第8章PCB板的编辑和完善

1、电子CADProtel DXP 电路设计 任任 富富 民民 编编 著著中等职业学校教学用书（电子技术专业）中等职业学校教学用书（电子技术专业）电子教案电子教案 第8章PCB板的编辑和完善 本章学习目标本章将继续以三端稳压电源PCB板为例，进一步介绍PCB板的常用编辑技巧和错误排除方法，以达到以下学习目标：u掌握载入引脚封装和网络时常见错误的修改和排除方法。u理解手工修改导线的必要性和操作方法。u了解添加电源端点的方法。u掌握添加文字标注和尺寸标注的方法。u掌握添加安装定位孔、覆铜区的方法。u了解数字电路PCB板制作过程的常见错误和排除方法。 8.1 8.1 载入引脚封装和网络时常见错载入引脚封

2、装和网络时常见错误的修改和排除误的修改和排除 经过上一章的学习和上机实训，相信部分读者可能遇到以下问题，即在更新PCB板载入引脚封装和网络时，出现错误标志而导致元件封装无法载入，如更新三端稳压电源PCB板时，就可能遇到下页图所示的错误，点击【Execute Changes】按钮载入元件封装时，【Status】栏中的【Done】栏下显示红色错误标志，表示插座JP1、JP2封装无法载入，此时读者应该冷静分析错误原因，采取适当的措施改正或消除错误，其实在很多情况下，一些错误实际是由同一原因造成的，只要稍作修改就可消除错误。 在载入网络表发现错误时，应先记下发生错误的元件标号，以便进一步分析错误原因和

3、排除错误。 更新三端稳压电源更新三端稳压电源PCBPCB板时产生的错误板时产生的错误 8.1.1 8.1.1 错误原因分析错误原因分析在Protel DXP中，由于采用集成元件库，所以Protel DXP在更新PCB板载入引脚封装和网络时发生错误的种类和概率相对而言要低很多。但也正是因为采用集成元件库，使其集成库自身损坏的机率增加，集成元件库本身或与之关联的封装库损坏都将导致更新PCB板载入元件封装时发生错误，所以首先应该判断错误元件对应的集成元件库本身或与之关联的封装库是否已经损坏，以是否可以手工放置该元件封装为判断依据，如果可以手工放置该元件封装，说明集成元件库本身或与之关联的封装库没有损

4、坏，否则，说明集成元件库本身或与之关联的封装库已经损坏。 手工放置封装元件和判断封装库是否损坏手工放置封装元件和判断封装库是否损坏1. 查看引脚封装记下发生错误的元件JP1、JP2，然后点击【Close】按钮关闭更新对话框，打开库文件面板【Libraries】，如图所示。选中【Components】原理图元件项，选择JP1、JP2对应的集成库Miscellaneous Connectors.IntLib，选中JP1、JP2对应的原理图元件Header 2H，记下该元件对应的封装HDR12H和封装库Miscellaneous Connector PCB.pcbLib， 对应的封装和封装库2. 2

5、. 选中封装元件选中封装元件 选中【Footprints】引脚封装项，选择封装库Miscellaneous Connector PCB.pcbLib和封装元件“HDR12H”，如图所示 封装库已经损坏的情况封装库已经损坏的情况 但如果封装库已经损坏，则选择该封装库后封装名称栏和封装预览栏全为空白，如图所示，表示该库已经损坏。 3. 3. 放置封装元件放置封装元件 在库文件面板中，点击【Place HDR12H】按钮，弹出放置封装元件HDR12H对话框，如图所示，点击【OK】按钮，如果封装元件HDR12H没有损坏，光标将变为十字形状，并将封装元件HDR12H调入PCB板，如图所示封装元件已经损坏

6、的情况封装元件已经损坏的情况 如果封装元件已经损坏，将无法调出该封装，弹出如图所示的消息对话框，表示在该封装库中找不到该封装元件。 8.1.2 8.1.2 封装库或封装形式损坏的修封装库或封装形式损坏的修复复 在Protel DXP中，由于系统更新或用户修改封装后保存了修改等各种原因，可能导致封装库或引脚封装损坏。此时可以采用重新安装Protel DXP软件的方法恢复封装库，但由于Protel DXP安装方法较为繁琐，建议读者在第一次安装好Protel DXP后，备份“*: Program FilesAltiumLibrary”下的各元件库，以便在以后的操作过程中损坏封装库或引脚封装的情况下，

7、可以替换损坏的封装库。 8.1.3 8.1.3 手工放置封装元件，并修改手工放置封装元件，并修改封装元件的焊盘属性封装元件的焊盘属性 由于各种原因，虽然封装库和封装形式没有损坏，可以手工放置封装元件，但仍有极个别封装元件可能无法通过更新载入PCB板中。此时如果再花费大量的时间查找错误原因，可能得到事倍功半的结果，特别在设计时间较为紧迫的情况下（如考证时），此时对于极少数无法通过更新载入PCB板中的封装元件，可以采用前面手工放置的方法直接放置到PCB板中 。手工放置的元件没有网络属性手工放置的元件没有网络属性直接手工放置的封装元件与PCB板其它封装元件之间没有表示电气连接关系的“飞线”连接，既焊

8、盘没有网络属性，如图所示。为什么要修改封装元件的焊盘属性为什么要修改封装元件的焊盘属性 此时必须根据原理图元件的连接关系手工修改焊盘的网络属性，使其与其它封装元件之间实现正确的电气连接，为后面的自动布线作准备。否则，即使手工在PCB板上放置了封装元件，它也只是孤立的元件，在自动布线过程中无法布线，下面以放置JP1为例，介绍手工修改焊盘网络属性的方法。 1. 1. 手工放置封装元件，并修改元件标号手工放置封装元件，并修改元件标号 依照前面讲述的方法手工放置封装元件HDR12H，注意将【Designator】元件标号修改为JP1，并放置到PCB板合适位置，如图所示，但JP1是孤立的，应想办法使其焊

9、盘和相应网络连接起来。 没有飞线连接2. 2. 显示原理图元件的隐藏管脚信息显示原理图元件的隐藏管脚信息 转到原理图编辑器，打开原理图，先后双击打开JP1、F1、D3元件的属性对话框，选中其显示隐含管脚【Show Hidden Pins】复选框，可看到三个元件的管脚序号，如图所示，记下各元件的连接关系，既JP1的第2脚与F1的第1脚相连，JP1的第1脚与D3的第1脚相连。 3. 3. 转转PCBPCB板查看网络属性板查看网络属性 转入PCB编辑器，打开PCB文件，双击F1的第1号焊盘，打开该焊盘的属性对话框，如图所示，记下其【Net】网络属性为NetF1_1，同方法可以查到D3的第1号焊盘网络

10、为NetD3_1。 网络属性4. 4. 设置设置JP1JP1焊盘的网络属性焊盘的网络属性 要实现JP1的第2脚与F1的第1脚之间飞线相连，而PCB板中要二个焊盘实现飞线连接，必须二个焊盘具有相同的网络属性，既属于同一网络，此时可以修改JP1的第2号焊盘的网络属性。双击JP1的第2号焊盘，弹出该焊盘的属性对话框如下页图所示，将【Net】网络属性设置为NetF1_1，单击【OK】按钮，可以看到JP1的第2号焊盘与F1的第1号焊盘之间已经有飞线相连。 设置JP1第2号焊盘的网络属性为NetF1_1 新连接的飞线新连接的飞线 8.2 8.2 布线规律检查和走线修改布线规律检查和走线修改 8.2.1 8

11、.2.1 布线原则布线原则 所谓“布线”，就是利用印制导线完成原理图中各元件的连线关系。和布局类似，布线也是印制电路板设计过程中的关键环节，不良的布线可能严重降低电路系统的抗干扰性能，甚至完全不能工作。因此，布线技能对操作者要求较高，除了能灵活运用布线软件功能之外，还必须牢记并灵活运用一般的布线规律，可以说布线设计过程是整个PCB板设计过程中技巧性最强，工作量最大，最体现设计水平的步骤。本节将介绍布线的一般原则和规律，希望读者在设计过程中能自觉遵守，灵活运用。 1. 1. 安全工作原则安全工作原则（1） 安全间距原则。 要保证两网络走线最小间距能承受所加电压的峰值，特别是高压线应圆滑，不得有尖

12、锐的倒角，否则容易造成电路板打火击穿，甚至发生火灾等严重后果。（2）安全载流原则 走线宽度应以其所能承载的电流峰值为基础进行设计，并留有一定的余量。走线的载流能力取决于以下因素：线宽、线厚（铜箔厚度）、容许温升等，课本表8.1所示给出了铜导线的宽度和导线面积以及导电电流的关系（军品标准），读者可以根据这个基本的关系对导线宽度进行适当的选取。 2. 2. 导线精简原则导线精简原则 在满足安全原则等电气要求的前提下，导线要精简，尽可能短，尽量少拐弯，力求导线简单明了，特别是场效应管栅极、晶体管基极，时钟电路等小信号导线。当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长就例外了，例如蛇行走线等。 3. 3.

13、电磁抗干扰原则电磁抗干扰原则 （1) 导线拐角。（2) 布线方向。（3) 就近接地和隔离。4. 4. 环境效应原则环境效应原则 PCB板走线要注意所应用的环境，高压或大功率元件尽量与低压小功率元件分开走线，即彼此电源线、地线分开走线，以避免高压大功率元件通过电源线、地线的寄生电阻（或电感）干扰小元件；或在一个振动或者其他容易使板子变形的环境中采用过细的铜膜导线很容易起皮拉断等。5. 组装方便、规范原则 走线设计要考虑组装是否方便，例如印制板上有大面积地线和电源线区时（面积超过500平方毫米），应局部开窗口以方便腐蚀等。 6. 美观、经济原则 美观原则要求设计者较充分的利用电路板空间，均匀分布走

14、线密度，力求走线美观精简。好的PCB板布线美观，做功精细，看上去就象一件艺术品；经济原则要求设计者对组装的工艺有一定的认识和了解，如5mil的走线比8mil难于腐蚀，所以价格要高，过孔越小越贵等。注意：以上是一些基本的布线原则，当然，布线很大程度上还与设计者的经验有关，读者应该在今后的学习和实训中不断积累经验，提高制板技巧。 合理和不合理走线比较合理和不合理走线比较 8.2.2 8.2.2 布线规律检查和手工修改导线布线规律检查和手工修改导线 根据上面所讲的布线规律仔细检查电路板连线，发现图中至少存在四处较为明显的违反布线规律的导线，如图所示 导线过细拐角过尖走线不精简走线不美观1. 1. 修

15、改走线宽度修改走线宽度 修改走线宽度方法较简单，只需双击该走线，弹出如图所示的导线属性对话框，将【Width】导线宽度修改为50mil即可，相同的方法，可以将其它走线的宽度修改过来。 放置工具栏放置工具栏 介绍介绍3. 3. 删除或撤销原布导线删除或撤销原布导线 （1）删除导线：执行【Edit】编辑/【Delete】删除菜单,出现十字光标，将其对准要删除的导线，点击鼠标即可删除该导线，如图所示。 （2 2）撤销原布导线）撤销原布导线 删除命令一次只能删除一段导线，如果想整条导线撤销或将PCB板所有导线撤销，必须执行Tools/Un-Route撤销走线菜单命令，各子菜单含义如下。【All】全部：

16、撤销所有导线。【Net】网络：以网络为单位撤销布线。如选择【Net】命令后点击 GND 网络的导线，则撤销所有接地导线。【Connection】连接：撤销二个焊盘点之间的连接导线。【Component】元件：撤销与该元件连接的所有导线。此处要撤销VR1第1脚与电容C2第2脚之间的连接走线，所以选择【Un-Route】/【Connection】命令，出现十字光标，将其对准该导线，点击鼠标左键即可，如图所示。 撤销撤销VR1VR1第第1 1脚与电容脚与电容C2C2第第2 2脚之间的连接走线脚之间的连接走线 4. 4. 选择底层信号层为当前工作层选择底层信号层为当前工作层面面 因为单面板导线位于【B

17、ottom Layer】底层信号层，所以利用鼠标选择当前工作层面为该层，如图所示，这一步非常重要，因为不同层面绘制的导线具有不同的电气特性。5. 5. 手工重新走线手工重新走线 连接导线起点 选择放置工具栏中的绘制导线工具，将十字光标对准要连接导线的焊盘点中心，当完全对准时光标中心出现八边形圆圈，表明可以连线。此时点击鼠标左键作为导线起点，移动鼠标，可带出绘制的导线，如图所示 修改导线属性修改导线属性 如果想修改导线属性，可以按下【Tab】键，弹出导线属性修改对话框，如图所示。在该对话框中，读者可以修改导线宽度【Width】、层面【Layer】、过孔【Via】等属性。在导线绘制过程中，在每一个

18、需要拐弯的位置点击一次鼠标左键，绘制到导线终点时，点击鼠标右键结束 。修改其它导线修改其它导线 8.3 8.3 加入电源连线端点加入电源连线端点 在初步布线完成的PCB板中，有时为了便于电器的金属外壳接地，或给电路板提供电源、加入输入信号或测试信号等，需要在电路板中放置额外的焊盘。在三端稳压电源PCB板中，为方便电源外壳接地，可以添加额外的接地端点，但在PCB编辑器中，并非任意添加的焊盘都能连接到相应的导线网络中，下面仍以三端稳压电源PCB板为例，介绍放置接地端点的方法。 1. 1. 放置新焊盘放置新焊盘 打开三端稳压电源PCB板文件，然后选择放置工具中的放置焊盘工具 ，在准备焊接接地线的位置

19、放置焊盘，如图所示 2. 2. 修改焊盘网络属性修改焊盘网络属性 双击新放置的焊盘1，弹出焊盘属性对话框，如图所示，在焊盘网络属性【Net】选项中，选择准备接入的网络名称GND，并修改焊盘的尺寸参数，由于接地线一般较粗，所以焊盘的尺寸设置较大 新焊盘与要连接的网络实现飞线连接新焊盘与要连接的网络实现飞线连接 3. 3. 连接导线连接导线 8.4 8.4 添加标注和说明性文字添加标注和说明性文字 在电路板中，为了便于装配、焊接和调试，一般需要额外加入标注和说明性文字。如电路板上的测试点，信号连接端，电源端，电路板与电路板之间的接插线和插座连接关系，跳接线连接的含义等。下面仍以三端稳压电源PCB板

20、为例，在新添加的焊盘旁添加文字标注“GND”，介绍在PCB板中添加标注和说明性文字的方法。 1. 1. 选择顶层丝印层选择顶层丝印层 标注和说明性文字一般添加在信号层的丝印层上，如本例要在顶层丝印层添加文字标注“GND”，所以选择【Top Over Layer】顶层丝印层，如图所示。 2. 2. 选择文字工具选择文字工具 输入标注和说明性文字。在放置工具中选择文字工具，按下【Tap】键，弹出如图所示的文字工具属性对话框。 文字工具属性含义文字工具属性含义 【Text】：要添加的文字标注，本例为接地标注“GND”。【Width】：文字的笔画宽度，默认为10mil；本例采用默认值。【Rotatio

21、n】：文字旋转角度，默认为0，本例采用默认值。【Height】：文字高度，本例设为80mil，【Layer】：文字所在的层面，本例选【Top Overlay】。 3. 移动光标到放置位置，点击鼠标左键放置“GND”文字标注 4. 依次添加其它文字标注，并适当调整元件标注 8.5 8.5 添加安装孔和标注尺寸添加安装孔和标注尺寸 为了便于装配、焊接、调试电路板，一般需要添加安装孔和标注必要的尺寸。下面仍以三端稳压电源PCB板为例，介绍安装孔的制作和尺寸标注方法。1. 1. 选择机械层选择机械层 电路板尺寸标注、边框、安装孔等有关机械安装、电路板制作尺寸方面的标注和图件，一般添加在【Mechani

22、cal】机械层，因此在制作安装孔前先选择该层，如图所示。 2. 2. 确定安装孔放置位置确定安装孔放置位置 利用放置工具中的尺寸标注工具 和绘制直线工具 确定安装孔位置，如图所示，图中的中心辅助定位线由直线绘制工具绘制，直线的宽度属性为10 mil左右。 2. 2. 绘制安装孔绘制安装孔 选择放置工具中的圆圈工具，光标变为十字形，具体绘制过程如图所示。移动光标到放置位置，在圆心位置按下鼠标左键，按下鼠标左键不放，移动鼠标带出一个圆，在圆半径大小合适时松开鼠标左键，以确定圆环的半径大小，如图所示。 3. 3. 精确设置定位孔尺寸属性精确设置定位孔尺寸属性 由于在手工绘制过程中，难于做到安装孔尺寸

23、的精确控制，所以初步制作完成后，还必须进行属性修改。双击刚绘制好的圆形，弹出如图所示的属性对话框，根据安装螺钉大小进一步修改圆弧半径【Radius】为2mm，注意安装孔在电路板制作时将挖空，以便安装螺钉，所以不能有导线穿过。 制作完成的安装定位孔制作完成的安装定位孔 8.68.6添加覆铜区添加覆铜区 布线完成后，在较大面积的无导线区域，我们可以添加连接到地线、电源或其它网络的覆铜区，一方面可以提高电路板的抗干扰和导电能力,另一方面也可提高电路板导线铜箔对电路板基板的附着力，以免在较长时间的焊接过程中焊盘翘起和脱落。下面仍以三端稳压电源PCB板为例，介绍覆铜区的制作方法。 1. 1. 选择底层信

24、号层选择底层信号层 覆铜区位于【Bottom Layer】底层信号层，利用鼠标选择底层信号层，如图所示。 2. 2. 选择覆铜工具，修改覆铜区属性选择覆铜工具，修改覆铜区属性 在放置工具栏中选择覆铜工具，按下【Tab】键，弹出覆铜属性对话框，如图所示 修改覆铜区属性修改覆铜区属性 【Connect to Net】：连接导线的网络名称，该选项用于选择覆铜要连接的导线所在的网络，如本处连接的GND网络。【Pour Over Same】：包围相同网络走线，选中该选项，可以使覆铜和导线融为一体，否则导线和覆铜只是以小导线连接，并未连接在一起。【Remove Dead Connect】：删除死铜，选中该

25、选项，可以删除PCB板中没有与任何网络连接的导线（即所谓的死铜）。【Grid Size】：网格大小，覆铜区中的网格指覆铜区中没有铜箔的小格，可以在大面积覆铜区铜箔受热时留出膨胀空间，可以依次修改网格大小【Grid Size】（默认为20mil）、导线宽度【Track Width】（默认为8mil）、网格种类【Hatching Style】等参数。【Surround Pads With】：包围焊点形状，可以选择八角形【Octagons】或圆弧形【Arcs】。本例中覆铜面积不是太大，所以不设置网格，将网格大小【Grid Size】设置为0mil， 绘制覆铜区的外形和步骤 GNDGND覆铜完成后的效

26、果覆铜完成后的效果 覆铜完成后的整体效果图覆铜完成后的整体效果图 8.7 8.7 打印输出打印输出PCBPCB文件文件 PCB文件的打印输出和原理图文件的打印输出操作基本相似，但由于PCB板存在板层的概念，在打印PCB文件时可以将各层一起打印输出，也可由用户自己选择打印的层面，已方便制板和校对。 1. 1. 打印预览打印预览 当PCB板设计完成后，Protel DXP可以方便的将PCB文件打印或导出。执行菜单命令【File】/【Print preview】将弹出打印预览对话框，可以预览和设置PCB板层的打印效果，如图所示。 2. 2. 设置纸张设置纸张 在图纸中心单击鼠标右键，将弹出浮动菜单，

27、执行【Page Setup】菜单命令，将弹出如图所示设置纸张对话框。 3. 3. 设置打印图层设置打印图层 与原理图打印不同，PCB板在打印前还可选择打印的图层，在右键菜单中，执行【Configuration】菜单，弹出如图所示的打印层面设置对话框，在图中列出了将要打印的层面。 （1 1）添加打印层面）添加打印层面 在上图中单击鼠标右键，将弹出图中的浮动菜单，执行【Insert Layer】菜单命令，弹出如图所示的添加图层对话框，在【Print Layer Type】下拉列表框中选择要添加的层面。 （2 2）删除打印层面）删除打印层面 在图中选择要删除的层面后，单击鼠标右键，将弹出图中的浮动菜

28、单，执行【Delete】菜单命令，即可将该层面层打印层面列表中删除。 3. 3. 设置打印机和打印设置打印机和打印 点击【Print】按钮可以弹出如图所示的打印设置对话框，可以进一步设置打印参数，设置好后点击【OK】按钮开始打印。8.8 8.8 数字电路数字电路PCBPCB板常见错误及修改方法板常见错误及修改方法 8.8.1 8.8.1 数字集成块不同单元的选择数字集成块不同单元的选择 数字集成块常含有多个相同功能的单元电路。如74LS00是四输入二路与非门电路，表明其内部包含有四个相同的与非门，其逻辑功能相同，只是各个门电路使用的管脚不同而已，它们共用电源和接地端，一般数字集成块的左上脚为电

29、源脚（VCC），右下脚为接地脚（GND），其外形和内部结构如图所示， 74LS0074LS00的原理图符号的原理图符号 图中元件编号为U1，而不是U1A，字母A仅仅表示该单元是集成块的第1部分，将元件放置于图纸时由原理图编辑器自动加上，由属性对话框中的Part参数“1”决定，即“Part 1/4”表面集成块有4个单元，当前使用的是第1单元，在原理图中以元件编号后加“A”加以区分。如果要使用集成块的不同部分，只要利用按钮修改Part参数值即可。例如要使用集成块的第二部分 ，只需利用按钮将Part参数修改为“Part 2/4”即可 8.8.2 8.8.2 数字集成块元件标号引起的数字集成块元件标号引起的PCBPCB板错误板错误 对于属于同一集成块的不同单元，我们必须使用同一个元件编号（如上例中都为U1），且必须使用相同的封装（如上例中都使用DIP-14），否则将会在制作PCB中产生严重的错误。 某数字电路原理图某数字电路原理图 与原理图对应的的与原理图对应的的PCBPCB板板 元件编号错误的数字电路原理图元件编号错误的数字电路原理图 元件编号错误引起元件编