单片机系统PCB设计课件

1、第三篇、PROTEL99SE印制板设计学习目标终极目标会用Protel 99SE PCB编辑软件（简称PCB 99）正确编辑印制板图，并按要求进行印制板图输出。促成目标 1了解常用电子器件的封装形式；2会手工设计简单电路的PCB；3会用进行PCB编辑的相关文件操作；4会调用、编辑PCB元件；5会编辑、检验印制板图；6能按要求进行印制板图输出。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计一、学习目标终极目标会根据电路及产品装配与应用的要求，合理进行PCB布局和布线。促成目标1了解电子器件的封装；2会分析电路结构及产品特点，合理选择印刷电路板材料；3会合理进行PCB布局；4会合理进行PCB布线

2、；二、工作任务手工设计图3-1-1所示功率放大器的印刷电路板图。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计要求：1通过实物和查找，明确电路中各器件的封装形式；2选择印刷板材料（单面、双面、材质等）（印刷板尺寸定为10cm10cm）；3合理进行器件布局；4正确连线（注意线宽与线间距）。图3-1-1 功率放大电路缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计三、理论知识（一）印制板的概念PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通讯电子设备、军用武器系统，只要有集成电

3、路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制和制造。印制板的设计和制造质量直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。 在绝缘基材上，提供元、器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路，它不包括印制元件。印制电路的成品板称为印制电路板，亦称印制板。印制电路在电子设备中提供如下功能：供各种电子元器件固定、装配的机械支撑；供各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘；提供所要求的电气特性，如阻抗特性等；为焊锡提供阻焊图形，为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。 缙云职业中专项目一、功率放大器印刷

4、电路的手工设计（二）印制板类型1按印刷电路板的材料分类印刷电路板是在绝缘的模板上敷以电解铜箔，再经热压而成。目前，我国常用单、双面板的铜箔厚度为35m，国外开始使用18m、10m和5m等超薄铜箔，超薄铜箔具有蚀刻时间短、侧面腐蚀小、易钻孔和节约铜材等优点。常用基板有：（1）酚醛纸质基板。这种基板价格低，但耐潮和耐热性不好，一般用于要求不高的设备中。（2）环氧酚醛玻璃布基板。这种基板的耐潮和耐热性较好，但其透明度稍差。（3）环氧玻璃布基板。它除了具有环氧酚醛玻璃布基板的优点外，还有透明度好、便于安装和维修、冲剪和钻孔性能良好等优点，多用于双面板。（4）聚四氟乙烯玻璃布基板。它具有良好的介电性能和

5、化学稳定性。是一种工作范围宽（230C +260C）、耐高温、高绝缘的基材。此外，还有耐火的自熄性基板、挠性基板等。印刷电路板常用厚度有：0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.50mm、2.5mm、3.0mm等。印刷电路板的电气指标可参阅相关手册。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计2刚性与挠性印刷电路板刚性印刷电路板是指由不易变形的刚性基材制成的印刷电路板，在使用时处于平展状态。一般电子设备中使用的都是刚性印刷电路板。挠性印刷电路板是指用可以扭曲和伸缩的基材制成的印刷电路板，在使用时可根据安装要求将其弯曲。挠性印刷电路板一般用于特殊场合，如手机等。3双面和多层印刷电路板在印刷电

6、路板上只有一面有导线的称为单层印刷电路板，在印刷电路板上正反两面都有导线的称为双层印刷电路板，又称双面板。双面板包括顶层（Top layer）和底层（Bottom Layer）两层，两面敷铜，中间为绝缘层。双面板两面都可以布线，布线一般一面垂直走线（如图3-1-2所示），一面水平布线。双面板两面的布线一般需要由过孔或焊盘（焊盘类型如图3-1-3所示）连通。在印刷电路板上除了正反两面之外，在其中间还有几层导线的称为多层印刷电路板。多层板剖面示意如图3-1-4所示，图中左边为各工作层指示，包括顶层（Top layer）、底层（Bottom Layer）、中间信号层（Middle Layer1、Mi

7、ddle Layer2）和内部板层（Internal Plane1）等。右边为信号层间距绝缘层（Core）的尺寸和层间预浸料坯（粘合剂类）（Prepreg）的尺寸。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计图3-1-2双面板一面垂直走线图图3-1-3焊盘类型缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计单层和双层印刷电路板比较常用，多层印刷电路板用在超大规模集成电路的装配上，例如微机主板、数控系统主板等。在生产多层印刷电路板时，先将组成各个分层的单面板按设计要求生产出来，再将各个分层的单面板压合在一起，然后打孔及孔金属化，通过金属化将各个层连接起来。多层印刷电路板工艺复杂，加工精度要求

8、很高，成本也远高于单层板和双层板。图3-1-4多层板剖面示意图缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计4各种工作层说明电路板可分为单面板、双面板和多面板。例如双面板（或称为双层板），包括顶层（Top Layer）和底层（BottomLayer），顶层一般为元件面，底层一般为焊接面。双面板的两面都敷铜，都可以布线。工作层面就是指在进行PCB设计时，进行操作的那个电路板层面。Protel提供了若干个工作层面，在不同的工作层面要进行不同的操作。例如，元件布置在顶层，因而通常也称其为元件面。Protel提供的主要工作有以下几种类型：信号层（Signal Layer） Protel提供了16种信

9、号层，它们是Top Layer、Bottom Layer、Mid Layer1、Mid Layer2Mid Layer14。信号层主要用于放置与信号有关系的电气元素，例如，Top Layer顶层，用于放置元件面，Bottom Layer为底层，用作焊锡面，Mid Layer1、Mid Layer2Mid Layer14为中间工作层面，用于布置信号线。双面板没有中间层。内层电源/接地层（Internal Plane） Mid Layer1、Mid Layer2Mid Layer14一共提供4种内层电源/接地层，分别称为Plane1、Plane2、Plane3、Plane4。这些层往往用作大面积的

10、电源线或地线。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计设置钻孔位置层（Drill Layer） 该层主要用于绘制钻孔图及表明孔的位置。一共包括Drill Grid 和Drill Drawing两项。阻焊层和防锡膏层（Solder Mask &Paste Mask） 它们分别有Top和Bottom两种层面。例如，Top Solder Mask为设置顶层阻焊层，Bottom Solder Mask为设置底层阻焊层，TopPaste Mask为顶层防锡膏层。丝印层（Silkscreen） 丝印层主要用于绘制元件的外形轮廓，包括顶层（Top）丝印层和底层（Bottom）丝印两种。其他工作层面（

11、Others） 包括Keep Out Layer（禁止布线层）、Multi-Layer(设置多层)等8种Others层。此外还有4种机械层（Mechanical Layers），也可以用于文字标注等功能。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计（三）电子器件封装电子元器件的形状与尺寸与器件的封装形式有关，因此，电子元器件的封装形式与电路板设计密切相关， protel99中常用电子器件的封装形式有：1电阻：原理图中常用的名称为RES1-RES4；引脚封装形式： AXIAL系列 从AXIAL-0.3到AXIAL-1.0，后缀数字代表两焊盘的间距，单位为英寸。2电容：原理图中常用的名称为CA

12、P（无极性电容）、ELECTRO（有极性电容）；引脚封装形式：无极性电容为RAD-0.1到RAD-0.4，有极性电容为RB.2/.4到RB.5/1.0.3电位器：原理图中常用的名称为POT1和POT2；引脚封装形式：VR-1到VR-54二极管：原理图中常用的名称为DIODE（普通二极管）、DIODE SCHOTTKY（肖特基二极管）、DUIDE TUNNEL（隧道二极管）、DIODE VARCTOR（变容二极管）、ZENER13（稳压二极管）；引脚封装形式：DIODE0.4和DIODE 0.7。5三极管：原理图中常用的名称为NPN，NPN1和PNP，PNP1；引脚封装形式：TO-18、TO-9

13、2A（普通三极管）、TO-220H（大功率三极管）、T-O3（大功率达林顿管）。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计7场效应管：原理图中常用的名称为JFET N（N沟道结型场效应管）、JFET P（P沟道结型场效应管）、MOSFET N（N沟道增强型管）、MOSFET P（P沟道增强型管）；引脚封装形式与三极管同。8整流桥：原理图中常用的名称为BRIDGE1和BRIDGE2，引脚封装形式为D系列，如D-44，D-37，D-46等。9双列直插元件：原理图中常用的名称为根据功能的不同而不同，引脚封装形式DIP系列。图3-1-5 protel99中常用电子器件的封装图形图3-1-5为电子

14、设计软件protel99中常用电子器件的封装图形（详见附录）。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计图3-1-5 protel99中常用电子器件的封装图形缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计（四）印制板布局原则印制电路板布局是指安排元器件在板上的位置。印制电路板布局是整个PCB设计中最重要的一环，对于模拟电路和高频电路尤为关键。印制电路板布局的基本原则是：保证电路的电气性能。便于产品的生产、维护和使用。导线尽可能短。由于元器件的管脚之间存在着分布电容，一些电感元件的周围存在着磁场，连接各元件的导线也存在电阻、电容和电感，外部干扰也会影响电路性能。目前已有多种印制电路板CA

15、D软件具有自动布局功能。但是CAD软件在布局时只从拓扑结构上考虑元件的位置，未能考虑上述的种种因素，这样的布局有时无法可靠保证电路指标特性，所以设计人员往往采用人工布局加以进行调整。电子产品生产和维护时需要经过调测，有关的元件和测试点在布局时只应将其安排在便于操作的位置。在使用产品时需要调整某些开关和旋钮，布局时应注意它们的适当位置。还有印制电路板一般要与机箱固定，要安排好固定位置。初学者往往只注意基本的电气连接，而忽略上述种种因素。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计在满足上述要求的前提下，应尽可能考虑连线的最短的原则，这样可有效地减少导线本身的电阻、电容和电感的影响。用CAD软

16、件进行布局布线的具体操作在后续的章节中讨论，下面先简要介绍一些在布局时要考虑的相关问题：1、合理选择印制电路板的层数选择印制电路板层数的主要依据是器件的多少和连线的密度，其次还要考虑成本。单面板成本最低，而且可避免金属孔质量不高带来的可靠性隐患。所以在能满足设计要求的前提下，尽量选用单层板。当有少数几条无法在焊接面布通时，可用跳线的方法来解决。双层板使布线灵活性大为提高，同时，由于金属化孔将元件面和焊接面的导线连接在一起，使导线的附着增强，是目前用得最多的。在双层板仍不满足布线要求或电气特性时，可选用多层板。但多层板的成本高于双层板，加工周期也长。项目一、功率放大器印刷电路的手工设计2、根据不

17、同电路安排相邻位置印制电路板上常含有多个单元电路，一般情况下，各单元电路的位置应按信号的传输关系来安排，传输关系紧密的就安排在相邻位置。模拟电路与数字电路应尽量分开，大功率电路与小信号电路也尽量分开。3、元件的排列安排元件的位置是布局时最关键的一步，需要综合考虑很多因素，一般应考虑多种方案，反复权衡，取长补短。安排元件位置时要考虑的主要问题如下：（1）尽量把元件设置在元件面上，这样有得于生产和维护。（2）调节方便。一些需要调节的元件应安排在规定的位置或便于调节的地方。（3）散热。对于大功率管、电源变压器等需要散热的器件应考虑散热问题。（4）结构稳定。对于较重的元件，要考虑结构的稳定问题。例如，

18、在垂直放置的印制电路板上，重的器件要安置在底部；在水平放置的印制电路板上，重的元件应安排在靠近紧固点。还应考虑好该印制电路板本身与其他部件的固定问题。（5）管脚要顺。对于3个管脚以上的元件，必须按管脚顺序放置避免管脚扭曲。对于集成块，要注意方向。项目一、功率放大器印刷电路的手工设计（6）排列整齐均匀，间距合理。元件之间的间距要合理，不要堆挤在一起，要考虑到器件外形的实际大小，留有余量。同类元件的间距要一致，布局做到整齐、均匀、美观。在印制电路板边缘要留有一定的距离，一般不小于5mm。（7）在印制电路板的边缘板空白处尽量布上地线。在有CAD软件设计PCB时，软件提供了非常丰富的元件外形库，用户可

19、利用它的布局。使用CAD软件布局时，是将元件的外形符号调至丝印层上，该元件的焊盘也随元件符号一同调出，自动安放在焊接层上。利用CAD布局时，元件的调入、删除、更改和移动都很方便。布局时为了区分元器件，应根据原理图的元件符号在布局图上标注元件的序号（如R1、C12、BG3等），元件符号的位置要靠近元件，便于识别元件与序号的对应关系。一般情况下，序号与符号不要重叠，以免安装元件后将序号盖住。应特别引起注意的是，元件的序号必须标注在丝印层上，如果将其标注在焊接层上，则有可能产生不需要的电气连接。项目一、功率放大器印刷电路的手工设计（五）印制板布线原则布线设计是在布局基本完成后进行的，在布线设计时如果

20、发现布局不合理（如布线困难），还要调整布局。布线设计的基本考虑是如何使导线最短，同时要使导线的形状合理。布线设计时的考虑要点如下：1公共通路的导线公共通路导线主要指地线和电源线。这些线要连接每个单元电路，走线距离最长，所以应设计它们。2按信号流向布线在设计其他导线时，一般按信号的传输走向，逐一设计各个单元电路的导线。3持良好的导线形状在设计导线时，良好的导线形状的主要标准是：导线的长度最短；在导线转弯时要避免出现锐角；有利于加强焊盘和导线的附着力，地线和电源线应尽量宽一些；除了地线和电源线之外，导线的宽度和线距应整齐、均匀、美观。项目一、功率放大器印刷电路的手工设计4双面板布线要求双面板的导线

21、设计与单面板有较大的不同，一般要求是：同一层面上的导线方向尽量一致，或者都是水平方向布线或者都是垂直方向布线；元件面的导线与焊接面的导线相互垂直；两个层面上的导线连接必须通过通孔。5地线的处理在印制电路板的排版设计中，地线的设计是十分重要的，有时可能关系到设计的成败，导线必然存在电阻，地线的电阻称为共阻。地线是所有信号电流的公共通道，各种信号电流都将在共阻上产生压降，这些压降又反作用于电路，形成共阻干扰。共阻干扰严重时将使电路指标无法满足要求。地线的设计要考虑众多因素，现将最基本的要求介绍如下：（1）模拟与数字电路的地线要分别设置。在一块印刷电路板上同时有模拟和数字电路时，必须为它们分别设置地

22、线，在地线的出口处再汇集在一起。一种模拟与数字电路地线处理的方式，称为菊花形地线。（2）地线应尽量宽。为了减少地线共阻的干扰，地线和电源线应尽量宽一些，这是设计地线的最基本要求。（3）大面积地线应设计成网状。当地线的面积较大，超过直径为25mm的圆的区域时，应开局部窗口，使地线成为网状。这是因为大面积的铜箔在焊接时，受热后容易产生膨胀造成，也容易影响焊接质量。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计四、技能训练以图3-1-1所示电路为操作目标对象 1PCB规划与布局（1）确定电路所用器件的封装；（2）在暂不考虑设备外壳尺寸的情况下，根据器件封装与电路特点确定印刷电路板尺寸、层数、材质；

23、（3）分析电路信号流情况；（4）分析电路器件发热情况，确定散热方案；（5）合理规划器件布局（图3-1-6为带电源的双通道功放电路板，供参考）。图3-1-2 双通道功率放大器(带电源)电路板图3-1-2 双通道功率放大器(带电源)电路板缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计2PCB布线（1）按上面的布局，画出布线草图；（2）根据草图与器件布局的情况对器件布局进行适当调整；（3）合理使用跳线，重画布线草图；（4）规划所布线条的尺寸与间距；（5）绘制PCB版图。五、拓展知识印制板制作工艺及设计的基本流程印制板按照导体图形的层数可以分为单面、双面和多层印制板。下面介绍单面板及双面板的基本制造

24、工艺及设计的基本流程。1单面板的基本制作工艺及设计的基本流程覆箔板-下料-烘板（防止变形）-制模-洗净、烘干-贴膜(或网印) 曝光显影(或抗腐蚀油墨) -蚀刻-去膜电气通断检测-清洁处理-网印阻焊图形（印绿油）-固化-网印标记符号-固化-钻孔-外形加工-清洗干燥-检验-包装-成品。 缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计2双面板的基本制作工艺及设计的基本流程 近年来制造双面孔金属化印制板的典型工艺是图形电镀法和SMOBC法。在某些特定场合也有使用工艺导线法。 （1）图形电镀工艺流程覆箔板-下料-冲钻基准孔-数控钻孔-检验-去毛刺-化学镀薄铜-电镀薄铜-检验-刷板-贴膜(或网印)-曝光

25、显影(或固化)-检验修板图形电镀(Cn十SnPb)-去膜-蚀刻-检验修板-插头镀镍镀金-热熔清洗-电气通断检测-清洁处理-网印阻焊图形-固化-网印标记符号-固化-外形加工 -清洗干燥-检验-包装-成品。 流程中“化学镀薄铜 - 电镀薄铜”这两道工序可用“化学镀厚铜”一道工序替代，两者各有优缺点。图形电镀-蚀刻法制双面孔金属化板是六、七十年代的典型工艺。八十年代中裸铜覆阻焊膜工艺(SMOBC)逐渐发展起来，特别在精密双面板制造中已成为主流工艺。 （2）裸铜覆阻焊膜（SMOBC）工艺SMOBC板的主要优点是解决了细线条之间的焊料桥接短路现象，同时由于铅锡比例恒定，比热熔板有更好的可焊性和储藏性。

26、缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计制造SMOBC板的方法很多，有标准图形电镀减去法再退铅锡的SMOBC工艺；用镀锡或浸锡等代替电镀铅锡的减去法图形电镀SMOBC工艺；堵孔或掩蔽孔法SMOBC工艺；加成法SMOBC工艺等。下面主要介绍图形电镀法再退铅锡的SMOBC工艺和堵孔法SMOBC工艺流程。 图形电镀法再退铅锡的SMOBC工艺相似于图形电镀法工艺，只在蚀刻后发生变化。 图形电镀法再退铅锡的SMOBC工艺的主要工艺流程是：双面覆铜箔板-按图形电镀法工艺到蚀刻工序-退铅锡-检查清洗 阻焊图形-插头镀镍镀金-插头贴胶带-热风整平清洗 网印标记符号外形加工清洗干燥成品检验-包装-成品。

27、 堵孔法主要工艺流程是： 双面覆箔板-钻孔-化学镀铜-整板电镀铜-堵孔-网印成像(正像) -蚀刻-去网印料、去堵孔料-清洗-阻焊图形-插头镀镍、镀金 -插头贴胶带-热风整平-下面工序与上相同至成品。 此工艺的工艺步骤较简单、关键是堵孔和洗净堵孔的油墨。 在堵孔法工艺中如果不采用堵孔油墨堵孔和网印成像，而使用一种特殊的掩蔽型干膜来掩盖孔，再曝光制成正像图形，这就是掩蔽孔工艺。它与堵孔法相比，不再存在洗净孔内油墨的难题，但对掩蔽干膜有较高的要求。 SMOBC工艺的基础是先制出裸铜孔金属化双面板，再应用热风整平工艺。缙云职业中专项目一、功率放大器印刷电路的手工设计六、项目练习根据图3-1-1，设计双

28、声道功率放大器印刷电路。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计一、学习目标终极目标会用PCB 99设计简单电路的PCB版图。促成目标1进一步正确设置原理图元件属性；2会调用网络表；3会对电路板进行合理布局；4会对电路板进行合理布线。二、工作任务图3-2-1 二级放大器电路图对二级放大器（图3-2-1所示）进行PCB设计缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计要求：1正确绘制原理图并设置电路元件属性，生成网络表；2按10cm10cm大小设计单面PCB；3按10cm10cm大小设计双面PCB；4错误检查与修改。图3-2-1 二级放大器电路图缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计三、理论知识原理

29、图与印制板图之间的联系是通过网络表文件实现，印制板在自动布局、自动布线时需要调用网络表文件。使用印制板的主要目的是用印制板的铜膜线实现元器件之间的电气连接，省去在相连元器件之间焊接导线的工作，这样只需把电路中的元件群焊接在印制板上就可以了。由此可知，印制板的设计主要是布局与布线工作，以前这些工作是用手工完成，设计周期长，不易调整。现在通过PCB 99自动完成，既方便且效果好。（一）PROTEL99SE印制板设计流程PCB图的设计流程就是指印制电路板图的设计步骤，一般它可分为图3-2-2所示的六个步骤：项目二、二级放大器PCB设计缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计1绘制电路图 该步骤主要是

30、绘制电路原理图，并生成网络表，这些工作就是前面章节所讲述的内容。关于这一步需要说明一点，当所设计的电路图非常简单时，可以不进行原理图的绘制及网络表的生成，而直接进行PCB进行手工设计，即有时可跳过这一步骤。2规划电路板 在准备好原理图和网络表之后，绘制印制电路板之前，用户还要对电路板有一个初步的规划，它包括：定义电路板的尺寸大小及形状、设定电路板的板层以及设置参数等，这是一项极其重要的工作，它是确定电路板设计的框架。这一步工作是在PCB编辑环境中完成。用SCH99绘制电路原理图装入网络表及元件封装规划电路板元件的布局布线文档保存及输出图3-2-2 PCB图的设计流程缙云职业中专项目二、二级放大

31、器PCB设计3装入网络表及PCB元件库 该步骤的主要工作就是将已生成的网络表装入，此时元件的封装会自动放置在印制电路板图中，但这些元件封装是叠放在一起的。若前面没有生成网络表，则在该步骤中，可以用手工的方法放置元件。4元件的布局 这一步可利用自动布局和手工布局两种方式，将元件封装放置在电路板边框的适当位置。这里的“适当位置包含两个意思，一是元件所放置的位置能使整个电路板看上去整齐美观；二是元件所放置的位置有利于布线。5布线 这一步工作是完成元件之间的电路连接，有两种方式：自动布线和手工布线。若在第三步中装入了网络表，则在该步骤中就可采用自动布线方式。在布线之前，还要设定好设计规则。6文档的保存

32、及输出 完成电路板的布线后，保存PCB图，然后利用各种图形输出设备，输出电路板的布线图。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计（二）PCB设计基本操作1启动设计软件印制板编辑器实际上是一个PCB板设计系统，它在前面设计原理图和网络表的基础上，完成印制电路板的设计。启动印制电路编辑器的过程与启动原理图编辑器类似，其操作步骤如下：（1）首先运行Protel 99SE应用程序，进入Protel 99SE，执行File/New命令建立新的设计项目，或打开一个已存在的设计项目。（2）建立或打开文件后，系统将显示如图3-2-3所示的界面。此时用户就可以进行创建新的文件操作。图3-2-3 主界面图3-2-

33、4 New Document对话框缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计（3）接着执行当菜单中的File/New 命令，弹出New Document对话框，如图3-2-4所示，选取PCB Document 图标，然后单击OK按钮。（4）新建立的文件将包含在当前的设计数据库中，系统默认的文件名为“PCB1”，用户可以在设计管理器中更改文件的文件名，更改文件名后显示在设计数据库中。单击此文件时，系统将进入印制电路图编辑器，此时可以用来实现电路原理图 设计绘制的工具菜单全部显示出来，如图3-2-5所示，现在就可以进行图形的设计与绘制。图3-2-5 印制电路图编辑界面网络浏览器节点浏览器监视器缙云职

34、业中专项目二、二级放大器PCB设计2工作层设置在实际的设计过程中，需要用户设置工作层面，将自己需要的工作层面打开。（1）工作层面设置步骤执行菜单Design/Options，系统将会出现如图3-2-10所示的Document Options对话框。在该对话框中，用鼠标单击Layers选项卡，即可进入工作层面设置对话框，从对话框中可以发现每一个工作层面前都有一个复选框。如果工作层面前的复选框中有符号“”，则表面工作层面处于关闭状态。当单击按钮All On时，将打开所有的工作层面；单击按钮All Off时，所有的工作层面将处于关闭状态；单击按钮Used On时，则可以由用户设定工作层面。在图3-2

35、-6中，用鼠标单击Options选项卡，即可设置Options选项，如图3-2-7所示。Options选项包括格点设置（Snap）、电气栅格设置（Electrical）、计量单位设置等。3-2-6 工作层面设置对话框图3-2-7 Options选项卡缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计在图6-6的各个选项中可以进行相关参数设置。（Snap）X/Y（格点的设置） 格点的设置包括移动格点的设置和可视格点的设置。移动格点（Snap）主要用于控制工作空间的对象移动的间距。光标移动的间距由在Snap右边的编辑选择框输入的尺寸确定，用户可以分别设置X、Y向的格点间距。如果用户已经在设计PCB板的工作界

36、面时，可以使用【CTRL+G】快捷键设置Snap Grids的编辑对话框来设置。Component X/Y用来设置控制元件移动的间距。Visible kind设置项用于设置显示格点的类型。系统提供了两种格点类型，即Lines（线状）和Dots（点状）。3-2-6 工作层面设置对话框图3-2-7 Options选项卡缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计电气栅格设置 用于设置电气格点的属性。它的含义与原理图中的电气格点的相同。选中Electrical Grids复选框表示具有自动捕捉焊点的功能。Range（范围）用于设置捕捉半径。在布置导线时，系统会以当前光标为中心，以Grid设置值为半径捕捉

37、焊点，一旦捕捉到焊点，光标会自动加到该焊点上。Measurement Units（度量单位） 用于设置系统度量单位，系统提供了两种度量单位，即Imperial (英制) 和Metric（公制），系统默认为英制。技巧：工作层面的选择也可直接使用鼠标点击图纸屏幕上的标签。3定义印制板尺寸定义电路板形状及尺寸，实际上就是在禁止布线层（KeepOut Layer）上用走线绘制出一个封闭的多边形（一般情况下绘制成一个矩形），多边形的内部即为布局的区域。一般根据原理图中的元器件数目、大小和分布来进行绘制。所绘多边形的大小即实际印制电路板的大小。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计对于标准的界面卡，我们

38、可以利用讲述定义电路板。下面简单介绍一下常用电路板形状和尺寸定义的操作步骤：将光标移至编辑区下面的工作层标签上的“Keep Out Layer”，单击鼠标左键，将禁止布线层设置为当前工作层。单击放置工具栏上的布线按钮，也可以执行“Place/Interactive Routing”命令。在编辑区中适当位置单击鼠标左键，开始绘制第一条边。移动光标到合适位置，单击鼠标左键，完成第一条边的绘制。依次绘制，最后绘制一个封闭的多边形。单击鼠标右键取消布线状态。要知道定义的电路板大小是否合适，可以查看印制电路板的大小。查看的方法为：“Reports/Board Information”命令。图3-2-8

39、布局范围示意图执行上述操作之后，将调出图3-2-8所示的对话框，在对话框的右边有一个矩形尺寸示 缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计意图，所标注的数值就是实际印制电路板的大小（即布局范围的大小）。如果发现设置的布局范围不合适，可以用移动整条走线、移动走线端点等方法进行调整。4设置元件库根据设计的需要，装入设计印制电路板所需要使用的几个元件库。其基本步骤如下：图3-2-8 布局范围示意图缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计(1) 首先执行菜单命令Design/Add/Remove Library。图3-2-9添加/删除元件库(2) 执行完该命令后，系统会弹出“添加/删除元件库”对话框，如

40、图3-2-9所示。在该对话框中，找出原理图中的所有元件所对应的元件封装库。选中这些库，用鼠标单击按钮Add，即可添加这些元件库。在制作PCB时比较常用的元件封装库有Advpcb.ddb、Dc to DC.ddb、General IC.ddb等，用户还可以选择一些自己设计所需的元件库。(3) 添加完所有需要的元件封装库，然后单击OK按钮完成该操作，程序即可将所选中的元件库装入。图3-2-9添加/删除元件库缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计5 放置元器件和从网络表调用元器件 在印制板设计中，元器件的概念与原理图中不同，在印制板中使用的是元器件封装的概念，也就是元器件的外形封装和焊盘；而在原理

41、图中，元器件指的是图形符号。在绘制印制板图时，需要将在电路原理图中所用到的各元器件的封装准确地从元器件封装库中放置到印制板图上。 定义了印制板的尺寸后，就可以把元器件封装从封装库中取出，放置到印制板上，进行印制板布局。调用元器件有以下两种方法。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计（1）从元器件库中直接放置 选中元器件库浏览器中显示的元器件库，则此元器件库所有的元器件将显示在元器件浏览器中，选中所需的元器件后，单击右下角的Place按钮，光标便会跳到工作区中，同时光标上还带着该元器件封装，将光标移到合适位置后，单击鼠标左键，即可放置该元器件封装。当元器件处于悬浮状态时，按下Tab，出现元器件

42、封装属性对话框。 此对话框共有Properties、Designator、Comment、三个选项卡，用于设置元器件封装的标号、注释文字（标称值或型号）、元器件封装所在层、元器件封装是否锁定状态，注释文字的字体、大小、所在层等。元器件放置好后，用鼠标左健双击该元器件，也可调出如图3-2-10所示的属性对话框，可以重新编辑元器件的属性；若按下Global按钮，可以进行全局修改，方法与SCH99中元器件属性的全局修改方法相同。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计图3-2-11 装入网络表对话框图3-2-10 元器件属性对话框缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计（2）从网络表中调用元器件 规

43、划好印制板，执行“Design”“Netlist”装入网络表，屏幕出现图3-2-11所示的对话框，按Browse按钮选择网络表文件，如果网络表没有错误，则按下Execute按钮，这时，所有的元器件都已经装入了印制板中，而且都排列在已画好的印制板图的禁止布线边框之内，但元器件都重叠在一起。通过自动布局将这些元器件分开，重新布置在印制板上。图3-2-11所示的对话框，各部分的含义如下。Netlist File：在此栏中填入要装载的网络表文件名，也可单击Browse按钮，在弹出的对话框中指定所需的文件。Delete component not in netlist：选中该项，系统将删除网络表中不存在

44、的元器件。Update footprints：选中该项，在更新网络连接时，将更新元器件封装。Update footprints 下方的区域用于显示网络表装入时生成的网络宏（Netlist Macros）的内容。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计一般在使用PCB99进行印制板设计之前，要确保所有电路图及相关的网络表必须满足PCB99的要求，为此要先检查网络表上是否存在错误。 装载的网络表要完全正确，牵涉到的因素很多，最主要的是原理图元器件、网络表、及PCB封装之间和元器件管脚之间的匹配。（3）装载网络表文件出错的修改网络表出错往往是电路图元器件与PCB封装不匹配引起的，这种错误称为网络宏错

45、误，分为警告和错误两类，主要有以下几种。 缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计Component Already exists：企图增加已存在的元器件。Component not found：元器件不存在。Footprint not found in Library：封装在元器件库中不存在。Net Already exists：企图增加已存在的网络。Net not found：网络不存在。Node not found：节点不存在。Alternative footprint used instead（wanting）：程序自动使用了可能是不合适的元器件封装（警告）。根据警告和错误，在SCH

46、99中修改完电路后，重新生成网络表，在PCB 99中再重新载入网络表，将元器件装入了印制板中。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计5元器件布局 从网络表中载入的元器件都叠在一起，需要将它们分开，放到合适的位置上。把元器件布设到印制板的适当位置上的过程称为元器件布局。 （1）元器件自动布局 在进行自动布局前，先在Keep out Layer规划好印制板，载入网络表文件，元器件堆积在光标处，执行“Tools”“Auto Place”，屏幕上出现如图3-2-12所示的自动布局对话框，它有3个选项，即： Cluster Placer：组布局方式。这种自动布局方式根据连接关系将元器件划分成组，然后按

47、照几何关系放置元器件组。该方式一般在元器件较少的电路中使用。 Statistical Placer：统计布局方式。这种自动布局方式根据统计算法放置元器件，以便元器件之间的连线长度最短。该方式一般在元器件较多的电路中使用。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计Quick Component Placer：快速布局。该选项只有在选中组布局方式时有效。在自动布局时，通常采用统计布局方式（Statistical Placer）。选中统计布局方式后，屏幕出现图3-2-13所示的自动布局对话框，在该对话框中可以设置元器件组、元器件旋转、电源网络、地线网络和布局栅格等。图3-2-13 统计布局下自动布局对

48、话框图3-2-12 自动布局对话框图3-2-12 自动布局对话框图3-2-13 统计布局下自动布局对话框缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计Group Component：选中此项，将当前网络中联系密切的元器件归于一组。Rotate Component：选取此项，在元器件布局时，可以旋转元器件。Power Nets：指定电源网络名称，该项必须指定，若有多个电源，可用空格隔开，如：VCC +12 +5。Ground Nets：指定地线网络名称，该项必须指定，如GND。Grid Size：设置元器件自动布局时的栅格间距。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计设置完毕，单击OK按钮，程序开始自

49、动布局，产生自动布局的印制板Place1，自动布局完成后，会出现一个对话框，提示自动布局完成。 关闭自动布局的印制板Place1的窗口，屏幕弹出一个对话框，提示是否更新电路图板，单击“是”按钮，程序更新电路图板，退出自动布局状态。此时各元器件之间存在的连线称为网络飞线，体现了各节点之间的连接关系，它不是实际的连线，在布线时要用铜膜线来代替这些网络飞线。 若对系统所做的自动布局结果不太满意，可以再次进行自动市局。布局前一般对无需再调整的元器件设置为锁定状态，这样再次进行自动布局时，这些元器件位置不会变化。设置锁定状态的方法为：双击元器件打开属性对话框，在Properties选项中选中Locked

50、复选框。 如果对自动布局效果仍不满意，可以进行手工调整，尽量减少网络飞线的交叉，这样可以提高自动布线的布通率。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计（2）手工布局调整 手工布局调整主要目的是通过移动元器件、旋转元器件的方法合理调整元器件的位置，减少网络飞线的交叉，其中涉及到元器件的各种编辑方式。 元器件的选取 在编辑元器件之前，首先要选中元器件，单个元器件选取通过直接单击元器件实现，多个元器件选取可用鼠标拉出方框进行。元器件的移动、旋转 元器件的移动、旋转可通过菜单“Edit”“Move”下的各种命令来完成。在元器件移动过程中，按下*键、+键、键可改变元器件所在的工作层；按下空格键、X键、Y

51、键可以旋转元器件。元器件的移动、旋转也可以用鼠标左键点住图件不放，再执行上述的快捷键实现。排列元件 排列元件可以执行Tools/Interactive Placement子菜单的相关命令来实现，该子菜单一共有多种排列方式，可根据需要选择相应的排列方式。常用的排齐方式有缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计Left 将选取的元件，向左边的元件对齐。Right 将选取的元件，向最右边的元件对齐。Center (Horizontal) 将选取的元件，按元件的水平中心线对齐。Space equally (Horizontal) 将选取的元件，水平均铺。Top 将选取的元件，向最上面的元件对齐。Bot

52、tom 将选取的元件，向最下面的元件对齐。Center(Vertical) 将选取的元件，按元件的垂直中心线对齐。Space equally (Vertical) 将选取的元件，垂直均铺 。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计（三）设计规则设置1设计规则设置在进行自动布线前，首先要设置好设计规则，在设计规则制定好后，程序便会自动监视印制板图，检查印制板图中的图件是否符合设计规则，若违反了设计规则，程序便会以高亮度显示错误内容。执行“Design”“Rules”，出现图3-2-14所示的对话框，此对话框共有六个选项卡，分别设定与布线、制作、高频电路、元器件自动布置、信号分析及其他方面有关的设

53、计规则。图中选中的是有关布线的设计规则（Routing），在此选项卡中，左上角的Rule Classes栏中列出了有关布线的8个设计规则，右上方区域是在Rule Classes栏中所选取的设计规则的说明，下方是在Rule Classes栏中所选取的设计规则的具体内容。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计（1）有关布线的设计规则（Routing） 此选项定义有关布线的8个设计规则，具体如下： Clearance Constraint（间距限制规则） 此项设计规则用来限制具有导电特性的图件之间的最小间距。在对话框的右下角有三个按钮，Add用于新建间距限制设计规则、Delete用于删除设计规则、

54、Properties用于修改设计规则，各自的具体作用为：图3-2-14 设计规则对话框缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计新建间距限制规则 单击Add按钮，出现图3-2-15所示的对话框。左边一栏用于设置规则适用的范围，其中共有两个Filter Kind下拉列表框，分别用于选择需限制间距的A、B两个图件；右边一栏是设置设计规则的参数，其中，Minimum Clearance栏中设置最小安全间距，其下的下拉列表框中共有三个选项：Different Nets Only（适用于不同网络之间）、Same Net（适用于同一网络内部）和Any Net（适用于任何网络）。图3-2-15 新建间距限制规

55、则图3-2-16 新建拐弯方式规则对话框缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计Filter Kind下拉列表框中用于选择需要约束的焊盘（Pad）、连线（FromTo）、连线类（FromTo class）、网络（Net）、网络类（Net Class）、元器件（Component）、元器件类（Component Class）、各种图件（Object Kind）、信号层（Layer）和全板（Whole Board）等。 以上各栏设置完成后，单击OK按钮，完成间距设计规则的设定，设定好的内容将出现在设计规则对话框下方的具体内容一栏中。 Delete按钮 在图3-2-14所示的设计规则对话框下方设计内

56、容一栏中，用鼠标左键选取要删除的规则，按下Delete按钮，删除选取的内容。 Properties按钮 在图3-2-14所示的设计规则对话框下方设计内容一栏中，用鼠标左键选取一项规则，再按此按钮，出现图3-2-15所示的对话框，对其中内容进行修改后，再单击OK按钮，修改后的内容便出现在具体内容栏中。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计两个图件间的最小间距（即安全间距）的设定一般依赖于布线经验，在板密度不高的情况下，间距可设大一些。最小间距的设置会影响到铜膜线走向，用户应根据实际情况调节。 Routing Comers（拐弯方式规则） 此规则主要是在自动布线时，规定铜膜线拐弯的方式。按下Ad

57、d按钮，出现图3-2-16所示的拐弯方式对话框，设置规则适用范围和规则参数。 Filter Kind下拉列表框内容与间距限制规则的相似，但多了一个Region选项，选取此项后，在Filter Kind下方会出现一选择框用于定义一个矩形区域，其中的四个栏，即X1、n、X2、Y2分别代表矩形区域的两个对角坐标，在其中填入相应数值即可；若不知道坐标值，则按下Define按钮，回到工作窗口，在工作窗口中用鼠标拉出一个方框即可。 拐弯方式规则对话框右边一栏是设置拐弯方式，铜膜线的拐弯方式有三种：45拐弯、90拐弯和圆弧拐弯。在Style下拉列表框中选择所需的拐弯方式，其中，45拐弯和圆弧拐弯，有拐弯大小

58、的参数，在下方的Setback栏中设置拐弯的最小和最大值。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计Routing Layers（布线层规则） 此规则主要用于规定自动布线时所使用的工作层，以及布线时各层上铜膜线的走向。按下Add按钮，出现图3-2-17所示的新建布线层规则对话框，用于设置规则适用范围和设置规则参数。 左边一栏用于设置规则适用范围，本栏中，有一个Filter Kind下拉框，定义适用范围。 右边一栏用于没置自动布线时所用的信号层以及每一层上布线走向，本栏中，共有16个下拉框，其中，T、B代表顶层和底层，114代表14个中间信号层，每个下拉框的内容均相同。下拉框中常用内容如下：Not

59、 Used：不使用本层。Horizontal：本层水平布线。Vertical：本层垂直布线。Any：本层任意方向布线。缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计 布线时根据实际要求设置工作层，如单面布线，设置B为Any（底层任意方向布线）、其他层Not Used（不使用）；双面布线时，设置T为Horizontal（顶层水平布线），B层为Vertical（底层垂直布线），其他层Not Used（不使用）。 Width Constraint（铜膜线宽度限制规则） 此规则用于设置铜膜线的宽度范围，可定义一个最小值和一个最大值。按下Add按钮，出现图3-2-18所示的对话框，此对话框用于设置适用范围和线

60、宽限制。图3-2-17 布线规则设置对话框图3-2-18线宽限制规则对话框缙云职业中专项目二、二级放大器PCB设计设置规则适用范围 对话框的左边一栏用于设置规则的适用范围，其中，有一个Filter Kind下拉列表框，用于确定线宽设置的适用范围。设置布线宽 对话框的右边一栏用于设置规则参数，其中，Minimum Width一栏中填入设置铜膜线的最小宽度，Maximum Width一栏中填入设置铜膜线的最大宽度。自动布线时，布线的线宽限制在这个范围内。在实际使用中，可以设定多个线宽限制规则，如要加粗地线的线宽，可以再设置一个针对地线网络的线宽，如图3-2-19所示，图中地线的线宽设置为80 mi