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文檔簡介

2,第10章基礎(chǔ)PCB設(shè)計(jì),內(nèi)容提示:本章中對使用PCB編輯器進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的過程做基本的介紹,涉及規(guī)劃電路板、引入網(wǎng)絡(luò)表、元件布局、自動(dòng)布線、設(shè)計(jì)規(guī)則的檢查以及結(jié)果輸出等步驟中的基本操作。本章內(nèi)容是進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),主要讓讀者熟悉PCB的設(shè)計(jì)環(huán)境、PCB設(shè)計(jì)的一般流程以及設(shè)計(jì)過程中的基本操作,為后面深入學(xué)習(xí)PCB設(shè)計(jì)技巧打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)要點(diǎn):規(guī)劃電路板引入網(wǎng)絡(luò)表元件的手工布局PCB的自動(dòng)布線進(jìn)行DRC檢查使用繪圖工具修飾電路板電路板的打印輸出,3,10.1規(guī)劃電路板,下面就具體介紹一下其操作過程。(1)新建一個(gè)PCB文件并打開。(2)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置對象工具欄中的按鈕,對應(yīng)選擇EditOriginSet命令,用于在工作區(qū)設(shè)置相對原點(diǎn),此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中危鐖D10.1所示,選擇工作區(qū)的某一點(diǎn),單擊鼠標(biāo)左鍵,即可將相對原點(diǎn)設(shè)于該點(diǎn),之后的坐標(biāo)都會(huì)以這一點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行顯示,這樣可以方便PCB的設(shè)計(jì)。(3)用鼠標(biāo)左鍵單擊工作區(qū)下方的板層切換按鈕中的KeepOutLayer按鈕,將禁止布線層設(shè)置為當(dāng)前層,如圖10.2所示。,4,10.1規(guī)劃電路板,(4)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置對象工具欄上的按鈕,對應(yīng)于選擇PlaceKeepOutTrack命令,用來繪制電氣邊框,此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中?,通過單擊鼠標(biāo)左鍵確定邊框線的一端,然后單擊鼠標(biāo)左鍵確定另一端,即可繪制出一條邊框線,如此繪制一個(gè)矩形區(qū)域作為電氣邊界,如圖10.3所示。(5)單擊鼠標(biāo)右鍵,退出繪制邊框線狀態(tài)。這樣就確定好了PCB的電氣范圍。,5,10.2由原理圖生成PCB,在一般的設(shè)計(jì)中會(huì)首先進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì),然后以原理圖為基礎(chǔ)進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)。在Protel99SE中由設(shè)計(jì)好的原理圖生成PCB文件有兩種途徑:直接在原理圖中更新PCB文件;通過引入網(wǎng)絡(luò)表生成PCB。下面分別進(jìn)行介紹。,6,10.2.1由原理圖直接生成PCB,Protel99SE支持在原理圖中直接進(jìn)行PCB文件的更新,這是Protel99SE的新功能。下面就對其具體步驟進(jìn)行介紹。(1)首先打開設(shè)計(jì)好的原理圖文件,如圖10.4所示。(2)選擇DesignUpdatePCB菜單命令,如圖10.5所示。(3)此時(shí)會(huì)打開如圖10.6所示的對話框,在這里進(jìn)行原理圖和PCB文件的同步設(shè)置,通過建立同步關(guān)系,可以實(shí)現(xiàn)原理圖和PCB文件之間的相互更新,既可以通過修改原理圖直接對PCB電路進(jìn)行相應(yīng)的修改,也可按照PCB文件中的修改更新原理圖文件。,7,10.2.1由原理圖直接生成PCB,(4)設(shè)置好原理圖與PCB文件的同步選項(xiàng)后可以用鼠標(biāo)左鍵單擊對話框左下角的PreviewChanges按鈕,打開如圖10.8所示的預(yù)覽PCB更改對話框。在該對話框中列出了將會(huì)對目標(biāo)PCB文件所作的各種修改。如選中Onlyshowerrors復(fù)選框則僅會(huì)顯示存在錯(cuò)誤的條目??梢酝ㄟ^單擊Report按鈕生成同步設(shè)置報(bào)表文件,如圖10.9所示。(5)用鼠標(biāo)左鍵單擊Execute按鈕,即可將原理圖中的元件及其連接關(guān)系引入PCB文件中,如圖10.10所示。,8,10.2.2引入網(wǎng)絡(luò)表,下面就來具體地介紹一下其操作步驟。(1)新建一個(gè)PCB文件并打開。(2)選擇DesignLoadNets菜單命令,如圖10.11所示,這時(shí)會(huì)打開如圖10.12所示的加載網(wǎng)絡(luò)表設(shè)置對話框。(3)用鼠標(biāo)左鍵單擊Browse按鈕,打開如圖10.13所示的網(wǎng)絡(luò)表文件選擇對話框。,9,10.2.2引入網(wǎng)絡(luò)表,(4)選擇要加載的網(wǎng)絡(luò)表文件,單擊OK按鈕,回到加載網(wǎng)絡(luò)表設(shè)置對話框,如圖10.14所示,可以看到所選網(wǎng)絡(luò)表會(huì)將當(dāng)前PCB文件所作的修改列在對話框中。(5)用鼠標(biāo)左鍵單擊Execute按鈕即可將所選網(wǎng)絡(luò)表加載,結(jié)果如圖10.15所示。,10,10.2.3常見錯(cuò)誤和警告,如圖10.16所示,開始在PCB中加載網(wǎng)絡(luò)表時(shí),經(jīng)常會(huì)遇到很多錯(cuò)誤,主要有以下幾種。1Error:Footprint*notfoundinLibrary發(fā)生此錯(cuò)誤的原因是由于在原理圖中沒有為元件指定封裝形式,或是所指定的封裝在當(dāng)前加載的封裝信息庫中沒有定義。2Warning:Alternativefootprint*發(fā)生該錯(cuò)誤的原因是系統(tǒng)在加載元件封裝時(shí)在庫中沒有發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的定義,但發(fā)現(xiàn)了此元件可選的其他封裝形式,并進(jìn)行了替換。3Error:Componentnotfound發(fā)生此錯(cuò)誤的原因是由于前面的錯(cuò)誤使得元件沒有加入網(wǎng)絡(luò)宏中,所以在加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)顯示了元件沒有找到的錯(cuò)誤,一般在改正了前面的元件封裝問題之后,這里的錯(cuò)誤也會(huì)隨之被修正。,11,10.2.4網(wǎng)絡(luò)表的管理,對網(wǎng)絡(luò)表文件不能直接進(jìn)行修改。要對網(wǎng)絡(luò)表進(jìn)行修改,一是修改原理圖中的相應(yīng)設(shè)置,然后重新生成網(wǎng)絡(luò)表,二是在加載時(shí)對具體條目進(jìn)行修改。用鼠標(biāo)左鍵雙擊加載的條目,可以打開如圖10.22所示的宏命令修改對話框,在這里可以修改由網(wǎng)絡(luò)表生成的宏命令的類型及其參數(shù)。,12,10.3元件布局,加載網(wǎng)絡(luò)表并完全正確后,PCB中就有了與原理圖中相對應(yīng)的各個(gè)元件,同時(shí),各個(gè)元件之間的電氣連接關(guān)系也根據(jù)原理圖的定義用飛線表示出來,如圖10.28所示。,13,10.3.1元件的選取和移動(dòng),在對元件布局時(shí),一般先按功能模塊對整體進(jìn)行規(guī)劃,然后將相互之間聯(lián)系最緊密的元件盡量靠近,從而方便布線,并易使連線縮短。在這一過程中,免不了要頻繁進(jìn)行元件的選取和移動(dòng)。在PCB中,元件的選取和移動(dòng)操作同原理圖中類似,下面就進(jìn)行具體的介紹。1選取對象(1)通過主工具欄按鈕(2)通過菜單命令(3)使用鍵盤快捷鍵(4)通過設(shè)置對象屬性2移動(dòng)對象(1)拖動(dòng)單個(gè)元件(2)拖動(dòng)多個(gè)對象(3)使用主工具欄按鈕(4)通過執(zhí)行菜單命令(5)使用鍵盤快捷鍵,14,10.3.2對齊元件,PCB最終是要制作出來的,出于美觀的考慮,也需要元件的放置要盡量整齊。為滿足這種需求,Protel99SE的PCB設(shè)計(jì)器提供了多種元件排列命令,在ToolsInteractivePlacement菜單下,如圖10.42所示。此外Protel99SE還專門提供了元件排列工具欄,如圖10.43所示。,15,10.4自動(dòng)布線,調(diào)整好布局后,就可以進(jìn)行PCB的布線了。這里僅對PCB的自動(dòng)布線功能進(jìn)行一些簡單介紹。對于元件比較少、連接關(guān)系不復(fù)雜的PCB應(yīng)用,使用默認(rèn)的自動(dòng)布線功能就能夠很輕松地完成。具體操作過程如下。(1)選擇AutoRouteAll菜單命令,如圖10.49所示,打開如圖10.50所示的自動(dòng)布線設(shè)置對話框。(2)對自動(dòng)布線的選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。(3)設(shè)置好自動(dòng)布線參數(shù),單擊RouteAll按鈕,開始布線。布線結(jié)果如圖10.52所示。,16,10.5設(shè)計(jì)規(guī)則檢查,對PCB進(jìn)行布線后,可以應(yīng)用Protel99SE提供的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DesignRuleCheck,DRC)功能對其進(jìn)行檢查,該功能可以確定設(shè)計(jì)是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)則。DRC可以測試各種違反走線的情況,如安全錯(cuò)誤、未走線網(wǎng)絡(luò)、線寬沖突等。在電路不很復(fù)雜的時(shí)候,主要是檢查是否有未連接的引腳以及是否有沖突等,從而避免一些疏忽導(dǎo)致的錯(cuò)誤,提高PCB的正確性。,17,10.5.1檢查選項(xiàng)設(shè)置,如圖10.53所示,執(zhí)行ToolsDesignRuleCheck菜單命令,打開如圖10.54所示的檢查選項(xiàng)設(shè)置對話框。其中各選項(xiàng)含義如下。(1)RoutingRules選項(xiàng)組(2)ManufacturingRules選項(xiàng)組(3)HighSpeedRules選項(xiàng)組(4)SignalIntegrityRules選項(xiàng)組(5)PlacementRules選項(xiàng)組(6)Options選項(xiàng)組,18,10.5.2運(yùn)行DRC,設(shè)置好需要進(jìn)行檢查的內(nèi)容,用鼠標(biāo)左鍵單擊RunDRC按鈕,開始進(jìn)行規(guī)則檢查。檢查結(jié)束后會(huì)生成一個(gè)報(bào)表文件,如圖10.56所示。其中記錄了運(yùn)行DRC的參數(shù)以及檢查到的沖突信息。,19,10.6使用繪圖工具,10.6.1放置工具欄同原理圖設(shè)計(jì)類似,在PCB編輯器中也提供了繪圖工具,用戶可以應(yīng)用這些工具在PCB圖中放置一些說明性的符號(hào),便于對PCB的理解。如圖10.57所示。,20,10.6.2放置字符串,在繪制PCB時(shí),經(jīng)常要在板上放置一些文字,作為說明或注釋。放置字符串的步驟如下。(1)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置工具欄中的按鈕,或執(zhí)行PlaceString菜單命令,此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中?,并帶有一個(gè)即將放置的字符串。(2)在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵,即可放置一個(gè)字符串,如圖10.58所示。(3)此時(shí)光標(biāo)仍然處于放置字符串狀態(tài),可以繼續(xù)放置下一個(gè)字符串。(4)單擊鼠標(biāo)右鍵或按鍵盤上的Esc鍵,結(jié)束或取消放置。,21,10.6.3放置坐標(biāo),在PCB中可以放置某一點(diǎn)的坐標(biāo)值,其操作步驟如下。(1)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置工具欄中的按鈕,或執(zhí)行PlaceCoordinate菜單命令,此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中?,并帶有光?biāo)當(dāng)前位置的坐標(biāo)值。(2)在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵,即可放置坐標(biāo)對象,如圖10.60所示。(3)此時(shí)光標(biāo)仍然處于放置字符串狀態(tài),可以繼續(xù)放置下一個(gè)坐標(biāo)。(4)單擊鼠標(biāo)右鍵或按鍵盤上的Esc鍵,結(jié)束或取消放置。,22,10.6.4放置尺寸標(biāo)注,在PCB中還可以放置尺寸標(biāo)注,方便電路板的制作,其操作步驟如下。(1)用鼠標(biāo)左鍵單擊放置工具欄中的按鈕,或選擇PlaceDimension菜單命令,此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中?,并帶有尺寸?biāo)注符號(hào)。(2)在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵,確定尺寸標(biāo)注的一個(gè)點(diǎn)。(3)拖動(dòng)鼠標(biāo)到下一個(gè)點(diǎn),此時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)點(diǎn)之間的距離標(biāo)注,單擊鼠標(biāo)左鍵確定第二點(diǎn),如圖10.62所示。(4)此時(shí)光標(biāo)仍然處于放置尺寸標(biāo)注狀態(tài),可以繼續(xù)放置下一個(gè)尺寸標(biāo)注。(5)單擊鼠標(biāo)右鍵或按鍵盤上的Esc鍵,結(jié)束或取消放置。,23,10.6.5繪制圓和圓弧,在PCB編輯器中提供了多種繪制圓弧的方法,分別介紹如下。1邊緣法邊緣法是通過圓弧上的起點(diǎn)和終點(diǎn)來確定圓弧的方法2中心法中心法是通過確定圓弧的圓心、起點(diǎn)和終點(diǎn)來繪制圓弧的方法3角度旋轉(zhuǎn)法角度旋轉(zhuǎn)法是通過依次確定圓弧的起點(diǎn)、圓心和終點(diǎn)來繪制圓弧的方法4繪制圓Protel99SE的PCB編輯器還提供了直接繪制圓的工具,24,10.7電路板圖的輸出,10.7.1PCB圖的三維查看Protel99SE提供電路板的三維立體查看功能,使用該功能可以顯示PCB板的三維立體效果,給設(shè)計(jì)者提供一定的參考。用鼠標(biāo)左鍵單擊主工具欄上的按鈕,或選擇ViewBoardIn3D菜單命令,即可生成當(dāng)前PCB文件的三維效果圖,如圖10.70所示。,25,10.7.2PCB文件的導(dǎo)出,具體導(dǎo)出過程如下。選擇FileExport菜單命令,如圖10.71所示,打開ExportFile(導(dǎo)出文件)對話框,在該對話框中選擇保存路徑,輸入PCB文件的名稱,選擇保存類型,用鼠標(biāo)左鍵單擊OK按鈕,如圖10.72所示,即可將PCB文件導(dǎo)出到指定的位置。,26,10.7.3打印輸出,完成PCB的設(shè)計(jì)后,還可以將頁面打印出來,便于在焊接元件以及電路檢查時(shí)對照,其過程如下。選擇FilePrint/Preview菜單命令,進(jìn)入如圖10.73所示的打印預(yù)覽界面,此

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