第八章 PCB板的改進(jìn)與完善

1、電子CADProtel DXP 2004 SP2 電路設(shè)計(jì)（第二版） 劉彥忠劉彥忠 編著編著電子教案電子教案第八章PCB板的編輯和完善 教學(xué)目標(biāo)本章將繼續(xù)以三端穩(wěn)壓電源PCB板為例，進(jìn)一步介紹PCB板的常用編輯技巧和錯(cuò)誤排除方法，以達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：u掌握載入引腳封裝和網(wǎng)絡(luò)時(shí)常見錯(cuò)誤的修改和排除方法。技能目標(biāo)：u理解手工修改導(dǎo)線的必要性和操作方法。u了解添加電源端點(diǎn)的方法。u掌握添加文字標(biāo)注和尺寸標(biāo)注的方法。u掌握添加安裝定位孔、覆銅區(qū)的方法。8.1 8.1 布線規(guī)律檢查和走線修改布線規(guī)律檢查和走線修改 8.1.1 8.1.1 布線原則布線原則 所謂“布線”，就是利用印制導(dǎo)線完成原理

2、圖中各元件的連線關(guān)系。和布局類似，布線也是印制電路板設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不良的布線可能嚴(yán)重降低電路系統(tǒng)的抗干擾性能，甚至完全不能工作。因此，布線技能對(duì)操作者要求較高，除了能靈活運(yùn)用布線軟件功能之外，還必須牢記并靈活運(yùn)用一般的布線規(guī)律，可以說布線設(shè)計(jì)過程是整個(gè)PCB板設(shè)計(jì)過程中技巧性最強(qiáng)，工作量最大，最體現(xiàn)設(shè)計(jì)水平的步驟。本節(jié)將介紹布線的一般原則和規(guī)律，希望讀者在設(shè)計(jì)過程中能自覺遵守，靈活運(yùn)用。 1. 1. 安全工作原則安全工作原則（1） 安全間距原則。 要保證兩網(wǎng)絡(luò)走線最小間距能承受所加電壓的峰值，特別是高壓線應(yīng)圓滑，不得有尖銳的倒角，否則容易造成電路板打火擊穿，甚至發(fā)生火災(zāi)等嚴(yán)重后果。（2

3、）安全載流原則 走線寬度應(yīng)以其所能承載的電流峰值為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并留有一定的余量。走線的載流能力取決于以下因素：線寬、線厚（銅箔厚度）、容許溫升等，教材表9.1所示給出了銅導(dǎo)線的寬度和導(dǎo)線面積以及導(dǎo)電電流的關(guān)系（軍品標(biāo)準(zhǔn)），讀者可以根據(jù)這個(gè)基本的關(guān)系對(duì)導(dǎo)線寬度進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x取。 2. 2. 導(dǎo)線精簡原則導(dǎo)線精簡原則 在滿足安全原則等電氣要求的前提下，導(dǎo)線要精簡，盡可能短，盡量少拐彎，力求導(dǎo)線簡單明了，特別是場效應(yīng)管柵極、晶體管基極，時(shí)鐘電路等小信號(hào)導(dǎo)線。當(dāng)然為了達(dá)到阻抗匹配而需要進(jìn)行特殊延長就例外了，例如蛇行走線等。 3. 3. 電磁抗干擾原則電磁抗干擾原則 （1) 導(dǎo)線拐角。（2) 布線方向。

4、（3) 就近接地和隔離。4. 4. 環(huán)境效應(yīng)原則環(huán)境效應(yīng)原則 PCB板走線要注意所應(yīng)用的環(huán)境，高壓或大功率元件盡量與低壓小功率元件分開走線，即彼此電源線、地線分開走線，以避免高壓大功率元件通過電源線、地線的寄生電阻（或電感）干擾小元件；或在一個(gè)振動(dòng)或者其他容易使板子變形的環(huán)境中采用過細(xì)的銅膜導(dǎo)線很容易起皮拉斷等。5. 組裝方便、規(guī)范原則 走線設(shè)計(jì)要考慮組裝是否方便，例如印制板上有大面積地線和電源線區(qū)時(shí)（面積超過500平方毫米），應(yīng)局部開窗口以方便腐蝕等。 6. 美觀、經(jīng)濟(jì)原則 美觀原則要求設(shè)計(jì)者較充分的利用電路板空間，均勻分布走線密度，力求走線美觀精簡。好的PCB板布線美觀，做功精細(xì)，看上去就

5、象一件藝術(shù)品；經(jīng)濟(jì)原則要求設(shè)計(jì)者對(duì)組裝的工藝有一定的認(rèn)識(shí)和了解，如5mil的走線比8mil難于腐蝕，所以價(jià)格要高，過孔越小越貴等。注意：以上是一些基本的布線原則，當(dāng)然，布線很大程度上還與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，讀者應(yīng)該在今后的學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提高制板技巧。 合理和不合理走線比較合理和不合理走線比較 8.1.2 8.1.2 布線規(guī)律檢查和手工修改導(dǎo)線布線規(guī)律檢查和手工修改導(dǎo)線 根據(jù)上面所講的布線規(guī)律仔細(xì)檢查電路板連線，發(fā)現(xiàn)圖中至少存在四處較為明顯的違反布線規(guī)律的導(dǎo)線，如圖所示 2121122112121212121221121212321拐角過尖走線不精簡，繞行過遠(yuǎn)走線不美觀認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)PCBP

6、CB板配線工具板配線工具2. 2. 刪除或撤銷原布導(dǎo)線刪除或撤銷原布導(dǎo)線 （1）刪除導(dǎo)線：執(zhí)行【編輯】/【刪除】菜單,出現(xiàn)十字光標(biāo)，將其對(duì)準(zhǔn)要?jiǎng)h除的導(dǎo)線，點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可刪除該導(dǎo)線，如圖所示。 （a）對(duì)準(zhǔn)刪除導(dǎo)線 （b）導(dǎo)線被刪除 （2 2）撤銷原布導(dǎo)線）撤銷原布導(dǎo)線 刪除命令一次只能刪除一段導(dǎo)線，如果想整條導(dǎo)線撤銷或?qū)CB板所有導(dǎo)線撤銷，必須執(zhí)行【取消布線】/【連接】 菜單命令。各子菜單含義如下?！救繉?duì)象】：撤銷所有導(dǎo)線?！揪W(wǎng)絡(luò)】：以網(wǎng)絡(luò)為單位撤銷布線。如選擇【Net】命令后點(diǎn)擊 GND 網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)線，則撤銷所有接地導(dǎo)線。【連接】：撤銷二個(gè)焊盤點(diǎn)之間的連接導(dǎo)線?！驹吭撼蜂N與該元件連接的

7、所有導(dǎo)線。此處要撤銷VR1第1腳與電容C2第2腳之間的連接走線，所以選擇【取消布線】/【連接】命令，出現(xiàn)十字光標(biāo)，將其對(duì)準(zhǔn)該導(dǎo)線，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵即可，如圖所示。 （a）對(duì)準(zhǔn)要取消的導(dǎo)線 （b）導(dǎo)線被取消 3. 3. 選擇底層信號(hào)層為當(dāng)前工作層選擇底層信號(hào)層為當(dāng)前工作層面面 因?yàn)閱蚊姘鍖?dǎo)線位于【Bottom Layer】底層信號(hào)層，所以利用鼠標(biāo)選擇當(dāng)前工作層面為該層，如圖所示，這一步非常重要，因?yàn)椴煌瑢用胬L制的導(dǎo)線具有不同的電氣特性。4. 4. 手工重新走線手工重新走線（a）繪制導(dǎo)線起點(diǎn) （b）繪制導(dǎo)線終點(diǎn) 修改導(dǎo)線屬性修改導(dǎo)線屬性 如果想修改導(dǎo)線屬性，可以按下【Tab】鍵，彈出導(dǎo)線屬性修改對(duì)話框

8、，如圖所示。在該對(duì)話框中，讀者可以修改【Trace Width】、【層】、【過孔】等屬性。在導(dǎo)線繪制過程中，在每一個(gè)需要拐彎的位置點(diǎn)擊一次鼠標(biāo)左鍵，繪制到導(dǎo)線終點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束 。修改其它導(dǎo)線修改其它導(dǎo)線 21211221121212121212211212123218.2 8.2 加入電源連線端點(diǎn)加入電源連線端點(diǎn) 在初步布線完成的PCB板中，有時(shí)為了便于電器的金屬外殼接地，或給電路板提供電源、加入輸入信號(hào)或測試信號(hào)等，需要在電路板中放置額外的焊盤。在三端穩(wěn)壓電源PCB板中，為方便電源外殼接地，可以添加額外的接地端點(diǎn)，但在PCB編輯器中，并非任意添加的焊盤都能連接到相應(yīng)的導(dǎo)線網(wǎng)絡(luò)中，下面

9、仍以三端穩(wěn)壓電源PCB板為例，介紹放置接地端點(diǎn)的方法。 1. 1. 放置新焊盤放置新焊盤 打開三端穩(wěn)壓電源PCB板文件，然后選擇放置工具中的放置焊盤工具 ，在準(zhǔn)備焊接接地線的位置放置焊盤，如圖所示 2. 2. 修改焊盤網(wǎng)絡(luò)屬性修改焊盤網(wǎng)絡(luò)屬性 雙擊新放置的焊盤1，彈出焊盤屬性對(duì)話框，如圖所示，在焊盤網(wǎng)絡(luò)屬性【網(wǎng)絡(luò)】選項(xiàng)中，選擇準(zhǔn)備接入的網(wǎng)絡(luò)名稱GND，并修改焊盤的尺寸參數(shù)，由于接地線一般較粗，所以焊盤的尺寸設(shè)置較大 3. 3. 連接導(dǎo)線連接導(dǎo)線 8.3 8.3 添加標(biāo)注和說明性文字添加標(biāo)注和說明性文字 在電路板中，為了便于裝配、焊接和調(diào)試，一般需要額外加入標(biāo)注和說明性文字。如電路板上的測試點(diǎn)，

10、信號(hào)連接端，電源端，電路板與電路板之間的接插線和插座連接關(guān)系，跳接線連接的含義等。下面仍以三端穩(wěn)壓電源PCB板為例，在新添加的焊盤旁添加文字標(biāo)注“GND”，介紹在PCB板中添加標(biāo)注和說明性文字的方法。 1. 1. 選擇頂層絲印層選擇頂層絲印層 標(biāo)注和說明性文字一般添加在信號(hào)層的絲印層上，如本例要在頂層絲印層添加文字標(biāo)注“GND”，所以選擇【Top Over Layer】頂層絲印層，如圖所示。 2. 2. 選擇文字工具選擇文字工具 輸入標(biāo)注和說明性文字。在放置工具中選擇文字工具，按下【Tap】鍵，彈出如圖所示的文字工具屬性對(duì)話框。 文字工具屬性含義文字工具屬性含義 【文本】：要添加的文字標(biāo)注，本

11、例為接地標(biāo)注“GND”?！緦挕浚何淖值墓P畫寬度，默認(rèn)為10mil；本例采用默認(rèn)值?！拘D(zhuǎn)】：文字旋轉(zhuǎn)角度，默認(rèn)為0，本例采用默認(rèn)值?！靖摺浚何淖指叨龋纠O(shè)為80mil，【層】：文字所在的層面，本例選【Top Overlay】。 3. 移動(dòng)光標(biāo)到放置位置，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵放置“GND”文字標(biāo)注 4. 依次添加其它文字標(biāo)注，并適當(dāng)調(diào)整元件標(biāo)注 121211221121212121212211212123218.4 8.4 添加安裝孔和標(biāo)注尺寸添加安裝孔和標(biāo)注尺寸 為了便于裝配、焊接、調(diào)試電路板，一般需要添加安裝孔和標(biāo)注必要的尺寸。下面仍以三端穩(wěn)壓電源PCB板為例，介紹安裝孔的制作和尺寸標(biāo)注方法。1.

12、 1. 選擇機(jī)械層選擇機(jī)械層 電路板尺寸標(biāo)注、邊框、安裝孔等有關(guān)機(jī)械安裝、電路板制作尺寸方面的標(biāo)注和圖件，一般添加在【Mechanical】機(jī)械層，因此在制作安裝孔前先選擇該層，如圖所示。 認(rèn)識(shí)PCB板實(shí)用工具 2. 2. 確定安裝孔放置位置確定安裝孔放置位置 利用放置工具中的尺寸標(biāo)注工具 和繪制直線工具 確定安裝孔位置，如圖所示，圖中的中心輔助定位線由直線繪制工具繪制，直線的寬度屬性為10 mil左右。 （a）放置標(biāo)準(zhǔn)尺寸 （b）繪制直線確定安裝孔位置 3. 3. 繪制安裝孔繪制安裝孔 選擇放置工具中的圓圈工具，光標(biāo)變?yōu)槭中危唧w繪制過程如圖所示。移動(dòng)光標(biāo)到放置位置，在圓心位置按下鼠標(biāo)左鍵

13、，按下鼠標(biāo)左鍵不放，移動(dòng)鼠標(biāo)帶出一個(gè)圓，在圓半徑大小合適時(shí)松開鼠標(biāo)左鍵，以確定圓環(huán)的半徑大小，如圖所示。 (a)確定圓心 (b)確定半徑 3. 3. 精確設(shè)置定位孔尺寸屬性精確設(shè)置定位孔尺寸屬性 由于在手工繪制過程中，難于做到安裝孔尺寸的精確控制，所以初步制作完成后，還必須進(jìn)行屬性修改。雙擊剛繪制好的圓形，彈出如圖所示的屬性對(duì)話框，根據(jù)安裝螺釘大小進(jìn)一步修改圓弧半徑【半徑】為2mm，注意安裝孔在電路板制作時(shí)將挖空，以便安裝螺釘，所以不能有導(dǎo)線穿過。 制作完成的安裝定位孔制作完成的安裝定位孔 12121122112121212121221121212321(a) 制作其它三個(gè)安裝孔 121211

14、22112121212121221121212321(b) 刪除輔助定位線 8.5 8.5 添加覆銅區(qū)添加覆銅區(qū) 布線完成后，在較大面積的無導(dǎo)線區(qū)域，我們可以添加連接到地線、電源或其它網(wǎng)絡(luò)的覆銅區(qū)，一方面可以提高電路板的抗干擾和導(dǎo)電能力,另一方面也可提高電路板導(dǎo)線銅箔對(duì)電路板基板的附著力，以免在較長時(shí)間的焊接過程中焊盤翹起和脫落。下面仍以三端穩(wěn)壓電源PCB板為例，介紹覆銅區(qū)的制作方法。 1. 1. 選擇底層信號(hào)層選擇底層信號(hào)層 覆銅區(qū)位于【Bottom Layer】底層信號(hào)層，利用鼠標(biāo)選擇底層信號(hào)層，如圖所示。 2. 2. 選擇覆銅工具，修改覆銅區(qū)屬性選擇覆銅工具，修改覆銅區(qū)屬性 在放置工具欄

15、中選擇覆銅工具，按下【Tab】鍵，彈出覆銅屬性對(duì)話框，如圖所示 修改覆銅區(qū)屬性修改覆銅區(qū)屬性 【填充模式】：覆銅平面內(nèi)部的填充模式?！緦?shí)心填充（銅區(qū)）】：覆銅沒有開孔，填充區(qū)為整塊銅箔，如圖9.24所示?！居熬€化填充（導(dǎo)線/弧）】：因?yàn)檩^大的整塊銅箔受熱時(shí)可能導(dǎo)致翹起爆裂，所以可以在較大銅箔覆銅中開孔，如圖9.25所示?！緹o填充（只有邊框）】：覆銅區(qū)只有邊緣邊框?！緦印浚焊层~位于哪一個(gè)層面。如本例單面板為底層【Bottom Layer】?！具B接到網(wǎng)絡(luò)】：連接導(dǎo)線的網(wǎng)絡(luò)名稱，該選項(xiàng)用于選擇覆銅要連接的導(dǎo)線所在的網(wǎng)絡(luò)，如本例連接到GND網(wǎng)絡(luò)。包圍相同網(wǎng)絡(luò)方式：覆銅與相同網(wǎng)絡(luò)的包圍方式。有以下三種方

16、式：【Dont Pour Over Same Net Objects】：不包圍相同網(wǎng)絡(luò)走線。導(dǎo)線和覆銅只是以小導(dǎo)線連接，沒有完全融合在一起。【Pour Over All Same Net Objects】：包圍所有相同網(wǎng)絡(luò)對(duì)象（含導(dǎo)線、銅區(qū)域、矩形填充等），選中該選項(xiàng)，可以使覆銅和導(dǎo)線融為一體，完全融合。【Pour Over All Same Net Polygons Only】：包圍相同網(wǎng)絡(luò)的銅區(qū)域、矩形填充等。本例選擇【Pour Over All Same Net Objects】?！緞h除死銅】：選中該復(fù)選框，可以刪除覆銅范圍內(nèi)沒有與任何網(wǎng)絡(luò)連接的導(dǎo)線（即所謂的死銅）。 繪制覆銅區(qū)的外形和

17、步驟 GNDGND覆銅完成后的效果覆銅完成后的效果 覆銅完成后的整體效果圖覆銅完成后的整體效果圖 8.6 8.6 打印輸出打印輸出PCBPCB文件文件 PCB文件的打印輸出和原理圖文件的打印輸出操作基本相似，但由于PCB板存在板層的概念，在打印PCB文件時(shí)可以將各層一起打印輸出，也可由用戶自己選擇打印的層面，已方便制板和校對(duì)。 1. 1. 打印預(yù)覽打印預(yù)覽 當(dāng)PCB板設(shè)計(jì)完成后，Protel DXP可以方便的將PCB文件打印或?qū)С觥?zhí)行菜單命令【文件】/【打印預(yù)覽】將彈出打印預(yù)覽對(duì)話框，可以預(yù)覽和設(shè)置PCB板層的打印效果，如圖所示。 2. 2. 設(shè)置紙張?jiān)O(shè)置紙張 在圖紙中心單擊鼠標(biāo)右鍵，將彈出

18、浮動(dòng)菜單，執(zhí)行【頁面設(shè)定】菜單命令，將彈出如圖所示設(shè)置紙張對(duì)話框。 要求打印尺寸與電路板實(shí)際尺寸一致時(shí)的參數(shù)設(shè)置 3. 3. 設(shè)置打印圖層設(shè)置打印圖層 與原理圖打印不同，PCB板在打印前還可選擇打印的圖層，在右鍵菜單中，執(zhí)行【配置】菜單，彈出如圖所示的打印層面設(shè)置對(duì)話框，在圖中列出了將要打印的層面。 刪除被選中的層 添加圖層對(duì)話框 （1 1）添加打印層面）添加打印層面 在上圖中單擊鼠標(biāo)右鍵，將彈出圖中的浮動(dòng)菜單，執(zhí)行【插入層】菜單命令，彈出如圖所示的添加圖層對(duì)話框，在【打印層次類型】下拉列表框中選擇要添加的層面。 3. 3. 設(shè)置打印機(jī)和打印設(shè)置打印機(jī)和打印 點(diǎn)擊【打印】按鈕可以彈出如圖所示的打印設(shè)置對(duì)話框，可以進(jìn)一步設(shè)置打印參數(shù)，設(shè)置