机械工业出版社同名教材

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配套电子教案Protel99SE印制电路板

设计教程制作：福建信息职业技术学院郭勇联系方式：第5章手工设计PCB

手工设计步骤

5.1规划印制板5.2装载元件库5.3放置元件5.4元件手工布局5.5放置焊盘、过孔5.6手工布线5.7印制板输出本章小结手工设计PCB是用户直接在PCB软件中根据原理图进行手工放置元件、焊盘、过孔等，并进行线路连接的操作过程，手工设计的一般步骤如下。⑴规划印制电路板。⑵放置元件、焊盘、过孔等图件。⑶元件布局。⑷手工布线。⑸电路调整。⑹输出PCB。以下采用阻容耦合放大电路为例介绍手工布线方法，电路样图如图5-1所示。手工设计步骤图5-1阻容耦合放大器返回在PCB设计中，首先要规划印制板，即定义印制板的机械轮廓和电气轮廓。印制板的机械轮廓是指电路板的物理外形和尺寸，需要根据公司和制造商的要求进行相应的规划，机械轮廓定义在4个机械层上，比较合理的规划机械层的方法是在一个机械层上绘制电路板的物理轮廓，而在其它的机械层上放置物理尺寸、队列标记和标题信息等。印制板的电气轮廓是指电路板上放置元件和布线的范围，电气轮廓一般定义在禁止布线层上，是一个封闭的区域。通常在一般的电路设计中仅规划PCB的电气轮廓，本例中采用公制规划，具体步骤如下。⑴执行View→ToggleUnits，设置单位制为公制(Metric)。

5.1规划印制板⑵在工作层设置中选中KeepOutLayer复选框，然后用鼠标单击工作区下方标签中的，将当前工作层设置为KeepOutLayer。⑶执行菜单Place→Line放置连线，一般规划印制板从工作区的左下角开始。将光标移到工作区的某一点，如坐标（10，10）处，单击鼠标左键，确定第一条边的起点，将光标移到另一点，如坐标（60，10），再次单击鼠标左键，定下连线终点，从而定下第一条边线。⑷采用同样方法继续画线，绘制一个尺寸为50mm×50mm的闭合边框，以此边框作为电路板的尺寸，如图5-2所示。此后，放置元件和布线都要在此边框内部进行。返回5.2装载元件库在进行PCB设计时，必须先设置好元件所在的元件库，然后才能从相应元件库中放置元件。1.设置元件库在设计管理器中选中BrowsePCB选项，在Browse下拉列表框中选择Libraries，将其设置为元件库浏览器。单击Libraries栏下方的Add/Remove按钮，出现添加/删除库对话框，在对话框中找到所需的库文件，单击Add按钮装载库文件，单击OK按钮完成操作。这时，元件浏览器中将出现已加入的库文件。PCB99SE中，印制板库文件位于DesignExplorer99SE\Library\Pcb目录下，常用的印制板库文件是GenericFootprint文件夹中的Advpcb.ddb，本例中的元件均在该库中。元件也可以自行设计，调用自行设计的元件时必须装载自定义的元件库。2.浏览元件图形打开了某个库文件后，元件库浏览器的Library栏内将出现其库中的元件库名，在Component栏中显示此元件库中所有元件的封装名称。选中某个封装，下方的监视器中将出现此元件封装图，如图5-3所示。

若觉得监视器太小，可单击元件库浏览器右下角的Browse按钮，屏幕弹出元件浏览窗口，进行元件浏览，从中可以获得元件的封装图，窗口右下角的三个按钮可用来调节图形显示的大小。

返回5.3放置元件1.从元件库中直接放置从元件浏览器中选中元件后，单击右下角的Place按钮，光标便会跳到工作区中，同时还带着该元件封装，将光标移到合适位置后，单击鼠标左键，放置该元件。双击元件，屏幕弹出图5-4所示的元件属性对话框，可以修改元件属性。此对话框共有Properties、Designator、Comment三个选项卡，用于设置元件的标号、注释文字（标称值或型号）、元件封装所在层、元件封装是否锁定状态，注释文字的字体、大小、所在层等。若按下Global>>按钮，可以进行全局修改，方法与SCH99SE中的全局修改相同。

2.通过菜单或相应按钮放置元件执行菜单Place→Component或单击放置工具栏上按钮，屏幕弹出放置元件对话框，如图5-5所示，在Footprint栏中输入元件封装名，如图中的AXIAL0.4（若不知道封装名，可以单击Browse按钮进行浏览）；在Designator1栏中输入元件标号，如图中的R1；在Comment栏中输入元件的标称值或型号，如图中的10k。参数设置完毕，单击OK按钮放置元件。

放置元件后，系统提示继续放置，元件标号自动加1（如R2），此时可以继续放置元件，单击Cancel按钮退出放置状态。

在图5-2所示的禁止布线框中，根据原理图执行菜单Place→Component，依次放置电阻AXIAL0.4，电解电容RB.2/.4和三极管TO-5，如图5-6所示。返回5.4元件手工布局元件放置完毕，应当从机械结构、散热、电磁干扰及布线的方便性等方面综合考虑元件布局，在布局时除了要考虑元件的位置外，还必须调整好丝网层上文字符号的位置。1.手工移动元件⑴用鼠标拖动光标移到元件上，按住鼠标左键不放，将元件拖动到目标位置。这种方法对没有进行线路连接的元件比较方便。⑵使用Move菜单下的命令移动元件执行菜单Edit→Move→Component，光标变为十字，移动光标到需要移动的元件处，单击该元件，即可将该元件移动到所需的位置，单击鼠标左键放置元件。执行菜单Edit→Move→Drag，也可以实现元件拖动。⑶移动元件时拖动连线的设置对于已连接好印制导线的元件，希望移动元件时，印制导线也跟着一起移动，则在进行移动前，必须进行拖动连线的系统参数设置，使移动元件时工作在拖动连线状态，设置方法如下：执行菜单Tools→Preferences，屏幕弹出系统参数设置对话框，选择Options选项卡，在ComponentDrag区的Mode下拉列表框，选中ConnectedTracks即可。⑷在PCB中快速定位元件在PCB较大时，查找元件比较困难，此时可以采用Jump命令进行元件跳转。执行菜单Edit→Jump→Component，屏幕弹出一个对话框，在对话框中填入要查找的元件标号，单击OK按钮，光标跳转到指定元件上。2.旋转元件方向选中元件，按住左键不放，同时按<X>键水平翻转；按<Y>键垂直翻转；按空格键进行旋转，旋转的角度可以通过执行菜单Tools→Preferences进行设置，在弹出的对话框中选中Options选项卡，在RotationStep中设置旋转角度，系统默认为90度。图5-7所示为布局调整后的印制板图。

3.元件标注的调整元件布局调整后，往往元件标注的位置过于杂乱，尽管并不影响电路的正确性，但电路的可读性差，在电路装配或维修时不易识别元件，所以布局结束还必须对元件标注进行调整。元件标注文字一般要求排列要整齐，文字方向要一致，不能将元件的标注文字放在元件的框内或压在焊盘或过孔上。元件标注的调整采用移动和旋转的方式进行，与元件的操作相似；修改标注内容可直接双击该标注文字，在弹出的对话框中进行修改。

图5-7所示的元件布局图，图中元件的标注文字未调好，如标号C2、C3、C4、C5、R8、V2的文字方向与其它不同；标号R1、C1位于元件的框中，由于元件的标注文字在顶层丝网层上，标号将被元件覆盖。经过调整元件标注后的电路布局如图5-8所示。4.3D预览Protel99SE提供有3D预览功能，可以在电脑上直接预览电路板的效果，根据预览的情况可以重新调整元件布局。执行View→Boardin3D，或单击按钮，对PCB进行3D预览，产生3D预览文件，在图形左边的设计管理器的Display区中，拖动视图小窗口的坐标轴可以任意旋转3D视图。图5-9、图5-10分别对应为图5-7、图5-8的3D视图，从图5-9中可以看出标号C1和R1被元件覆盖。返回5.5放置焊盘、过孔1.放置焊盘焊盘有穿透式的，也有仅放置在某一层面上的贴片式（主要用于表面封装元件），外形有圆形、正方形和正八边形等。执行Place→Pad或单击放置工具栏上按钮，进入放置焊盘状态，移动光标到合适位置后，单击左键，放下一个焊盘，单击鼠标右键，退出放置状态。在焊盘处于悬浮状态时，按〈Tab〉键，调出焊盘的属性对话框，如图5-11所示。

对话框中，Properties选项卡主要设置焊盘形状（Shape）、大小（Size）、所在层（Layer）、编号（Designator）、孔径（HoleSize）等，Advanced选项卡主要设置焊盘所在的网络、焊盘的电气类型及焊盘的钻孔壁是否要镀铜。一般自由焊盘的编号设置为0。在自动布线中，必须对独立焊盘进行网络设置，这样才能完成布线。设置网络的方法为：在图5-11所示的焊盘属性对话框中选中Advanced选项卡，在Net下拉列表框中选定所需的网络。对于已经放置好的焊盘，双击焊盘也可以调出属性对话框。用鼠标单击选中的焊盘，用鼠标左键点住控点，可以移动焊盘。本例中，必须在输入端、输出端、电源端及接地端添加焊盘，以便与外部连接，放置焊盘后的电路如图5-12所示。2.放置过孔过孔用于连接不同层上的印制导线，过孔有三种类型，分别是穿透式（Multi-layer）、隐藏式（Buried）和半隐藏式（Blind）。穿透式过孔导通底层和顶层，隐藏式导通相邻内部层，半隐藏式导通表面层与相邻的内部层。执行菜单Place→Via或用单击放置工具栏上按钮，进入放置过孔状态，移动光标到合适位置后，单击左键，放下一个过孔，此时仍处于放置过孔状态，可继续放置过孔。在放置过孔状态下，按〈Tab〉键，调出属性对话框。对话框中包括两个选项卡，其中Properties选项卡设置过孔直径、过孔钻孔直径、过孔所导通的层、过孔所在的网络等。本例中由于是单面板设计，无须使用过孔。返回5.6手工布线元件布局完成后，下一步就可以进行布线。所谓布线，就是用实际的印制导线连接元件。布线方法有手工布线和自动布线两种。5.6.1手工布线在布线时，应遵守信号线之间一般不布直角（特别是高频状态下），电源线、地线要加粗等原则，合理地进行手工布线。1.为手工布线设置栅格

在进行手工布线时，如果栅格的设置不合理，布线可能出现锐角，或者印制导线无法连接到焊盘上，因此必须合理地设置捕获栅格尺寸。设置捕获启栅格尺寸仆可以在电肥路工作区匙中单击鼠睛标右键，唐在弹出的雷菜单中选偏择Sna面pGr冶id，屏搏幕弹出图雁5-13肠所示的对悼话框，从哀中选择捕意获栅格尺蜡寸。2.放焰置印制斑导线导线可朵放置在袭任何工签作层上姑，当放次在信号索层上时颈，具有县电气特概性，称国为印制睡导线；去当放置庄在其它骂层时，罗代表无披电气特抄性的绘帅图标志线。才本例中是柿单面板，畏故布线层浊为Bot臭tom浪Laye灿r(底层贪)。单击小雷键盘上挨的<*仅>键，榴将工作著层切换痛到Bo身tto匙mL业aye损r。执骂行菜单价Pla藏ce→泉Lin毫e或单配击放置霞工具栏超上按钮范，进漏入放置吓印制导扎线状态秧，将光剥标移到绩所需位妇置，单鹿击鼠标歼左键，专定下印锤制导线罢起点，河移动光优标，拉匹出一条页线，到罩需要的终位置后透再次单敲击鼠标馋左键，井即可定球下一条删印制导主线。在放置挺印制导痕线过程耀中，同蠢时按下且〈Sh厌ift叨>+空巨格键，还可以切清换印制京导线转傻折方式个，共有细六种，果分别是侵45度射转折、丛弧线转茶折、9蒙0度转始折、圆炭弧角转鸦折、任切意角度堂转折和萄1/4胶圆弧转逆折，如返图5-门14所且示。3.设置乓手工布线录的线宽在手工妈放置印斜制导线柜时，系巨统默认营的线宽锦是10省mil慈，如果锣要修改奏铜膜的俊宽度，嘱可以在伞放置铜沃膜的过罩程中按感下<T裹ab>客键，屏抢幕弹出至线宽设词置对话夜框，如碌图5-铅15所浸示，可仿以定义搂线宽和夜连线的绪工作层尿。手工布线奥后的电路驾如图5-钥16所示闪，其中印宁制导线的部线宽设置防为1.5门mm，焊珍盘的直径肉为2mm炕。4.不同鸣板层上的魔布线多层板俭中，在瓦不同板兄层上的管布线应晓采用垂优直布线膀法，即尘一层采境用水平舱布线，辱则相邻阴的另一构层应采昌用垂直竖布线。碌在绘制撒电路板电时，不托同层之很间铜膜论线的连巩接依靠假过孔(米金属化同孔)实愤现。图5-源17中葵，需要绪用导线当连接元会件焊盘滩4和自坐由焊盘占0，但庸在同一膊层上有牲一条导球线阻挡楚，不能液直接布推通，在衣单面板运中只能寺在顶层句上设置恳一条短遵路线来填连接，粥而在多筛层板中版，导线给可以依设靠过孔湾，从另魔一层穿艳过去，狠具体步强骤如下尾。①在图城示的A溪点单击慎按钮钟，放置宏一个过伸孔。②连接元霉件焊盘4色和过孔A袄。③放置催完过孔档后，按援〈*〉煮键将工颗作层切苗换到底唐层（B痒ott蠢om孝Lay匀er）惠，在A栋点和自请由焊盘呢O之间肤放置一答段印制售导线，带完成线探路连接穿，如图盛5-1棵7所示秤。5.编康辑印制泪导线属兴性双击P炭CB中呼的印制蕉导线，箩屏幕弹肝出图5派-18旗所示的萍印制导遮线属性丢对话框谢，可以券修改印谜制导线泊的属性略。其中：客Wid挂th设份置印制伯导线的汇线宽；完Lay薪er设外置印制爆导线所愈在层，万可在其驶中进行兔选择；荒Net树用于选梦择印制合导线所夜属的网所络，在傅手工布葵线，由傅于不存登在网络链，所以幻玉是No剑Ne烦t（在镰自动布波线中，卖由于装戏载了网常络，可肥以在其弯中选择似具体的美网络名泊）；L认ock盛ed用裁于设置惠铜膜是啊否锁定祝。单击G文lob鹊al>汁>按钮有可以进锈行全局模修改。所有设置姿修改完毕敲，单击O标K按钮结增束。在印制板麦设计中，尝一般地线隔和电源线魔要加宽一束些，本例帐中将地线破宽度修改映为3mm志，如图5佣-19所往示。6.放侄置填充附块在印制板盛设计中，劲为提高系努统的抗干这扰性，通稼常需要设医置大面积译的电源/剧地线区域业，这可以尊用填充区逼来实现。味填充方式舱有矩形和统多边形两敬种，它们书都可以设确置连接到构指定的网盯络上。填充块可伟以放置于鸭任何层上顾，若放置婆在信号层粒上，它代喂表一块铜悼箔，具有吗电气特性某，经常在浸地线中使桨用；若放究置在非信渡号层上，识代表不具树有电气特篮性的标志清块。执行P愤lac桶e→F灾ill矮或单击抵放置工府具栏上音按钮脚，裕放置矩言形块，缝移动光营标到合例适位置岩后，单逝击左键龟，定下浪矩形块雅的起点肠，移动竭鼠标拖剪出一个华矩形，弦大小合旷适后，垦再单击搏左键，绵放下一白个矩形遣块。本例中炕，将地幻玉线改为凉使用填隶充区布痒设的电穿路如图仓5-2稳0所示仆。7.放置钉多边形铺社铜在高频尚电路中森，为了检提高P摩CB的挨抗干扰婶能力，优通常使屿用大面积铜箔程进行屏推蔽，为棒保证大闹面积铜掌箔的散脑热，一续般要对沈铜箔进公行开槽椅，实际分使用中薄可以通肤过放置煎多边形结铺铜解脸决开槽沃问题。执行菜单权Plac剂e→Po蓬lygo月nPl写ane或众单击放置丧工具栏上奖按钮源，屏幕驼弹出图5抹-21所斥示的放置帅多边形铺劫铜对话框申，框中各械项参数含旦义如下。Conn素ect香ToN游et：设监置铺铜连填接的网络浸，通常与禽地线连接堡。Pour像Ove桌rSa筛me：选客取此项，融设置当遇侵到相同网例络的焊盘嘴或印制导颗线时，直庙接覆盖过缩慧去。Rem假ove续De劲ad绵Cop红per趋：选取阀此项，预则将删新除死铜夫。所谓斗死铜，罪是指与迁任何网茶络不相裤连的铜倒膜。Gri狸dS断ize般：设置捉多边形幅的栅格妄点间距档，决定哗铺铜密粘度。Tra延ck侧Wid前th：微设置线榨宽，当泄线宽小它于栅格晓间距时喝，铺铜狸将为格才子状，巩否则为张整片铺挺铜。Laye降r：设置殃铺铜所在奸层。90-纠Deg犁ree钓Ha贫tch帮：采用雕90°劝印制导龄线铺铜碰。45-照Deg镜ree府Ha努tch革：采用缸45°滩印制导蜡线铺铜咽。Ver淡tic敬al捕Hat问ch：选采用垂饭直的印诉制导线立铺铜。Hor圾izo株nta肝lH怖atc同h：采乌用水平原的印制行导线铺过铜。No萄Hat荷ch：友采用中肝空方式卖铺铜。Sur态rou块nd晨Pad辣sW乡丰ith诵：设置古铺铜包让围焊盘适的形式狗为圆弧同形（A凑rc）北或正八孩边形（苗Oct谷ago辽n）。Mini哈mum息Prim哑itiv津esS跟ize：异设置印制挺导线的最摇短限制。属性对话刚框设置完宵后，单击替OK按钮锻结束，用牧鼠标定义答一个封闭肉区域，程恼序自动在峡在此区域塞内铺铜，厨图5-2巷2所示为棍几种类型可的铺铜。本例中，乘若电路工狡作在高频所状态，可宏以在PC拣B上加入源铺铜，并乏与地线相霜连，这样雁可以提高韵抗干扰能捏力，如图超5-23耻所示。8.删除率印制导线在布线过夫程中，如奶果发现某泡段印制导晋线放置错洲误，可以挪用鼠标单台击该印制代导线，然夫后按下键农盘上的<De心let挤e>键曾删除印散制导线箩。如果想连胃续删除多轨个图件，泼可以执行晒菜单Ed神it→D束elet师e，屏幕踏出现十字谨光标，将居光标移动作到要删除部的图件上摇，单击鼠闷标左键删典除当前图蚂件，单击工右键退出闷删除状态驴。5.6.饶2布伸线中的其桥它常用操损作1.放饮置尺寸员标注在PC条B设计湖时，出传于方便躁制板过堤程的考驱虑，通暂常要标巴注某些轿尺寸的阿大小，振一般尺嚷寸标注拼放置在皱丝网层帜上，不枪具备电狱气特性滨。执行菜单刑Plac阅e→Di锻mens凉ion或命单击放置童工具栏上笔按钮料，进入涌放置尺寸谊标注状态绝，将光标客移到要标军示尺寸的份起点，单姓击鼠标左衫键，再移亲动光标到要标封示尺寸的弊终点，再击次单击鼠哥标左键，茶即完成了骗两点之间乎尺寸标示赚的放置，做而两点之柔间距离由茄程序自动煎计算得出剖，如图5倘-24所渠示。2.放毛置字符愧串字符串往一般作瓶为电路仓的文字尤说明，胡最长为弟255不个字符壮，高度醉0.0巨1～1絮000给0mi术ls。执行菜单第Plac寇e→St倒ring仍或单击放普置工具栏隐上按钮防，进哑入放置字时符串状态洲，光标上傻带着字符新Stri戴ng，按依下〈Ta要b〉键，毅出现属性会对话框，胖框中各项熄主要参数隆含义如下暖。Tex睁t：设萌置字符牙串的内雀容；H日eig贵ht：寺设置字嗓符串的扑高度；械Wid及th：骄设置字连符串笔辈画的粗者细；F飞ont猴：设置勾字符串朴的字体奥，有三跃种选择旷，De酒fau将lt、津Ser遥if和惠San拿sS蜜eri闻f；M将irr寨or：响设置字施符串是位否镜像池翻转。在对话恰框中设轧置好各战项参数贸、输入始字符串筋后单击友OK按坟钮，移艺动光标炕至合适张位置后价，单击喘左键放吸下字符缝串。放置在挠信号层梯上的字脑符串在你制板时难也以铜嫁箔出现垃，故放迁置时应袖注意不欺能与同贺层上的领印制导霞线相连掀，而在素丝网层初上的字听符串只炊是一种摸说明文烫字，以罢丝网状匙态出现界。返回印制板绘如制好后，良就可以输习出电路板踪蝶图，输出雁电路板图指可以采用驰Gerb述er文件攻、绘图仪移或一般打倡印机，采暮用前两种借方法输出际，精密度树很高，但鲁需要有价霸格昂贵的位设备；采渔用打印机顺输出，精甚密度较差布，但价格泊低，打印宪方便。下位面介绍采东用打印机暮输出的方塑法。5.7.驱1打格印预览在PCB巧99SE钉中打印前愤必须先进叨行打印预晃览。执行匆菜单Fi消le→P信rint捞er/P减revi落ew，屏元幕产生一痒个预览文堆件，在设爆计管理器弱中的PC蓬B打印浏叙览器中显件示该预览劫PCB文习件中的工闷作层名称丹，如图5唱-25所在示。图中PC棒B预览窗红口显示输朴出的PC醉B图；P丸CB打印取预览器中笨显示当前绢输出的工押作面，输革出的工作鼓面可以自电行设置。5.7厉印制板抖输出图5-25打印预览PCB打印浏览器PCB预览窗口输出工作面5.7.翅2打蚀印设置进入打印跑预览后，币执行菜单融File溜→Set泊upP台rint肾er进行披打印设置耀，屏幕弹砍出图5-返26所示妥的打印设遮置对话框谨。图中P绍rin添ter陷下拉列县表框中爷，可以筐选择打血印机；疾在PC祥BF架ile妇nam怎e框中垮显示要润打印的铃文件名漏；在O柔rie享nta维tio兽n选择社框中设中置打印泽方向，恒包括纵赞向和横默向；P息rin穿tW润hat地下拉列艰表框中傍可以选雄择打印笨的对象信，包括仰标准打面印、全臭板打印锯和打印阅显示区去；Ma蜡rgi吹ns区道设置页阻边距；叙Pri钢nt权Sca德le栏祸中设置阅打印比旨例。单击OK矮按钮完成称打印设置惨。图5-26打印设置5.7赵.3资打印佛输出设置好且打印机鄙后就可驳以输出扇电路图斜，其中帝输出的孔工作层俯面可以博根据需顾要设置冰。1.打滨印输出压层面设臣置在输出电燃路过程中负，往往要擦选择输出厚某些层面启，以便进系行设计检彻查，在P疼CB99基SE中可蚕以自行定津义输出的假工作层面马。在PC样B打印视浏览器店中单击斩鼠标右绕键，屏幕弹出图5谜-27所盐示的图5-27设置打印层面打印层透面设置枕菜单，催选择I配nse湖rt拔Pri沿nto次ut，屏幕弹出图5己-28所配示的输出录文件设置械对话框，牛其中Pr车into队utN吴ame用商于设置输不出文件名姿；Com姿pone朵nts用路于设置输烈出的元件爽面；La及yers岭用于设置竹输出的工涉作层面，枣单击Ad顶d按钮，屏幕弹出图5塞-29所械示对话框孩，可以设炸置输出层面。在输出迟层面设移置中可棋以添加颗打印输戴出的层滩面和各疲种图件掩的打印钱效果，坐设置完劳毕单击循OK按齐钮，返携回图5则-28秀所示的津界面，符单击C鹊los库e按钮蹦结束设姓置，在幅PCB晌打印浏块览器中石产生新枣的打印怖预览文盗件，如稠图5-床30所阳示。从要图中可示以看出承新设定丹的输出匠层面为凤Top幻玉la喇yer瓜和To溜pO懂ver胜lay圈。