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三明学院物理与机电工程系电子教研室实训目的通过本次实训，要求学生基本掌握用计算机绘制印刷电路板图的方法，学习Protel99SE绘制PCB的方法，实际绘制一个电路的PCB图。实训要求1、掌握建立绘制PCB图文件的方法。2、掌握绘制PCB图所用工具的使用方法。3、掌握修改PCB图的方法4、实际绘制一个电路的PCB图。5、检查PCB图是否绘制正确，并打印出来。实训步骤1、学习PROTE99-SE绘制PCB图的基本知识。2、学习绘制PCB图的基本方法。3、实际进行一个中等难度电路图的PCB图的绘制。4、对PCB图进行检查，看绘制是否正确，在正确的前提下，检查绘制的PCB图是否合理和美观。6.PCB印刷电路板设计•6.1相关知识•1.印刷电路板在覆铜板上用腐蚀的方法除去多余的铜箔而得到的可焊接电子元件的电路板。腐蚀后留下的可焊接元件的铜箔电路绝缘基板其分为：单面板双面板多层板2.层（layers）•层Layer的概念与许多软件中为实现图文色彩的嵌套与合成而引入的层的概念有所不同，Protel中的层不是虚拟的而是印刷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,一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线,在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔例如计算机主板所用的印板材料多在4层以上,这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层GroundLayer和PowerLayer。顶层Top中间层Mid绝缘层底层Bottom过孔Via3.丝印层（Overlay）•丝印层Overlay为方便电路的安装和维修等在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等例如元件标号和标称值元件外廓形状和厂家标志生产日期等等丝印层4。焊盘（Pad）•焊盘Pad焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念。焊盘类型要综合考虑该元件的形状大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素来进行设计。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘如圆、方、八角和定位用焊盘等，但有时这还不够用，需要自己编辑，例如对发热且受力较大电流较大的焊盘可自行设计成泪滴状的焊盘。各种焊盘5.各种膜Mask层•各类膜Mask不仅是PCB制作工艺过程中必不可少的而且更是元件焊装的必要条件按膜所处的位置及其作用膜可分为•元件面Top或焊接面Bottom阻焊膜SolderMask•元件面Top或焊接面Bottom助焊膜PasteMask•顾名思义，助焊膜是涂于焊盘上提高可焊性能的一层膜也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑，阻焊膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料用于阻止这些部位上锡。焊盘阻焊膜（SolderMask）丝印膜（Silkscreen）助焊膜（PastMask）各种膜（Mask）示意图6.2电路板制作流程图•单面印板的手工设计流程如下：新建PCB文件夹载入元件封装库调出电路元件手工元件布局手工布线PCB板打印输出PCB板外形尺寸设计印刷电路板可手工设计，也可自动设计，对一些简单的电路或异性的电路板，手工设计比较方便。6.2.1新建PCB文件夹•不论是手工设计还是自动设计PCB板，都必须先新建一个或多个PCB板设计文件夹，新建的方法与新建电路设计文件夹一样，在文件夹管理器中依次按一下F/N键，在打开的编辑器管理窗口中，双击标签，将PCB板编辑器载入当前文件夹管理器中，给其命名后，双击，便进入到PCB板编辑器窗口。PCB图的工具栏放置工具栏6.2.2PCB板外形尺寸设计•1。对PCB编辑环境进行设置•按D/O键，进入编辑器设置窗口，其下有两个标签页，Options标签页主要对各种栅格进行设置，它帮助我们在电路板中移动元件，确定元件的位置。对元件较少，尺寸较小的电路板，栅格大小可参考下图进行设置。6.2.2PCB板外形尺寸设计•2.可视栅格与可视层的设置,这里，我们只对可视栅格进行设置，如图所示。6.2.3PCB编辑器的层标签页•在进行PCB板设计之前，必须清楚当前所在设计层面，和它的作用，如元件层主要放置元件符号，焊接层主要放置元件焊盘，连接线，机械层主要放置机械加工孔，如定位孔等。一般，绘制不同的内容，应将其切换至相应的层面。顶层底层机械加工层丝印层禁止布线层复合层6.3PCB板外形尺寸设计•此项操作在禁止布线层KeepOutLayer进行，需将层标签页切换至该层，再按如下步骤进行：•1。显示坐标原点：依次按下T/P键，打开PCB属性设置窗口，单击Display标签页，勾选OriginMarker（原点标记）项，点OK确定。•2。重定坐标原点：单击绘图工具条上的图标，鼠标成十字形，将其在绘图窗口左下脚适当位置单击，此处便成为新的坐标原点。•3。单击绘图工具条上的图标，以新建原点为起点，根据实际要求，绘制出电路板的外框图。6.4载入元件封装库•元件的封装就是元件管脚的安装结构尺寸，它与电路中的元件符号是不一样的，两者之间是一个对应关系，同一个元件符号，可以有几个不同尺寸的封装。第一次设计PCB图，需先载入元件封装库，方法是：单击窗口左边PCB浏览器的下拉箭头，在下拉列表中双击Libraries，之后再单击下面的Add/Remove按钮，在弹出的对话框中，按右图的方法，打开所须的PCB元件封装图库，最后点OK确定。双击载入此通用图库6.5调出封装元件•单击绘图工具条上的图标，将弹出封装元件放置对话框，再单击Browse按钮，弹出封装元件浏览窗口，一方面，可通过滑动条查找所需元件封装，也可在Make窗口的*号前键入所需元件封装的首字母，OK后，可快速查找到所需元件，如查电阻，键入A，电容，键入R，三极管，键入T等，在元件列表中，通过元件封装显示窗口，选中需要的元件，单击Close按钮，回到放置元件对话框，在相应位置填入元件序号和元件参数，如下图，单击OK，该元件即被调入设计窗口。如果一次放入几个相同元件，元件序号会自动递增，无须每次填入。电容封装填入元件序号填入元件参数6.5.1常用元件封装图三极管电阻电容二极管单列插座双列插座6.5.2手工元件布局•元件布局就是把元件封装按一定要求布置在电路板上。手工元件布局与在电路图中调整元件的方法基本相同，主要有：•1.选取元件：点选（按住左键不放）、框选；•2.移动元件：点拖移动一个元件，框选移动多个元件•3.旋转元件：点选元件，然后按空格键；•4.翻转元件：点选元件，按Y键--上下翻转，X键--左右翻转；•5.删除元件：框选元件后，按Ctrl+Delete键；•6.复制、粘贴元件：框选元件后，执行Edit/Copy命令，并单击该元件。单击工具条上的图标，可将复制的元件粘贴到当前的PCB设计窗口中。•7.撒消选取状态：单击工具条上的图标即可。元件封装布局练习•参考下图，完成元件封装布局设计边框45X50新建原点布局操作时注意：1.不同操作应在不同层面进行。2元件标注位置和方向的调整与元件的调整方法相同。3布局结束后，PCB板的整体效果应整洁美观，查看方便。里面的三个定位孔暂时不画出。6.6手工布线•手工布线基本操作（切换至BottomLayer层）：•1。画连接导线：单击图标，鼠标变成十字形，可进行布线操作，单击左键确定导线起点，拖动鼠标就可画出线段，拐弯时单击左键，线段结束时单击右键，结束画线，双击右键。•2。编辑导线：要加粗或减细导线，双击该导线，•在弹出的对话框中，改变Width值即可，如图1：•3。移动导线：•单击导线，导线出现编辑节点，•此时，可用鼠标移动该导线，图2：•依次按下E/M/D键，光标变成十字形，若点击导线端点，•可拉长导线，图3：•点击导线中间，可在不断线的情况下，移动导线，图4：•5。删除导线：依次按下E/D键，光标成十字形，用其•单击要删除的线段既可，删除操作结束后，单击右键，•结束删除操作。12436.7PCB设计中的其他操作•1。放置焊盘•单击图标，光标自动粘贴上一焊盘，•在合适位置单击左键，就将其放置在该•处。•2。编辑焊盘•改变X、Y方向尺寸，可改变焊盘的大•小。改变Shape的选项，可改变焊盘的•形状。X方向尺寸Y方向尺寸园形方形八角形•3。放置图件（切换至层）•画圆心弧：单击图标，光标成十字形，在要画弧的地方单击，确定圆心位置，移动光标，拉出一个圆，大小合适后，单击左键定出半径，再移动光标至圆弧的起点处单击，确定出圆弧的起点，然后逆时针移动光标到合适位置单击，确定圆弧的终点。•画边缘弧：单击图标，光标成十字形，确定圆弧的起点后，单击左键，移动光标到合适位置单击，确定圆弧的终点。•结束画弧时，单击鼠标右键，结束画弧操作。6.7PCB设计中的其他操作1.放置尺寸：单击图标，光标成形，在需标注尺寸的起始端单击，拖动光标至尺寸终点，单击，结束此处标注，若双击，结束尺寸标注操作。•2.放置坐标点：单击图标，出现带坐标的十字形光标•，移动光标，坐标随之改变，将其放在合适位置，单击，即可显示该点的坐标，双击，则退出坐标点放置操作。•3.改变尺寸标注方式：双击标注好的尺寸，在弹出的对话框中，改变尺寸类型的选项可改变尺寸标注的方式，如图：6.7PCB设计中的其他操作6.8自动布线一、PCB图的设计过程.印刷电路板图的设计过程大致可用图2-1来表示。各个设计步骤简述如下：1、绘制电路图这是进行电路板图设计的先期工作，主要是完成电路原理图的绘制，包括生成网络表。当然，对于一些简单的电路，也可以不进行原理图的绘制，而直接进入PCB设计系统。2、规划电路板在绘制印刷电路板之前，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，是单面板还是双面板，各元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。图2-1自动设计印刷电路板图的设计过程3、设置参数参数的设置是电路板设计的重要步骤。设置参数主要是设置元件的参数、.板层、布线规则等。一般说来，有些参数用系统的默认值即可，有些参数在使用过Protel99SE后，经过第一次设置，以后几乎无须修改。4、装入网络表及元件封装网络表是进行电路板图自动布线的灵魂，也是电路原理图设计系统与印刷电路板图设计系统的接口。只有将网络表装入之后，才能完成对电路板的自动布线。网络表是由电路原理图执行有关命令后自动生成的。元件的封装就是元件的外形，对于每个装入的元件必须有相应的外形封装，才能保证电路板布线的顺利进行和在生产中元件的安装位置和板上的焊点位置一致。5、元件的布局元件的布局可以让Protel99SE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件，并自动将元件布置在电路板边框内。Protel99SE也可以让用户手工布局。元件的布局合理，才能进行下一步的布线工作。6、自动布线Protel99SE采用世界上最先进的无网格、基于形状的对角线自动布线技术。只要将有关的参数设置得当，元件的布局合理，自动布线的成功率几乎是100%。7、手工调整自动布线结束后，往往存在一些令人不满意的地方，需要进行手工调整。8、文件保存及输出完成电路板的布线后，保存完成的电路板图文件。然后利用各种图形输出设备，如打印机或绘图仪输出电路板的布线图。二、.建立设计PCB图文件在正式进行PCB图的设计之前，和绘制电路原理图一样，要先建立一个设计PCB图的文件。在Documents目录下新建一个*.PCB文件，这样做的目的是要让*.SCH和*.PCB在同一目录下。打开已经存在的电路设计数据库文件夹（以.ddb为后缀），执行FILE/NEW命令，在出现的“NEWDOCUMENT”对话框中，选取“PCBDOCUMENT”图标，单击“OK”按钮，就建立了一个在当前设计数据库文件夹中以.PCB为后缀的文件，文件的文件名可以自行更改。单击此文件，系统就进入印刷电路板编辑器，如图2-2所示。现在设计者可以在右边的电路板图中进行PCB制图了图2-2印刷电路板编辑器界面当然如果是要利用计算机的自动布线功能，还需要产生一个该电路原理