第11章 印制电路板综合设计

1、第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 顾顾 滨滨 主主 编编 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计本章以LED键盘模组的原理图绘制和印制电路板设计为例进行讲解，对前面章节的内容做一个系统性的概括和验证。 LED键盘模组的原理图创建 LED键盘模组元件库安装和元件放置 创建数码管元件 阵列粘帖 绘制导线、总线、网络标签、输入输出端口 项目编译 新建PCB文件 载入元件封装和导入网络表 覆铜和补泪滴 PCB板层管理和内电层建立 制作PCB数码管元件库 在PCB板中应用自制的元件封装第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 设计印制板板的总体思路如下： 1. 分

2、析任务，准备资料：包括原理图分析，元件资料准备，明确设计要求，例如散热要求、机械防护要求、电磁兼容性要求、印制电路尺寸要求、特殊加工要求等。 2. 建立工程文件：明确保存路径。 3. 准备元器件：在DXP 2004 sp2软件提供的库内查找元器件，如果没有，则在自己制作（包括原来图元器件符号和封装方式）。 4. 制作原理图：根据工程规模划分单元，确定是否需要制作层次电路图及其层次划分。 5. 制作印制电路板。 6. 生成有关报表、Gerber文件和砖孔文件等。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计本章以本章以LED键盘模组的印制电路板为例进行讲解，对前面章节的介绍键盘模组的印制电路

3、板为例进行讲解，对前面章节的介绍做一个系统性的概况和验证。做一个系统性的概况和验证。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 元件资料库 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11.1 LED键盘模组的原理图创建键盘模组的原理图创建执行菜单【文件】/【创建】/【项目】/【PCB项目】选项，如图所示，单击鼠标或按回车键即可。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计创建后，创建后，Protel DXP 2004 SP2的主窗口变成如图所示的新窗口，里的主窗口变成如图所示的新窗口，里面有一面有一PCB-Projec1.PrjPCB的项目文件，右击【另存项目为的项目

4、文件，右击【另存项目为】将】将其及时保存。其及时保存。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计选择好合适的保存路径，将其保存。我们以选择好合适的保存路径，将其保存。我们以“LED模组模组 ”的项目名的项目名称进行保存，后缀名为（称进行保存，后缀名为（PrjPCB）。）。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计在项目建立完后，即建立原理图。单击菜单栏【文件】在项目建立完后，即建立原理图。单击菜单栏【文件】/【创建】【创建】/【原理图】选项，后缀名为（【原理图】选项，后缀名为（SchDoc），单击鼠标或按回车键即可。），单击鼠标或按回车键即可。 第第11章章 印制电路板综合

5、设计印制电路板综合设计创建后的原理图显示，我们也要将创建好的原理图及时保存，创建后的原理图显示，我们也要将创建好的原理图及时保存，“LED模组模组”的项目右边的的项目右边的 图标是红色的，请右击【保存项目】。这样可图标是红色的，请右击【保存项目】。这样可将原理图保存在项目文件中。将原理图保存在项目文件中。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计一般系统默认图纸的大小为B号图纸。当构思好原理图后，最好能先根据构思的整体布局设置好图纸的大小。当然，在画图中或以后可以再修改也是可以的。有两种方法可以改变图纸的大小。在设计窗口中，单击鼠标右键选择浮动菜单下的【选项】/【文档选项】或执行菜单命

6、令【设计】/【文档选项】，屏幕将出现的设置或更改图纸属性的对话框。根据选择的图纸尺寸，在【标准风格】栏选择右边的下拉式菜单，选择所需的图纸大小，点击对话框下面的【OK】按钮，或者在【自定义风格】栏中设置相应数据，图纸的大小就设置好了。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计11.2 LED键盘模组元件库安装和元件放置键盘模组元件库安装和元件放置1. 在原理图界面的最右端单击【元件库】，出现原理图元件库工作面在原理图界面的最右端单击【元件库】，出现原理图元件库工作面板。板。2. 单击命令状态栏【单击命令状态栏【System】/【元件库】按钮。【元件库】按钮。 第第11章章 印制电路板

7、综合设计印制电路板综合设计在Protel DXP 2004 SP2的安装目录下的LibrarySch下可以找到所需的元件库。一般“Miscellaneous Connectors.IntLib、Miscellaneous Devices.IntLib”两个文件库是常用的，所以都要添加。LED键盘模组键盘模组的元件也在这2个库中。单击【元件库】按钮，跳出可用元件库对话框，选择【项目】/按下【加元件库】 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计在Protel DXP 2004 SP2的安装目录下的Library中搜索 “Miscellaneous Connectors.IntLib、Mi

8、scellaneous Devices.IntLib”两个文件库 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计执行菜单命令【放置】/【元件】。直接单击鼠标右键，在浮动菜单上选择“放置/元件”。直接点击电路绘制工具栏上的 按扭。使用快捷键【P】/【P】。 执行以上任何一种操作，都会打开所示的对话框。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 输入所需元件的名称，然后单击【确认】按钮或按【Enter】键确认，即可出现相应的元件跟随光标的移动而移动的情形。将光标移到合适的位置，单击鼠标左键，完成放置。此时，系统仍然处于放置该元件的命令状态中，按【Esc】键或单击鼠标右键。 在原理图的

9、设计过程中还会碰到这样的情况：元件的方向需要调整。 【Space】键（空格键）：每按一次，被选中的元件逆时针旋转90。 【X】键：使元件左右对调。 【Y】键：使元件上下对调。 按要求把“LED键盘模组键盘模组 ”的元件放置在原理图中，按照电路图的格式和位置进行移动。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计将元件放置到绘图页之前，元件符号可随鼠标移动，如果按下【Tab】键就可以打开属性对话框，但是，对于已经放置好的元件，可以直接双击元件，就可以弹出属性对话框 设置结束后，单击【OK】按钮确认即可。对元件的型号的设置方法与此相同。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11

10、.3 创建数码管元件创建数码管元件执行菜单命令【文件】/【创建】/【库】/【原理图库】即可创建一个新的元件库文件。默认的文件名为“Schlib1.lib”，即可进入原理图元件库编辑器。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计执行菜单命令【工具】/【新元件】，屏幕上将会出现如图所示的对话框。在这个对话框中输入LED，接着单击【确认】按钮，就改变了元件原有的名称。随后，会发现元件管理器中的Components框中的元件名变成了LED，并且在SCHLibrary第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计进入绘制元件的工作：单击原理图上的绘图工具按钮 ，出现十字光标后，按下【Tab】

11、键出现如图11-17所示的对话框。在该对话框中，将边界【Border】属性设置为“Smallest”，然后单击【确认】按钮确认即可。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 移动光标绘制出移动光标绘制出“LED“的外形的外形 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击绘图工具栏中的画直线工具 按钮，出现十字光标后，按下【Tab】键，会出现设置直线属性的对话框。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计在对话框中，将【线宽】选项设置为“Small”，然后单击【确认】按钮确认即可。设置完属性后，在工作平台上绘制出“LED”数码管上的“日”字。执行菜单命令【放置】/【

12、椭圆】，绘制小数点。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击绘图工具栏中的 按钮，出现十字光标后，按下【Tab】键，会出现属性对话框。在该对话框中，将【显示名称】设置为“A”，【标识符】设置为“10”，【电气类型】设置为“Input 或 Output”，单击【确认】按钮即可。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计将引脚移到适当的位置，并按空格键调整引脚方向，调整好后，单击鼠标左键即可。按照上面的方法，依次放置好其他9个引脚。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计执行菜单命令【文件】/【保存】或单击主工具栏中的 按钮，还可以通过选中库元件右击保存，即可将

13、新建的元件“LED”保存在当前的元件库文件中了。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 如果想将新建的元件库保存到指定的目录下，可以执行菜单命令【文件】/【另存为】，等屏幕上出现对话框时，可以根据要求来写入。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11.4 阵 列 粘 贴 （1）选择被复制的对象 （2）执行菜单【编辑】/【复制】或使用快捷键【Ctrl+C】，即可复制对象到Windows剪贴板中。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 （3）单击绘图工具栏中的按钮或执行【编辑】/【粘贴队列】命令，启动阵列粘贴工具，并弹出设定阵列粘贴属性设置对话框 第第1

14、1章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 （4）拖动到合适的位置，单击左键，阵列粘贴完毕 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11.5 绘制导线、总线、网络标签、输入绘制导线、总线、网络标签、输入输出端口输出端口导线：导线： 单击画原理图工具栏中的画导线按钮 。 执行菜单命令【放置】/【导线】， 按快捷键【P】/【W】。网络标签：网络标签：单击画原理图工具栏中的 按钮或执行菜单命令【放置】/【网络标签】放置节点：放置节点： 单击画原理图工具栏上的 。 执行菜单命令【放置】/【手工放置节点】。 按快捷键【P】/【J】。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计电源及接

15、地符号：电源及接地符号：菜单【放置】/【电源端口】或电路图绘制工具栏上的 按钮。总线：总线：单击画原理图工具栏上的 按钮或执行菜单命令【放置】/【总线】。总线分支：总线分支： 单击画原理图工具栏的 按钮。 执行菜单命令【放置】/【总线入口】。输入输入/输出端口：输出端口： 单击原理图工具栏中的 按钮。 执行菜单命令【放置】/【端口】。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计到此为止，项目的创建、原理图创建、元件库安装、元件放置、创建到此为止，项目的创建、原理图创建、元件库安装、元件放置、创建原理图元件、阵列粘贴、绘制导线等。已经将原理图元件、阵列粘贴、绘制导线等。已经将LED键盘模组

16、在原理图键盘模组在原理图上绘制出来上绘制出来 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11.6 项项 目目 编编 译译绘制完原理图后，为了验证电路的准确性，需要对原理图进行检查Protel DXP 2004 sp2和其它软件一样，提供了电气检测工具，并将检查结果标注到原理图中，同时生成错误报表供用户参考。执行菜单【项目管理】/【项目管理选项】命令，启动工程项目选项，并打开对话框中的【Error Reporting】（错误报告）选项卡 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击任一类错误报告类型，如“警告“，将会弹出下拉列表框 打开图所示中的“Connection Mat

17、rix”选项卡，可启动电气连接矩阵设置对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计该选项主要用来设置元件引脚和输入/输出端口间的连接状态，一般采用默认设置。生成网络表文件的方法可以执行菜单命令【设计】/【设计项目的网络表】/【Protel】,建立当前原理图文档的网络表文件。网络表建立后，用户必须在Projects面板面板中自己打开网络表文件，打开后的生成网络表。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计执行菜单命令【报告】/【Bill of Material】。随后，生成列表文件。产生、输出报表：单击【报告】按钮，可预览元件报表清单。单击【输出】按钮，可弹出导出元件报表

18、清单对话框。单击【Excel】按钮，将元件报表导出为xls文件（即Excel文件）第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11.7 新建新建PCB文件文件原理图绘制完毕后，将原理图转换成PCB文件。打开Files工作面板，选择【根据模板新建】栏的“PCB Board Wizard”，系统将启动PCB板设计向导。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击【下一步】按钮，弹出“选择电路板单位”对话框 电路板的单位有英制和公制两种，英制的单位为米尔（mil）或英寸（inch），公制单位为毫米（mm），它们的换算关系是1 inch=1000 mil25.4mm。单击【下一步】按

19、钮，进入“选择电路板配置文件”对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击【下一步】按钮，进入“选择电路板层”对话框。该对话框用于设置电路板中信号层和内电层的数目，这里设置为双面板，不打开内电层。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击【下一步】按钮，进入“选择过孔风格”对话框。这里有两种类型的过孔可选择：只显示通孔（Thruhole Vias）和只显示盲孔或埋过孔（Blind and Buried Vias）。在这里三端稳压电源为例，选择“只显示通孔”单选按钮。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击【下一步】按钮，进入“选择元件和布线逻辑”

20、对话框。元件类型有表面贴装元件（Surface-mount components，简称表贴元件）和通孔元件（Through-hole components，即直插式元件）。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 选择通孔元件，单击【下一步】按钮。选择“一根导线” 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击【下一步】按钮，将弹出“选择默认导线和过孔尺寸”对话框。该对话框可设置最小导线尺寸、最小过孔宽（直径）、最小过孔孔径、最小间隔4项。 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击【下一步】按钮，弹出“电路板向导完成”对话框。单击【完成】按钮，完成PCB文件的

21、创建 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计完成PCB文件的创建，并将新建的文件名默认为PCB1 . PCBDOC的PCB文件打开 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计执行菜单命令【设计】/【PCB板层次颜色】或按下快捷键【L】，将打开【板层和颜色】对话框，设置PCB图纸。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11.8 载入元件封装和导入网络表载入元件封装和导入网络表执行菜单命令【设计】/【Import Changes Form *.PrjPCB】执行该命令相当于将原理图的网络表信息全部载入到PCB文件中。执行该命令后将弹出“工程变化订单（EOC）”对话

22、框。单击【使变化生效】按钮，系统检查所有更改是否都有效。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计在“检查”栏全部真确后，单击【执行变化】按钮，系统将执行所有更改操作。若执行成功，“完成”栏将全部打上勾。单击【变化报告】按钮，可将更新结果生成报表。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计执行菜单命令【工具】/【放置元件】/【自动布局】，将弹出自动布局对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计执行菜单命令【自动布线】/【全部对象】，打开“Situs布线策略”对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击【单击【Route All】按钮，系统将弹出

23、自动布线信息对话框】按钮，系统将弹出自动布线信息对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计完成PCB板布线工作后，可通过设计规则查询（Design Rule Check）来检测布线结果。设计规则检查的步骤如下：执行菜单命令【工具】/【设计规则检查】，将打开“设计规则检查器”对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击【运行设计规则检查】按钮，开始设计规则检查。检查完毕后，将生成并打开设计规则检查报表文件，同时激活Message窗口，通过该文件可以查询检查结果，在Message窗口中列出所有错误项目，双击面板中错误选项，系统自动将PCB板上出错的地方移动到工作窗

24、口的中央。根据检查后产生的错误提示，纠正错误。第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11.9 覆覆 铜铜 和和 补补 泪泪 滴滴执行菜单命令【放置】/【覆铜】，或单击配线工具栏的 按钮，系统将弹出覆铜属性对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计影线化填充模式：影线化填充模式：覆铜区用导线和弧线填充，选中该单选按钮后，覆铜属性对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计无填充：无填充：覆铜区的边框为铜膜导线，而覆铜区内部没有填充铜膜，选中该单选按钮后，覆铜属性对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计补泪滴是指在导线和焊盘或过孔的连接处放置泪滴状的过度区域，其目的是增强连接处的强度，补泪滴的操作过程如下。执行菜单命令【工具】/【泪滴焊盘】，弹出泪滴选项对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11.10 PCB板层管理和内电层建立板层管理和内电层建立执行菜单命令【设计】/【层堆栈管理器】，弹出“图层堆栈管理器”对话框 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计 11.11 制作制作PCB数码管元件库数码管元件库执行【工具】/【新元件】命令，启动向导工具 第第11章章 印制电路板综合设计印制电路板综合设计单击【下一步】按钮，弹出选择元件模型与尺寸