教程 第10章 基础PCB设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级二级二级二级二级二级二级二级二级二级二级,第三级,第四级,第五级,*,第10章,基,基础PCB设计,内容提示：,本章中对使,用,用PCB编,辑,辑器进行PCB设计的,过,过程做基本,的,的介绍，涉,及,及规划电路,板,板、引入网,络,络表、元件,布,布局、自动,布,布线、设计,规,规则的检查,以,以及结果输,出,出等步骤中,的,的基本操作,。,。,本章内容是,进,进行PCB,设,设计的基础,，,，主要让读,者,者熟悉PCB的设计环,境,境、PCB,设,设计的一般,流,流程以及设,计,计过程中的,基,基本操作，,为,为后面深入,学,学习PCB,设,设计技巧打,下,下良好的基,础,础。,学习要点：,规划电路板,引入网络表,元件的手工,布,布局,PCB的自,动,动布线,进行DRC,检,检查,使用绘图工,具,具修饰电路,板,板,电路板的打,印,印输出,2,10.1,规,规划电路,板,板,下面就具体,介,介绍一下其,操,操作过程。,(1)新建,一,一个PCB,文,文件并打开,。,。,(2)用鼠,标,标左键单击,放,放置对象工,具,具栏中的按,钮,钮，对应选,择,择Edit,OriginSet命令，用,于,于在工作区,设,设置相对原,点,点，此时光,标,标变为十字,形,形，如图10.1所示,，,，选择工作,区,区的某一点,，,，单击鼠标,左,左键，即可,将,将相对原点,设,设于该点，,之,之后的坐标,都,都会以这一,点,点为基准进,行,行显示，这,样,样可以方便PCB的设,计,计。,(3)用鼠,标,标左键单击,工,工作区下方,的,的板层切换,按,按钮中的KeepOutLayer按钮，将,禁,禁止布线层,设,设置为当前,层,层，如图10.2所示,。,。,3,10.1,规,规划电路,板,板,(4)用,鼠,鼠标左键单,击,击放置对象,工,工具栏上的,按,按钮，对应,于,于选择PlaceKeep OutTrack命令,，,，用来绘制,电,电气边框，,此,此时光标变,为,为十字形，,通,通过单击鼠,标,标左键确定,边,边框线的一,端,端，然后单,击,击鼠标左键,确,确定另一端,，,，即可绘制,出,出一条边框,线,线，如此绘,制,制一个矩形,区,区域作为电,气,气边界，如,图,图10.3,所,所示。,(5)单,击,击鼠标右键,，,，退出绘制,边,边框线状态,。,。,这样就确定,好,好了PCB,的,的电气范围,。,。,4,10.2,由,由原理图,生,生成PCB,在一般的设,计,计中会首先,进,进行电路原,理,理图的设计,，,，然后以原,理,理图为基础,进,进行PCB,的,的设计。在Protel 99SE中由设,计,计好的原理,图,图生成PCB文件有两,种,种途径：,直,直接在原理,图,图中更新PCB文件；,通过引入,网,网络表生成PCB。下,面,面分别进行,介,介绍。,5,10.2.1 由原,理,理图直接生,成,成PCB,Protel 99SE支持在,原,原理图中直,接,接进行PCB文件的更,新,新，这是Protel99 SE的新功能,。,。下面就对,其,其具体步骤,进,进行介绍。,(1)首先,打,打开设计好,的,的原理图文,件,件，如图10.4所示,。,。,(2)选择DesignUpdate PCB菜单命,令,令，如图10.5所示,。,。,(3)此时,会,会打开如图10.6所,示,示的对话框,，,，在这里进,行,行原理图和PCB文件,的,的同步设置,，,，通过建立,同,同步关系，,可,可以实现原,理,理图和PCB文件之间,的,的相互更新,，,，既可以通,过,过修改原理,图,图直接对PCB电路进,行,行相应的修,改,改，也可按,照,照PCB文,件,件中的修改,更,更新原理图,文,文件。,6,10.2.1 由原,理,理图直接生,成,成PCB,(4)设,置,置好原理图,与,与PCB文,件,件的同步选,项,项后可以用,鼠,鼠标左键单,击,击对话框左,下,下角的PreviewChanges按钮,，,，打开如图10.8所,示,示的预览PCB更改对,话,话框。在该,对,对话框中列,出,出了将会对,目,目标PCB,文,文件所作的,各,各种修改。,如,如选中Only show errors复,选,选框则仅会,显,显示存在错,误,误的条目。,可,可以通过单,击,击Report按钮生,成,成同步设置,报,报表文件，,如,如图10.9所示。,(5)用,鼠,鼠标左键单,击,击Execute按钮,，,，即可将原,理,理图中的元,件,件及其连接,关,关系引入PCB文件中,，,，如图10.10所示,。,。,7,10.2.2 引入,网,网络表,下面就来具,体,体地介绍一,下,下其操作步,骤,骤。,(1)新建,一,一个PCB,文,文件并打开,。,。,(2)选择DesignLoad Nets菜单命令,，,，如图10.11所示,，,，这时会打,开,开如图10.12所示,的,的加载网络,表,表设置对话,框,框。,(3)用鼠,标,标左键单击Browse按钮，打,开,开如图10.13所示,的,的网络表文,件,件选择对话,框,框。,8,10.2.2 引入,网,网络表,(4),选,选,择,择,要,要,加,加,载,载,的,的,网,网,络,络,表,表,文,文,件,件,，,，,单,单,击,击OK,按,按,钮,钮,，,，,回,回,到,到,加,加,载,载,网,网,络,络,表,表,设,设,置,置,对,对,话,话,框,框,，,，,如,如,图,图10.14,所,所,示,示,，,，,可,可,以,以,看,看,到,到,所,所,选,选,网,网,络,络,表,表,会,会,将,将,当,当,前,前PCB,文,文,件,件,所,所,作,作,的,的,修,修,改,改,列,列,在,在,对,对,话,话,框,框,中,中,。,。,(5),用,用,鼠,鼠,标,标,左,左,键,键,单,单,击,击Execute,按,按,钮,钮,即,即,可,可,将,将,所,所,选,选,网,网,络,络,表,表,加,加,载,载,，,，,结,结,果,果,如,如,图,图10.15,所,所,示,示,。,。,9,10.2.3,常,常,见,见,错,错,误,误,和,和,警,警,告,告,如,图,图10.16,所,所,示,示,，,，,开,开,始,始,在,在PCB,中,中,加,加,载,载,网,网,络,络,表,表,时,时,，,，,经,经,常,常,会,会,遇,遇,到,到,很,很,多,多,错,错,误,误,，,，,主,主,要,要,有,有,以,以,下,下,几,几,种,种,。,。,1,Error,：,：Footprint*notfoundinLibrary,发,生,生,此,此,错,错,误,误,的,的,原,原,因,因,是,是,由,由,于,于,在,在,原,原,理,理,图,图,中,中,没,没,有,有,为,为,元,元,件,件,指,指,定,定,封,封,装,装,形,形,式,式,，,，,或,或,是,是,所,所,指,指,定,定,的,的,封,封,装,装,在,在,当,当,前,前,加,加,载,载,的,的,封,封,装,装,信,信,息,息,库,库,中,中,没,没,有,有,定,定,义,义,。,。,2,Warning,：,：Alternativefootprint*,发,生,生,该,该,错,错,误,误,的,的,原,原,因,因,是,是,系,系,统,统,在,在,加,加,载,载,元,元,件,件,封,封,装,装,时,时,在,在,库,库,中,中,没,没,有,有,发,发,现,现,相,相,应,应,的,的,定,定,义,义,，,，,但,但,发,发,现,现,了,了,此,此,元,元,件,件,可,可,选,选,的,的,其,其,他,他,封,封,装,装,形,形,式,式,，,，,并,并,进,进,行,行,了,了,替,替,换,换,。,。,3,Error,：,：Componentnotfound,发,生,生,此,此,错,错,误,误,的,的,原,原,因,因,是,是,由,由,于,于,前,前,面,面,的,的,错,错,误,误,使,使,得,得,元,元,件,件,没,没,有,有,加,加,入,入,网,网,络,络,宏,宏,中,中,，,，,所,所,以,以,在,在,加,加,入,入,网,网,络,络,时,时,显,显,示,示,了,了,元,元,件,件,没,没,有,有,找,找,到,到,的,的,错,错,误,误,，,，,一,一,般,般,在,在,改,改,正,正,了,了,前,前,面,面,的,的,元,元,件,件,封,封,装,装,问,问,题,题,之,之,后,后,，,，,这,这,里,里,的,的,错,错,误,误,也,也,会,会,随,随,之,之,被,被,修,修,正,正,。,。,10,10.2.4,网,网,络,络,表,表,的,的,管,管,理,理,对,网,网,络,络,表,表,文,文,件,件,不,不,能,能,直,直,接,接,进,进,行,行,修,修,改,改,。,。,要,要,对,对,网,网,络,络,表,表,进,进,行,行,修,修,改,改,，,，,一,一,是,是,修,修,改,改,原,原,理,理,图,图,中,中,的,的,相,相,应,应,设,设,置,置,，,，,然,然,后,后,重,重,新,新,生,生,成,成,网,网,络,络,表,表,，,，,二,二,是,是,在,在,加,加,载,载,时,时,对,对,具,具,体,体,条,条,目,目,进,进,行,行,修,修,改,改,。,。,用鼠标,左,左键双,击,击加载,的,的条目,，,，可以,打,打开如,图,图10.22,所,所示的,宏,宏命令,修,修改对,话,话框，,在,在这里,可,可以修,改,改由网,络,络表生,成,成的宏,命,命令的,类,类型及,其,其参数,。,。,11,10.3,元,元 件,布,布,局,局,加载网,络,络表并,完,完全正,确,确后，PCB,中,中就有,了,了与原,理,理图中,相,相对应,的,的各个,元,元件，,同,同时，,各,各个元,件,件之间,的,的电气,连,连接关,系,系也根,据,据原理,图,图的定,义,义用飞,线,线表示,出,出来，,如,如图10.28所示,。,。,12,10.3.1,元,元,件,件的选,取,取和移,动,动,在对元,件,件布局,时,时，一,般,般先按,功,功能模,块,块对整,体,体进行,规,规划，,然,然后将,相,相互之,间,间联系,最,最紧密,的,的元件,尽,尽量靠,近,近，从,而,而方便,布,布线，,并,并易使,连,连线缩,短,短。在,这,这一过,程,程中，,免,免不了,要,要频繁,进,进行元,件,件的选,取,取和移,动,动。在PCB,中,中，元,件,件的选,取,取和移,动,动操作,同,同原理,图,图中类,似,似，下,面,面就进,行,行具体,的,的介绍,。,。,1选,取,取对象,(1),通,通过主,工,工具栏,按,按钮,(2),通,通过菜,单,单命令,(3),使,使用键,盘,盘快捷,键,键,(4),通,通过设,置,置对象,属,属性,2移,动,动对象,(1),拖,拖动单,个,个元件,(2),拖,拖动多,个,个对象,(3),使,使用主,工,工具栏,按,按钮,(4),通,通过执,行,行菜单,命,命令,(5),使,使用键,盘,盘快捷,键,键,13,10.3.2,对,对,齐,齐元件,PCB,最,最终是,要,要制作,出,出来的,，,，出于,美,美观的,考,考虑，,也,也需要,元,元件的,放,放置要,尽,尽量整,齐,齐。为,满,满足这,种,种需求,，,，Protel 99 SE的PCB设,计,计器提,供,供了多,种,种元件,排,排列命,令,令，在ToolsInteractivePlacement,菜,菜单下,，,，如图10.42所,示,示。,此外Protel99SE还,专,专门提,供,供了元,件,件排列,工,工具栏,，,，如图10.43所,示,示。,14,10.4,自,自 动,布,布,线,线,调整好,布,布局后,，,，就可,以,以进行PCB,的,的布线,了,了。这,里,里仅对PCB,的,的自动,布,布线功,能,能进行,一,一些简,单,单介绍,。,。对于,元,元件比,较,较少、,连,连接关,系,系不复,杂,杂的PCB应,用,用，使,用,用默认,的,的自动,布,布线功,能,能就能,够,够很轻,松,松地完,成,成。具,体,体操作,过,过程如,下,下。,(1),选,选择AutoRoute,All菜单,命,命令，,如,如图10.49所示,，,，打开,如,如图10.50所示,的,的自动,布,布线设,置,置对话,框,框。,(2),对,对自动,布,布线的,选,选项进,行,行设置,。,。,(3),设,设置好,自,自动布,线,线参数,，,，单击RouteAll,按,按钮，,开,开始布,线,线。,布线结,果,果如图10.52所,示,示。,15,10.5,设,设计规,则,则检查,对PCB进行,布,布线后,，,，可以,应,应用Protel99SE提,供,供的设,计,计规则,检,检查(DesignRuleCheck，DRC)功能,对,对其进,行,行检查,，,，该功,能,能可以,确,确定设,计,计是否,满,满足设,计,计规则,。,。DRC可以,测,测试各,种,种违反,走,走线的,情,情况，,如,如安全,错,错误、,未,未走线,网,网络、,线,线宽冲,突,突等。,在,在电路,不,不很复,杂,杂的时,候,候，主,要,要是检,查,查是否,有,有未连,接,接的引,脚,脚以及,是,是否有,冲,冲突等,，,，从而,避,避免一,些,些疏忽,导,导致的,错,错误，,提,提高PCB的,正,正确性,。,。,16,10.5.1,检,检,查,查选项,设,设置,如图10.53所示,，,，执行ToolsDesignRuleCheck菜,单,单命令,，,，打开,如,如图10.54所示,的,的检查,选,选项设,置,置对话,框,框。,其中各,选,选项含,义,义如下,。,。,(1)Routing Rules选项,组,组,(2)Manufacturing Rules选项,组,组,(3)High Speed Rules选项,组,组,(4)SignalIntegrity Rules选项,组,组,(5)PlacementRules,选,选项组,(6)Options选项,组,组,17,10.5.2,运,运,行,行DRC,设置好,需,需要进,行,行检查,的,的内容,，,，用鼠,标,标左键,单,单击RunDRC,按,按钮，,开,开始进,行,行规则,检,检查。,检,检查结,束,束后会,生,生成一,个,个报表,文,文件，,如,如图10.56所示,。,。其中,记,记录了,运,运行DRC的,参,参数以,及,及检查,到,到的冲,突,突信息,。,。,18,10.6,使,使用绘,图,图工具,10.6.1,放,放,置,置工具,栏,栏,同原理,图,图设计,类,类似，,在,在PCB编辑,器,器中也,提,提供了,绘,绘图工,具,具，用,户,户可以,应,应用这,些,些工具,在,在PCB图中,放,放置一,些,些说明,性,性的符,号,号，便,于,于对PCB的,理,理解。,如,如图10.57所示,。,。,19,10.6.2,放,放,置,置字符,串,串,在绘制PCB,时,时，经,常,常要在,板,板上放,置,置一些,文,文字，,作,作为说,明,明或注,释,释。放,置,置字符,串,串的步,骤,骤如下,。,。,(1),用,用鼠标,左,左键单,击,击放置,工,工具栏,中,中的按,钮,钮，或,执,执行PlaceString菜,单,单命令,，,，此时,光,光标变,为,为十字,形,形，并,带,带有一,个,个即将,放,放置的,字,字符串,。,。,(2),在,在适当,位,位置单,击,击鼠标,左,左键，,即,即可放,置,置一个,字,字符串,，,，如图10.58所,示,示。,(3),此,此时光,标,标仍然,处,处于放,置,置字符,串,串状态,，,，可以,继,继续放,置,置下一,个,个字符,串,串。,(4),单,单击鼠,标,标右键,或,或按键,盘,盘上的Esc,键,键，结,束,束或取,消,消放置,。,。,20,10.6.3,放,放,置,置坐标,在PCB中可,以,以放置,某,某一点,的,的坐标,值,值，其,操,操作步,骤,骤如下,。,。,(1),用,用鼠标,左,左键单,击,击放置,工,工具栏,中,中的按,钮,钮，或,执,执行PlaceCoordinate,菜,菜单命,令,令，此,时,时光标,变,变为十,字,字形，,并,并带有,光,光标当,前,前位置,的,的坐标,值,值。,(2),在,在适当,位,位置单,击,击鼠标,左,左键，,即,即可放,置,置坐标,对,对象，,如,如图10.60所示,。,。,(3),此,此时光,标,标仍然,处,处于放,置,置字符,串,串状态,，,，可以,继,继续放,置,置下一,个,个坐标,。,。,(4),单,单击鼠,标,标右键,或,或按键,盘,盘上的Esc,键,键，结,束,束或取,消,消放置,。,。,21,10.6.4,放,放,置,置尺寸,标,标注,在PCB中还,可,可以放,置,置尺寸,标,标注，,方,方便电,路,路板的,制,制作，,其,其操作,步,步骤如,下,下。,(1),用,用鼠标,左,左键单,击,击放置,工,工具栏,中,中的按,钮,钮，或,选,选择PlaceDimension菜,单,单命令,，,，此时,光,光标变,为,为十字,形,形，并,带,带有尺,寸,寸标注,符,符号。,(2),在,在适当,位,位置单,击,击鼠标,左,左键，,确,确定尺,寸,寸标注,的,的一个,点,点。,(3)拖,动,动鼠,标,标到,下,下一,个,个点,，,，此,时,时会,出,出现,两,两个,点,点之,间,间的,距,距离,标,标注,，,，单,击,击鼠,标,标左,键,键确,定,定第,二,二点,，,，如,图,图10.62,所,所示,。,。,(4)此,时,时光,标,标仍,然,然处,于,于放,置,置尺,寸,寸标,注,注状,态,态，,可,可以,继,继续,放,放置,下,下一,个,个尺,寸,寸标,注,注。,(5)单,击,击鼠,标,标右,键,键或,按,按键,盘,盘上,的,的Esc,键,键，,结,结束,或,或取,消,消放,置,置。,22,10.6.5,绘,绘制,圆,圆和,圆,圆弧,在PCB,编,编辑,器,器中,提,提供,了,了多,种,种绘,制,制圆,弧,弧的,方,方法,，,，分,别,别介,绍,绍如,下,下。,1,边,边缘,法,法,边缘,法,法是,通,通过,圆,圆弧,上,上的,起,起点,和,和终,点,点来,确,确定,圆,圆弧,的,的方,法,法,2,中,中心,法,法,中心,法,法是,通,通过,确,确定,圆,圆弧,的,的圆,心,心、,起,起点,和,和终,点,点来,绘,绘制,圆,圆弧,的,的方,法,法,3,角,角度,旋,旋转,法,法,角度,旋,旋转,法,法是,通,通过,依,依次,确,确定,圆,圆弧,的,的起,点,点、,圆,圆心,和,和终,点,点来,绘,绘制,圆,圆弧,的,的方,法,法,4,绘,绘制,圆,圆,Protel99SE,的,的PCB,编,编辑,器,器还,提,提供,了,了直,接,接绘,制,制圆,的,的工,具,具,23,10.7,电,电路,板,板图,的,的输,出,出,10.7.1PCB图,的,的三,维,维查,看,看,Protel99SE,提,提供,电,电路,板,板的,三,三维,立,立体,查,查看,功,功能,，,，使,用,用该,功,功能,可,可以,显,显示PCB板,的,的三,维,维立,体,体效,果,果，,给,给设,计,计者,提,提供,一,一定,的,的参,考,考。,用鼠,标,标左,键,键单,击,击主,工,工具,栏,栏上,的,的按,钮,钮，,或,或选,择,择ViewBoardIn3D菜,单,单命,令,令，,即,即可,生,生成,当,当前PCB文,件,件的,三,三维,效,效果,图,图，,如,如图10.70所,示,示。,24,10.7.2PCB文,件,件的,导,导出,具,体,体,导,导,出,出,过,过,程,程,如,如,下,下,。,。,选,择,择File,Export,菜,菜,单,单,命,命,令,令,，,，,如,如,图,图10.71,所,所,示,示,，,，,打,打,开,开ExportFile(,导,导,出,出,文,文,件,件),对,对,话,话,框,框,，,，,在,在,该,该,对,对,话,话,框,框,中,中,选,选,择,择,保,保,存,存,路,路,径,径,，,，,输,输,入,入PCB,文,文,件,件,的,的,名,名,称,称,，,，,选,选,择,择,保,保,存,存,类,类,型,型,，,，,用,用,鼠,鼠,标,标,左,左,键,键,单,单,击,击OK,按,按,钮,钮,，,，,如,如,图,图10.72,所,所,示,示,，,，,即,即,可,可,将,将PCB,文,文,件,件,导,导,出,出,到,到,指,指,定,定,的,的,位,位,置,置,。,。,25,10.7.3,打,打,印,印,输,输,出,出,完,成,成PCB,的,的,设,设,计,计,后,后,，,，,还,还,可,可,以,以,将,将,页,页,面,面,打,打,印,印,出,出,来,来,，,，,便,便,于,于,在,在,焊,焊,接,接,元,元,件,件,以,以,及,及,电,电,路,路,检,检,查,查,时,时,对,对,照,照,，,，,其,其,过,过,程,程,如,如,下,下,。,。,选,择,择File,Print/Preview,菜,菜,单,单,命,命,令,令,，,，,进,进,入,入,如,如,图,图10.73,所,所,示,示,的,的,打,打,印,印,预,预,览,览,界,界,面,面,，,，,此,此,时,时,选,选,择,择File,SetupPrinter,命,命,令,令,，,，,会,会,打,打,开,开,如,如,图,图10.74,所,所,示,示,的,的,打,打,印,印,机,机,设,设,置,置,对,对,话,话,框,框,，,，,设,设,置,置,好,好,打,打,印,印,机,机,的,的,各,各,个,个,参,参,数,数,，,，,单,单,击,击OK,按,按,钮,钮,，,，,即,即,可,可,开,开,始,始,打,打,印,印,。,。,26,10.8,本,本,章,章,小,小,结,结,本,章,章,中,中,介,介,绍,绍,了,了PCB,设,设,计,计,的,的,一,一,般,般,过,过,程,程,以,以,及,及,一,一,些,些,基,基,本,本,操,操,作,作,，,，,通,通,过,过,本,本,章,章,的,的,学,学,习,习,，,，,读,读,者,者,应,应,该,该,熟,熟,悉,悉PCB,的,的,设,设,计,计,环,环,境,境,，,，,同,同,时,时,能,能,够,够,进,进,行,行,简,简,单,单PCB,板,板,的,的,制,制,作,作,。,。,在,本,本,章,章,中,中,对,对,网,网,络,络,表,表,的,的,引,引,入,入,以,以,及,及,元,元,件,件,的,的,手,手,工,工,布,布,局,局,是,是PCB,设,设,计,计,中,中,经,经,常,常,要,要,涉,涉,及,及,的,的,，,，,希,希,望,望,读,读,者,者,能,能,够,够,熟,熟,练,练,掌,掌,握,握,。,。,对,对,于,于,自,自,动,动,布,布,线,线,以,以,及,及,设,设,计,计,规,规,则,则,的,的,设,设,置,置,技,技,巧,巧,，,，,会,会,在,在,后,后,面,面,的,的,章,章,节,节,中,中,进,进,行,行,更,更,深,深,入,入,的,的,介,介,绍,绍,，,，,这,这,里,里,仅,仅,对,对,其,其,进,进,行,行,了,了,基,基,本,本,的,的,介,介,绍,绍,。,。,27,