电路CAD第5章印刷电路板设计基础课件

第五章印刷电路板第五章印刷电路板(PCB)设计基础设计基础7/12/20241电路CAD：印刷电路板设计基础预备知识：印刷电路板（预备知识：印刷电路板（PCB）的相关概念）的相关概念5.1 PCB的基本设计流程的基本设计流程5.2 PCB文件的创建文件的创建5.3 手工创建的手工创建的PCB的参数设置的参数设置5.4 PCB的规划的规划 5.5 网络表的导入网络表的导入 5.6 PCB中元件封装的布局中元件封装的布局 5.7 PCB布线布线 5.8 PCB的设计管理器的设计管理器附录附录 知识点7/12/20242电路CAD：印刷电路板设计基础预备知识：印刷电路板（预备知识：印刷电路板（PCB）的相关概念）的相关概念印刷电路板印刷电路板(Printed Circuit Board)印制电路板是通过一定的制作工艺，在绝缘度非常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，然后根据高的基材上覆盖一层导电性能良好的铜薄膜，然后根据具体具体PCB图的要求，在覆铜板上蚀刻出图的要求，在覆铜板上蚀刻出PCB图上的导线，图上的导线，并钻出安装定位孔以及焊盘和过孔。并钻出安装定位孔以及焊盘和过孔。7/12/20243电路CAD：印刷电路板设计基础 印刷电路板印刷电路板(PCB)的设计是的设计是电路设计的电路设计的最终目的，最终目的，想要让设计的电路投入实际的应用，就必须将它转化为想要让设计的电路投入实际的应用，就必须将它转化为印刷电路板！印刷电路板！7/12/20244电路CAD：印刷电路板设计基础印刷电路板的分类印刷电路板的分类 根据板材的不同，可将印刷电路板分为根据板材的不同，可将印刷电路板分为纸质覆铜板纸质覆铜板、玻璃布覆铜板玻璃布覆铜板和和挠性塑料制作的挠性敷铜板挠性塑料制作的挠性敷铜板。其中，。其中，挠挠性敷铜板性敷铜板能够承受较大的变形，通常用来做印制电缆。能够承受较大的变形，通常用来做印制电缆。7/12/20245电路CAD：印刷电路板设计基础单面板：单面板：电路板一面电路板一面敷铜敷铜，另一面没有敷铜。布线只能在，另一面没有敷铜。布线只能在敷铜的一面完成（另一面放置元件）。单面板成本低，但敷铜的一面完成（另一面放置元件）。单面板成本低，但只适用于比较简单的电路设计。只适用于比较简单的电路设计。双层板：双层板：电路板的两面（电路板的两面（top layer/bottom layer）都敷铜，）都敷铜，所以两面都可以布线和放置元件。中间为绝缘层！顶面和所以两面都可以布线和放置元件。中间为绝缘层！顶面和底面之间的电气连接是靠底面之间的电气连接是靠过孔过孔或或焊盘焊盘实现的。由于两面都实现的。由于两面都可以布线，所以双面板适合设计比较复杂的电路，应用也可以布线，所以双面板适合设计比较复杂的电路，应用也最为广泛。最为广泛。多层板：多层板：一般指一般指3层以上的电路板。在双层板的基础上增层以上的电路板。在双层板的基础上增加了内部加了内部电源层电源层、接地层接地层及多个及多个中间信号层中间信号层。加工工艺难加工工艺难度增大，制作成本增加。度增大，制作成本增加。比如：手机的电路板，常见的是比如：手机的电路板，常见的是6层板或层板或8层板！层板！7/12/20246电路CAD：印刷电路板设计基础多层板剖面多层板剖面Top Layer(元件面元件面)Bottom Layer(焊接面焊接面)针脚式元件针脚式元件SMD元件元件Via (过孔过孔)铜膜（敷铜板）铜膜（敷铜板）玻璃纤维板玻璃纤维板焊锡焊锡7/12/20247电路CAD：印刷电路板设计基础n 铜膜线（铜膜线（Track）：）：简称简称导线导线，在焊盘与焊盘之间起电气连接的作用。，在焊盘与焊盘之间起电气连接的作用。通通过过孔过过孔是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。n 飞线飞线/预拉线（预拉线（Ratsnest）：）：用来表示连接关系的线。它只表示焊盘之间有连接关用来表示连接关系的线。它只表示焊盘之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具备实质性的电气连接关系，是一种形式上的连接，并不具备实质性的电气连接关系。飞线是在引入网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间系。飞线是在引入网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间一旦完成实质性的电气连接，则一旦完成实质性的电气连接，则飞线自动消失飞线自动消失。根据电路。根据电路板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线。板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线。7/12/20248电路CAD：印刷电路板设计基础铜膜线（铜膜线（Track）顶层走线顶层走线底层走线底层走线Via (过孔过孔)Pad (焊盘焊盘)7/12/20249电路CAD：印刷电路板设计基础飞线飞线/预拉线预拉线（Ratsnest）7/12/202410电路CAD：印刷电路板设计基础n 焊盘（焊盘（Pad）：）：作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚。作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚。n 过孔（过孔（Via）：）：作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有3种。种。穿透式过孔、通过过孔（穿透式过孔、通过过孔（Through）：从顶层一直打到底层的过孔。从顶层一直打到底层的过孔。盲孔（盲孔（Blind）：从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从某个中间层通从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从某个中间层通到底层的过孔。到底层的过孔。隐蔽过孔（隐蔽过孔（Buried）：只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层或底层的过孔。只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层或底层的过孔。n 安全间距（安全间距（Clearance）：）：为了避免导线、过孔、焊盘及元件间的距离过近而造成为了避免导线、过孔、焊盘及元件间的距离过近而造成相互干扰，就必须在它们之间留出一定的间距，这个间距就相互干扰，就必须在它们之间留出一定的间距，这个间距就是安全间距。是安全间距。7/12/202411电路CAD：印刷电路板设计基础印刷电路板铜膜线过孔焊盘7/12/202412电路CAD：印刷电路板设计基础PCB图例图例PadViaClearance7/12/202413电路CAD：印刷电路板设计基础5.1 PCB的基本设计流程检检查查与与手手工工调调整整保保存存与与输输出出文文件件电电路路板板参参数数的的设设置置图图1 PCB的设计步骤的设计步骤电电路路板板的的规规划划准准备备原原理理图图和和网网络络表表网网络络表表的的导导入入元元器器件件的的布布局局布布线线如果加载网络表时提示有错！如果加载网络表时提示有错！7/12/202414电路CAD：印刷电路板设计基础5.2 PCB文件的创建方法方法1 手工创建手工创建PCB文件文件方法方法2 向导创建向导创建PCB文件文件7/12/202415电路CAD：印刷电路板设计基础图图2 手工创建手工创建PCB文件文件方法方法1：手工创建：手工创建PCB文件文件7/12/202416电路CAD：印刷电路板设计基础主工作区主工作区浏览管理器浏览管理器工作层切换标签工作层切换标签图图3 手工创建手工创建PCB的编辑器界面的编辑器界面7/12/202417电路CAD：印刷电路板设计基础图图4 向导创建向导创建PCB文件文件方法方法2：向导创建：向导创建PCB文件文件7/12/202418电路CAD：印刷电路板设计基础主工作区主工作区工作层切换标签工作层切换标签图图5 向导创建向导创建PCB的编辑器界面的编辑器界面PCB的物理边界的物理边界PCB的电气边界的电气边界7/12/202419电路CAD：印刷电路板设计基础主工具栏（只介绍与主工具栏（只介绍与原理图原理图中不同的工具按钮）中不同的工具按钮）3D显示，当显示，当PCB绘制完毕后，选中按钮将绘制完毕后，选中按钮将PCB图以三维图以三维立体图方式呈现出来。以加强实际效果立体图方式呈现出来。以加强实际效果打开元件封装库管理（添加或移去元件封装库，等效于打开元件封装库管理（添加或移去元件封装库，等效于Library 下下Add/Remove按钮）按钮）浏览一个元件封装库中的元件浏览一个元件封装库中的元件 设置捕捉栅格设置捕捉栅格7/12/202420电路CAD：印刷电路板设计基础执行菜单命令执行菜单命令 View|Toolbars|Placement Tools，则显示放，则显示放置工具栏。该工具栏主要为用户提供各种图形绘制以及布线置工具栏。该工具栏主要为用户提供各种图形绘制以及布线命令。命令。活动工具栏活动工具栏-放置工具栏放置工具栏(Placement Tools)7/12/202421电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202422电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202423电路CAD：印刷电路板设计基础 PCB图纸的度量单位有两种：一种是英制的图纸的度量单位有两种：一种是英制的Imperial，系统尺寸为英制的系统尺寸为英制的“mil”，1英寸英寸=1000mil；另一种是公制的；另一种是公制的Metric，系统尺寸为，系统尺寸为mm，1英寸英寸=25.4mm。1mm=40mil。执行菜单命令执行菜单命令 View|Toggle Units 就能实现这两种单位就能实现这两种单位之间的相互转换。也可以按快捷键之间的相互转换。也可以按快捷键Q进行转换。转换后工作进行转换。转换后工作区坐标的单位和其他长度信息的单位都会转换为区坐标的单位和其他长度信息的单位都会转换为mm（或（或mil）。一般用）。一般用mil单位。单位。公制公制(Metric)与英制与英制(Imperial)的转换的转换7/12/202424电路CAD：印刷电路板设计基础5.3 手工创建的PCB的参数设置5.3.4 加载元件封装库加载元件封装库5.3.3 PCB编辑器参数的设置编辑器参数的设置5.3.1 PCB的默认设置的默认设置5.3.2 对当前工作层的设置对当前工作层的设置7/12/202425电路CAD：印刷电路板设计基础工作层工作层5.3.1 PCB默认默认双层板双层板设计，具备如下工作层：设计，具备如下工作层：7/12/202426电路CAD：印刷电路板设计基础默认工作层默认工作层工作层中文名工作层中文名作用作用注释注释TopLayer顶层顶层一般放元件一般放元件又叫元件层又叫元件层BottomLayer底层底层一般用来焊接一般用来焊接 又叫焊接层又叫焊接层Mechanical1机械层机械层1放置物理边界放置物理边界TopOverlay顶层覆盖层顶层覆盖层KeepOutLayer禁止布线层禁止布线层放置电气边界放置电气边界MultiLayer多层多层用来设置通孔用来设置通孔 虚拟层虚拟层层层(Layer)Protel软件中的软件中的“层层”不是虚拟的，而是印刷电路板材料本不是虚拟的，而是印刷电路板材料本身实实在在的铜箔层。现今由于电子线路的元件密集安装、抗身实实在在的铜箔层。现今由于电子线路的元件密集安装、抗干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印刷板干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅上下两面可供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹不仅上下两面可供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔。层铜箔。7/12/202427电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202428电路CAD：印刷电路板设计基础5.3.2 对当前工作层的设置（两种方法）对当前工作层的设置（两种方法）(1)点击鼠标右键弹出菜单点击鼠标右键弹出菜单(2)Design|Options7/12/202429电路CAD：印刷电路板设计基础其他层其他层系统设计参数系统设计参数阻焊板层阻焊板层丝印层丝印层机械板层机械板层信号板层信号板层内部板层内部板层其他层其他层板层选项标签：把需要用到的工作层打开板层选项标签：把需要用到的工作层打开7/12/202430电路CAD：印刷电路板设计基础信号层（信号层（Signal layers）（）（32层）层）顶层(TopLayer)和底层(BottomLayer)必为打开状态；内部电源内部电源/接地层（接地层（Internal plane layers）（）（16层）层）电源和地线，通常是完整铜箔；机械层（机械层（Mechanical layers）（）（16层）层）机械特性有关的标注尺寸信息和定位孔；(Mechanical1)禁止布线层（禁止布线层（KeepOut Layer）（）（1层）层）用于绘制印制电路板的边框；(KeepOutLayer)多层（多层（MultiLayer）（）（1层）层）包括在每一层都可见的电气符号（焊盘和过孔）。丝印层（丝印层（Silkscreen layer）（）（2层）层）放置元件轮廓、标注说明文字等，包括顶、底层丝印层；(TopOverlay)Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作层面：提供了若干不同类型的工作层面：7/12/202431电路CAD：印刷电路板设计基础阻焊层（阻焊层（Solder mask layers）（）（2层）层）匹配焊盘，且是自动产生的；针脚式元件的PCB板有此层锡膏防护层（锡膏防护层（Paste mask layers）（）（2层）层）作用与阻焊层相似；表面贴装式元件的PCB板有此层钻孔位置层（钻孔位置层（Drill Layers）（）（2层）层）主要和制板厂商有关；DRC Errors（DRC错误）错误）-用于显示违反设计规则检查的信息Connection（连接）（连接）-用于显示飞线等等除此之外，用户还可设置是否显示：除此之外，用户还可设置是否显示：Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作层面（续）：提供了若干不同类型的工作层面（续）：7/12/202432电路CAD：印刷电路板设计基础信号层间距绝缘层尺寸信号层间距绝缘层尺寸7/12/202433电路CAD：印刷电路板设计基础电介质（绝缘层）电介质（绝缘层）7/12/202434电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202435电路CAD：印刷电路板设计基础层间预浸料坯（粘合剂类）的尺寸层间预浸料坯（粘合剂类）的尺寸7/12/202436电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202437电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202438电路CAD：印刷电路板设计基础光标移动的最小间距光标移动的最小间距器件移动最小间距器件移动最小间距电气栅格设置电气栅格设置计量单位计量单位7/12/202439电路CAD：印刷电路板设计基础5.3.3 PCB编辑器参数的设置（两种方法）编辑器参数的设置（两种方法）(1)点击鼠标右键弹出菜单点击鼠标右键弹出菜单(2)Tools|Preferences7/12/202440电路CAD：印刷电路板设计基础编辑编辑选项选项自动移动选项自动移动选项其他区域其他区域交互式布线模式交互式布线模式拖动图件拖动图件方式选项方式选项7/12/202441电路CAD：印刷电路板设计基础显示选项区域显示选项区域 显示区域：设置显示区域：设置各项在印制板环各项在印制板环境下是否显示境下是否显示显示模式切显示模式切换范围区域换范围区域板层绘制顺序：板层绘制顺序：点击后可以弹出点击后可以弹出设置板层顺序的设置板层顺序的对话框进行设置对话框进行设置7/12/202442电路CAD：印刷电路板设计基础设置板层、文字、屏幕等颜色设置板层、文字、屏幕等颜色7/12/202443电路CAD：印刷电路板设计基础显示隐藏标签显示隐藏标签7/12/202444电路CAD：印刷电路板设计基础编辑设定编辑设定各种默认值各种默认值7/12/202445电路CAD：印刷电路板设计基础对进行信号完对进行信号完整性分析的元整性分析的元件进行设置件进行设置7/12/202446电路CAD：印刷电路板设计基础5.3.4 加载元件封装库：点击加载元件封装库：点击Add|Remove按钮按钮7/12/202447电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202448电路CAD：印刷电路板设计基础常用常用PCB元件库元件库：Advpcb.ddb/PCB Footprints.libMiscellaneous.ddb/Miscellaneous.libGeneral IC.ddb/General IC.libTransistor.ddb/Transistor.lib7/12/202449电路CAD：印刷电路板设计基础5.4.1 PCB的物理边界的物理边界 5.4.2 PCB的电气边界的电气边界5.4 PCB的规划 5.4.3 两类边界的关系两类边界的关系7/12/202450电路CAD：印刷电路板设计基础5.4.1 PCB的物理边界的物理边界 PCB的物理边界就是的物理边界就是PCB的大小！的大小！PCB的物理边界是在机械层定义的，默认状态的物理边界是在机械层定义的，默认状态下设定在下设定在Mechanical1工作层面上。工作层面上。不是只有在不是只有在Mechanical1层才能设置层才能设置PCB物理边物理边界，在所有的机械层都可以。界，在所有的机械层都可以。7/12/202451电路CAD：印刷电路板设计基础5.4.2 PCB的电气边界的电气边界PCB的电气边界是指的电气边界是指PCB上布线的区域！上布线的区域！PCB的电气边界的电气边界用来限定布线和元件放置的范用来限定布线和元件放置的范围围，它是通过在，它是通过在禁止布线层禁止布线层KeepOut Layer绘制实现绘制实现的。的。7/12/202452电路CAD：印刷电路板设计基础5.4.3 两类边界的关系两类边界的关系 一般，一般，PCB的物理边界略大于电气边界。实际的物理边界略大于电气边界。实际上，在手工创建上，在手工创建PCB时，只定义电气边界，没有绘时，只定义电气边界，没有绘出物理边界，出物理边界，可视为电气边界和物理边界等大小可视为电气边界和物理边界等大小。7/12/202453电路CAD：印刷电路板设计基础网络标的载入网络标的载入是从原理图到是从原理图到PCB转化的关键步骤！转化的关键步骤！加载网络表的方法加载网络表的方法：Design|Load Nets5.5 网络表的导入 7/12/202454电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202455电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202456电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202457电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202458电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202459电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202460电路CAD：印刷电路板设计基础删除网络表中删除网络表中没有的元件没有的元件更新元件封装更新元件封装操作顺序操作顺序操作内容操作内容错误内容错误内容表示网络表文表示网络表文件没有错误可件没有错误可以执行（以执行（Execute)7/12/202461电路CAD：印刷电路板设计基础v 首先要观察所提示的是哪类错误首先要观察所提示的是哪类错误*；v 其次进行修改，有两种途径：其次进行修改，有两种途径：一是从原理图及原理图元件库文件中修改相应的元器一是从原理图及原理图元件库文件中修改相应的元器件属性，件属性，重新生成网络表重新生成网络表，再从，再从PCB文件中文件中重新加载新生重新加载新生成的网络表成的网络表，直至提示无错，点击，直至提示无错，点击“Execute”；二是从二是从PCB封装库中修改相应的元器件属性，更新封装库中修改相应的元器件属性，更新PCB文件，再重新加载网络表，直至提示无错，点击文件，再重新加载网络表，直至提示无错，点击“Execute”如果在加载网络表时提示有错误，怎么办？如果在加载网络表时提示有错误，怎么办？*参见附录参见附录3：网络表导入时的常见错误：网络表导入时的常见错误7/12/202462电路CAD：印刷电路板设计基础5.6.1 PCB文件所编辑的对象类型文件所编辑的对象类型5.6.2 元件封装的自动布局元件封装的自动布局5.6.3 元件封装的手工布局元件封装的手工布局5.6 PCB中元件封装的布局 7/12/202463电路CAD：印刷电路板设计基础5.6.1 PCB文件所编辑的对象类型文件所编辑的对象类型v 元件封装元件封装v 导线导线v 过孔过孔7/12/202464电路CAD：印刷电路板设计基础v 元件封装元件封装74LS138在原理图中的元件74LS138在PCB图中的元件封装DIP-16SOP16VS7/12/202465电路CAD：印刷电路板设计基础（1）封装的外形）封装的外形DIP14电阻电阻二极管二极管三极管三极管特殊元器、软件特殊元器、软件中没有的、新出中没有的、新出来的、原理图元来的、原理图元件与件与PCB封装不封装不符的自行编辑其符的自行编辑其封装！封装！7/12/202466电路CAD：印刷电路板设计基础（2）焊盘）焊盘 焊盘就是元件的引脚。焊盘上的号码就是管脚号码。焊盘的号码必须与原理图中元件的引脚一致，否则就会出现缺少网络节点的错误。焊盘的号码、尺寸、位置十分重要，如果错了，电路板也就不能使用了。焊盘焊盘封装的外形封装的外形元件标号元件标号元件标注元件标注7/12/202467电路CAD：印刷电路板设计基础（3）封装属性）封装属性 封装属性用于设置元件的位置、层次、序号和注释等项内容。元件的基本属性（Properties）、序号(Designator)和标注(Comment)。（4）元件标注）元件标注(Comment)对元件标注可以进行移动、旋转和编辑等操作。（5）元件标号）元件标号(Designator1)对元件标号可以进行移动、旋转和编辑等操作。7/12/202468电路CAD：印刷电路板设计基础v 导线导线（1）移动整条导线：）移动整条导线：Edit|Move|Drag左键单击要移动的导线，移动到合适的位置，单击左键左键单击要移动的导线，移动到合适的位置，单击左键或按回车键将导线放置；右键或或按回车键将导线放置；右键或Esc键完成移动键完成移动 （2）移动导线端点：）移动导线端点：Edit|Move|Drag Track End可以将导线的端点拖拉到合适的位置释放可以将导线的端点拖拉到合适的位置释放（3）截断导线再移动：）截断导线再移动：Edit|Move|Break Track移动导线到要截断的导线上选择合适的位置截断移动导线到要截断的导线上选择合适的位置截断（4）删除导线：）删除导线：单击导线，单击导线，Delete键键（5）删除多条导线：）删除多条导线：按按Shift键不放，依次单击要删除的导线，键不放，依次单击要删除的导线，Ctrl+Delete（6）逐条删除：）逐条删除：Edit|Delete，右键退出，右键退出7/12/202469电路CAD：印刷电路板设计基础（7）修改导线属性：）修改导线属性：双击要修改的导线弹出对话框双击要修改的导线弹出对话框线宽通常电源线应该线宽通常电源线应该3050mil信号线信号线12mil导线所在的层导线所在的层导线所属的网络导线所属的网络导线的起点坐标导线的起点坐标导线的终点坐标导线的终点坐标7/12/202470电路CAD：印刷电路板设计基础v 过孔过孔 修改过孔的属性：双击要修改的过孔弹出对话框修改过孔的属性：双击要修改的过孔弹出对话框过孔的外径过孔的外径过孔的通孔直径过孔的通孔直径过孔的起始层过孔的起始层过孔的终止层过孔的终止层过孔所在的网络过孔所在的网络7/12/202471电路CAD：印刷电路板设计基础自动布局菜单命令：自动布局菜单命令：Tools|Auto Placement|Auto Placer.自动布局器：适用于元件较少的电自动布局器：适用于元件较少的电路板路板(100)5.6.2 元件封装的自动布局元件封装的自动布局7/12/202472电路CAD：印刷电路板设计基础两种布局策略：两种布局策略：Cluster Placer布局策略布局策略按照电气连接关系对元件进行布按照电气连接关系对元件进行布 局，系统将按照电气连接的方式局，系统将按照电气连接的方式 将元件分组，然后依照几何法则将元件分组，然后依照几何法则 放置元件；放置元件；Statistical Placer布局策略布局策略基于统计方法的布局策略，首先基于统计方法的布局策略，首先 保证连线长度最短。保证连线长度最短。每次自动布局结果都不一样，因此设计者可实验多种布局策略进行布局，选择布局效果好的结果。7/12/202473电路CAD：印刷电路板设计基础手动布局手动布局应以元件之间的飞线最少、飞线交叉最少为原则！应以元件之间的飞线最少、飞线交叉最少为原则！手动布局的方法：用鼠标左键点击要摆放的元件拖住不放。拖动期间手动布局的方法：用鼠标左键点击要摆放的元件拖住不放。拖动期间可以配合使用可以配合使用空格键空格键进行进行90度旋转。度旋转。注意：不要轻易使用注意：不要轻易使用X、Y键来对调元件封装，可能改变元件封装！键来对调元件封装，可能改变元件封装！5.6.3 元件封装的手工布局元件封装的手工布局自动布局虽然方便快捷，但大多没有考虑电路工作的要求。因此为了使元件封装布局更加合理，还需要进行手工布局！7/12/202474电路CAD：印刷电路板设计基础（1）机械结构要求 一般，插座应放置到电路板边缘，各种器件的摆放要整齐。（2）散热要求 将发热器件放置得离一些受温度影响较大的元件尽量远一些，比如：电解电容、晶振等。如有必要，还要加散热装置，比如：风扇。一 般地，双面放置元件时，底层不要放置发热元件。（3）电磁干扰要求 特别是设计高频电路时。首先，布局是保证元件间的布线尽可能 短，导线越长越易造成干扰；其次将模拟地、数字地分开；此外，应在需要的地方加上抗干扰元件，如：旁路电容、屏蔽罩等。元件的布局要考虑以下几个方面的问题：7/12/202475电路CAD：印刷电路板设计基础 总而言之，进行手工布局时，应考虑一些特殊的元件，比如：与机械尺寸相关的元件、与安装相关的元件、占有位置比较大的元件、发热量大的元件、怕热元件、高频电路元件、对电磁干扰比较敏感的元件等。先将这些元件的位置固定，在自动布局其他元件。7/12/202476电路CAD：印刷电路板设计基础（1）元件布局应便于用户的操作使用。（2）尽量按照电路的功能布局。（3）数字电路部分与模拟电路部分尽可能分开。（4）特殊元件的布局要根据不同元件的特点进行合理布局。（5）应留出电路板的安装孔和支架孔以及其他有特殊安装要 求的元件的安装位置等。7/12/202477电路CAD：印刷电路板设计基础5.7.1 PCB的自动布线的自动布线5.7.2 PCB的手工布线的手工布线5.7 PCB布线 7/12/202478电路CAD：印刷电路板设计基础自动布线：布线之前要先进行一些默认参数的设置自动布线：布线之前要先进行一些默认参数的设置Design|Rules5.7.1 PCB的自动布线的自动布线7/12/202479电路CAD：印刷电路板设计基础布线规则标签布线规则标签安全间距默认为安全间距默认为10mil7/12/202480电路CAD：印刷电路板设计基础布线拐角模式默认为布线拐角模式默认为45度度7/12/202481电路CAD：印刷电路板设计基础双击该项双击该项选择布线工作层面7/12/202482电路CAD：印刷电路板设计基础适合范围为整板适合范围为整板默认顶层走水平默认顶层走水平线底层走竖直线线底层走竖直线注意：注意：Routing Layers（布线层）必须设置通常都设为水平或竖布线层）必须设置通常都设为水平或竖直，电源线和地线也应该一致，顶层走水平线底层走竖直线。直，电源线和地线也应该一致，顶层走水平线底层走竖直线。7/12/202483电路CAD：印刷电路板设计基础设置布线优先级设置布线优先级7/12/202484电路CAD：印刷电路板设计基础设置布线拓扑关系设置布线拓扑关系7/12/202485电路CAD：印刷电路板设计基础双击该项设置过孔尺寸默认值双击该项设置过孔尺寸默认值7/12/202486电路CAD：印刷电路板设计基础过孔外径最大值、最小值、优选值过孔外径最大值、最小值、优选值过孔孔径最大值、最小值、优选值过孔孔径最大值、最小值、优选值7/12/202487电路CAD：印刷电路板设计基础双击该项设置线宽双击该项设置线宽7/12/202488电路CAD：印刷电路板设计基础适用范围适用范围电路板上所用最大线宽电路板上所用最大线宽即电源线、地线宽度即电源线、地线宽度优先使用的线宽优先使用的线宽电路板上所用的最小电路板上所用的最小线宽即信号线宽度线宽即信号线宽度注意：布线之前注意：布线之前Clearance Constraint（走线间距）和走线间距）和Width Constraint（线宽约束）二者至少设置一项。（线宽约束）二者至少设置一项。7/12/202489电路CAD：印刷电路板设计基础设置完毕以后可以开始自动布线：设置完毕以后可以开始自动布线：Auto Route|Set up弹出对话框弹出对话框7/12/202490电路CAD：印刷电路板设计基础各区域解释见后：各区域解释见后：布线合格性对话框布线合格性对话框布线间距布线间距25.00007/12/202491电路CAD：印刷电路板设计基础Router Passes区域：区域：Memory:具有总线类的集成电路布线方式，大量的地址、数据线用具有总线类的集成电路布线方式，大量的地址、数据线用 波浪连接起来。波浪连接起来。Fan Out Used SMD Pins:在在SMD焊盘引出一段铜膜后在铜膜线末端焊盘引出一段铜膜后在铜膜线末端 放置过孔。放置过孔。Pattern:各种布线算法的集合，根据所需要自动选择最好的算法进各种布线算法的集合，根据所需要自动选择最好的算法进 行布线。行布线。Shape Route-Push And Shove:推挤式布线，当线走不过去时，将其推挤式布线，当线走不过去时，将其 它线挤开，让正在走的线走过去。它线挤开，让正在走的线走过去。Shape Route-Rip Up:拆线式布线。当线走不过去时，将其它线暂拆线式布线。当线走不过去时，将其它线暂 时拆掉，让正在走的线走过去后，再想办法时拆掉，让正在走的线走过去后，再想办法 走拆掉的线。走拆掉的线。7/12/202492电路CAD：印刷电路板设计基础设置完单击设置完单击Route All开始布线，布线结束会弹出布线信息开始布线，布线结束会弹出布线信息Manufacturing Passes区域：区域：Cleaning During Routing:在布线期间对电路板上的连线和焊盘进行在布线期间对电路板上的连线和焊盘进行 整理。整理。Cleaning After Routing:在布线期完毕后对电路板上的连线和焊盘在布线期完毕后对电路板上的连线和焊盘 进行整理。进行整理。Evenly Space Tracks:在焊盘之间均匀布线。在焊盘之间均匀布线。Add Testpoints:在网络上增加测试点。一般情况下不用设置测试点。在网络上增加测试点。一般情况下不用设置测试点。Pre-Routers区域：区域：Lock All Pre-Routers:锁定预布线，保护手动布好的线锁定预布线，保护手动布好的线 Routing Grid区域：区域：Routing Grid:自动布线过程中参考栅格间距。自动布线过程中参考栅格间距。7/12/202493电路CAD：印刷电路板设计基础布线完毕检查如果发现有些线不合理，则应该撤消布线：布线完毕检查如果发现有些线不合理，则应该撤消布线：Tools|Un-Route撤消全部布线撤消全部布线撤消某个网络的布线撤消某个网络的布线撤消某条布线撤消某条布线撤消某个元件的全部布线撤消某个元件的全部布线7/12/202494电路CAD：印刷电路板设计基础手工布线：手工布线：可以全部都用手动布线完成；可以全部都用手动布线完成；也可以对自动布线完的结果进行手动调整达到合理的布线要求。也可以对自动布线完的结果进行手动调整达到合理的布线要求。5.7.2 PCB的手工布线的手工布线7/12/202495电路CAD：印刷电路板设计基础（1）利用小键盘上的）利用小键盘上的*键切换到顶层或底层或点击标签键切换到顶层或底层或点击标签（2）用）用Placement Tools中的中的 按钮按钮手动布线的基本步骤：手动布线的基本步骤：点击完以后光标变成十字状点击完以后光标变成十字状7/12/202496电路CAD：印刷电路板设计基础7/12/202497电路CAD：印刷电路板设计基础同一层导线的绘制：同一层导线的绘制：鼠标左键单击鼠标左键单击鼠标右键单击鼠标右键单击导线的起点导线的起点导线的终点导线的终点画完这段导线，画完这段导线，画下一段导线画下一段导线结束画线命令结束画线命令7/12/202498电路CAD：印刷电路板设计基础画完一段导线相应画完一段导线相应的飞线就消失了的飞线就消失了7/12/202499电路CAD：印刷电路板设计基础注意：注意：画线过程中可以用画线过程中可以用Shift+空格键空格键 切换导线模式切换导线模式系统自动放置的系统自动放置的过孔过孔不同层导线的绘制：不同层导线的绘制：顶层红色顶层红色，底层蓝色，底层蓝色 画完顶层导线后，用小键盘上的画完顶层导线后，用小键盘上的*键切换到底层继续画底层导线，键切换到底层继续画底层导线，系统会在换层的位置自动打过孔。系统会在换层的位置自动打过孔。7/12/2024100电路CAD：印刷电路板设计基础布线的原则布线的原则（1）输入输出段用的导线应尽量避免相邻平行，以免发生）输入输出段用的导线应尽量避免相邻平行，以免发生反馈耦合。反馈耦合。（2）导线的最小宽度主要有导线与绝缘基板间的粘附强度）导线的最小宽度主要有导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。和流过它们的电流值决定。（3）导线拐弯处一般取圆弧形，因为直角或锐角在高频电）导线拐弯处一般取圆弧形，因为直角或锐角在高频电路中会影响电气性能。路中会影响电气性能。7/12/2024101电路CAD：印刷电路板设计基础以实例以实例555时基集成电路人工创建时基集成电路人工创建PCB图图6 555时基集成电路时基集成电路7/12/2024102电路CAD：印刷电路板设计基础第第1步：加载网络表：用步：加载网络表：用Design|Load Nets命令命令7/12/2024103电路CAD：印刷电路板设计基础第第2步：在禁止布线层上绘制一个禁止布线框！步：在禁止布线层上绘制一个禁止布线框！有以下两种方法：有以下两种方法：（2）用）用Place|Keepout|Track 命令画一个框命令画一个框（1）Placement Tools工具栏工具栏包围加载的元件封装四周！包围加载的元件封装四周！一定要封闭！一定要封闭！7/12/2024104电路CAD：印刷电路板设计基础注意：禁止布线框必须封闭，并注意：禁止布线框必须封闭，并包围全部元件，才能自动布线包围全部元件，才能自动布线7/12/2024105电路CAD：印刷电路板设计基础第第3步：若网络表显示有错误，则回原理图改正；步：若网络表显示有错误，则回原理图改正；若网络表显示没有错误了，可以点击执行若网络表显示没有错误了，可以点击执行（Execute）加载）加载7/12/2024106电路CAD：印刷电路板设计基础加载完毕，将加载完毕，将所有元件封装所有元件封装都已经放在了都已经放在了禁止布线框中禁止布线框中7/12/2024107电路CAD：印刷电路板设计基础第第4步：元件的布局步：元件的布局-自动布局或手动布局！自动布局或手动布局！可以先利用自动布局然后再用手动布局进行调整。可以先利用自动布局然后再用手动布局进行调整。7/12/2024108电路CAD：印刷电路板设计基础第第5步步 自动布线和手动布线自动布线和手动布线7/12/2024109电路CAD：印刷电路板设计基础第第6步步 设计规则的检测设计规则的检测7/12/2024110电路CAD：印刷电路板设计基础电路板设计管理器包含文档管理器和电路板浏览器。u 文档管理器（Explorer）u 电路板浏览器（Browse PCB）5.8 PCB的设计管理器7/12/2024111电路CAD：印刷电路板设计基础Browse PCB下拉按钮包括：下拉按钮包括：Nets（网络管理）（网络管理）Components（元件管理）（元件管理）Library（元件封装库管理）（元件封装库管理）Net Classes（网络分类管理）（网络分类管理）Component Classes（元件分类管理）（元件分类管理）Violations（错误检查管理）（错误检查管理）Rules（规则符合查询管理）选项（规则符合查询管理）选项见后图见后图7/12/2024112电路CAD：印刷电路板设计基础Nets(网络管理网络管理)Components（元件管理）（元件管理）Libraries(元件封装库管理元件封装库管理)7/12/2024113电路CAD：印刷电路板设计基础Edit按钮：编辑网络名称和颜色等；Zoom按钮：确定网络显示的比例；Select按钮：将网络反相显示。Nodes区域：选择该网络上的焊盘，各选项功能是对焊盘进行属性编辑Current Layer区域：显示和更换当前的电路板层面导航框内显示选择的网络和焊盘在电路板图上的位置：Magnifier按钮：在导航框内移动时用于放大被选网络和焊盘周围的情 况，在电路板编辑窗口移动时可以移动整个电路板图；Configure按钮：设置放大比例；Nets（网络管理）（网络管理）7/12/2024114电路CAD：印刷电路板设计基础Components（元件管理）（元件管理）各个功能按钮的功能与网络管理类似，分别用于选择元件、编辑元件封装、设置放大比例和元件反相显示Libraries（元件封装库管理）（元件封装库管理）Browse按钮：选择已加入管理器的元件封装；Add/Remove按钮：添加或移去元件封装库；Edit按钮：进入元件封装编辑器编辑元件的封装图形；Place按钮：放置选择的元件封装到电路板图中；其余与前面类似7/12/2024115电路CAD：印刷电路板设计基础附录附录 附录附录1 常用元器件封装形式表（熟记并掌握其用法）常用元器件封装形式表（熟记并掌握其用法）附录附录2 Sch所生成网络表的常见错误所生成网络表的常见错误附录附录3 网络表导入时的常见错误网络表导入时的常见错误7/12/2024116电路CAD：印刷电路板设计基础附录附录1：常用元器件封装形式表（熟记并掌握其用法）：常用元器件封装形式表（熟记并掌握其用法）元件名称元件在电路原理图中的名字元件封装注释贴片电阻RES1、RES2、RES3、RES40402-7257其它两端帖片元件也如此电位器POT1、POT2（三端口可变电阻）VR-1-VR-5后缀不同，外形不同！无极性电容CAPRAD0.1RAD0.4数字表示两焊盘间距（无极性普通电容）。后缀大、外形大、容量大！极性电容ELECTRO1ELECTRO2CAPACITOR POLRB.2/.4（.2/.4，.3/.6，.4/.8，.5/1.0）/前数字表示两焊盘间距，/后数字表示电容外直径，（有极性电解电容）7/12/2024117电路CAD：印刷电路板设计基础XTAL1CRYSTAL石英晶体单列直插封装SIP4CON44脚连接器TO后的数字表示不同的晶体管封装TO46、TO92、TO126、TO220NPN，PNP三极管数字表示焊盘直径：DIODE0.4小功率DIODE0.7大功率DIODE0.4DIODE0.7DIODE二极管注释元件封装元件在电路原理图中的名字元件名称其中X表示引脚数SIPX 连接器等单列直插式其中XX表示引脚数DIP-XX74系列双列直插式7/12/2024118电路CAD：印刷电路板设计基础 1.引线重叠，增加了节点。引线重叠，增加了节点。2.元件引脚间缺少引线。元件引脚间缺少引线。3.元件的序号（元件的序号（Designator）重复）重复(Duplicate)。4.元件的封装（元件的封装（Footprint）与）与PCB所打开库的封装不一致。所打开库的封装不一致。5.电源的网络号不正确。电源的网络号不正确。如：接地端没有改为如：接地端没有改为GND；用电源符号作输出端用电源符号作输出端 6.元件引脚与封装引脚的编号不一致。元件引脚与封装引脚的编号不一致。元件引脚元件引脚:Name NumberName可标记引脚的名称，如可标记引脚的名称，如VCC，GND，+，-，1、2.Number应该和封装引脚的序号应该和封装引脚的序号Designator一致一致 7.自建元件的引脚方向不正确。自建元件的引脚方向不正确。附录附录2：Sch所生成网络表的常见错误所生成网络表的常见错误7/12/2024119电路CAD：印刷电路板设计基础n Footprint not found in library(封装未发现封装未发现)n Component not found(没有元件发现没有元件发现)n Node not found(没有发现焊盘没有发现焊盘)附录附录3：网络表导入时的常见错误：网络表导入时的常见错误7/12/2024120电路CAD：印刷电路板设计基础p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日