí)行菜單Place Component或單擊放置工具欄上按鈕 屏幕彈出放置元件對話框 如圖5 5所示 在Footprint欄中輸入元件封裝名 如圖中的AXIAL0 4 若不知道封裝名 可以單擊 Browse按鈕進行瀏覽 在Designator1欄中輸入元件標號 如圖中的R1 在Comment欄中輸入元件的標稱值或型號 如圖中的10k 參數(shù)設(shè)置完畢 單擊OK按鈕放置元件 放置元件后 系統(tǒng)提示繼續(xù)放置 元件標號自動加1 如R2 此時可以繼續(xù)放置元件 單擊Cancel按鈕退出放置狀態(tài) 在圖5 2所示的禁止布線框中 根據(jù)原理圖執(zhí)行菜單Place Component 依次放置電阻AXIAL0 4 電解電容RB 2 4和三極管TO 5 如圖5 6所示 返回 5 4元件手工布局 元件放置完畢 應(yīng)當從機械結(jié)構(gòu) 散熱 電磁干擾及布線的方便性等方面綜合考慮元件布局 在布局時除了要考慮元件的位置外 還必須調(diào)整好絲網(wǎng)層上文字符號的位置 1 手工移動元件 用鼠標拖動光標移到元件上 按住鼠標左鍵不放 將元件拖動到目標位置 這種方法對沒有進行線路連接的元件比較方便 使用Move菜單下的命令移動元件執(zhí)行菜單Edit Move Component 光標變?yōu)槭?移動光標到需要移動的元件處 單擊該元件 即可將該元件移動到所需的位置 單擊鼠標左鍵放置元件 執(zhí)行菜單Edit Move Drag 也可以實現(xiàn)元件拖動 移動元件時拖動連線的設(shè)置對于已連接好印制導線的元件 希望移動元件時 印制導線也跟著一起移動 則在進行移動前 必須進行拖動連線的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 使移動元件時工作在拖動連線狀態(tài) 設(shè)置方法如下 執(zhí)行菜單Tools Preferences 屏幕彈出系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置對話框 選擇Options選項卡 在ComponentDrag區(qū)的Mode下拉列表框 選中ConnectedTracks即可 在PCB中快速定位元件在PCB較大時 查找元件比較困難 此時可以采用Jump命令進行元件跳轉(zhuǎn) 執(zhí)行菜單Edit Jump Component 屏幕彈出一個對話框 在對話框中填入要查找的元件標號 單擊OK按鈕 光標跳轉(zhuǎn)到指定元件上 2 旋轉(zhuǎn)元件方向選中元件 按住左鍵不放 同時按鍵水平翻轉(zhuǎn) 按鍵垂直翻轉(zhuǎn) 按空格鍵進行旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)的角度可以通過執(zhí)行菜單Tools Preferences進行設(shè)置 在彈出的對話框中選中Options選項卡 在RotationStep中設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度 系統(tǒng)默認為90度 圖5 7所示為布局調(diào)整后的印制板圖 3 元件標注的調(diào)整元件布局調(diào)整后 往往元件標注的位置過于雜亂 盡管并不影響電路的正確性 但電路的可讀性差 在電路裝配或維修時不易識別元件 所以布局結(jié)束還必須對元件標注進行調(diào)整 元件標注文字一般要求排列要整齊 文字方向要一致 不能將元件的標注文字放在元件的框內(nèi)或壓在焊盤或過孔上 元件標注的調(diào)整采用移動和旋轉(zhuǎn)的方式進行 與元件的操作相似 修改標注內(nèi)容可直接雙擊該標注文字 在彈出的對話框中進行修改 圖5 7所示的元件布局圖 圖中元件的標注文字未調(diào)好 如標號C2 C3 C4 C5 R8 V2的文字方向與其它不同 標號R1 C1位于元件的框中 由于元件的標注文字在頂層絲網(wǎng)層上 標號將被元件覆蓋 經(jīng)過調(diào)整元件標注后的電路布局如圖5 8所示 4 3D預(yù)覽Protel99SE提供有3D預(yù)覽功能 可以在電腦上直接預(yù)覽電路板的效果 根據(jù)預(yù)覽的情況可以重新調(diào)整元件布局 執(zhí)行View Boardin3D 或單擊按鈕 對PCB進行3D預(yù)覽 產(chǎn)生3D預(yù)覽文件 在圖形左邊的設(shè)計管理器的Display區(qū)中 拖動視圖小窗口的坐標軸可以任意旋轉(zhuǎn)3D視圖 圖5 9 圖5 10分別對應(yīng)為圖5 7 圖5 8的3D視圖 從圖5 9中可以看出標號C1和R1被元件覆蓋 返回 5 5放置焊盤 過孔 1 放置焊盤焊盤有穿透式的 也有僅放置在某一層面上的貼片式 主要用于表面封裝元件 外形有圓形 正方形和正八邊形等 執(zhí)行Place Pad或單擊放置工具欄上按鈕 進入放置焊盤狀態(tài) 移動光標到合適位置后 單擊左鍵 放下一個焊盤 單擊鼠標右鍵 退出放置狀態(tài) 在焊盤處于懸浮狀態(tài)時 按 Tab 鍵 調(diào)出焊盤的屬性對話框 如圖5 11所示 對話框中 Properties選項卡主要設(shè)置焊盤形狀 Shape 大小 Size 所在層 Layer 編號 Designator 孔徑 HoleSize 等 Advanced選項卡主要設(shè)置焊盤所在的網(wǎng)絡(luò) 焊盤的電氣類型及焊盤的鉆孔壁是否要鍍銅 一般自由焊盤的編號設(shè)置為0 在自動布線中 必須對獨立焊盤進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)置 這樣才能完成布線 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的方法為 在圖5 11所示的焊盤屬性對話框中選中Advanced選項卡 在Net下拉列表框中選定所需的網(wǎng)絡(luò) 對于已經(jīng)放置好的焊盤 雙擊焊盤也可以調(diào)出屬性對話框 用鼠標單擊選中的焊盤 用鼠標左鍵點住控點 可以移動焊盤 本例中 必須在輸入端 輸出端 電源端及接地端添加焊盤 以便與外部連接 放置焊盤后的電路如圖5 12所示 2 放置過孔過孔用于連接不同層上的印制導線 過孔有三種類型 分別是穿透式 Multi layer 隱藏式 Buried 和半隱藏式 Blind 穿透式過孔導通底層和頂層 隱藏式導通相鄰內(nèi)部層 半隱藏式導通表面層與相鄰的內(nèi)部層 執(zhí)行菜單Place Via或用單擊放置工具欄上按鈕 進入放置過孔狀態(tài) 移動光 標到合適位置后 單擊左鍵 放下一個過孔 此時仍處于放置過孔狀態(tài) 可繼續(xù)放置過孔 在放置過孔狀態(tài)下 按 Tab 鍵 調(diào)出屬性對話框 對話框中包括兩個選項卡 其中Properties選項卡設(shè)置過孔直徑 過孔鉆孔直徑 過孔所導通的層 過孔所在的網(wǎng)絡(luò)等 本例中由于是單面板設(shè)計 無須使用過孔 返回 5 6手工布線 元件布局完成后 下一步就可以進行布線 所謂布線 就是用實際的印制導線連接元件 布線方法有手工布線和自動布線兩種 5 6 1手工布線在布線時 應(yīng)遵守信號線之間一般不布直角 特別是高頻狀態(tài)下 電源線 地線要加粗等原則 合理地進行手工布線 1 為手工布線設(shè)置柵格在進行手工布線時 如果柵格的設(shè)置不合理 布線可能出現(xiàn)銳角 或者印制導線無法連接到焊盤上 因此必須合理地設(shè)置捕獲柵格尺寸 設(shè)置捕獲柵格尺寸可以在電路工作區(qū)中單擊鼠標右鍵 在彈出的菜單中選擇SnapGrid 屏幕彈出圖5 13所示的對話框 從中選擇捕獲柵格尺寸 2 放置印制導線導線可放置在任何工作層上 當放在信號層上時 具有電氣特性 稱為印制導線 當放置在其它層時 代表無電氣特性的繪圖 標志線 本例中是單面板 故布線層為BottomLayer 底層 單擊小鍵盤上的鍵 將工作層切換到BottomLayer 執(zhí)行菜單Place Line或單擊放置工具欄上按鈕 進入放置印制導線狀態(tài) 將光標移到所需位置 單擊鼠標左鍵 定下印制導線起點 移動光標 拉出一條線 到需要的位置后再次單擊鼠標左鍵 即可定下一條印制導線 在放置印制導線過程中 同時按下 Shift 空格鍵 可以切換印制導線轉(zhuǎn)折方式 共有六種 分別是45度轉(zhuǎn)折 弧線轉(zhuǎn)折 90度轉(zhuǎn)折 圓弧角轉(zhuǎn)折 任意角度轉(zhuǎn)折和1 4圓弧轉(zhuǎn)折 如圖5 14所示 3 設(shè)置手工布線的線寬在手工放置印制導線時 系統(tǒng)默認的線寬是10mil 如果要修改銅膜的寬度 可以在放置銅膜的過程中按下鍵 屏幕彈出線寬設(shè)置對話框 如圖5 15所示 可以定義線寬和連線的工作層 手工布線后的電路如圖5 16所示 其中印制導線的線寬設(shè)置為1 5mm 焊盤的直徑為2mm 4 不同板層上的布線多層板中 在不同板層上的布線應(yīng)采用垂直布線法 即一層采用水平布線 則相鄰的另一層應(yīng)采用垂直布線 在繪制電路板時 不同層之間銅膜線的連接依靠過孔 金屬化孔 實現(xiàn) 圖5 17中 需要用導線連接元件焊盤4和自由焊盤0 但在同一層上有一條導線阻擋 不能直接布通 在單面板中只能在頂層上設(shè)置一條短路線來連接 而在多層板中 導線可以依靠過孔 從另一層穿過去 具體步驟如下 在圖示的A點單擊按鈕 放置一個過孔 連接元件焊盤4和過孔A 放置完過孔后 按 鍵將工作層切換到底層 BottomLayer 在A點和自由焊盤O之間放置一段印制導線 完成線路連接 如圖5 17所示 5 編輯印制導線屬性雙擊PCB中的印制導線 屏幕彈出圖5 18所示的印制導線屬性對話框 可以修改印制導線的屬性 其中 Width設(shè)置印制導線的線寬 Layer設(shè)置印制導線所在層 可在其中進行選擇 Net用于選擇印制導線所屬的網(wǎng)絡(luò) 在手工布線 由于不存在網(wǎng)絡(luò) 所以是NoNet 在自動布線中 由于裝載了網(wǎng)絡(luò) 可以在其中選擇具體的網(wǎng)絡(luò)名 Locked用于設(shè)置銅膜是否鎖定 單擊Global 按鈕可以進行全局修改 所有設(shè)置修改完畢 單擊OK按鈕結(jié)束 在印制板設(shè)計中 一般地線和電源線要加寬一些 本例中將地線寬度修改為3mm 如圖5 19所示 6 放置填充塊在印制板設(shè)計中 為提高系統(tǒng)的抗干擾性 通常需要設(shè)置大面積的電源 地線區(qū)域 這可以用填充區(qū)來實現(xiàn) 填充方式有矩形和多邊形兩種 它們都可以設(shè)置連接到指定的網(wǎng)絡(luò)上 填充塊可以放置于任何層上 若放置在信號層上 它代表一塊銅箔 具有電氣特性 經(jīng)常在地線中使用 若放置在非信號層上 代表不具有電氣特性的標志塊 執(zhí)行Place Fill或單擊放置工具欄上按鈕 放置矩形塊 移動光標到合適位置后 單擊左鍵 定下矩形塊的起點 移動鼠標拖出一個矩形 大小合適后 再單擊左鍵 放下一個矩形塊 本例中 將地線改為使用填充區(qū)布設(shè)的電路如圖5 20所示 7 放置多邊形鋪銅在高頻電路中 為了提高PCB的抗干擾能力 通常使用大面 積銅箔進行屏蔽 為保證大面積銅箔的散熱 一般要對銅箔進行開槽 實際使用中可以通過放置多邊形鋪銅解決開槽問題 執(zhí)行菜單Place PolygonPlane或單擊放置工具欄上按鈕 屏幕彈出圖5 21所示的放置多邊形鋪銅對話框 框中各項參數(shù)含義如下 ConnectToNet 設(shè)置鋪銅連接的網(wǎng)絡(luò) 通常與地線連接 PourOverSame 選取此項 設(shè)置當遇到相同網(wǎng)絡(luò)的焊盤或印制導線時 直接覆蓋過去 RemoveDeadCopper 選取此項 則將刪除死銅 所謂死銅 是指與任何網(wǎng)絡(luò)不相連的銅膜 GridSize 設(shè)置多邊形的柵格點間距 決定鋪銅密度 TrackWidth 設(shè)置線寬 當線寬小于柵格間距時 鋪銅將為格子狀 否則為整片鋪銅 Layer 設(shè)置鋪銅所在層 90 DegreeHatch 采用90 印制導線鋪銅 45 DegreeHatch 采用45 印制導線鋪銅 VerticalHatch 采用垂直的印制導線鋪銅 HorizontalHatch 采用水平的印制導線鋪銅 NoHatch 采用中空方式鋪銅 SurroundPadsWith 設(shè)置鋪銅包圍焊盤的形式為圓弧形 Arc 或正八邊形 Octagon MinimumPrimitivesSize 設(shè)置印制導線的最短限制 屬性對話框設(shè)置完后 單擊OK按鈕結(jié)束 用鼠標定義一個封閉區(qū)域 程序自動在在此區(qū)域內(nèi)鋪銅 圖5 22所示為幾種類型的鋪銅 本例中 若電路工作在高頻狀態(tài) 可以在PCB上加入鋪銅 并與地線相連 這樣可以提高抗干擾能力 如圖5 23所示 8 刪除印制導線在布線過程中 如果發(fā)現(xiàn)某段印制導線放置錯誤 可以用鼠標單擊該印制導線 然后按下鍵盤上的 鍵刪除印制導線 如果想連續(xù)刪除多個圖件 可以執(zhí)行菜單Edit Delete 屏幕出現(xiàn)十字光標 將光標移動到要刪除的圖件上 單擊鼠標左鍵刪除當前圖件 單擊右鍵退出刪除狀態(tài) 5 6 2布線中的其它常用操作 1 放置尺寸標注在PCB設(shè)計時 出于方便制板過程的考慮 通常要標注某些尺寸的大小 一般尺寸標注放置在絲網(wǎng)層上 不具備電氣特性 執(zhí)行菜單Place Dimension或單擊放置工具欄上按鈕 進入放置尺寸標注狀態(tài) 將光標移到要標示尺寸的起點 單擊鼠標左鍵 再移動光 標到要標示尺寸的終點 再次單擊鼠標左鍵 即完成了兩點之間尺寸標示的放置 而兩點之間距離由程序自動計算得出 如圖5 24所示 2 放置字符串字符串一般作為電路的文字說明 最長為255個字符 高度0 01 10000mils 執(zhí)行菜單Place String或單擊放置工具欄上按鈕 進入放置字符串狀態(tài) 光標上帶著字符String 按下 Tab 鍵 出現(xiàn)屬性對話框 框中各項主要參數(shù)含義如下 Text 設(shè)置字符串的內(nèi)容 Height 設(shè)置字符串的高度 Width 設(shè)置字符串筆畫的粗細 Font 設(shè)置字符串的字體 有三種選擇 Default Serif和SansSerif Mirror 設(shè)置字符串是否鏡像翻轉(zhuǎn) 在對話框中設(shè)置好各項參數(shù) 輸入字符串后單擊OK按鈕 移動光標至合適位置后 單擊左鍵放下字符串 放置在信號層上的字符串在制板時也以銅箔出現(xiàn) 故放置時應(yīng)注意不能與同層上的印制導線相連 而在絲網(wǎng)層上的字符串只是一種說明文字 以絲網(wǎng)狀態(tài)出現(xiàn) 返回 印制板繪制好后 就可以輸出電路板圖 輸出電路板圖可以采用Gerber文件 繪圖儀或一般打印機 采用前兩種方法輸出 精密度很高 但需要有價格昂貴的設(shè)備 采用打印機輸出 精密度較差 但價格低 打印方便 下面介紹采用打印機輸出的方法 5 7 1打印預(yù)覽在PCB99SE中打印前必須先進行打印預(yù)覽 執(zhí)行菜單File Printer Preview 屏幕產(chǎn)生一個預(yù)覽文件 在設(shè)計管理器中的PCB打印瀏覽器中顯示該預(yù)覽PCB文件中的工作層名稱 如圖5 25所示 圖中PCB預(yù)覽窗口顯示輸出的PCB圖 PCB打印預(yù)覽器中顯示當前輸出的工作面 輸出的工作面可以自行設(shè)置 5 7印制板輸出 5 7 2打印設(shè)置 進入打印預(yù)覽后 執(zhí)行菜單File SetupPrinter進行打印設(shè)置 屏幕彈出圖5 26所示的打印設(shè)置對話框 圖中Printer下拉列表框中 可以選擇打印機 在PCBFilename框中顯示要打印的文件名 在Orientation選擇框中設(shè)置打印方向 包括縱向和橫向 PrintWhat下拉列表框中可以選擇打印的對象 包括標準打印 全板打印和打印顯示區(qū) Margins區(qū)設(shè)置頁邊距 PrintScale欄中設(shè)置打印比例 單擊OK按鈕完成打印設(shè)置 圖5 26打印設(shè)置 5 7 3打印輸出 設(shè)置好打印機后就可以輸出電路圖 其中輸出的工作層面可以根據(jù)需要設(shè)置 1 打印輸出層面設(shè)置在輸出電路過程中 往往要選擇輸出某些層面 以便進行設(shè)計檢查 在PCB99SE中可以自行定義輸出的工作層面 在PCB打印瀏覽器中單擊鼠標右鍵 屏幕彈出圖5 27所示的 圖5 27設(shè)置打印