雙面印刷電路板設(shè)計(jì)舉例

1、與繪制簡單電路的單面印刷電路板相比，繪制簡單電路的雙面印刷電路板需要利用 Pr otel PCB 99 SE 的幾項(xiàng)功能，主要有以下幾點(diǎn)：1. 使用板框向?qū)ЮL制板框功能： Protel PCB 99 SE 有一個(gè) “使用板框向?qū)?”繪制板框功 能，可以方便地設(shè)計(jì)所繪電路的板框大小和形式，使用板框向?qū)Ч灿?10 個(gè)步驟，其中只有 兩個(gè)步驟需要修改，其余可用默認(rèn)值。2. 自動布置元件功能： Protel PCB 99 SE 有自動布置元件功能， 自動布置元件模式有 兩種： 一種是群集式自動布置元件模式； 一種是統(tǒng)計(jì)式自動布置元件模式。 群集式自動布置 元件模式適合元件數(shù)比較多的電路，而元件數(shù)少于

2、100 個(gè)的簡單電路宜采用統(tǒng)計(jì)式自動布 置元件模式。3. 自動布線功能： Protel PCB 99 SE 具有強(qiáng)大而超高品質(zhì)的自動布線功能， 布線迅速、 規(guī)范、簡潔而美觀。4. 鏡向打印銅膜走線功能： Protel PCB 99 SE 有一項(xiàng)鏡像打印銅膜走線功能，可以為 我們打印出完全吻合的兩面銅膜走線圖。5. 業(yè)條制作雙面板工藝：業(yè)余條件下制作雙面印刷電路板，用一套特殊的技術(shù)，能做出 非常精致的雙面印刷電路板。下面結(jié)合如圖 1 所示的 “兩級放大電路 ”例子，講述如何在業(yè)余條件下，制作雙面印刷電 路板的過程。1. 進(jìn)入 SCH 電路板設(shè)計(jì)環(huán)境 這一步驟在原理圖設(shè)計(jì)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了， 這里把整個(gè)

3、過程再過一遍， 復(fù)習(xí)一些比較關(guān)鍵的 知識點(diǎn)。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫文件 “兩級放大電路 .ddb ”下創(chuàng)建一個(gè) “兩級放大電路 .Sch ”文件，并進(jìn) 入原理圖設(shè)計(jì)編輯環(huán)境。單擊菜單Design/Options. ，將圖紙?jiān)O(shè)計(jì)成寬 550mil ，高 400 mil，經(jīng)適當(dāng)放大后如圖 2 所示。2.畫電路原理圖及放置連接頭畫電路原理圖方法不再贅述。 一個(gè)制作完成的獨(dú)立單元電路， 有時(shí)需要與其它電路連接， 或需要連接輸入、輸出信號，可以在電路上放置一個(gè)連接頭元件。移動設(shè)計(jì)管理器 Browse Sch 選項(xiàng)卡下 Browse 欄中滾動條找到 CON4 ，雙擊 CON4 ，同時(shí)按下鍵盤上的 “ X鍵”，將 其

4、水平翻轉(zhuǎn)后放入圖紙左下角如圖 3 所示。3. 放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號在 “兩級放大電路 .Sch ”設(shè)計(jì)窗口下，單擊菜單 Place/Net Label （ 放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號 ），鼠標(biāo) 箭頭帶出一個(gè)虛線框 （見圖 4 電路輸出端 ），將其放入兩級放大電路的輸出、輸入端及連接頭CON4 的 2、 3 兩個(gè)端點(diǎn)如圖 4 所示。雙擊電路中輸入端網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記文字，將彈出 Net Label 對話框如圖 5 所示，在 Net 欄中輸入 Ui ，單擊下方 “ok，”放置電路輸入端網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為 Ui；用同樣的方法放 置連接頭 CON4 的 2 端網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為 Ui ；用同樣的方法放置電路輸出端和連接頭 CON4 的 3 端網(wǎng)絡(luò)標(biāo)

5、記為 Uo。再將 +12V 電源標(biāo)記放置到連接頭 CON4 的1 端；將接地標(biāo)記放置到連接頭 CON4 的 4 端，完成后的兩級放大電路如圖 6 所示。4. 編輯元件屬性編輯元件屬性方法不再贅述。元件屬性參閱表1，編輯完成后如圖 7 所示。表 1 ：名稱Lib RefFootprintDesignatorPart Type晶體管NPNTO-5TQ13DG12晶體管NPNTO-5TQ23DG12電阻RES2AXIAL0.6R15k1電阻RES2AXIAL0.6R224k電阻RES2AXIAL0.6R33k電阻RES2AXIAL0.6R41k8電阻RES2AXIAL0.6R55k1電阻RES2AX

6、IAL0.6R624k電阻RES2AXIAL0.6R73k電阻RES2AXIAL0.6R81k電位器POT2VR4Rp1220k電位器POT2VR4Rp2220k電容ELECTR02RB.2/.4C110u電容ELECTR02RB.2/.4C210u電容ELECTR02RB.3/.6C3100u電容ELECTR02RB.2/.4C410u電容ELECTR02RB.3/.6C5100u連接頭CON4POWER4J1CON45. 重編元件序號如果電路比較復(fù)雜，用上述人工編輯元件序號時(shí)可能會出現(xiàn)重復(fù)、漏編、錯編等情況， 自動布線時(shí)會出錯，因此，執(zhí)行 Protel 的自動重編元件序號功能，可以避免差錯

7、。在 “兩級 放大電路 .Sch ”設(shè)計(jì)窗口下， 單擊菜單 Tools/Annotate ，將出現(xiàn) Annotate 對話框如圖 8 所 示，在 Options 選項(xiàng)下， 單擊 Annotate Options 欄的下拉箭頭， 在下拉列表中選取 All Par ts，然后單擊下方 “ ok按”鈕，將自動生成 “單管放大電路 .ERP”文件，同時(shí)在打開的 “單管放大 電路 .ERP”文件窗口中可見：重編序號后，電阻 R1 的序號重編為 R9 ；電阻 R5 的序號重編 為 R10 ，電容 C1 的序號重編為 C6 等等。6. 執(zhí)行 ERC 電氣規(guī)則檢查畫電路原理圖時(shí)可能會發(fā)生連線錯誤、 “虛接 ”

8、、短路等與 Protel 電氣規(guī)則沖突的地方， 執(zhí)行 ERC 電氣規(guī)則檢查后，如果發(fā)現(xiàn)有問題， Protel 系統(tǒng)會以警告和錯誤文字提示，并在 電路的錯誤處以紅色圓圈打叉標(biāo)示。在 “兩級放大電路 .Sch ”窗口下，單擊菜單 Tools/ERC ，將出現(xiàn) Setup Electrical Rul e Check 對話框如圖 9 所示，使用 Protel 的默認(rèn)值， 直接單擊下方 “ ok按”鈕，將自動生成 “單 管放大電路 . ERC” 文件，在打開的 “兩級放大電路 .ERC”文件窗口如圖 10 所示，圖中顯示沒有任何錯誤。如果有錯誤，必須排除后才能進(jìn)入下一步操作。（讀者可以故意將原理圖中

9、+12V 電源移開，再執(zhí)行 ERC 電氣規(guī)則檢查，看結(jié)果怎樣。 ）7. 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表是自動布線的靈魂，是Sch 內(nèi)容到 PCB 內(nèi)容的中介橋梁。在“兩級放大電路 .Sch”窗口下，單擊菜單 Design/CreateNetlist，將出現(xiàn) NetlistCreation 對話框，使用默認(rèn)值，單擊下方 “ok，”將自動生成 “單管放大電路 .NET”文件，在打開的 “兩級放大電路 .NET”文 件窗口中，可以看到網(wǎng)絡(luò)表的元件申明和網(wǎng)絡(luò)定義兩部分內(nèi)容。8. 利用板框向?qū)ЮL制板框Protel PCB 99 SE 提供了一個(gè)板框向?qū)韰f(xié)助我們自動地創(chuàng)建一個(gè) PCB 板框，在創(chuàng) 建流程中， 我們可以

10、根據(jù)需要輸入設(shè)置數(shù)據(jù)， 包括板框的樣式、 尺寸、 層數(shù)、 銅膜走線直徑、 導(dǎo)孔是否電鍍等，最終得到一塊符合要求的板框，具體操作如下：在“兩級放大電路 .Sch ”設(shè)計(jì)窗口下，單擊菜單 File /New ，將出現(xiàn) New Document 窗口如 圖 11 所示。將 New Document 窗口切換到 Wizards 選項(xiàng)卡下，單擊 Printed Circuit Board Wizar d 圖標(biāo)，再單擊 “ ok按”鈕。首先出現(xiàn) Board Wizard 板框向?qū)υ捒?(1) 如圖 12 所示：圖中文字是一些簡單介紹，單擊下方 “ Next按”鈕，進(jìn)入下一級；下一級板框向?qū)υ捒?2)

11、：選中 Units 欄中的 Imperrial 單選按鈕將使用英制單位 mil ，選中 Metric 單選按鈕將使用公制單位 mm ，另外下方共給出 10 種標(biāo)準(zhǔn)電路板樣板可供專業(yè)用戶選擇，我們是制作普通電路板，對該對話框，我們選擇默認(rèn)設(shè)置，單擊下方“Next按”鈕，進(jìn)入下一級；下一級板框向?qū)υ捒?(3) ：可供我們選擇板框外觀和大小尺寸，現(xiàn)根據(jù)我們要制作的兩級放大電路 的元件數(shù)量，估計(jì)需要一塊寬 4500mil ，高 3500mil 的板框，在文本框中輸入對應(yīng)數(shù)據(jù)，并 將下方 5 個(gè)復(fù)選框的選勾去除，其它都用默認(rèn)值，然后單擊下方“ Next按”鈕，進(jìn)入下一級；下一級板框向?qū)υ捒?(4)

12、：圖中顯示了上一級設(shè)置的板框尺寸，如果需要修改可以在尺寸 框中重新輸入數(shù)據(jù)， 不修改則單擊下方 “Next按”鈕，進(jìn)入下一級； 下一級板框向?qū)υ捒?(5) ： 這是一個(gè)設(shè)置使用幾層板層設(shè)計(jì)的對話框，我們直接使用默認(rèn)的 Two Layer-Platel Throug h Hole ，這是制作雙面板加上電鍍導(dǎo)孔的板框設(shè)置選項(xiàng)，單擊下方 “ Next按”鈕，進(jìn)入下一級；下一級板框向?qū)υ捒?(6) ：這是一個(gè)設(shè)置導(dǎo)孔形式的對話框，使用默認(rèn)穿透式導(dǎo)孔 Thruho le Vias only ，直接單擊下方 “ Next按”鈕，進(jìn)入下一級；下一級板框向?qū)υ捒?7)：這是一個(gè)選擇電路板元件形式的對話框

13、， The board has mostly 下有兩個(gè)選項(xiàng)，如大多數(shù)為貼片 元件則單選 Surface-mount components ，我們所用元件均為針腳式，所以選 Through hol e Component ，單選該按鈕后， 下方 Number of tracks between adjacent pads 欄下又出 現(xiàn) 3 個(gè)選項(xiàng)，我們單選管腳間只通過一條銅膜走線 (One Track) ，再單擊下方 “ Next按”鈕， 進(jìn)入下一級；下一級板框向?qū)υ捒?8) ：這是一個(gè)設(shè)置電路板上銅膜性質(zhì)的對話框，在文本框中可以設(shè)置銅膜走線的最低寬度； 設(shè)置導(dǎo)孔銅膜直徑的最低寬度； 設(shè)置導(dǎo)孔

14、上鉆孔直徑 的最低尺寸和設(shè)置相鄰走線間距的最低寬度。 此處， 我們暫用默認(rèn)值， 單擊下方 “Next按”鈕， 進(jìn)入下一級；下一級板框向?qū)υ捒?9) ：這是一個(gè)詢問是否要保存為一個(gè)樣板設(shè)置的對話框，直接單擊下方 “ Next按”鈕，進(jìn)入下一級；下一級板框向?qū)υ捒?10) ：這個(gè)對話框告訴我們已經(jīng)完成了整個(gè)板框的設(shè)置流程，單擊下方“ Finish按”鈕，結(jié)束板框向?qū)гO(shè)置，系統(tǒng)將自動打開一個(gè)名為 “PCB1.PC”B 的電路板文件窗口，右擊左邊設(shè)計(jì)管理器下的“PCB1.PC”B文件，在彈出的下拉列表中選取 “Renam”e 項(xiàng)，將文件名改為 “兩級放大電路 .PCB”如圖 13 所示。9. 修改

15、晶體管管腳排列次序前面表 1 中，晶體管的封裝形式 Footprint 欄我們填了 TO-5T ，而 Protel PCB Footprints.lib 文件的元件封裝列表中只有 TO-5 ，晶體管 3DG12 管腳排列不一致，如圖 14且 TO-5 晶體管封裝形式的管腳排列又和實(shí)際的 所示。如果將晶體管的封裝形式 Footprint 欄填 TO-5 ，將會造成自動布線錯誤， 因此， 我們要修改晶體管管腳排列次序，并將修改后的晶體管封裝形式命名為TO-5T ，具體操作如下：(1).在 Protel 99 SE 基本界面下，單擊菜單 File/Open ，將出現(xiàn) Open Design Data

16、 base 對話框，單擊搜尋欄右邊下拉箭頭，按路徑 C:Program FilesDesign Explorer 99 S ELibraryPcbGeneric Footprints 找到 Advpcb.Ddb 文件，如圖 15 所示。(2). 雙擊 Advpcb.Ddb 文件，將打開 PCB Footprints.Lib 文件窗口如圖 16 所示。(3) .將左上角設(shè)計(jì)管理器切換到 Browse PCBLIB 欄目下，向下拉滾動條找到 TO-5 ，雙擊 TO-5 ，將其加載到 PCB Footprints.Lib 文件窗口中如圖 17 所示。(4) . 單擊菜單 Edit/Copy Comp

17、onent ，將 TO-5 復(fù)制到 Windows 剪貼板中。(5) . 單擊菜單 Edit/Paste Component ，在左側(cè) Browse PCBLIB 欄目下的 Components 窗口下的 TO-5 下方多了一個(gè) TO-5-DUPLIATE 元件，如圖 18 所示。(6) .選中 TO-5-DUPLIATE 元件，單擊下方 “Rename ”按鈕， 打開 Rename Compone nt 對話框如圖 19 所示，將 TO-5-DUPLIATE 重命名為 TO-5T ，單擊 “ ok。”(7) . 在編輯區(qū)內(nèi)，雙擊 TO-5T 外型最左邊的 “3號”焊點(diǎn)，將彈出如圖 20 所示

18、對話框，將 Designator 屬性由 “3修”改為 “2，”單擊 “ok確”定；用相同的方法將最上邊的 “2號”焊點(diǎn) 修改為 “1；”最右邊的 “1號”焊點(diǎn)修改為 “3，”完成后的 TO-5T 管腳排列如圖 21 所示。(8) . 創(chuàng)建好 TO-5T 的外形之后，單擊菜單 File/Save ，將 TO-5T 真正存入 PCB Footpri nts 元件庫內(nèi)。 PCB Footprints 元件庫內(nèi)有了 TO-5T ，下面加載電路圖設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)就能把晶 體管按 TO-5T 封裝形式加載，自動布線才能正確。10. 通過設(shè)計(jì)同步功能加載電路圖設(shè)計(jì)內(nèi)容在 “兩級放大電路 .Sch ”窗口下，單擊

19、菜單 Design/Update PCB ，將彈出 Update De sign 對話框如圖 22 所示。使用默認(rèn)值，單擊下方 “Execute”按鈕， 將工作界面切換到 “兩級放大電路 .PCB”窗口下， 將看到 PCB 窗口下成功地加載了兩級放大電路的所有元件，如圖 23 所示。從圖中可以看到， 加載的元件位于設(shè)計(jì)板框的右側(cè)， 單擊設(shè)計(jì)板框中紅色斜線框的邊線， 將出現(xiàn) 8 個(gè)紅色小方塊，單擊鍵盤上的 “Delete鍵”，刪除紅色斜線框。11. 自動布置電路圖元件在 “兩級放大電路 .PCB”窗口下， 單擊菜單 Tools/Auto Placement/Auto Placer ，將彈 出 A

20、uto Place 對話框如圖 24 所示，從圖 24 看出 Protel 99 SE 提供兩種自動布置元件模式， 分別是群集式 (Cluster Place r)和統(tǒng)計(jì)式 (Statistical Placer) 。在此我們選擇統(tǒng)計(jì)式自動布置模式。單擊“ ok按”鈕，稍等片刻，先出現(xiàn)的對話框，單擊 “ok按”鈕，后出現(xiàn)的對話框，單擊 “Yes按”鈕，最后出現(xiàn)如圖 25 所示統(tǒng)計(jì)式自動布置結(jié)果。自動布置結(jié)束后， 還可用鼠標(biāo)單擊某個(gè)元件并按住鼠標(biāo)將元件拖到疏空位置放置，調(diào)整后的參考圖如圖 26 所示。稍作12. 調(diào)整銅膜走線的線徑由于 Protel PCB 99 SE 默認(rèn)的布線銅膜線徑為 10

21、mil ，對我們業(yè)余制作簡單電路板來Protel PCB 99 SE 中負(fù)說，顯然是太細(xì)了，所以我們可以根據(jù)需要調(diào)整銅膜走線的線徑。責(zé)定義 PCB 設(shè)計(jì)規(guī)則內(nèi)容在 Design Rules 對話框中，在 “兩級放大電路 .PCB”窗口下，單擊菜單 Design/Rules ，將出現(xiàn) Design Rules 對話框如圖 27 所示。DesignRules 對話框中共有 6 個(gè)選項(xiàng)卡，網(wǎng)絡(luò)走線寬度的設(shè)計(jì)規(guī)則是在 Routing 選項(xiàng)卡的 Width Constraint 設(shè)計(jì)規(guī)則中定義， 圖 27 中，先單擊 Routing 選項(xiàng)， 再拉動 Rule Classes 窗口下 滾動條， 選中 Wi

22、dth Constraint 選項(xiàng)， 可以看到下面當(dāng)前設(shè)計(jì)規(guī)則只有一條， 如圖 28 所示。從圖中可以看出網(wǎng)絡(luò)走線寬度最小和最大值都是12mil ，優(yōu)先采用的網(wǎng)絡(luò)走線寬度為 10mil 。單擊右下方的 “ Properties 按”鈕，出現(xiàn)的 Max-Min Width Rule 對話框如圖 29 所示。將右側(cè) Rule Attributes 下的 Minimum Width 欄中改成 20mil ；將 Maxmum Width 欄 中改成 50mil ；將 Preferred Width 欄中改成 30mil ，再單擊 “ ok退”回 Design Rules 對話框， 最后單擊 Desig

23、n Rules 對話框下方 “ Close按”鈕，回到 “兩級放大電路 .PCB”窗口下。13. 自動布線自動布線是 Protel PCB 99 SE 的最精彩華章，不僅速度快，而且規(guī)范精確、走線簡 潔，使繁雜的工作變得輕松愉悅。在 “兩級阻容耦合放大器 .PCB”窗口下，單擊菜單 Auto R oute/All ，將出現(xiàn)如圖 30 所示對話框，采用默認(rèn)設(shè)置，直接單擊 “R oute All ”按鈕，出現(xiàn)詢問對話框時(shí)，回答 “是”，ok，”將看到自動布線完即進(jìn)入自動布線過程，完成后出現(xiàn)對話框告訴一些布線信息，單擊成后的銅膜走線圖如圖 31 所示。14. 手工添加過孔為了使打印出的銅膜走線圖上元

24、件管腳有過孔位置， 便于在敷銅板上打孔，事先在元件 管腳上用手工添加過孔，具體操作如下：在“兩級放大電路 .PCB”窗口下，單擊菜單 View/Toolbars/Placement Tools ，調(diào)出 Plac ement Tools 工具箱，單擊上行第 4 個(gè)“放置過孔”工具，鼠標(biāo)呈大十字狀并帶出一個(gè)過孔， 按下鍵盤上的功能鍵 “Tab，”將出現(xiàn) Via 對話框，根據(jù)自動布線圖上相鄰元件管腳和銅膜走 線間的間隙大小選擇過孔直徑 Diameter 的數(shù)值，然后單擊 “ok，”將過孔放置到每個(gè)元件的 每個(gè)管腳上，另外，在板框的四角各放置一個(gè)稍大的定位過孔。在元件管腳處放置過孔時(shí)， 如果出現(xiàn)高亮綠

25、色銅膜線， 表示該點(diǎn)放置過孔直徑太大， 發(fā)生與設(shè)計(jì)規(guī)則沖突情況， 應(yīng)減小 過孔直徑重新放置。放置完成參考圖如圖 32 所示。15.打印雙面印刷電路板銅膜走線圖(1) . 在“兩級阻容耦合放大器 .PCB”窗口下， 單擊菜單 File/Print/Preview ，打開打印預(yù)覽文件如圖 33 所示。在打印預(yù)覽文件窗口下， 將左上角設(shè)計(jì)管理面板切換到 Browse PCB Print 下，將下方Multilayer Composite Print 文件選中反白顯藍(lán)， 再單擊菜單 Edit/Change ，將出現(xiàn)如圖 3 4 所示對話框。將圖 34 所示對話框中右邊 Layers 欄中的 TopLayer 選中，按下方 “ Remove”將其刪 除，然后選中 BottomLayer ，使其反白顯藍(lán)；再將對話框左邊 Components 欄下的 3 個(gè)復(fù) 選框去除；勾選 Options 欄下的 Show