電子CAD技術節(jié)PPT課件

1、第第3章章 電路板設計電路板設計 一塊做好的電路板實物如圖3. 1. 1所示，電路板上已經(jīng)安裝了一些元件，在做電路板前用Protel 99 SE設計的電路板PCB圖如圖3. 1. 2所示。電路板按物理板分層方法如下。單層板：一般包括銅膜焊接面和元件面的絲網(wǎng)層。特點是價格便宜，但是布線困難。經(jīng)常需要用跳線來連接不能布通的銅膜線。如電視機、收錄機、電器中的附加電路板多為單面板，如圖3. 1. 3所示是用單面電路板制作的聲控路燈開關電路。其元件面沒有銅膜線。雙層板：一般包括元件面、焊接面和元件面的絲網(wǎng)層。特點是價格適中，布線容易，是常用的一種板型，如圖3. 1. 1所示，從圖中可看到元件面也有導電銅

2、膜線。四層板：在雙面板基礎上增加電源層和地線層。特點是電源和地線各用一個層面連通，而不是用銅膜線。由于增加了兩個層面，所以布線更加容易。目前該技術已經(jīng)成熟。在計算機相關設備中多采用四層板以上的工藝。六層板：在四層板的基礎上增加兩個信號層面就形成了六層板，由于制作復雜、造價高，所以只有在一些高級設備中才使用，例如，可編程控制器、計算機主板等。也有用八層板做主板和內(nèi)存條的，但多層板由于制作工藝復雜、廢品率高而較少使用。常用于大規(guī)模生產(chǎn)項目上。Protel 99 SE具有32個信號布線層、16個電源地線布線層和多個非布線層，所以可以滿足一般設計需要。一般電路板的元件面常稱為頂層(Top)，焊接面稱為

3、底層(Bottom)，中間的信號布線層稱為中間層(Mid)。電路板設計原則及設計方法簡介3.1 電路板設計環(huán)境第1頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計電路板設計原則及設計方法簡介3.1 電路板設計環(huán)境圖雙面電路板實物局部照片圖實物對應的電路PCB局部圖紙集成電路89C51集成電路24C01按鈕開關電解電容第2頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計電路設計人員的電路設計思想最終要落實到實體，即做成印制電路板。因此，設計時要充分考慮印制電路板采用什么材料的基板，電路板中用到哪些設計對象(Foot Print元件封裝、Net網(wǎng)絡、 P a d 焊 盤 、 V i a 過 孔 、Poly

4、gon Plane多邊形鋪銅、Arc(Edge)邊沿開始畫的圓弧、Fill填充、Interactive Route銅膜線、Arc(Center)從 中 心 開 始 畫 的 圓 弧 、String字符串、Split Plane分割平面)。電路板中的設計對象3.1 電路板設計環(huán)境綠色的元件電阻紅藍色的銅膜線灰色的焊盤綠色的元件標注第3頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計3.1 電路板設計環(huán)境安裝的元件電阻綠色的銅膜線銀灰色的焊盤白色的元件標注(絲印層)集成電路89C51沒安裝的元件電阻電解電容按鈕開關電路板中的設計對象第4頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計1. 元件 原理圖和封裝

5、之間的關系可通過電路實物觀察，從如圖3. 1. 1所示和如圖3. 1. 2所示的對比可以看出，各種元件的大小和外形各不相同，圖3. 1. 1 中的元件是立體的，圖3. 1. 2的元件是以對應的平面圖出現(xiàn)的，本軟件把元件在電路板上的形體叫封裝，并用英文字母和數(shù)字表示，元件封裝就是原理圖中元件的Foot Print。對于同一個元件來說，可有不同的封裝形式。元件封裝的主要參數(shù)是形狀與安裝尺寸，當前廠家已經(jīng)生產(chǎn)好了用戶將使用的元件，或者采用規(guī)定的外形生產(chǎn)元件，電路設計的目的是確保所用的元件能正確地安裝在電路板上。 3.1 電路板設計環(huán)境電路板中的設計對象手機電路都是貼片元件集成電路貼片電容電阻只有芝麻

6、大小第5頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計 封裝圖結構：一般元件的封裝圖結構如圖3. 1. 5所示。該電路中有三個元件封裝：集成電路SN74LS573、電阻R14、二極管4007，封裝包含元件平面外形、焊盤和元件屬性三部分。元件外形是元件的平面幾何圖形，表明元件安裝所占位置大小，不具備電氣性質(zhì)，一般由絲網(wǎng)漏印方法漏印到電路板的元件層。目前電路層和絲印層也采用感光油墨工藝制造。焊盤與元件的引腳對應：用于把元件焊接并固定的部分。焊盤上的號碼就是管腳號碼。焊盤的號碼必須與原理圖中元件的引腳號碼一致，否則就會出現(xiàn)缺少網(wǎng)絡節(jié)點的錯誤。焊盤的號碼、尺寸、位置十分重要，如果錯了，電路板就不能使用了

7、。3.1 電路板設計環(huán)境電路板中的設計對象圖電路中的電阻、二極管和集成電路的封裝圖集成電路電阻R14二極管4007第6頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計2. 焊盤(Pad) 電路板與元件之間的聯(lián)系就是焊盤，所有元件通過焊盤實現(xiàn)電氣連接。焊盤和元件一樣分為插針式焊盤和表貼式焊盤。插針式焊盤需要在焊盤中心鉆孔，而表貼式焊盤不需要鉆孔，插針元件的焊盤如圖3. 1. 6所示。3. 銅膜線銅膜線就是連接兩個焊盤的導線，在Protel 99 SE中稱為Interactive Route，在Protel 99中稱為Track，如圖3. 1. 5所示。一般銅膜線在不同的層面取不同的走向，例如頂層走水

8、平線，底層走垂直線。頂層與底層銅膜線之間的連接采用過孔(Via)連接。4. 過孔當需要連接兩個層面上的銅膜線，而這點又沒有元件引腳(焊盤)時，則需要過孔(Via)，過孔又稱為貫孔、沉銅孔和金屬化孔。過孔制作工藝復雜，所以過孔的數(shù)量越少越好。過孔的尺寸有鉆孔的直徑(Hole Size)和過孔直徑(Via Diameter)兩個參數(shù)。過孔分為穿透式(Through)、半隱藏式(Bling)和隱藏式(Buried)。3.1 電路板設計環(huán)境電路板中的設計對象圖電路板實物圖與設計對象(插針式焊盤) 第7頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計5. 網(wǎng)絡表網(wǎng)絡表是連線的基礎，原理圖和電路板圖之間通過網(wǎng)

9、絡表建立聯(lián)系，網(wǎng)絡表給出各個焊盤之間的連線和封裝。當網(wǎng)絡表調(diào)入到電路板后首先產(chǎn)生預拉線，如圖3. 1. 7所示，Protel 99 SE就是依據(jù)這樣看似很亂的預拉線進行布線的。6. 阻焊層阻焊層(Solder Mask)是電路板的非布線層，實際上阻焊層(也叫防焊層)多為綠色半透明層，將不需要焊錫的地方涂上阻焊劑。由于焊接電路板時焊錫在高溫下的流動性，所以必須在不需要焊接焊錫的地方涂一層阻焊物質(zhì)，阻止焊錫粘連在不需要焊錫的地方引起短路。阻焊層分為頂層阻焊層(Top Solder Mask)和底層阻焊層(Bottom Solder Mask)兩層。3.1 電路板設計環(huán)境電路板中的設計對象圖焊盤之間

10、的預拉線和封裝第8頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計7. 安全間距安全間距是銅膜線與銅膜線(Track to Track)、銅膜線與焊盤(Track to Pad)、焊盤與焊盤(Pad to Pad)、焊盤與過孔(Pad to Via)之間的最小間距(Clearance)，如圖3. 1. 8所示。在電路中有導電屬性的實體如果靠得太近，則容易引起短路或放電而不安全。8. 禁止布線層禁止布線層(Keep Out Layer)用于確定電路板的尺寸和布線的范圍。9. 絲網(wǎng)漏印層絲網(wǎng)漏印層(Top Overlay 和 Bottom Overlay)用于書寫參數(shù)之類的文字、說明等。在電路板實物上

11、看到的元件編號、數(shù)值和元件輪廓就是絲網(wǎng)漏印層。10. 指示層指示層(Mechanical)用于放置指示性文字，如電路板尺寸等。該層又稱為機械層或機構層。11. 內(nèi)層內(nèi)層(Internal Plane)用于電源或地線網(wǎng)絡的布線。3.1 電路板設計環(huán)境電路板中的設計對象圖設計好的搶答器電路圖及安全間距第9頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計1. 如何設計電路板如何設計電路板 設計電路板一般應根據(jù)原理圖規(guī)劃元件位置和連線方式，多數(shù)時候電路板的安裝位置決定了電路板的大小和形狀。原則上，印制電路板的外形可以為任意形狀，但簡單的形狀更利于生產(chǎn)。當完全了解所選用元器件及各種插座的規(guī)格、尺寸、面積等參

12、數(shù)，也合理地、仔細地考慮了各部件的位置安排時，主要從電磁場兼容性、抗干擾、走線要短、交叉要少、電源和地線的路徑及去耦等方面考慮。各部件位置確定以后，就是各部件的連線，按照電路圖連接有關引腳。完成的方法有多種，印制線路圖的設計有計算機輔助設計與手工設計方法兩種。現(xiàn)在很難進行純手工設計，本文所講的手工設計主要指手工布局元件和布線。通過計算機完成電路板自動布線設計的過程如下。(1) 使用原理圖編輯器設計原理圖，設計好屬性(正確給定封裝)，進行電氣規(guī)則檢查(ERC)并生成原理圖的網(wǎng)絡表。(2) 進入電路板(PCB)環(huán)境，使用電路向?qū)Т_定電路板的層數(shù)、尺寸等電路板參數(shù)。加載PCB元件封裝庫。3.1 電路

13、板設計環(huán)境電路板設計操作方法第10頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計(3) 執(zhí)行DesignLoad Nets菜單命令，調(diào)入網(wǎng)絡表。這時最容易出現(xiàn)網(wǎng)絡表中的封裝和封裝庫中元件封裝不符合的錯誤。如有錯則回到原理圖環(huán)境中改正，返回后再重新調(diào)入網(wǎng)絡表。(4) 布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上，可以自動布置元件或人工手動布置元件。該工作經(jīng)常需要反復多次調(diào)整才可達到滿意的布局效果。(5) 設置自動布線規(guī)則，自動布線，完成修飾等工作。將電路板文件存盤或打印輸出。通過計算機完成電路板人工手動布線的方法如下。 人工確定電路板的層面和尺寸。人工放置元件的封裝和布置元件封裝。 根據(jù)原理圖，直接使

14、用Placeinteractive Routing菜單命令人工布線。 修飾電路板，存盤或打印文件。3.1 電路板設計環(huán)境電路板設計操作方法第11頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計2. 進入電路板設計環(huán)境進入電路板設計環(huán)境進入電路板設計環(huán)境的方法如下。(1) 在設計文件管理器的界面中，選擇FileNew Design菜單命令，新建設計數(shù)據(jù)庫，再選擇FileNew菜單命令建立電路板文件(PCB Document)，然后雙擊該新建的電路板文件，就進入了電路板設計環(huán)境。(2) 在原理圖設計窗口選擇FileNew菜單命令，建立電路板文件(PCB Document)，然后雙擊該新建的電路板文件，

15、也可以進入電路板設計環(huán)境。(3) 選擇FileNew菜單命令，使用電路板框向?qū)ВM入電路板設計環(huán)境。(4) 在原理圖設計窗口執(zhí)行DesignUpdate PCB菜單命令進入電路板設計環(huán)境。電路板設計環(huán)境如圖3. 1. 9所示。在圖的右側是電路板設計窗口，左側是電路板設計文件管理器中的文件管理器和設計瀏覽器，圖下部還有電路板板層切換標簽，用鼠標單擊可以更換板層。3.1 電路板設計環(huán)境電路板設計操作方法圖電路板設計環(huán)境 第12頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計3. 電路板設計環(huán)境中的文件管理電路板設計環(huán)境中的文件管理 電路板設計環(huán)境中的菜單與原理圖設計環(huán)境中的菜單功能基本相同，但是增加了

16、文件轉(zhuǎn)換菜單Import、Export和CAM管理菜單。文件轉(zhuǎn)換菜單用于輸入輸出一些其他格式的電路板圖文件，而CAM菜單用于管理和輸出一些有關電路板制作方面的文件。Import輸入其他格式的文件：當選擇FileImport菜單命令時，打開如圖3. 1. 10所示的對話框。在“文件類型”下拉列表框中，包含7種不同的文件格式，共11個選項。Auto Trax Files (*.PCB)：Protel Autotrax DOS老版本Protel電路板文件、Auto CAD板電路板文件、Gerber底片文件、Protel板ASCII文件、Protel板二進制格式文件等。Export輸出其他格式的文件：

17、執(zhí)行菜單命令File|Export，打開一個導出文件對話框。可輸出的文件如下。輸出網(wǎng)絡表文件，輸出Auto CAD格式DXF的文件，輸出信號完整性分析文件，輸出Protel版本 ASCII文件。實際上，要電路板制造商做電路板，只要給它DDB文件就可以。3.1 電路板設計環(huán)境電路板設計操作方法 圖下拉框中不同的文件格式 第13頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計圖設計瀏覽器(網(wǎng)絡管理) 電路板設計管理器由文件管理器和設計瀏覽器組成，如圖3. 1. 9所示。設計瀏覽器(Browse PCB)如圖3. 1. 11所示，該瀏覽器下拉列表框的下拉箭頭用于選擇電路板中的網(wǎng)絡(Nets)、元件(Co

18、mponent)、封裝庫(Libraries)、網(wǎng)絡分類(Net Classes)、元件分類(Component Classes)、錯誤檢查(Violations)和設計規(guī)則(Rules)等管理功能。3.1 電路板設計環(huán)境電路板設計管理器 圖設計瀏覽器(網(wǎng)絡管理 )網(wǎng)絡名稱(網(wǎng)絡管理 )網(wǎng)絡所在位置(電路板)第14頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計1. 網(wǎng)絡管理功能網(wǎng)絡管理功能Nets 設計瀏覽器的網(wǎng)絡管理功能如圖3. 1. 11所示，其中，從下拉列表框中選擇網(wǎng)絡管理(Nets)，Edit按鈕用于編輯所選擇的網(wǎng)絡名稱、顏色和是否隱藏，Zoom按鈕用于將選擇的網(wǎng)絡按照一定的比例顯示，S

19、elect按鈕用于將選擇的網(wǎng)絡高亮顯示。節(jié)點(Nodes)選項區(qū)域用于選擇該網(wǎng)絡上的焊盤。其中的Edit按鈕用于編輯焊盤屬性；Jump按鈕用于光標跳到工作區(qū)中指定網(wǎng)絡處，大比例顯示已選擇的網(wǎng)絡和焊盤；Select按鈕用于將選擇的節(jié)點高亮顯示，指示網(wǎng)絡位置。瀏覽器下部的導航區(qū)域顯示選擇的網(wǎng)絡和焊盤在電路板圖上的位置。其中的Magnifier按鈕在導航區(qū)域內(nèi)顯示并放大光標指示的工作區(qū)的焊盤或網(wǎng)絡周圍的情況；光標在電路板編輯區(qū)窗口中移動時，可以在導航區(qū)域內(nèi)觀察電路板局部圖。Confingure按鈕用于設置導航區(qū)域內(nèi)放大的比例。Current Layer區(qū)域用于顯示、更換當前的電路板層面。3.1 電路

20、板設計環(huán)境電路板設計管理器 第15頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計2. 元件管理功能元件管理功能 Component 元件管理功能如圖3. 1. 12所示，其中元件選擇區(qū)域用于選擇元件；Edit按鈕用于編輯已選擇的元件屬性；Select按鈕用于大比例顯示已選擇的元件；Jump按鈕用于光標跳到工作區(qū)指定的元件處，并將選擇的元件高亮顯示，該按鈕可完成在復雜電路中元件的查找功能。元件焊盤選項區(qū)域(Pads)用于自動尋找已選擇的元件焊盤，Edit按鈕用于編輯已選擇的元件焊盤，Select按鈕用于大比例顯示已選擇的元件的焊盤，Jump按鈕用于光標跳到指定的元件焊盤處。管理器下部的導航區(qū)域顯示

21、選擇的元件和焊盤在電路板圖上的位置。其中的Magnifier按鈕用于光標在工作區(qū)內(nèi)移動時，放大光標周圍的電路板情況。Current Layer區(qū)域用于更換當前的電路板層面。3.1 電路板設計環(huán)境圖元件管理 電路板設計管理器 第16頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計3. 元件封裝庫管理功能元件封裝庫管理功能Libraries 元件封裝庫管理功能如圖3. 1. 13所示，其中，元件封裝庫選項區(qū)域用于選擇已經(jīng)加入管理器中的元件封裝庫。只有加入的封裝才能被網(wǎng)絡表調(diào)用，所以調(diào)用網(wǎng)絡表前必須先加載元件封裝庫。Add/Remove按鈕用于向管理器中加載元件封裝庫和移走元件封裝庫。初次使用時一定要用

22、該按鈕加載封裝庫。Browse按鈕用于在工作區(qū)中打開一個封裝庫瀏覽窗口，用于瀏覽封裝庫中的元件封裝。瀏覽器下部區(qū)域的功能與元件管理器下部的導航區(qū)域功能基本相同，但是元件封裝顯示的功能可以更方便地放大和縮小被顯示元件的封裝。選擇Select按鈕用于選擇管理器指示的工作區(qū)元件；Edit按鈕進入元件封裝編輯器，可以編輯所選元件的封裝圖形，同時用專用窗口大比例顯示元件封裝。Place按鈕將指定的元件封裝圖形放置到電路板圖上。當元件封裝跟光標移動時，可以用Tab鍵打開“元件屬性”對話框修改元件封裝的屬性。本軟件所有操作狀態(tài)都可右擊取消。在選擇元件時，管理器下部顯示已選擇的元件封裝圖形。3.1 電路板設計

23、環(huán)境電路板設計管理器 第17頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計3.1 電路板設計環(huán)境圖元件封裝庫、網(wǎng)絡分類、元件分類和設計規(guī)則管理 電路板設計管理器 第18頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計4. 網(wǎng)絡分類管理功能網(wǎng)絡分類管理功能Net Classes該功能可以對電路板上的網(wǎng)絡分類進行管理。它的功能基本同網(wǎng)絡管理功能，5. 元件分類管理功能元件分類管理功能Component Classes該功能可以對電路板上的元件分類進行管理。它的功能基本同元件管理功能，6. 錯誤檢查功能錯誤檢查功能Violations該功能可以按設計規(guī)則檢查連線的錯誤。例如，連線與焊盤之間距離太近或者焊盤

24、和連線短路等。錯誤檢查區(qū)域Browse/Violation用于確定具體的錯誤置。Detail按鈕用于顯示錯誤的詳細細節(jié)，Highlight按鈕用于把錯誤高亮顯示。Jump按鈕用于光標跳轉(zhuǎn)到電路板錯誤的位置。7. 設計規(guī)則管理功能設計規(guī)則管理功能Rules該功能用于選擇符合某種設計規(guī)則的網(wǎng)絡、焊盤、線寬、過孔等各種圖形對象。如圖3. 1. 13所示，首先選擇需要查找圖形對象的規(guī)則，然后單擊Highlight按鈕將符合規(guī)則的部分高亮顯示。若是需要編輯規(guī)則，就單擊Edit按鈕，這時就會打開“規(guī)則編輯”對話框，在該對話框中可以對規(guī)則進行修改 3.1 電路板設計環(huán)境電路板設計管理器 第19頁/共66頁第

25、第3章章 電路板設計電路板設計如圖3. 1. 14所示的 菜 單 命 令Design/Options用于打開“電路板圖屬性”對話框，完成板層參數(shù)設置。單擊DesignOptions菜單命令，打開“電路板圖屬性”對話框，如圖3. 1. 15所示，該對話框有兩個選項卡：Layers和Options。3.1 電路板設計環(huán)境電路板圖屬性對話框 圖“電路板圖屬性”對話框的Layers選項卡 第20頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計1. Layers 在該選項卡中可以對正在使用的板層進行設置。這些板層是使用菜單命令FileNew建立新電路板或使用向?qū)Ы㈦娐钒鍟r自動設置的，板層的增減可以使用菜單

26、命令DesignLayer Stack Manager操作。在如圖3. 1. 15所示的對話框中設置有如下幾項。(1) 信號層Signal Layers。本軟件設計的電路板可以有32個信號層，其中Top Layer是頂層，Bottom Layer是底層。 (2) 內(nèi)層平面Internal planes。內(nèi)層平面主要用于電源和地線。本軟件可以有16個電源和地線層，電源和地線層的銅膜線直接連接到元件的電源和地線引腳。內(nèi)層平面可以分割成子平面，用于某個網(wǎng)絡布線。(3) 機械層Mechanical layers。共有16個機械層，機械層用于放置各種指示和說明性文字，例如電路板尺寸。機械層可以和其他層一

27、起打印。(4) 掩膜Masks。Top(Bottom)Solder阻焊層。阻焊層有兩層，用于阻焊膜的絲網(wǎng)漏印，阻焊層(膜)用于防止焊錫造成各種電氣對象之間的短路。Top(Bottom)Paste錫膏層。錫膏層有兩層，用于把表面貼裝元件(SMD)粘貼到電路板上，利用鋼模(Paste Mask)將半融化的錫倒到電路板上再把SMD元件貼上去，完成元件的焊接。3.1 電路板設計環(huán)境電路板圖屬性對話框 第21頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計(5) 絲網(wǎng)層Silk screen。絲網(wǎng)(絲網(wǎng)印刷)層有兩層，用于印制標識元件的名稱、參數(shù)和形狀。絲網(wǎng)層也叫絲印層。(6) 其他設置Other。禁止布線

28、層Keepout，該層設置布線范圍和電路板尺寸。 穿透層Multi layer，該層放置所有穿透式焊盤和過孔。鉆孔層Drill Layers，該層用于標識鉆孔的位置和尺寸類型，包含鉆孔指示圖Drill guide(指示鉆孔中心)和鉆孔圖Drill drawing。(7) 系統(tǒng)設置System。顯示網(wǎng)絡拉線onnection。利用設計規(guī)則檢查錯誤DRC Errors，并把錯誤位置高亮度顯示。Visible Grid1設置是否顯示第一組可視柵格，本組柵格是當顯示比例大到一定程度才顯示的柵格，Visible Grid2設置是否顯示第二組柵格，本組柵格是當顯示比例小到一定程度才顯示的柵格， Pad H

29、oles設置是否顯示焊盤鉆孔。Via Holes設置是否顯示過孔的鉆孔。(8) All On按鈕打開所有板層，All Off按鈕關閉所有板層，Used On按鈕打開正在使用的板層。3.1 電路板設計環(huán)境電路板圖屬性對話框 第22頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計2. Options該選項卡如圖3. 1. 16所示，各選項操作說明如下。Grids：用于設置柵格的間距和形狀。其中 Snap X：設置捕捉柵格X方向尺寸；Snap Y：設置捕捉柵格Y方向尺寸；Component X：設置元件放置時使用的X方向柵格尺寸；ComponentY：設置元件放置時使用的Y方向柵格尺寸。 Electri

30、cal Grid復選框：電氣柵格，若選中該復選框，則具有電氣柵格捕捉功能。Range，設置吸引距離。Visible Kind，用于選擇可視柵格的種類。Measurement Unit：用于切換測量單位。其中Metric是公制，單位為mm (1mm=40mil)；Imperial是英制，單位為mil (1mil=0. 0254mm)。電路設計時最好使用英制單位。因為集成電路和常用元件的標準封裝都是以英制為單位的。3.1 電路板設計環(huán)境電路板圖屬性對話框 圖“電路板圖屬性”對話框的Options選項卡 第23頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計執(zhí)行菜單命令Tools|Preferences

31、或右鍵快捷菜單命令后，打開“系統(tǒng)參數(shù)設置”對話框，如圖3. 1. 17所示。該對話框共有6個選項卡：Options、Display、Colors、Show/Hide、Defaults、Signal Integrity，下面分別予以介紹。 3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 圖“系統(tǒng)參數(shù)設置”對話框的Options選項卡 第24頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計1. Options該選項卡用于特殊功能選擇。其中：(1) Editing options選項區(qū)域選項區(qū)域用于設置編輯操作特性選項。Online DRC復選框：用于確定是否需要在線電氣設計規(guī)則檢查。Snap T

32、o Center復選框：確定是否在按住鼠標時，使光標自動滑到所選對象的參考位置。Extend Selection復選框：確定是否在選擇對象時不撤銷已有選擇對象的選擇狀態(tài)。Remove Duplicates復選框：確定是否自動刪除重疊對象。Confirm Global Edit復選框：確定在全局編輯時，軟件是否打開需要確認的對話框。Protect Locked Objects復選框：確定是否保護被鎖定的對象。(2) Autopan options選項區(qū)域選項區(qū)域，用于設置當光標移動到屏幕邊緣時屏幕自動移動的功能。 Style下拉列表框用于設置移動方式，其中各選項的功能如下。Re-Center：當

33、光標觸到屏幕邊緣時，以光標位置為屏幕中心顯示。推薦使用該功能。Fixed Size Jump：當光標觸到屏幕邊緣時，以設定的固定距離移動顯示。默認該功能。Shift Accelerate：按Shift鍵時，光標觸到屏幕邊緣時以設定的距離加速移動。Shift Decelerate：按Shift鍵時，光標觸到屏幕邊緣時以設定的距離減速移動。Ballistic：跳躍式移動。Adaptive：自適應移動。3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 第25頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計 Speed數(shù)值框：設置移動速度。 Mils/Sec單選按鈕：用于設定速度單位為mil/s，其中

34、1mm=40mil或1inch(英寸)= 1000mil=25. 4mm。 Pixels/Sec單選按鈕：用于設定速度單位為點/秒。(3) Polygon Repour選項區(qū)域選項區(qū)域用于設置交互布線中的避免障礙和推擠布線方式。 Repour下拉列表框中的選項功能如下。Never：絕不提示。Threshold：當原形對象超出一定范圍時提示。Always：總是提示選中該項，則對Plow Through polygon打?qū)?、在已鋪銅的PCB中，修改走線、會自動鋪銅。 Threshold數(shù)值框：多邊形或多邊形鋪銅數(shù)量門限參數(shù)設置。(4) Other選項區(qū)域：選項區(qū)域：Rotation Step數(shù)值

35、框：設置每次按空格鍵時元件的旋轉(zhuǎn)角度。Undo/Redo數(shù)值框：設置撤銷或恢復操作的次數(shù)，次數(shù)越多，占用內(nèi)存越多。Cursor Type下拉列表框：設置光標類型，變換十字形光標的大小和方向。(5) Interactive routing交互式布線模式選擇區(qū)域。交互式布線模式選擇區(qū)域。 Mode下拉列表框：用手工布線時，設置銅膜線與障礙物間的關系。 (6) Component drag選項區(qū)域。選項區(qū)域。Mode下拉列表框： 選項None為拖動元件時不拖動銅膜線；選項Connected Tracks為拖動導線時連銅膜線一起拖動。3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 第26頁/共6

36、6頁第第3章章 電路板設計電路板設計2. Display在該選項卡中設置應該顯示的內(nèi)容，如圖3. 1. 18所示。其中各選項功能如下。(1) Display options選項區(qū)域。Convert Special String復選框：確定是否顯示特殊字符串代表的內(nèi)容。Highlight in Full復選框：確定是否將選取的對象高亮顯示。Use Net Color For Highlight復選框：確定是否高亮顯示選取的網(wǎng)絡。Redraw Layers復選框：確定是否切換板層時，最后畫當前板層，使當前層蓋住其他板層。Single Layer Mode復選框：確定是否只顯示當前層。Transpa

37、rent Layer復選框：確定是否所有層都透明顯示。3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 圖“系統(tǒng)參數(shù)設置”對話框的Display選項卡第27頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計(2) Show選項區(qū)域：在顯示區(qū)域設置應該顯示的內(nèi)容。Pad Nets復選框：確定是否顯示焊盤所在的網(wǎng)絡。Pad Numbers復選框：確定是否顯示焊盤號。Via Nets復選框：確定是否顯示過孔所在的網(wǎng)絡。Test Points復選框：確定是否顯示實驗點或測試點。Origin Marker復選框：確定是否顯示原點標記。Status Info復選框：確定是否顯示狀態(tài)信息。(3) Draft

38、thresholds選項區(qū)域，該區(qū)域用于設置草圖顯示的閾值。Tracks文本框：設置銅膜線的顯示閾值。Strings數(shù)值框：設置字符串顯示的閾值。(4) Layer Drawing Order按鈕。用于設置板層的畫圖順序，最上層的最后畫。用該按鈕打開如圖3. 1. 19所示的Layer Drawing Order對話框，其中Promote按鈕用于將選中的圖層上移，Demote按鈕用于將選中的圖層下移，Default按鈕用于恢復圖層顯示順序。3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 圖Layer Drawing Order對話框第28頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計3.

39、Colors在本選項卡中設置各個圖層的顏色，如圖3. 1. 20所示各選項的功能介紹如下。3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 圖“系統(tǒng)參數(shù)設置”對話框的Colors選項卡 第29頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計Signal Layers選項區(qū)域用于信號層顏色設置。Internal Planes選項區(qū)域用于內(nèi)層顏色設置。Mechanical Layers選項區(qū)域用于機械指示層顏色設置。Masks選項區(qū)域用于阻焊層和錫膏層顏色設置。Silkscreen選項區(qū)域用于設置絲網(wǎng)層的顏色設置。Other選項區(qū)域用于禁止層、穿透層、鉆孔層的顏色設置。System選項區(qū)域用于系統(tǒng)

40、控制。其中：DRC Errors用于設置違反設計規(guī)則時的顏色。Selection用于設置被選擇對象的顏色。Background用于設置編輯窗口的底色。Pad Holes用于設置焊盤孔的顏色。Via Holes用于設置過孔的孔顏色。Connections用于設置預拉連線的顏色。Visible Grid 1用于設置可視柵格1的顏色。Visible Grid 2用于設置可視柵格2的顏色。對話框下邊緣按鈕：Default Colors按鈕用于設置PCB圖紙為黃底色和各層默認色。一般情況采用默認色較單。Classic Colors按鈕用于設置PCB圖紙為黑底色和各層默認色。這是安裝軟件的默認設置。顏色設

41、置的方法是雙擊應該設置的顏色框，打開“色彩選取”對話框。在該對話框中可以選擇Basic color顏色或者Custom color顏色。3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 第30頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計4. Show/Hide本選項卡用于設置各種對象的顯示模式。有三種模式可以選擇：詳細顯示(Final)、簡單顯示(Draft)和隱藏顯示(Hidden)，如圖3. 1. 21所示。Arcs選項區(qū)域用于設置弧線的顯示模式。Fills選項區(qū)域用于設置填充區(qū)域的顯示模式。Pads選項區(qū)域用于設置焊盤的顯示模式。Polygons選項區(qū)域用于設置多邊形鋪銅的顯示模式。

42、Dimensions選項區(qū)域用于設置尺寸線的顯示模式。Strings選項區(qū)域用于設置字符串的顯示模式。Tracks選項區(qū)域用于設置銅膜線的顯示模式。Vias選項區(qū)域用于設置過孔的顯示模式。Coordinates選項區(qū)域用于設置坐標標注的顯示模式。Rooms選項區(qū)域用于設置Room的顏色。All Final按鈕用于設置所有顯示模式為詳細顯示。All Draft按鈕用于設置所有顯示模式為簡單顯示。All Hidden按鈕用于設置所有顯示模式為隱藏模式。3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 圖“系統(tǒng)參數(shù)設置”對話框的Show/Hide選項卡第31頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路

43、板設計5. Defaults在本選項卡中設置各種屬性的默認值?？稍O置的對象是弧線Arc、元件omponent、坐標軸Coordinate、尺寸線Dimension、填充Fill、焊盤Pad、多邊形鋪銅Polygon、字符串tring、 銅膜線Track和過孔Via，Edit Values按鈕用于編輯被選對象的屬性。Reset按鈕用于將所選對象的屬性恢復為默認值。Save As按鈕用于將屬性保存為屬性文件(*.dft)。Load按鈕用于載入屬性文件。Reset All按鈕用于恢復所有屬性為默認值。3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 圖“系統(tǒng)參數(shù)設置”對話框的Defaults選項

44、卡第32頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計6. Signal Integrity 該選項卡用于設定各類元件的編號前綴字符，以方便進行信號完整性分析，如圖3. 1. 23所示。Add按鈕：用于增加元件類型。單擊該按鈕，打開如圖3. 1. 24所示的“增加元件類型”對話框。先在下拉列表框中選擇元件類型(Component Type)，共有7種類型可供選擇。BJT：雙極性晶體管。Capactitor：電容。Connector：連接器。Diode：二極管。IC：集成電路。Inductor：電感。Resistor：電阻。然后在文本框中輸入元件前綴(Designator Prefix)。單擊OK

45、按鈕結束元件編號前綴字符的設置。在Signal Integrity選項卡中還有：Remove按鈕。用于刪除所選擇元件的前綴字符。Edit按鈕。用于編輯元件編號的前綴字符。Protel 99 SE的特色是具有漂亮的界面和豐富多彩的工作環(huán)境，但是要掌握這些環(huán)境的設置還是需要下一番工夫的。建議讀者改變一下各種設置，然后看看設置結果如何，以增強對設計環(huán)境設置的能力，使設計環(huán)境更好地滿足自己的設計需求。3.1 電路板設計環(huán)境3.1. 6電路板畫圖環(huán)境設置 圖“系統(tǒng)參數(shù)設置”對話框的Signal Integrity選項卡第33頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計 電阻：AXIAL.無極性電容：RA

46、D。電解電容：RB。電位器：VR。二極管：DIODE。三極管：TO。場效應管(和三極管一樣)。電源穩(wěn)壓塊78和79系列：TO-126H和TO-126V。整流橋：D-44、D-37、D-46。單排多針插座：CON SIP。雙列直插元件(如集成電路)：DIP。晶振：XTAL1。電阻：RES1、RES2、RES3、RES4等的封裝屬性為AXIAL3AXIAL10系列。無極性電容：CAP，封裝屬性為RAD-0. 1到RAD-0. 4。電解電容：ELECTROI，封裝屬性為RB. 2/. 4到RB. 5/1. 0。電阻和電容封裝中的數(shù)字是英寸，如RB. 2/. 4中的是兩腳距離0. 2英寸和直徑0. 4

47、英寸。電位器：POT1、POT2，封裝屬性為VR-1到VR-5。二極管：封裝屬性為DIODE-0. 4(小功率)到DIODE-0. 7(大功率)。三極管：常見的封裝屬性為TO-18(普通三極管)、TO-22(大功率三極管)、TO-3(大功率達林頓管)。電源穩(wěn)壓塊有78和79系列。78系列如7805、7812、7820等；79系列有7905、7912、7920等。常見的封裝屬性有TO126h和TO126v。3.1 電路板設計環(huán)境本軟件中常用元件封裝如下。 第34頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計 整流橋：BRIDGE1，BRIDGE2，封裝屬性為D系列(D-44、D-37、D-46)。

48、電阻：AXIAL0. 3AXIAL0. 7，其中0. 40. 7指電阻的長度，一般用AXIAL0. 4。瓷片電容：RAD0. 1RAD0. 3，其中0. 10. 3指電容大小，一般用RAD0. 1。電解電容：RB. 1/. 2RB. 4/. 8，其中. 1/. 2. 4/. 8指電容大小。一般100F用RB. 1/. 2，100F470F用RB. 2/. 4，470F用RB. 3/. 6。二極管：DIODE0. 4DIODE0. 7，其中0. 40. 7指二極管長短，一般用DIODE0. 4。發(fā)光二極管：RB. 1/. 2。集成塊：DIP8DIP40， 其中指有多少腳，腳的就是DIP8。貼片電

49、阻：0603。表示的是封裝尺寸，與具體電阻值沒有關系，但封裝尺寸與功率有關，通常來說有以下幾種。0201：1/20W,0402：1/16W,0603：1/10W,0805：1/8W1206：1/4W電容電阻外形尺寸與封裝的對應關系：0402=1. 00. 5,0603=1. 60. 8,0805=2. 01. 2,1206=3. 21. 61210=3. 22. 5,1812=4. 53. 2,2225=5. 66. 5關于零件的封裝，除了DEVICE、LIB庫中的元件外，其他庫的元件都已經(jīng)有了固定的元件封裝，這是因為這個庫中的元件都有多種形式。以晶體管為例說明如下。晶體管是常用的元件之一，在

50、DEVICE、LIB庫中，只有簡單的NPN與PNP之分，但實際上，如果是NPN的2N3055，就有可能是鐵殼子的TO-3，如果是NPN的2N3054，則有可能是鐵殼的TO-66或TO-5，而常用的CS9013，就有TO-92A，TO-92B，還有TO-5，TO-46，TO-52等，其外形千變?nèi)f化。3.1 電路板設計環(huán)境本軟件中常用元件封裝如下。 第35頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計 對于電阻，在DEVICE庫中，也是簡單地把它們稱為RES1和RES2，不管它是100還是470k都一樣，對電路板而言，它與歐姆數(shù)根本不相關，完全是按該電阻的功率數(shù)來決定的，選用1/4W甚至1/2W的電

51、阻，都可以用AXIAL0. 3元件封裝，而功率數(shù)大一點的話，可用AXIAL0. 4，AXIAL0. 5等封裝?，F(xiàn)將常用的元件封裝整理如下。電阻類及無極性雙端元件：AXIAL0. 3AXIAL1. 0。無極性電容：RAD0. 1RAD0. 4。有極性電容：RB. 2/. 4RB. 5/1. 0。二極管：DIODE0. 4及DIODE0. 7。石英晶體振蕩器：XTAL1。晶體管：FET、UJT TOXXX(TO-3、TO-5)?？勺冸娮?POT1、POT2)：VR1VR5。當然，也可以打開C：Client98PCB98libraryadvpcb.lib庫來查找所用零件的對應封裝。這些常用的元件封裝

52、，最好能把它背下來。這些元件封裝，可以把它拆分成兩部分來記：如電阻AXIAL0. 3可拆成AXIAL和0. 3，AXIAL翻譯成中文就是軸狀的，0. 3則是該電阻在印制電路板上的焊盤間的距離也就是300mil(因為在電機領域里，是以英制單位為主的)；對于無極性的電容，RAD0. 1RAD0. 4可用同樣的方法記住。對于有極性的電容如電解電容，其封裝為RB. 2/. 4，RB. 3/.6等，其中“.2”為焊盤間距，“.4”為電容圓筒的外徑。 對于晶體管，那就直接看它的外形及功率，大功率的晶體管，就用TO-3；中功率的晶體管，如果是扁平的，就用TO-220，如果是金屬殼的，就用TO-66；小功率的

53、晶體管，就用TO-5，RB. 4/. 8，TO-46、TO-92A等都可以，反正它的管腳長，彎一下也可以。3.1 電路板設計環(huán)境本軟件中常用元件封裝如下。 第36頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計 人工畫電路板是耗時和費力的，但是掌握人工畫電路板的技術還是非常必要的，因為它是畫電路板的基礎。并且可以快速仿制電路板，從中學習電路設計經(jīng)驗。人工畫電路板應掌握各種對象的放置、編輯和軟件的各種菜單命令及工具的操作使用方法。直接定義電路板直接定義電路板 在實際設計電路板的過程中，經(jīng)常要直接定義電路板。定義電路板主要是定義使用的板層和電路板的大小。例如要設計一個如圖3. 2. 1所示電路圖的電路

54、板，需要如下步驟。(1) 設置電路板層。設置電路板層。首先建立設計數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行FileNew菜單命令，如圖3. 2. 2所示，建立新的電路板(PCB)文件，建立的電路板文件為具有如下板層的雙層板(具有兩個信號層)。Silk Screen(Top Overlay)：絲網(wǎng)層。Solder Mask(Top/Bottom)：阻焊層(防焊層)。Paste Mask(Top/Bottom)：錫膏層。Top Layer：頂層元件面銅膜層。Bottom Layer：底層焊接面銅膜層。Drill Guide(Drill Drawing)：鉆孔層。Keep Out Layer：禁止布線層，用于設置電路板邊緣。M

55、echanical Layer1：機械層用于放置電路板尺寸。Multi Layer：穿透層。3.2 人工畫電路板直接定義電路板圖電路原理圖第37頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計(2) 加入元件封裝庫并取元件。使用Add/Remove按鈕在軟件目錄Design Explorer 99/Library/PCB/Generic Footprints中加入Adv PCB等各種元件封裝庫管理。在元件封裝庫中找到所要求的元件封裝，本電路中電阻封裝用AXIAL0. 3，電容封裝用RB. 2/. 4，三極管用TO-39，插座封裝用SIP3。雙擊封裝或單擊Place按鈕把元件依次放在電路板圖中。調(diào)整

56、好元件位置，如圖3. 2. 3所示，具體操作細節(jié)本節(jié)后面再詳細闡述。(3) 使用畫線工具按鈕畫導線和板框。使用畫線工具按鈕在畫導線板層(Bottom Layer或Top Layer層面)畫好所需的導線，并調(diào)整元件位置(用光標拖動)、注釋位置和導線粗細。將板層切換到Keep Out Layer，設置并畫出電路板邊緣尺寸，使用畫線工具或使用快捷鍵P、T畫一個框，該框大小就是電路板的大小。光標在封閉板框時會出現(xiàn)圓圈，雙擊確定，如圖3. 2. 4所示。3.2 人工畫電路板直接定義電路板圖設計(新建)電路板界面的圖標和菜單123第38頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計3.2 人工畫電路板直接定

57、義電路板圖找到并放置、布局電路各元件注意使用元件庫當前元件第39頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計3.2 人工畫電路板直接定義電路板圖電路畫好導線后正好封閉板框各板層顏色不一樣 若是沒有確切的電路板尺寸大小，隨便畫一個框就可以了，等布完線再重新畫框定義電路板邊緣。需要注意的是電路板的電氣外形尺寸一定得在Keep Out Layer層中定義。而機械外形尺寸應該在Mechanical Layer1層中定義，標準板框有這兩個框。(4)對照原理圖看看有沒有問題，如有則應修改好，本電路檢查時加了一個電源插座。完成后可輸出或打印。當前板層第40頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計(1)

58、啟動電路板向?qū)?。啟動電路板向?qū)?。首先選擇FileNew菜單命令，在如圖3. 2. 5所示的“電路板向?qū)А睂υ捒蛑羞x擇Wizards選項卡，然后雙擊對話框中顯示的Printed Circuit Board Wizard圖標。向?qū)Э梢詭椭x電路板，這樣進入電路板向?qū)У牡?步。進入向?qū)Ш?，首先出現(xiàn)一個向?qū)Ы榻B，意思是歡迎進入向?qū)У?步，如圖3. 2. 6所示。單擊Next按鈕進入下一步，向?qū)椭阃瓿呻娐钒逯贫ā?.2 人工畫電路板使用向?qū)Фx電路板首先選擇FileNew菜單命令出現(xiàn)該對話框圖“電路板向?qū)А睂υ捒?選擇Wizards選項卡第41頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計 (2)

59、 選擇預定義電路板形狀選擇預定義電路板形狀。進入向?qū)У?步，對話框中有各種各樣的預定義電路板，根據(jù)需要，可以選擇一種，如圖3. 2. 7所示。在窗口中有多種電路板樣式可供選擇，如：Custom Mode Board。Eurocard VME bus format。IBM AT bus format。IBM XT bus format。IBM PC-104 bus format。IBM&APOLE PCI bus format。IBM PCMCIA bus format。IBM PS/2 bus format。Standard bus format。SUN Standard bus fo

60、rmat。其中第一種是用戶自定義電路板，其他都是與計算機板卡有關的電路板樣式。當然若是開發(fā)計算機接口板還是非常方便的，比如開發(fā)一塊PCI插槽的開關量電路板。一般情況都是自己定義電路板，所以選擇Custom Mode Board，然后單擊Next按鈕，進入向?qū)У?步。3.2 人工畫電路板使用向?qū)Фx電路板圖“電路板向?qū)А睂υ捒虻?步，選擇預定義電路板第42頁/共66頁第第3章章 電路板設計電路板設計(3) 自定義電路板基本信息自定義電路板基本信息。電路板基本信息設置如圖3. 2. 8所示。在Custom Board Details選項區(qū)域中：Width文本框。用于定義電路板寬度尺寸。Height文本框。