印刷电路板设计

第7章印制电路板的设计7.1印制电路板的基础知识7.2印制电路板设计的基本原则和要求7.3PCB绘图操作界面7.4单面板PCB绘制实例

7.5双面板设计实例7.6印制电路板的输出思考题与练习题7.1印制电路板的基础知识7.1.1

印制电路板简介1.印制电路板简述印制电路板是通过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电性能良好的铜薄膜构成覆铜板，然后根据具体的PCB图的要求，在覆铜板上蚀刻出PCB图上的导线，并钻出印制板安装定位孔以及焊盘和过孔。2.印制电路板的分类根据板材的不同，可将印制电路板分为纸质覆铜板、玻璃布覆铜板和挠性塑料制作的挠性敷铜板。其中，挠性敷铜板能够承受较大的变形，通常用来做印制电缆。(1)单面板。单面板是在绝缘基板上只有底面(也就是PCB图中所说的“BottomLayer”层)敷上铜箔，顶面则是空白的。(2)双面板。双面板在绝缘基板上两面都敷上铜箔，因此PCB图中两面都可以布线，并且可以通过过孔在不同工作层中切换走线。(3)多层板。多层板是在绝缘基板上制成三层以上的印制电路板。7.1.2PCB板的设计流程PCB板是所有设计过程的最终产品。PCB图设计的好坏直接决定了设计结果是否能满足要求，PCB图设计过程中主要有以下几个步骤。1.规划PCB在正式绘制之前，要规划好PCB板的尺寸。这包括PCB板的边沿尺寸和内部预留的用于固定的螺丝孔，也包括其他一些需要挖掉的空间和预留的空间。2.将原理图信息传输到PCB中规划好PCB板之后，就可以将原理图信息传输到PCB中了。3.元件布局元件布局要完成的工作是把元件在PCB板上摆放好。布局可以是自动布局，也可以是手动布局。4.布线根据网络表，在ProtelDXP提示下完成布线工作，这是最需要技巧的工作部分，也是最复杂的一部分工作。

5.检查错误、撰写文档布线完成后，最终检查PCB板有没有错误，并为这块PCB板撰写相应的文档。文档可长可短，视需要而定。7.1.3

PCB板面基本组成PCB板面由铜膜导线、助焊膜和阻焊膜、层、焊盘和过孔、丝印层以及敷铜等几部分组成。1.铜膜导线铜膜导线也称铜膜走线，简称导线，用于连接各个焊盘，是印制电路板最重要的部分。与导线有关的另外一种线常称为飞线，即预拉线。飞线是在引入网络表后，系统根据规则生成的，是用来指引布线的一种连线。飞线与导线有本质的区别，飞线只是一种形式上的连线，它只是在形式上表示出各个焊盘的连接关系，没有电气的连接意义。2.助焊膜和阻焊膜各类膜(Mask)不仅是PCB制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用可将其分为元件面(或焊接面)助焊膜(TOPorBottomSolder)和元件面(或焊接面)阻焊膜(TOPorBottomPasteMask)两类。3.层层Protel的的“层””不是虚虚拟的，，而是印印制电路路板材料料本身实实实在在在的铜箔箔层。现现今由于于电子线线路的元元件密集集安装、、抗干扰扰和布线线等特殊殊要求，，一些较较新的电电子产品品中所用用的印制制板不仅仅上下两两面可供供走线，，在板的的中间还还设有能能被特殊殊加工的的夹层铜铜箔。4.焊焊盘和过过孔1)焊焊盘(Pad)焊盘的作作用是放放置焊锡锡，连接接导线和和元件引引脚。选选择元件件的焊盘盘类型要要综合考考虑该元元件的形形状、大大小、布布置形式式、振动动和受热热情况、、受力方方向等因因素。Protel在在封装库库中给出出了一系系列不同同大小和和形状的的焊盘，，如圆、、方、八八角、圆圆方和定定位用焊焊盘等，，但有时时这还不不够用，，需要自自己编辑辑。例如如：对发发热且受受力较大大，电流流较大的的焊盘，，可自行行设计成成“泪滴滴状”。。一般而言言，自行行编辑焊焊盘时除除了以上上所讲的的外，还还要考虑虑以下原原则：(1)形形状上上长短不不一致时时，要考考虑连线线宽度与与焊盘边边长的大大小差异异不能过过大。(2)需需要在在元件引引脚之间间走线时时，选用用长短不不对称的的焊盘往往往事半半功倍。。(3)各各元件件焊盘内内孔的大大小要按按元件引引脚粗细细分别编编辑确定定，原则则上内孔孔的尺寸寸比引脚脚直径大大0.2～0.4mm。焊焊盘直径径取决于于内孔直直径，如如表7.1所示示。表7.1焊焊盘盘内内孔孔直直径径与与焊焊盘盘直直径径对对照照对于于超超出出上上表表范范围围的的焊焊盘盘直直径径，，可可用用下下列列公公式式选选取取：：直径径小小于于0.4mm的的孔孔：：D/d=0.5～～3。。直径径大大于于2mm的的孔孔：：D/d=1.5～～2。。2)过过孔孔(Via)为连连通通各各层层之之间间的的线线路路，，在在各各层层需需要要连连通通的的导导线线的的交交汇汇处处钻钻上上一一个个公公共共孔孔，，这这就就是是过过孔孔。。过过孔孔有有三三种种，，即即从从顶顶层层贯贯通通到到底底层层的的穿穿透透式式过过孔孔、、从从顶顶层层通通到到内内层层或或从从内内层层通通到到底底层层的的盲盲过过孔孔以以及及内内层层间间的的隐隐藏藏过过孔孔。。过孔孔从从上上面面看看上上去去有有两两个个尺尺寸寸，，即即通通孔孔直直径径(HoleSize)和和过过孔孔直直径径(Diameter)，，如如图图7.1所所示示。。通通孔孔和和过过孔孔之之间间的的孔孔壁壁由由与与导导线线相相同同的的材材料料构构成成，，用用于于连连接接不不同同层层的的导导线线。。图7.1过过孔孔尺尺寸寸一般般而而言言，，设设计计线线路路时时对对过过孔孔的的处处理理有有以以下下原原则则：：尽量少少用过过孔，，一旦旦选用用了过过孔，，务必必处理理好它它与周周边各各实体体的间间隙，，特别别是容容易被被忽视视的中中间各各层与与过孔孔不相相连的的线与与过孔孔的间间隙。。需要的的载流流量越越大，，所需需的过过孔尺尺寸就就越大大，如如电源源层、、地层层与其其他层层连接接所用用的过过孔就就要大大一些些。5.丝丝印印层为方便便电路路的安安装和和维修修，在在印制制板的的上下下两表表面印印上所所需要要的标标志图图案和和文字字代号号等，，例如如：元元件标标号和和参数数、元元件轮轮廓形形状和和厂家家标志志、生生产日日期等等，这这就称称为丝丝印层层(SilkscreenTop/BottomOverlay)。。6.敷敷铜铜对于抗抗干扰扰要求求比较较高的的电路路板，，常常常需要要在PCB上敷敷铜。。敷铜铜可以以有效效地实实现电电路板板的信信号屏屏蔽作作用，，提高高电路路板信信号的的抗电电磁干干扰的的能力力。7.2印印制制电路路板设设计的的基本本原则则和要要求7.2.1印印制制电路路板元元件布布线的的基本本原则则印制电电路板板设计计首先先需要要完全全了解解所选选用元元件及及各种种插座座的规规格、、尺寸寸、面面积等等。当当合理理地、、仔细细地考考虑各各部件件的位位置安安排时时，主主要是是从电电磁兼兼容性性、抗抗干扰扰性的的角度度，以以及走走线要要短、、交叉叉要少少、电电源和和地线线的路路径及及去耦耦等方方面考考虑。。印制电电路板板上各各元件件之间间的布布线应应遵循循以下下基本本原则则：(1)印印制电电路中中不允允许有有交叉叉电路路，对对于可可能交交叉的的线条条，可可以用用“钻钻”、、“绕绕”两两种办办法解解决。。(2)电电阻、、二极极管、、管状状电容容器等等元件件有““立式式”和和“卧卧式””两种种安装装方式式。(3)同同一级级电路路的接接地点点应尽尽量靠靠近，，并且且本级级电路路的电电源滤滤波电电容也也应接接在该该级接接地点点上。。(4)总总地线线必须须严格格按高高频——中频频—低低频一一级级级地按按弱电电到强强电的的顺序序排列列，切切不可可随便便乱接接。(5)强强电流流引线线(公公共地地线、、功放放电源源引线线等)应尽尽可能能宽些些，以以降低低布线线电阻阻及其其电压压降，，减小小寄生生耦合合而产产生的的自激激。(6)阻阻抗高高的走走线尽尽量短短，阻阻抗低低的走走线可可长一一些，，因为为阻抗抗高的的走线线容易易发射射和吸吸收信信号，，引起起电路路不稳稳定。。(2)各各元件件排列列、分分布要要合理理和均均匀，，力求求整齐齐、美美观、、结构构严谨谨。电电阻、、二极极管的的放置置方式式分为为平放放和竖竖放两两种，，在电电路中中元件件数量量不多多，而而且电电路板板尺寸寸较大大的情情况下下，一一般是是采用用平放放较好好。(3)电电位器器。电电位器器的安安放位位置应应当满满足整整机结结构安安装及及面板板布局局的要要求，，因此此应尽尽可能能放在在板的的边缘缘，旋旋转柄柄朝外外。(4)IC座。。设计计印制制板图图时，，在使使用IC座座的场场合下下，一一定要要特别别注意意IC座上上定位位槽放放置的的方位位是否否正确确，并并注意意各个个IC脚位位是否否正确确。(5)进进出接接线端端布置置。相相关联联的两两引线线端不不要距距离太太大，，一般般为2/10～～3/10in左左右较较合适适。进进出线线端尽尽可能能集中中在1～2个侧侧面，，不要要太过过离散散。(6)要要注意意管脚脚排列列顺序序，元元件引引脚间间距要要合理理。如如电容容两焊焊盘间间距应应尽可可能与与引脚脚的间间距相相符。。(7)在在保证电路路性能要求求的前提下下，设计时时应力求走走线合理，，少用外接接跨线，并并按一定顺顺序要求走走线。走线线尽量少拐拐弯，力求求线条简单单明了。(8)设设计应按一一定顺序方方向进行，，例如：可可以按左往往右和由上上而下的顺顺序进行。。(9)线线宽的要求求。导线的的宽度决定定了导线的的电阻值，，而在同样样大的电流流下，导线线的电阻值值又决定了了导线两端端的电压降降。7.3PCB绘绘图操作界界面7.3.1PCB绘图环环境1.创建建一个新的的PCB设设计文件如第4章所所述，进入入ProtelDXP系统统，执行菜菜单命令【【File】/【New】/【PCBProject】，就可可以生成一一个新的文文件项目，，将新建的的项目另存存为“Exa601.PRJPCB””。执行菜菜单命令【【File】/【New】/【PCB】，创建建一个新的的PCB设设计文件，，弹出如图图7.2所所示的PCB绘图编编辑环境。。此时会自自动默认一一文件名，，将其另存存为“Exa601.PCBDOC””。图7.2PCB绘图编辑辑环境2.菜单单栏PCB绘图图编辑环境境下菜单栏栏的内容和和原理图编编辑环境的的菜单栏栏类似，这这里只简要要介绍以下下几个菜单单的大致功功能：【Design】：：设计菜单单，主要包包括一些布布局和布线线的预处理理设置和操操作。如加加载封装库库、设计规规则设定、、网络表文文件的引入入和预定义义分组等操操作。【Tools】：工工具菜单，，主要包括括设计PCB图以后后的一些后后处理操作作。如设计计规则检查查、取消自自动布线、、泪滴化、、测试点设设置和自动动布局等操操作。【AutoRoute】：：自动布线线菜单，主主要包括自自动布线设设置和各种种自动布线线操作。3.主工工具栏(MainToolbar)主工具栏主主要为一些些常见的菜菜单操作提提供快捷按按钮。该工工具栏为用用户提供了了缩放、选选取对象等等命令按钮钮，如图7.3所示示。图7.3ProtelDXP主主工具栏4.放置置工具栏(PlacementTools)执行菜单命命令【View】/【Toolbars】/【【Placement】，则则显示放置置工具栏。。该工具栏栏主要为用用户提供各各种图形绘绘制以及布布线命令，，如图7.4所示。。表7.2介绍了放放置工具栏栏中各个按按钮的功能能及对应的的菜单选项项。图7.4放放置工工具栏表7.2放放置工工具栏的按按钮及其功功能5.布局局工具栏执行菜单命命令【View】/【Toolbars】/【【ComponentPlacement】】，即可打打开布局工工具栏。布布局工具栏栏如图7.5所示。。图7.5布布局工工具栏6.选择择查找工具具栏(FindSelection)执行菜单命命令【View】/【Toolbars】/【【FindSelection】，，即可打开开查找选择择工具栏。。这个个工工具具栏栏主主要要提提供供了了所所有有标标记记为为““Selection””的的电电气气符符号号(Primitive)，，供供使使用用者者挑挑选选，，如如图图7.6所所示示。。图7.6查查找找选选择择工工具具栏栏7.编编辑辑区区编辑辑区区是是用用来来绘绘制制PCB图图的的工工作作区区域域。。启启动动后后，，编编辑辑区区的的显显示示栅栅格格间间为为1000mil。。编编辑辑区区下下面面的的选选项项栏栏显显示示了了当当前前已已经经打打开开的的工工作作层层，，其其中中变变灰灰的的选选项项是是当当前前层层。。几几乎乎所所有有的的放放置置操操作作都都是是相相对对于于当当前前层层而而言言，，因因此此在在绘绘图图过过程程中中一一定定要要注注意意当当前前工工作作层层是是哪哪一一层层。。8.项项目管理理区项目管理理区包含含多个面面板，其其中有三三个在绘绘制PCB图的的时候很很有用，，它们分分别是【【Projects】】、【Navigator】】和【Libraries】】。【Projects】用用于文件件的管理理，类似似于资源源管理器器；【Navigator】】用于浏浏览当前前PCB图的一一些当前前信息。。【Navigator】的的对象有有五类，，浏览区区内容如如图7.7所示示。图7.7浏浏览区内内容7.3.2PCB图常用用的设置置在设计PCB板板之前，，应先做做好相关关设置工工作。这这里只介介绍与PCB设设计直接接相关的的设置，，有些出出于个人人喜好的的设置(如颜色色设置)则不再再介绍了了。这个设置置窗口对对不同的的PCB文件来来讲是有有差异的的，主要要和PCB文件件设置有有关。ProtelDXP默认的的PCB板是双双层板。。执行菜菜单命令令【Design】/【BoardLayers】，，弹出如如图7.8所示示的对话话框。图7.8工工作层设设置对话话框(1)【【SignalLayers】】分组框框：信号号层(SignalLayers)。对对于双面面板而言言，顶层层(TopLayer)和和底层(BottomLayer)这两两个工作作层必须须设置为为打开状状态，而而信号层层的其他他层面均均可以处处于关闭闭状态。。【TopLayer】：顶顶层，也也是元件件层。【BottomLayer】：底底层，也也是焊接接层。(2)【【InternalPlanes】分分组框：：内电源源或地层层，主要要用于放放置电源源或地线线，通常常是一块块完整的的铜箔。。(3)【【MechanicalLayers】分组组框：机机械层，，用于放放置一些些与电路路板的机机械特性性有关的的标注尺尺寸信息息和定位位孔。(4)【【SilkscreenLayers】分组组框：丝丝印层(SilkscreenLayer)，，用于放放置元件件标号、、说明文文字等。。(5)【【OtherLayers】分分组框：：其他层层面(OtherLayers)，根据据实际需需要选择择。【Keep-OutLayer】】：禁止止布线层层，用于于绘制印印制电路路板的边边框。【Multi-Layer】】：多层层，包括括焊盘和和过孔这这些在每每一层都都可见的的电气符符号。【DrillGuide】】：钻孔孔定位层层，此层层主要和和制板厂厂商有关关。【DrillDrawing】：：钻孔层层，此层层主要和和制板商商有关。。7.4单单面面板PCB绘制制实例7.4.1手手工方式式绘制PCB板板以图7.9所示示运算放放大器电电路为例例(原理理图文件件名为““fangda.SCHDOC”)，用手手工方式式绘制一一块单面面板，并并讲解PCB单单面板的的设计过过程。图7.9运运算放大大器原理理图1.准准备工作作(1)建建立一一个新项项目“Exa601.PRJPCB”。(2)在在新项项目“Exa601.PRJPCB”中建建立一个个新的PCB文文件“fangda.PCBDOC”。(3)在在图7.8所所示的工工作层设设置中，，单面板板只选择择【BottomLayer】层层。(4)加加载封封装库。。不论是是采用手手工还是是自动布布线，都都必须首首先装入入元件封封装库。。图7.10为TL082P元元件的封封装(DIP-8)。。图7.10浏浏览DIP-8封装装2.设设置禁止止布线区区单击编辑辑区下面面的工作作层选项项栏中的的【Keep-OutLayer】选项项，选择择当前工工作层为为禁止布布线层。。然后用用鼠标单单击布线线工具栏栏中的图图标，在在编辑区区中用导导线绘制制出一个个封闭的的区域，，大小为为2000mil××1000mil，，如图7.11所示。。图7.11禁禁止止布线线区3.放放置置元件件在图7.10所所示【【Libraries】】浏览览面板板中，，选择择“MiscellaneousDevices.IntLib””库中中的““DIP-8””封装装。(1)单单击按按钮，，在弹弹出的的对话话框中中按按按钮。。用鼠鼠标将将该元元件封封装拖拖放到到禁止止布线线区内内的适适当位位置后后，单单击左左键确确定放放置位位置。。(2)修修改元元件属属性。。在刚刚放置置的元元件上上双击击鼠标标，弹弹出如如图7.12所所示的的元件件属性性设置置对话话框。。图7.12元元件件属性性设置置对话话框【ComponentProperties】组组：元元件的的基本本属性性参数数。其其中的的【Layer】选选项可可以设设置此此元件件安装装在PCB的哪哪一面面中。。【Designator】组组：元元件标标号，，必须须严格格与原原理图图中的的元件件标号号同名名。【Comment】】组：：元件件类型型或名名称，，根据据元件件的实实际名名称填填写。。(3)依依照同同样的的方法法放置置三个个电阻阻封装装(AXIAL-0.3)、、一个个五脚脚插座座封装装(HDR1××5H)到到禁止止布线线区，，分别别修改改属性性参数数，命命名为为“R1””、““R2”、、“R3””和““JP1””，如如图7.13所所示。。图7.13所所有有元件件封装装4.布布线线单面板板布线线只能能在【【BottomLayer】进进行。。单击击工作作区下下方的的【BottomLayer】】，将将布线线层置置为底底层。。用鼠鼠标单单击布布线工工具栏栏中的的按按钮，，进入入布线线状态态。根根据原原理图图中元元器件件的连连接关关系移移动鼠鼠标，，正确确放置置每一一条连连线。。单击击鼠标标右键键结束束布线线。图图7.14为最最终布布线图图。图7.14放置置所有连线线7.4.2半自自动方式绘绘制PCB板用纯手工的的方式绘制制PCB板板，目前仍仍然是设计计人员常用用的绘制方方式。但手手工绘制存存在容易出出错，出错错后又不易易发现和查查找等缺点点。下面结结合原理图图“fangda.SCHDOC”，，介绍另一一种用半自自动方式绘绘制PCB单面板的的方法。用半自动方方式绘制PCB单面面板的步骤骤如下：(1)准准备工作和和设置禁止止布线区。。此步骤同同手工绘制制方式。(2)在在项目“Exa601.PRJPCB”中，切切换到原理理图“fangda.SCHDOC””。执行菜菜单命令【【Report】/【BillofMaterial】，检检查元件封封装。一定定要确保元元件封装在在库中可以以找到，如如图7.15所示。。图7.15正确确的元件封封装(3)将将原理图的的内容传输输到PCB板。具体体步骤如下下：①执行菜菜单命令【【Design】/【UpdatePCBAmp.PCBDOC】，，将原理图图的内容传传输到PCB板上。。这时弹出出如图7.16所示示的对话框框，里面列列出了所有有即将进行行的操作。。②单单击按按钮，，执行行所提提交的的修改改。再再单击击按按钮关关闭对对话框框，此此时工工作区区已经经自动动切换换到““fangda.PCBDOC””，并并且在在板上上禁止止布线线区外外出现现了一一些元元件和和一个个斜线线框，，如图图7.17所示示。图7.16将将原原理图图的内内容传传送到到PCB板板图7.17从从原原理图图中传传送过过来的的内容容(4)元元件布布局。。其具具体步步骤如如下：：①拖拖动【【Room】到到禁止止布线线区内内适当当的位位置，，【Room】】中的的器件件也跟跟着被被拖到到相应应的位位置，，然后后删除除【Room】】(方方法是是单击击【Room】】，然然后按按下键键盘上上的Delete键键)，，如图图7.18所示示。图7.18元元件件移至至禁止止布线线区内内②重重新新用用鼠鼠标标将将元元件件拖拖动动到到适适当当的的位位置置。。要要求求元元件件排排列列整整齐齐，，方方便便走走直直线线。。图图7.19为为调调整整后后的的PCB图图。。图7.19重重新新排排列列后后的的PCB图图(5)连连接接导导线线。。首首先先单单击击编编辑辑区区下下面面工工作作层层选选项项栏栏中中的的【【BottomLayer】】选选项项，，选选择择焊焊接接层层为为当当前前工工作作层层，，用用鼠鼠标标单单击击放放置置工工具具栏栏中中的的按按钮钮，，根根据据飞飞线线提提示示的的连连接接关关系系，，连连接接好好各各引引脚脚之之间间的的连连线线，，结结果果如如图图7.20所所示示。。图7.20连连线后后的PCB图在布线的的过程中中，可以以看到以以下现象象:①当使使用导线线将两个个元件连连接起来来后，标标识两个个焊盘间间电气连连接关系系的飞线线自动消消失；删删除两个个焊盘间间的连线线，飞线线又自动动显示出出来。②放置置导线的的过程中中，如果果导线距距离焊盘盘或其他他导线之之间的间间距超过过了设定定的安全全距离，，则无法法放置导导线。③如果果不删除除两个焊焊盘间的的现有连连线，而而是从另另一条路路径重新新用导线线连接，，则会发发现原来来的连线线被自动动清除。。(6)调调整字字符串位位置。用用鼠标拖拖动字符符串，将将其放到到适当的的位置。。在拖动动的过程程中，可可以使用用X键、、Y键和和空格键键调整它它们的方方向，如如图7.21所所示。(7)调调整导线宽宽度。本例例所有信号号线线宽调调整为20mil，电源线线线宽的调调整为50mil。将光标标移动到其其中一根信信号导线上上，双击鼠鼠标左键，，弹出如图图7.22所示的【【Track】对话话框。在该该对话框的的【Width】选选项中，修修改信号线线宽度，之之后单击按按钮，完完成修改。。逐个线段段修改，修修改完成之之后的电路路图如图7.23所所示。图7.21调整整字符串的的位置图7.22修改改导线宽度度对话框图7.23调整整导线宽度度后的PCB(8)调调整边边框大小小。原定定的禁止止布线区区边框如如果过大大，则将将禁止布布线区的的边框线线删除，，重新绘绘制边框框线。将将禁止布布线区设设置为适适当大小小。注意意：禁止止布线区区边框和和导电符符号之间间的间距距不要太太小，如如图7.24所所示。图7.24调调整边边框大小小(9)设设置定定位孔。。如果电电路板采采用在定定位孔上上用螺钉钉固定，，则必须须在电路路板上设设置定位位孔。定定位孔的的位置由由机箱内内部安装装尺寸来来决定。。设置定定位孔的的步骤如如下：①单击击编辑区区下面选选项栏中中的【Mechanical1】选选项，切切换到机机械层。。②单击击放置工工具栏中中的按按钮，在在电路板板上四角角或者其其他适当当的位置置放置过过孔，将将其外径径改为4mm，孔径径改为3.5mm。。这是电电子行业业通用的的安装孔孔尺寸，，可以使使用直径径3mm的标标准螺丝丝安装。。最后结结果如图图7.25所示示。图7.25PCB图的最最后结果果7.5双双面面板设计计实例7.5.1原原理图图组成在第5章章绘制图图5.34时，，已知该该图由电电源电路路“Power.SCHDOC”、、I/V转换电电路“IV.SCHDOC””、运算算放大电电路“amp.SCHDOC”和单单片机AT89C2051接接口等四四部分组组成，其其中前三三部分以以标记(Symbol)的形形式存在在。7.5.2传传输原原理图文文件将原理图图文件传传输到PCB中中的操作作步骤如如下：(1)在在项目目“Exa601.PRJPCB””中建立立一个新新的PCB文件件“main.PCBDOC”。(2)在在图7.8所所示的【【SignalLayers】分分组框中中选中【【BottomLayer】和【【TopLayer】，即即将工作作层设置置成双层层。(3)在在禁止止布线层层中绘制制一个4000mil×3000mil的方方框作为为PCB板外框框。(4)选选择文文件名选选项栏中中的【main.SCHDOC】选选项，切切换到原原理图编编辑环境境，执行行菜单命命令【Report】】/【BillofMaterial】，弹弹出如图图7.26所示示的检查查元件封封装对话话框。图7.26检检查元元件封装装对话框框①缺少少某一电电路所有有元件。。可能是是该电路路未加入入项目““Exa601.PRJPCB”。。②缺少少个别元元件。有有可能是是该元件件标号有有重号现现象。③在【【Footprint】中有有的元件件封装显显示【NoneAvailable】，，表示该该元件未未定义封封装。(5)在在原理理图编辑辑环境下下，执行行菜单命命令【Design】】/【UpdatePCBmain.PCBDOC】，弹弹出如图图7.27所示示的对话话框，其其中列出出了即将将进行修修改的内内容。(6)单单击按按钮，ProtelDXP会一项项一项地地执行所所提交的的修改，，在每一一行后面面显示执执行的情情况。图7.27即即将进进行修改改的内容容(7)此此时，，工作区区已经自自动切换换到“main.PCBDOC”，，如图7.28所示。。从图中中可以看看出，从从原理图图传输过过来的PCB图图将所有有的元件件定义到到main、power、amp和和IV四四个【Room】里面面。拖动动【Room】】到禁止止布线区区内，并并删除【【Room】。。图7.28从从原理理图中传传过来的的内容7.5.3元元件布布局布局是PCB图图设计工工程中最最重要的的工作，，布局是是否合理理会影响响到很多多方面，，比如PCB板板的安装装、电磁磁干扰、、系统稳稳定性以以及PCB板的的布通率率。在时时间允许许的情况况下，设设计者应应仔细做做好布局局工作，，研究最最好的布布局方案案。本实实例元件件布局一一定要参参考单片片机PCB设计计的一般般要求进进行(详详见2.4.4节内容容)。1.自自动布局局ProtelDXP提供的的自动布布局功能能，是以以总的飞飞线距离离最短为为优先考考虑的方方案的。。在原理理图编辑辑环境下下，执行行菜单命命令【Tools】/【AutoPlacement】/【【AutoPlace】，，弹出如如图7.29所所示的自自动布局局设置对对话框。。图7.29自自动布布局设置置对话框框在该对话话框中选选择【ClusterPlacer】方方式，并并且选中中【QuickComponentPlacement】】选项。。单击按按钮，自自动布局局结果如如图7.30所所示。从从图中可可以发现现，所有有的元件件紧密排排列，几几乎每个个元件都都因为距距离太近近而被ProtelDXP以绿色色作了标标记。这这种布局局显然不不合理，，需要用用手工调调整来使使布局更更加合理理。图7.30自自动布布局结果果图2.手手工调整整布局在调整布布局之前前先大致致构思一一下，电电路中哪哪些元件件比较重重要，哪哪些元件件有特殊殊位置要要求(如如重量、、散热等等)，并并对电路路板大致致做个分分区。如如本例中中，电源源部分放放在上方方，放大大器电路路和IV转换电电路放在在左下方方，单片片机电路路放在右右下方。。调整顺序序如下：：(1)放放置接接插件(J1、、JP1、JP2)。。单击鼠鼠标左键键，将接接插件拖拖放到PCB板板上适当当的位置置。(2)放放置三三端稳压压器(U1～U3)。。这个器器件是电电源部分分的核心心器件，，由于两两边各有有两个电电容，因因此可以以考虑预预留一定定空间。。(3)放放置单单片机89C2051(U4)。这这个器件件是数字字电路的的核心器器件。(4)放放置晶晶振器件件及电阻阻电容等等分立器器件。晶晶振器件件应尽可可能靠近近单片机机的晶振振信号输输入脚(4、5脚)，，电阻电电容尽可可能与相相应电路路靠近。。图7.31为手手工调整整布局的的结果。。图7.31手手工布布局的结结果7.5.4设设计规规则的设设置在印制电电路板布布局结束束后，便便进入电电路板的的布线过过程。ProtelDXP提供了了自动布布线的功功能，可可以用来来自动布布线。在在布线之之前，涉涉及到大大量的参参数设置置工作，，如果事事先设定定好这些些参数值值，则可可以减少少很多修修改工作作。下面面讲述布布线规则则设置的的参数设设置过程程。1.布布线设计计规则执行菜单单命令【【Design】/【【Rules】】，弹出出如图7.32所示的的布线规规则设置置对话框框，在对对话框中中可以设设置布线线和其他他参数。。参数设设置主要要包括以以下几部部分：图7.32布布线规规则设置置对话框框(1)布布线规规则一般般集中在在布线(Routing)类类别中，，包括走走线宽度度(Width)、布布线的拓拓扑结构构(RoutingTopology)、布线线优先级级(RoutingPriority)、布线线工作层层(RoutingLayers)、布布线拐角角模式(RoutingCorners)、过过孔的类类型(RoutingViaStyle)和和传输控控制(FanoutControl)。。(2)电电气气规规则则(Electrical)类类型型包包括括：：走走线线间间距距约约束束(Clearance)、、短短路路(Short-Circuit)约约束束、、Un-RoutedNet(未未布布线线的的网网络络)和和Un-ConnectedPin(未未连连接接的的引引脚脚)。。(3)SMT(表表贴贴规规则则)设设置置具具体体包包括括：：走走线线拐拐弯弯处处表表贴贴约约束束(SMDToCorner)、、SMD到到电电平平面面的的距距离离约约束束(SMDToPlane)和和SMD的的缩缩颈颈约约束束(SMDNeck-Down)。。(4)阻阻焊焊膜膜和和助助焊焊膜膜(Mask)规规则则设设置置包包括括：：阻阻焊焊膜膜扩扩展展(SolderMaskExpansion)和和助助焊焊膜膜扩扩展展(PasteMaskExpansion)。。(5)测测试试点点(Testpoint)的的设设置置包包括括：：测测试试点点的的类类型型(TestpointStyle)和和测测试试点点的的用用处处(TestpointUsage)。。2.布布线线设设计计规规则则的的参参数数设设置置步步骤骤(1)设设置置走走线线宽宽度度。。该该设设置置可可以以设设置置走走线线的的最最大大、、最最小小和和推推荐荐的的宽宽度度。。在在图图7.32中中，，用用鼠鼠标标左左键键选选中中【【Routing】】/【【Width】】选选项项，，然然后后单单击击右右键键，，从从弹弹出出的的菜菜单单中中选选择择【【NewRule】】命命令令(如如图图7.33所所示示)，，系系统统将将生生成成一一个个新新的的宽宽度度设设置置约约束束。。使使用用鼠鼠标标单单击击新新生生成成的的宽宽度度设设置置约约束束，，系系统统将将会会弹弹出出如如图图7.34所所示示的的走走线线宽宽度度设设置置对对话话框框。。图7.33NewRule命命令令图7.34走走线线宽宽度度规规则则设设置置①在在图图7.34所所示示的的【【Name】】编编辑辑框框中中输输入入名名称称““Width-All””，，在在【【WheretheFirstobjectmatches】】单单元元中中选选择择““All””(即即设设置置该该宽宽度度应应用用到到整整个个PCB板板)，，然然后后单单击击【【DesignRules】】面面板板，，则则在在【【DesignRules】】面面板板上上会会出出现现这这个个新新名名称称。。②同同样样的的方方法法用用【【NewRule】】命命令令再再生生成成一一个个新新的的宽宽度度设设置置约约束束，，在在【【Name】】编编辑辑框框中中输输入入+12V/－－12V/+5V/GND，，在在[WheretheFirstobjectmatches]单单元元中中选选择择““Net””，，单单击击““All””旁旁的的下下拉拉列列表表，，从从列列表表中中选选择择+12V，，在在““FullQuery””框框中中会会显显示示InNet('+12V')。。③使用用“QueryBuiler”将将范围扩扩展为包包括“－－12V”、、“+5V””和“GND””网络。。首先选选中“Advanced(Query)””，然后后单击按按钮，，此时弹弹出“QueryHelper””对话框框，如图图7.36所示示。图7.35设设置+12V电源源的走线线宽度图7.36““QueryHelper”对对话框④单击击按按钮，检检查表达达式是否否正确。。如果正正确，单单击按按钮关关闭“QueryHelper””对话框框，此时时在【FullQuery】框中中的内容容已被更更新，走走线宽度度设置完完成，如如图7.37所所示。(2)设设置走走线间间距(Clearance)。该该项用用于设设置走走线与与其他他对象象之间间的最最小距距离。。用鼠鼠标左左键选选中【【Electrical】/【Clearance】选选项，，然后后单击击右键键，从从弹出出的菜菜单中中选择择【NewRule】】命令令，系系统将将生成成一个个新的的走线线间距距约束束。单单击新新生成成的走走线间间距约约束，，系统统会弹弹出如如图7.38所所示的的走线线间距距设置置对话话框。。图7.37设设置置+12V/-12V/+5V/GND走走线线宽宽度度图7.38走走线线间间距距设设置置对对话话框框(3)设设置置布布线线拐拐角角模模式式(Routingcorners)。。用用鼠鼠标标左左键键选选中中【【Routing】】/【【Routingcorners】】选选项项，，然然后后单单击击右右键键，，从从弹弹出出的的菜菜单单中中选选择择【【NewRule】】命命令令，，系系统统将将生生成成一一个个新新的的布布线线拐拐角角规规则则。。单单击击新新生生成成的的布布线线拐拐角角规规则则，，系系统统会会弹弹出出如如图图7.39所所示示的的对对话话框框。。图7.39布布线拐拐角模式式设置(4)设设置布布线工作作层(RoutingLayers)。。该选项项用来设设置在布布线过程程中哪些些信号层层可以使使用。用用鼠标左左键选中中【Routing】】/【RoutingLayers】选选项，然然后单击击右键，，从弹出出的菜单单中选择择【NewRule】命令令，系统统将生成成一个新新的布线线工作层层规则。。单击新新生成的的布线工工作层规规则，系系统会弹弹出如图图7.40所示示的布线线工作层层设置对对话框。。图7.40布布线工工作层设设置对话话框(5)设设置布布线优先先级(RoutingPriority)，即即布线的的先后顺顺序。先先布线的的网络的的优先级级比后布布线的网网络的优优先级要要高。最最高优先先级为““100”，最最低为““0”。。用鼠标左左键选中中【Routing】】/【RoutingPriority】选项项，然后后单击右右键，从从弹出的的菜单中中选择【【NewRule】】命令，，系统将将生成一一个新的的布线优优先级规规则。单单击新生生成的布布线优先先级规则则，系统统会弹出出如图7.41所示的的布线优优先级设设置对话话框。图7.41布线线优先级设设置对话框框(6)设设置布线拓拓扑结构(RoutingTopology)。用鼠鼠标左键选选中【Routing】/【【RoutingTopology】选项，，然后单击击右键，从从弹出的菜菜单中选择择【NewRule】命令令，系统将将生成一个个新的布线线拓扑结构构规则。单单击新生成成的布线拓拓扑结构规规则，系统统会弹出如如图7.42所示的的布线拓扑扑结构设置置对话框。。现结合图7.42中中的网络拓拓扑示意图图，简要介介绍各种布布线拓扑方方式的意义义。拓扑方方式如图7.43所所示。图7.42布线线拓扑结构构设置对话话框图7.43拓扑扑方式【Shortest】：保证证各网络节节点之间的的连线总长长度最短。。【Horizontal】：：布线过程程中以水平平走线为主主。当布局局时元件水水平方向上上空间较大大时，通常常选择这种种策略。【Vertical】：布线线过程中以以竖直走线线为主。当当布局时元元件竖直方方向上空间间较大时，，通常选择择这种策略略。【Daisy-Simple】：将网网络表中节节点头到尾尾连接，中中间没有任任何分支，，呈链状连连接。这种种连接方式式连线可能能比较长。。【Daisy-MidDriven】】：是【Daisy-Simple】】策略的一一种改进策策略。在所所有该网络络的节点中中找到一个个中间节点点，然后分分别向左、、右链状连连接扩展下下去。【Dasiy-Balanced】：：是【Daisy-MidDriven】策略略的一种特特殊形式，，要求该中中间节点左左、右长度度基本保持持平衡。【StarBurst】：星星型拓扑策策略。选择择某一节点点为中心节节点，然后后所有连线线均从中心心节点引出出。(7)设设置过孔类类型(RoutingViaStyle)。用鼠标标左键选中中【Routing】/【RoutingViaStyle】选项，，然后单击击右键，从从弹出的菜菜单中选择择【NewRule】命令令，系统将将生成一个个新的过孔孔类型规则则。单击新新生成的过过孔类型规规则，系统统会弹出如如图7.44所示的的过孔类型型设置对话话框。图7.44过孔孔类型设置置对话框(8)设设置走线拐拐弯处与表表贴元件焊焊盘的距离离(SMDToCorner)。。用鼠标左左键选中【【SMT】】/【SMDToCorner】】选项，然然后单击右右键，从弹弹出的菜单单中选择【【NewRule】命令，，系统将生生成一个新新的走线拐拐弯处与表表贴元件焊焊盘距离的的规则。单单击新生成成的规则，，系统会弹弹出如图7.45所所示的走线线拐弯处与与表贴元件件焊盘的距距离设置对对话框。图7.45走线线拐弯处与与表贴元件件焊盘的距距离设置对对话框(9)设设置置SMD的的缩缩颈颈限限制制(SMDNeck-Down)，，即即SMD的的焊焊盘盘宽宽度度与与引引出出导导线线宽宽度度的的百百分分比比。。用用鼠鼠标标左左键键选选中中【【SMT】】/【【SMDNeck-Down】】选选项项，，然然后后单单击击右右键键，，从从弹弹出出的的菜菜单单中中选选择择【【NewRule】】命命令令，，系系统统将将生生成成一一个个新新的的SMD的的缩缩颈颈限限制制规规则则。。单单击击新新生生成成的的规规则则，，系系统统会会弹弹出出如如图图7.46所所示示的的SMD的的缩缩颈颈限限制制对对话话框框。。图7.46SMD的的缩颈颈限制制对话话框7.5.5PCB自自动布布线完成布布线规规则设设置以以后，，就可可以进进行布布线操操作了了。但但是这这些布布线规规则并并不能能将设设计者者所有有的设设计要要求都都包括括，因因此还还需要要做一一些预预处理理工作作，以以便更更完整整地体体现设设计者者的设设计思思路。。1.自自动动布线线前的的预处处理1)焊焊盘的处处理(Pad)在设计封封装库时时，通常常选择的的焊盘半半径都是是用默认认值。如如果焊盘盘的半径径偏小，，在焊接接时烙铁铁的温度度太高，，则会出出现脱落落现象，，因此常常常需要要对焊盘盘做一些些处理。。在PCB图中选选择一个个焊盘，，将光标标移动到到该焊盘盘上，单单击鼠标标右键，，在弹出出的菜单单中选择择【Properties】】菜单项项，弹出出如图7.47所示的的对话框框。设置置完参数数后，单单击按按钮钮，观察察修改的的结果。。图7.47将将圆形形焊盘修修改为椭椭圆形焊焊盘2)对对PCB板进行行敷铜(PolygonPlane)为了了提提高高PCB的的抗抗干干扰扰性性，，通通常常对对要要求求比比较较高高的的PCB板板实实行行敷敷铜铜处处理理。。比比如如，，晶晶振振电电路路是是高高频频电电路路，，应应该该禁禁止止在在晶晶振振电电路路下下面面的的顶顶层层(TopLayer)走走信信号号线线，，以以免免该该信信号号线线和和晶晶振振相相互互干干扰扰。。(1)单单击击布布线线工工具具箱箱框框内内的的图图标标，，或或执执行行【【Place】】/【【PolygonPlane】】命命令令，，弹弹出出如如图图7.48所所示示的的敷敷铜铜区区属属性性设设置置对对话话框框。。图7.48敷敷铜铜区区属属性性设设置置对对话话框框对话话框框中中各各主主要要选选项项的的意意义义如如下下：：【GridSize】】：：敷敷铜铜区区网网格格宽宽度度。。【TrackWidth】】：：敷敷铜铜区区导导线线宽宽度度。。【NetOptions】】分分组组框框：：主主要要用用来来设设置置敷敷铜铜区区的的网网络络属属性性。。“ConnecttoNet””：：设设置置敷敷铜铜区区所所属属的的网网络络。。通通常常选选择择““GND””，，即即对对地地网网络络。。“PourOverSameNet””：：覆覆盖盖掉掉与与敷敷铜铜区区同同一一网网络络的的导导线线。。“RemoveDeadCopper””：：删删除除和和网网络络没没有有电电气气连连接接的的敷敷铜铜区区。。【Properties】】分分组组框框：：“Layer””：：敷敷铜铜区区所所在在的的工工作作层层。。“LockPrimitives””：：只只允允许许将将敷敷铜铜区区看看做做一一个个整整体体来来执执行行修修改改、、删删除除等等操操作作，，在在执执行行这这些些操操作作时时会会给给出出提提示示信信息息。。【HatchingStyle】】分分组组框框，，用用来来设设置置敷敷铜铜区区网网格格线线的的排排列列类类型型。。【SurroundPadsWith】】分分组组框框：：“Arcs””：：敷敷铜铜区区按按圆圆弧弧形形方方式式包包围围焊焊盘盘。。“Octagons””：：敷敷铜铜区区按按八八角角形形方方式式包包围围焊焊盘盘。。(2)设设置好敷铜铜区属性参参数后，单单击按按钮钮，然后用用鼠标拉出出一段首尾尾相连的折折线，可以以为任意形形状多边形形。本实例中，，在顶层晶晶振电路下下放置一块块面积适当当的敷铜区区，如图图7.49所示。图7.49为晶晶振电路放放置敷铜区区3)放置置填充区(Fill)填充区就是是在PCB上的某些些区域人为为放置铜箔箔。填充区区常常与地地线相连，，用于加大大接地面积积，提高PCB的屏屏蔽效果，，同时还可可以改善散散热条件。。填充区与与敷铜区不不同，填充充区不带网网格。双击填充区区，系统弹弹出如图7.51所所示的填充充区属性设设置对话框框，选择填填充区所在在层(Layer)和所在的的网络(Net)即即可。放置填充充区操作作方法：：单击布布线工具具箱中的的按钮，然然后将光光标移动动到稳压压集成电电路和整整流桥位位置，拉拉出一个个方框将将它们覆覆盖起来来，就成成功地放放置了一一块填充充区。填填充区属属性被默默认为““TopLayer”，如如图7.50所所示。图7.50预预处理理后的效效果图图7.51填填充区区属性设设置对话话框2.PCB自动布布线ProtelDXP提供了了具有先先进技术术的布线线器进行行自动布布线。在在开