第十一章 PCB设计简介

PCB设计简介第十一章目录PCB设计环境简介PROTEUSARES编辑环境PCB板层结构介绍本章小结PCB可以在PROTEUSARES环境中进行设计，它采用了高效的自动布局和自动布线算法，支持多达16个布线层、2个丝网印刷层、4个机械层，以及线路板边界层、布线禁止层、阻焊层等。它允许在任意角度放置元器件和焊盘连线，并能自动生成飞线（Ratsnest）和力向量，提供理想的基于图表的手工布线系统。该软件还具备物理设计规则检测功能，确保设计的完整性，同时还提供电气设计规则来确保设计的正确性。PCB设计环境简介PROTEUSARES提供PCB完整设计流程，并具有完整的CAD/CAM输出和嵌板工具，可以生成光绘文件。此外，它还具备自动的门交换功能和智能的布线算法。软件内置了超过1000个标准的元器件引脚封装，支持输出到各种Windows设备，并可导出其他线路板设计工具的文件格式。另外，在设计PCB时，PROTEUSARES环境还具备自动插入最近打开的文档的功能，当用户修改了原理图并重新加载网表时，PROTEUSARES会更新相关联的元器件和连线，同理，PROTEUSARES中的变化也将自动地反馈到原理图中。。PCB设计环境简介PROTEUS中的印制电路板是在PROTEUSARES环境中进行设计的。其设计功能强大，使用方便，易于上手。单击“开始”菜单，选择“Proteus8Professional”文件，在出现的子菜单中选择“Proteus8Professional”程序，就会出现系统界面，然后点击系统界面中的，进入PROTEUSARES编辑环境，如图11-2所示。图11-2中网状的栅格区域为编辑窗口，左上方为预览窗口，左下方为元器件列表区，即对象选择器。其中，编辑窗口用于放置元器件，进行连线等；预览窗口可显示选中的元器件以及编辑区。同PROTEUSISIS编辑环境相似，在预览窗口中有两个框，蓝框表示当前页的边界，绿框表示当前编辑窗口显示的区域。在预览窗口上单击，并移动鼠标指针，可以在当前页任意选择当前编辑窗口。PROTEUSARES编辑环境PROTEUSARES编辑环境图11-2网状的栅格区域下面分类对编辑环境作进一步介绍。PROTEUSARES菜单栏介绍PROTEUSARES主菜单栏如图11-3所示。PROTEUSARES的主菜单栏包括File（文件）、Output（输出）、View（视图）、Edit（编辑）、Library（库）、Tool（工具）、Techonology（工艺）、System（系统）、Help（帮助）。PROTEUSARES编辑环境图11-3PROTEUSARES的主菜单栏和主工具栏PROTEUSARES编辑环境File菜单包括新建设计、打开设计、保存设计、导入/导出文件等Output菜单包括打印设计、标记输出区域、设置原点、设输出各种类型的文件格式、PCB的前期检查、手动添加注释、生产光绘文件、生成各种类型的文件和数据等View菜单用于设置各层的颜色、网格类型、原点，坐标、光标、线宽，查找元器件、查找引脚以及缩放视图等Edit菜单用于撤销/恢复操作、查找与编辑元器件、选择所有对象、剪切、复制、粘贴对象，改变过孔、将直角线斜切等Library菜单用于从库中选择元器件/图形或将元器件/图形保存到库以及设置贴片、导线、过孔样式Tool菜单提供了多个用于对元器件/图形元素进行调整和编辑的命令，如自动轨迹跟随、自动角度锁定、自动轨迹选择、自动元器件名管理、自动布局、自动布线、生成和清除网络列表、断线检查等Techonology菜单包括PCB设计时元器件间距规则、网格、各层用途、文本格式、焊盘等的设置System菜单提供了多个属性设置命令，如设置层颜色、环境设置、板层设置、模板设置、绘图设置等Help菜单帮助菜单。提供了众多帮助内容和条目，读者在学习过程中遇到问题时，可从中查找相应的解决方法PROTEUSARES工具箱PROTEUSARES编辑环境当中提供了很多可使用的工具，在PROTEUSARES编辑环境中的左侧，选择相应的工具箱图标按钮，系统可提供相应的操作工具。具体可参考书中介绍。PROTEUSARES编辑环境印刷电路板（PCB）设计流程PCB的设计就是将设计的电路在一块板上实现。一块PCB上不但要包含所有必需的电路，而且还应该具有合适的元器件选择、元器件的信号速度、材料、温度范围、电源的电压范围以及制造公差等信息，一块设计出来的PCB必须能够制造出来，所以PCB的设计除了满足功能要求外，还要求满足制造工艺要求以及装配要求。为了有效地实现这些设计目标，我们需要遵循一定的设计过程和规范。图11-4所示为一个完整PCB项目设计的基本流程。PROTEUSARES编辑环境图11-4PCB板设计流程框图印制电路板设计的一般步骤如下：（1）绘制原理：这是电路板设计的先期工作，主要是完成原理图的绘制，包括生成网络表。当然，有时也可以不进行原理图的绘制，而直接进入PCB设计系统。原来用于仿真的原理图需将信号源及测量仪表的接口连上适当的连接器。另外，在生成网络列表时，要确保每一个元器件都带有封装信息。由于实际元器件的封装是多种多样的，如果元器件的封装库中没有所需的封装，就必须自己动手创建元器件封装。（2）规划电路板：在绘制印制电路板之前，用户要对电路板有一个初步的规划，比如说电路板采用多大的物理尺寸，采用几层电路板(单面板、双面板或多层板)，各元器件采用何种封装形式及其安装位置等。这是一项极其重要的工作，是确定电路板设计的框架。PROTEUSARES编辑环境（3)设置参数：参数的设置是电路板设计中非常重要的步骤。设置参数主要是设置元器件的布置参数、层参数、布线参数等。一般说来，有些参数采用其默认值即可。（4)装入网络表及元器件封装：网络表是电路板自动布线的灵魂，也是原理图设计系统与印制电路板设计系统的接口，因此这一步也是非常重要的环节。只有将网络表装入之后，才可能完成对电路板的自动布线。元器件的封装就是元器件的外形，对于每个装入的元器件必须有相应的外形封装，才能保证电路板设计的顺利进行。（5）元器件的布局元器件的布局可以让软件自动布局。规划好电路板并装入网络表后，用户可以让程序自动装入元器件，并自动将元器件布置在电路板边框内。当然，也可以进行手工布局。元器件布局合理后，才能进行下一步的布线工作。PROTEUSARES编辑环境（6）自动布线：如果相关的参数设置得当，元器件的布局合理，自动布线的成功率几乎是100%。（7）手工调整：自动布线结束后，往往存在令人不满意的地方，需要手工调整。（8）文件保存及输出：完成电路板的布线后，保存完成的电路线路图文件。然后通过设置输出光绘文件。PROTEUSARES编辑环境PCB：即印制电路板，由绝缘基板和附在其上的印制导电图形（焊盘、过孔、铜膜导线）及图文（元器件轮廓、型号、参数）等构成。印制电路板常见的板层结构包括单层板、双面板和多层板。单面板的电路板一面敷铜，另一面不敷铜，敷铜的一面用来布线及焊接，另一面放置元器件。单面板的成本低，适用于设计比较简单的电路。双面板包括顶层和底层且顶层和底层都敷铜，双面都可以布线，元器件一般放在顶层，顶层也叫作元器件面，底层为焊接面，两面的导电图形靠过孔实现电气连接。双面板适用于电路较为复杂的电路设计。多层板是由交替的导电图形层及绝缘材料层叠压粘合而成的电路板。除电路板顶层及底层两个表面有导电图形外，内部还有一层或多层相互绝缘的导电层，各层之间通过金属化过孔实现电气连接。多层板适用于设计更为复杂的电路。PCB板层结构介绍从本章开始进入PCB设计，PCB在PROTEUSARES环境下进行设计。PCB的设计采用了原32位数据库的高性能PCB设计系统，以及高性能的自动布局和自动布线算法；支持多达16个布线层、2个丝网印刷层、4个机械层，加上线路板边界层、布线禁止层、阻焊层，可以在任意角度放置元件和焊盘连线；有超过1000个标准的元器件引脚封装，因其功能强、性能优、操作便捷、互动性好、人性化强，成为电子设计