第7章 PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)

1、第第7 7章章 PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng) o本章要點(diǎn)oPCB設(shè)計(jì)的基本原則 oPCB 板的結(jié)構(gòu)組成 oPCB的設(shè)計(jì)流程 o設(shè)置PCB系統(tǒng)參數(shù) oPCB設(shè)計(jì)工具欄 o自動(dòng)布局元件 o手工調(diào)整元器件布局 o自動(dòng)布線 o手工調(diào)整布線 o利用向?qū)?chuàng)建PCB oPCB板的3D顯示 o生成PCB報(bào)表文件 o打印輸出PCB圖 7.1 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ) o 7.1.1 PCB設(shè)計(jì)的基本原則 PCB設(shè)計(jì)的好壞直接影響電路板抗干擾能力的大小。因此在做PCB設(shè)計(jì)時(shí)，一定要遵循PCB設(shè)計(jì)的一般規(guī)則，以達(dá)到抗干擾設(shè)計(jì)的要求。其中，元器件的布局、布線、焊盤的大小、去耦電容的配置及元器件之間的連線等的設(shè)計(jì)都會(huì)影響電路板的抗干擾

2、能力，下面簡(jiǎn)要介紹這些方面的一般規(guī)則。 （詳細(xì)介紹祥見書）7.1 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ) o 7.1.2 結(jié)構(gòu)組成 oPCB 板包含一系列元器件、由印刷電路板材料支持并通過(guò)銅箔層進(jìn)行電氣連接的電路板，還有在印刷電路板表面對(duì)PCB板起注釋作用的印絲層等。下面對(duì)各組成部分進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹： （1）元器件：元器件是實(shí)現(xiàn)電路邏輯功能的基本組成部分，元器件的引腳可以把電信號(hào)送元器件內(nèi)部進(jìn)行處理，還可以固定元器件。電路板上的元器件通常包括集成元器件、分離元器件（電阻、電容、二極管等）和一些用于顯示的元器件（如發(fā)光二極管、數(shù)碼顯示管等）三種。7.1 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ) （2）銅箔：在電路板上，導(dǎo)線、焊盤、過(guò)孔和敷銅等都需要

3、用到銅箔。下面對(duì)這部分的作用進(jìn)行介紹。 導(dǎo)線：主要用于連接元器件這件的各種引腳，從而完成元器件間的電氣相連。 過(guò)孔：在多層電路板中，為實(shí)現(xiàn)元器件之間信號(hào)的相同，通常需要在導(dǎo)線上設(shè)置過(guò)孔。 焊盤：主要用于固定元器件，也可用來(lái)作為信號(hào)進(jìn)入元器件的組成部分。 敷銅：在電路板中需要的部位敷銅，可以減少電路阻抗，改善電路性能。（3）印絲層：通常印刷電路板的頂層是采用絕緣材料制成的。印絲層主要用于標(biāo)注文字，用于注釋電路板和電路板上的所有元器件，另外，印絲層還能夠起到保護(hù)元器件頂層導(dǎo)線的作用。 7.1 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ) o7.1.3 PCB的設(shè)計(jì)流程 PCB設(shè)計(jì)流程包括繪制電路原理圖、規(guī)劃印刷電路板、元器件封

4、裝、元器件布局、自動(dòng)布線、手工調(diào)整、保存輸出等。下面對(duì)PCB設(shè)計(jì)流程的各個(gè)部分進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹：（1）繪制電路原理圖。這是電路板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，主要是完成電路原理圖的繪制，并生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表。（2）規(guī)劃電路板。在繪制、印刷電路板之前，用戶應(yīng)對(duì)電路板進(jìn)行初步規(guī)劃，包括設(shè)置電路板的物理尺寸，采用幾層電路板，元器件的封裝形式及安裝位置等，這為后面印刷電路板的設(shè)計(jì)確定了框架。（3）設(shè)置參數(shù)：主要是設(shè)置元器件的布置參數(shù)、分布參數(shù)及布線參數(shù)等。通常這些參數(shù)取系統(tǒng)的默認(rèn)值即可，或經(jīng)過(guò)第一次設(shè)置后就無(wú)需修改。7.1 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ) （4）元器件封裝：所謂元器件封裝就是元器件的外形，每一個(gè)裝入的元器件都應(yīng)有相應(yīng)的封裝，這樣

5、才能保證電路板布線的正常進(jìn)行。（5）元器件布局：規(guī)劃好電路板后，可以將元器件放入電路板邊框內(nèi)，采用Protel DXP提供的自動(dòng)布線功能，可以對(duì)元器件進(jìn)行自動(dòng)布線。（6）自動(dòng)布線：Protel DXP提供的自動(dòng)布線功能，可以對(duì)布置好的元器件進(jìn)行自動(dòng)布線，一般情況下，自動(dòng)布線不會(huì)出錯(cuò)。（7）手工調(diào)整：自動(dòng)布線完成后，用戶可以對(duì)比較特殊的元器件進(jìn)行再次調(diào)整，以保證符合相應(yīng)的規(guī)則，從而保證電路板的抗干擾能力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。（8）保存輸出：對(duì)元器件布線并進(jìn)行正確調(diào)整后，即完成了印刷電路板的最終設(shè)計(jì)，然后保存圖紙并打印輸出。 7.2 設(shè)置PCB環(huán)境參數(shù)及繪圖工具 o 7.2.1 設(shè)置PCB系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置PCB系

6、統(tǒng)參數(shù)主要在“Board Options”對(duì)話框中實(shí)現(xiàn)，執(zhí)行DesignOption命令，即可彈出如圖7-2所示的“Board Options”對(duì)話框。該對(duì)話框主要包括六個(gè)區(qū)域，下面對(duì)其中的設(shè)置選項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。（祥見書）7.2 設(shè)置PCB環(huán)境參數(shù)及繪圖工具 o 7.2.2 設(shè)置PCB電路參數(shù) 電路參數(shù)設(shè)置主要在“Preferences”對(duì)話框中實(shí)現(xiàn)，執(zhí)行ToolsPreference命令即可打開“Preferences”對(duì)話框，如圖7-3所示。在該對(duì)話框中可以對(duì)光標(biāo)顯示、層顏色、系統(tǒng)默認(rèn)值等進(jìn)行設(shè)置。 下面對(duì)其中的設(shè)置選項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。（祥見書）7.2 設(shè)置PCB環(huán)境參數(shù)及繪圖工具 o 7.

7、2.3 PCB設(shè)計(jì)工具欄 與原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)一樣，PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)也提供了各種工具欄，如圖7-7所示。 （a）放置工具欄：主要為用戶提供圖形繪制以及布線工具。 （b）元器件調(diào)整工具欄：主要為用戶對(duì)元器件進(jìn)行調(diào)整提供方便。 （c）查找選擇集工具欄：主要為用戶選擇原來(lái)所選的元器件提供方便。下面分別介紹放置工具欄、元器件位置調(diào)整工具欄和查找選擇集工具欄中的各個(gè)工具的使用方法。 （祥見書）7.2 設(shè)置PCB環(huán)境參數(shù)及繪圖工具 7.3 繪制PCB圖 PCB圖的繪制流程包括準(zhǔn)備原理圖和SPICE netlist、規(guī)劃電路板、加載SPICE netlist與元器件封裝、自動(dòng)布局元件、手工調(diào)整元器件布局、自動(dòng)布線

8、、手工調(diào)整布線和利用向?qū)?chuàng)建新的PCB等。下面將通過(guò)一個(gè)完整的實(shí)例介紹PCB圖的繪制流程。（詳細(xì)步驟見書） o7.3.1 準(zhǔn)備原理圖和SPICE netlist o7.3.2 規(guī)劃電路板 o7.3.3 加載SPICE netlist與元器件封裝 o7.3.4 自動(dòng)布局元件 o7.3.5 手工調(diào)整元器件布局 o7.3.6 自動(dòng)布線 o7.3.7 手工調(diào)整布線 o7.3.8 利用向?qū)?chuàng)建新的PCB 7.4 PCB板的3D顯示 利用向?qū)?chuàng)建新的PCB后，我們可以執(zhí)行3D效果圖命令來(lái)直觀地看一看我們所設(shè)計(jì)的電路板布局。執(zhí)行ViewBoard in 3D命令，系統(tǒng)將自動(dòng)生成一個(gè)3D的效果圖，如圖7-11

9、4所示。 在彈出這個(gè)效果圖的同時(shí)，將會(huì)彈出一個(gè)True View Panel（3D視圖面板）。該面板具備三種功能，分別是電路網(wǎng)絡(luò)的銅膜線觀測(cè)、PCB板層觀察及PCB板的視角切換，如圖7-115所示。 7.4 PCB板的3D顯示 下面主要介紹板層觀察欄中的主要選項(xiàng)下面主要介紹板層觀察欄中的主要選項(xiàng) （祥見書）（祥見書）7.5 PCB圖的后處理 繪制完成的PCB圖一般需要進(jìn)行后處理，PCB圖的后處理主要包括生成報(bào)表文件、打印輸出等操作。本節(jié)將詳細(xì)介紹如何生成報(bào)表文件以及打印輸出。 o7.5.1 生成PCB報(bào)表文件 PCB編輯器同原理圖編輯器一樣，都在編輯完成后提供了報(bào)表功能。PCB的報(bào)表功能集中在

10、Reports菜單中，如圖7-120所示。 7.5 PCB圖的后處理 在該菜單中，提供了PCB特有的報(bào)表Netlist Status（網(wǎng)絡(luò)布線長(zhǎng)度報(bào)表）。其他報(bào)表與原理圖的相應(yīng)報(bào)表完全相同，這里就不再敘述相應(yīng)的生成過(guò)程了。下面以PCB特有的報(bào)表Netlist Status（網(wǎng)絡(luò)布線長(zhǎng)度報(bào)表）為例講述其生成過(guò)程。執(zhí)行ReportsNetlist Status命令，系統(tǒng)將自動(dòng)生成后綴為.REP的報(bào)表文件，如圖7-121所示。（部分）7.5 PCB圖的后處理 o7.5.2 打印輸出PCB圖 PCB圖的打印輸出中，打印機(jī)的設(shè)置同原理圖打印機(jī)的設(shè)置相同，這里就不再詳述。下面具體介紹PCB圖的打印步驟。（

11、步驟祥見書）7.6 軟件演示綜合范例目標(biāo)：以如圖7-125所示的原理圖為例，生成該原理圖的PCB板，并以3D的形式表示出來(lái)。（說(shuō)明：由于Protel DXP 具有原理圖與PCB圖雙向轉(zhuǎn)換生成的功能，所以由原理圖生成PCB圖，不用必須生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)報(bào)表，這一點(diǎn)與Protel DXP以前的版本用很大的不同）。通過(guò)該實(shí)例的練習(xí)，讀者可以初步掌握生成印刷電路板的基本步驟與方法，并制作自己需要的印刷電路板。 （軟件演示） 7.7 本章小結(jié)o本章主要講述與PCB設(shè)計(jì)密切相關(guān)的一些基本概念，包括PCB設(shè)計(jì)的基本原則、結(jié)構(gòu)組成、設(shè)計(jì)流程、參數(shù)設(shè)置以及如何生成PCB報(bào)表文件和打印輸出PCB圖 。 oPCB設(shè)計(jì)

12、的好壞直接影響電路板抗干擾能力的大小。因此在做PCB設(shè)計(jì)時(shí)，一定要遵循PCB設(shè)計(jì)的一般規(guī)則，以達(dá)到抗干擾設(shè)計(jì)的要求。 oPCB 板包含一系列元器件、由印刷電路板材料支持并通過(guò)銅箔層進(jìn)行電氣連接的電路板，還有在印刷電路板表面對(duì)PCB板起注釋作用的印絲層等。 oPCB設(shè)計(jì)流程包括繪制電路原理圖、規(guī)劃印刷電路板、元器件封裝、元器件布局、自動(dòng)布線、手工調(diào)整、保存輸出等。 7.7 本章小結(jié)o設(shè)置PCB系統(tǒng)參數(shù)主要在“Board Options”對(duì)話框中實(shí)現(xiàn)，執(zhí)行DesignOption命令，即可彈出如圖7-2所示的“Board Options”對(duì)話框。 o電路參數(shù)的設(shè)置直接影響PCB設(shè)計(jì)的效果，因此設(shè)置

13、電路參數(shù)是電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。電路參數(shù)設(shè)置主要在“Preferences”對(duì)話框中實(shí)現(xiàn)，執(zhí)行ToolsPreference命令即可打開“Preferences”對(duì)話框，在該對(duì)話框中可以對(duì)光標(biāo)顯示、層顏色、系統(tǒng)默認(rèn)值等進(jìn)行設(shè)置 。 o與原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)一樣，PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)也提供了各種工具欄，主要包括放置工具欄、元器件調(diào)整工具欄和查找選擇集工具欄 。 oPCB圖的繪制流程包括準(zhǔn)備原理圖和SPICE netlist、規(guī)劃電路板、加載SPICE netlist與元器件封裝、自動(dòng)布局元件、手工調(diào)整元器件布局、自動(dòng)布線、手工調(diào)整布線和利用向?qū)?chuàng)建新的PCB等 。 7.7 本章小結(jié)o利用向?qū)?chuàng)建新的PCB后，可以執(zhí)行3D效果圖命令來(lái)直觀地看一看所設(shè)計(jì)的電路板布局，執(zhí)行ViewBoard in 3D命令，系統(tǒng)將自動(dòng)生成一個(gè)3D的效果圖 。 o繪制完成的PCB圖一般需要進(jìn)行后處理，PCB圖的后處理主要包括生成報(bào)表文件、打印輸出等操作 。 o通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，讀者可以全面系統(tǒng)地掌握PCB設(shè)計(jì)的整個(gè)流程與方法，從而獨(dú)立制作出符合設(shè)計(jì)要求的PCB 板 。7.8 本章習(xí)