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机械工业出版社同名教材配套电子教案EDA技术基础（第2版）制作：福建信息职业技术学院郭勇第8章PCB手工布线本章要点8.1设置PCB元件库8.2规划电路板尺寸8.3放置元件、焊盘和过孔8.4元件布局8.5元件布线8.6PCB元件设计8.7手工布线实例本章要点●PCB布线前的准备工作：规划印制板、设置元件库●放置元件、焊盘及过孔●手工布局原则及手工布局●手工布线原则及手工布线●PCB元件设计返回PCB设计方法有手工布线和自动布线两种，对于简单的电路，采用手工布线效率更高。一般采用自动布线后的线条往往有些地方不够整齐，甚至还不合理，还需要进行手工布线调整。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设置元件库，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电路调整以下采用图8-1所示单管放大电路为例介绍手工布线方法。设计实例8.1设置PCB元件库在PCB设计前，必须将元件封装所在的元件库添加到当前库（Libraries）中，只有这样，这些元件才能被调用。图8-1中的元件封装都在系统提供的Advpcb.ddb设计数据库中的PCB_Footprints.lib封装元件库中。1.设置元件库在设计管理器中选中BrowsePCB，在Browse下拉列表框中选择Libraries，设置为元件库浏览器。单击Libraries栏下方的【Add/Remove】按钮，在弹出的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】完成操作，元件浏览器中将出现已加入的库文件。在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。2.浏览元件图形打开了某个数据库文件后，元件库浏览器的Library栏内将出现该数据库文件中的元件库名，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8-2所示。单击元件库浏览器右下角的Browse按钮，可以进行元件浏览，浏览窗口右下角的三个按钮可用来调节图形显示的大小。返回8.2规划电路板尺寸在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，一般的电路设计仅规划PCB的电气轮廓。8.2.1手工定义PCB板尺寸1.手工定义PCB板尺寸本例中采用公制规划尺寸，板的尺寸为70mm×40mm，具体步骤如下。⑴执行View→ToggleUnits，设置单位制为公制Metric。⑵执行Design→Options，在Layers选项卡中分别设置可视栅格1、2为1mm和10mm；在Options选项卡中设置捕获栅格为0.5mm。⑶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。⑷执行Place→Line放置连线，一般从工作区的左下角开始，定义一个闭合PCB边框，以此边框作为电路板的尺寸，如图8-3所示。此后，放置元件和布线都要在此边框内部进行。2.手工规划PCB中的技巧上述方法在画线的时候靠眼睛辨别，要寻找工作区的坐标原点，且很难确定线条长度，难以在该闭合处闭合，且容易在顶点处产生45°斜面。因此只有在画线时时刻注意状态栏左部的坐标信息，以便确定每一个顶点的坐标位置，才能顺利完成边框线的绘制，这种操作方法比较麻烦，实际使用中可以采用定义位置坐标的方法解决。⑴执行View→Toolbars→PlacementTools，打开放置工具栏。⑵单击放置工具栏上的图标，在工作区左下角处单击一下，将该点定义为相对坐标原点（0，0），沿此点往右为+x轴，往上为+y轴。⑶单击放置工具栏上的图标，设置边框线。此时光标上连着十字形，表示处于画线状态，单击鼠标左键确定连线起点，然后按一下快捷键J，接着再按快捷键L，屏幕弹出坐标跳跃对话框，如图8-4所示，在X栏和Y栏输入终点的x轴和y轴坐标70、0，单击【OK】按钮，光标跳跃到坐标（70，0）处，连按两次回车键确定此条连线。图8-4定义位置坐标⑷同样方法绘制好其他连线。用这种快捷键的方法比用移动光标的方法最突出的优点是定位准确，顶点可靠闭合，且不会在顶点产生45°斜面。8.2.2使用制板向导创建PCB板Protel99SE提供的制板向导中带有大量已经设置好的模板，这些模板中已具有标题栏、参考布线规则、物理尺寸和标准边缘连接器等，允许用户自定义电路板，并保存自定义的模板。1.使用已有的模板执行File→New建立新文档，屏幕弹出图8-5所示的对话框，选择Wizards选项卡，选中制板向导图标，系统启动图8-6所示的制板向导。单击图8-6中的【Next】按钮，进入图8-7所示的模板选择对话框，在其中可以选择所需的设计模板和所采用的单位制。下面以设计PCI32位的模板为例介绍模板的设计过程。⑴在图8-7中选中模板建立PCI模式的模板，设计的单位制选择为英制（Imperial）。⑵单击【Next】按钮，屏幕弹出印制板类型选择对话框，如图8-8所示，选择印制板类型PCIshortcard3.3V/32BIT。⑶单击图8-8中的【Next】按钮，屏幕弹出标题栏设置对话框，如图8-9所示，可以设置标题（DesignTitle）、公司名称（CompanyName）、PCB板编号（PCBPartNumber）、设计人员姓名（DesignersName）及联系电话（ContactPhone）。⑷设置好标题栏信息后，单击【Next】按钮，屏幕弹出信号层设置对话框，如图8-10所示。⑸设置好信号层后，单击【Next】按钮，屏幕弹出图8-11所示的过孔类型选择对话框，可以选择ThruholeViasonly（穿透式过孔）和BlindandBuriedViasonly（半掩埋式和掩埋式过孔）。⑹设置完过孔后，单击【Next】按钮，屏幕弹出图8-12所示的元件类型及放置方式设置对话框，设置元件类型为Surface-mountcomponents（帖片式）或Throughholecomponents（插针式）及元件是单面放置（选No）或双面放置（选Yes）。⑺设置完元件放置方式后，单击【Next】按钮，屏幕弹出图8-13所示的布线参数设置对话框，图中主要参数如下。MinimumTrackSize设置最小导线宽度；MinimumViaWidth设置过孔的最小外径；MinimumViaHoleSize设置过孔的最小内径；MinimumClearance设置导线之间的最小间距。⑻所有设置完毕，单击【Next】按钮，屏幕弹出结束模板设计对话框，单击【Finish】按钮完成PCB模板设计。设计完成的PCI32位的PCB模板如图8-14所示。2.自定义电路模板以下以自定义3000mil×2500mil的矩形板为例，说明自定义电路模板的方法。启动制板向导，选中创建自定义模板选项，进入自定义模板状态，屏幕弹出图8-15所示的电路模板参数设置对话框，主要参数如下。图8-15电路板参数设置⑴板的类型设置。有3种选择，即Rectangular（矩形）、Circular（圆形）和Custom（自定义）；主要参数有Width（宽度）、Height（高度）和Radius（半径，圆形板）。⑵层面设置。BoundaryLayer设置电路板边界所在层面，一般设置为KeepOutLayer；DimensionLayer设置物理尺寸所在层面，系统默认为mechanicalLayer4。⑶线宽设置。TrackWidth设置导线线宽；DimensionLineWidth设置标尺线线宽；KeepOutDistanceFromBoardEdge设置禁止布线层上的电气边界与电路板边界之间的距离。⑷其它选择设置。TitleBlock（标题栏显示设置）、LegendString（图例的字符串显示设置）、CornerCutoff（是否切掉电路板的4个角）、Scale（显示比例设置）、DimensionLines（尺寸线显示设置）、InnerCutoff（是否切掉电路板的中间部分）。将Width设置为3000mil，将Height设置为2500mil，单击【Next】按钮，屏幕弹出图8-16所示的自定义印制板外形对话框，此时还可以重新设置印制板的尺寸。定义好印制板尺寸后，单击【Next】按钮，设置边框缺角，屏幕弹出图8-17所示的对话框，在其中修改缺角的长、宽值，对不需要缺角的，都输入0。定义好印制板缺角后，单击【Next】按钮，屏幕弹出图8-18所示PCB开窗口对话框，可修改窗口的上下左右的位置和长、宽，修改方法同修改缺角是一样的。若不需要开窗口，则可将四个数据均设置为0。图8-16定义印制板外形图8-17定义印制板缺角此后分别设置标题栏信息、定义信号层、定义过孔类型、定义元件类型及放置方式、设置布线参数后，单击【Next】按钮，屏幕弹出一个对话框，若要保存模板，选中复选框，出现图8-19所示的保存模板对话框，输入模板名和模板说明后单击【Next】按钮，将当前模板保存，屏幕弹出完成消息对话框，单击【Finish】按钮结束设置。图8-18开窗口对话框图8-19保存模板返回8.3放置元件、焊盘和过孔当设置了元件库，规划印制板边框后，就可以在印制板上放置各种图件，如元件、焊盘、过孔和线条等。8.3.1放置元件1.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8-20所示，在Footprint栏中输入元件封装名，如图中的TO-92A；在Designator1栏中输入元件标号，如图中的V1；在Comment栏中输入元件的标称值或型号，如图中的9013。参数设置完毕，单击【OK】按钮，将元件移动到适当的位置单击鼠标左键放置元件。若不知道元件封装名，可以单击【Browse】按钮进行浏览，屏幕弹出图8-21所示的对话框，可以从中选择元件。放置元件后，系统提示继续放置同一类元件，元件标号自动加1（如V2），此时可以继续放置元件，单击【Cancel】按钮退出放置状态。本例中，在图8-3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-92A，如图8-22所示。图8-20放置元件对话框图8-21浏览元件对话框图8-22放置元件2.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，此时元件还未定义标号和标称值。3.元件属性设置打开元件属性的方法有两种，大多数情况下，在放置元件过程中，元件处于悬浮状态时，按键盘上的Tab键，屏幕弹出图8-23所示的元件属性对话框，进行元件属性编辑；当在元件已经固定在工作区中，则可以双击该元件，屏幕弹出元件属性对话框，修改元件属性。元件属性对话框共有Properties、Designator、Comment三个选项卡，其中Properties选项卡为该元件基本属性，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。Designator选项卡和Comment选项卡，都是定义其字符的属性，他