第6章_双面印制电路板设计举例

第6章双面印制电路板设计举例第6章双面印制电路板设计举例6.1原理图到印制板6.2设置工作层6.3元件布局操作6.4布线及布线规则6.5信号完整性分析6.6打印输出习题第6章双面印制电路板设计举例6.1原理图到印制板6.1.1利用PCB向导生成包含布线区的印制板文件操作过程如下：1．启动PCBWizard在Protel99、Protel99SE状态下，执行“File”菜单下的“New”命令，在图1-6所示窗口内单击“Wizards”标签；然后在图6-1所示窗口内，双击“PrintedCircuitBoardWizard”(印制电路板向导)文件图标，即可弹出如图6-2所示的PCB生成向导。第6章双面印制电路板设计举例图6-1向导列表第6章双面印制电路板设计举例图6-2PCB向导第6章双面印制电路板设计举例2．选择印制板类型单击图6-2中的“Next”按钮，在图6-3所示窗口内，选择度量单位(英制单位还是公制单位)及印制板种类后，单击“Next”按钮。第6章双面印制电路板设计举例图6-3选择印制板规格第6章双面印制电路板设计举例PCB向导提供了10种类型边框的印制板，其中：● CustomMadeBoard：用户自定义类型。● EurocardVMEBusFormat：欧规VMEBus适配卡。● IBMATBusFormat：IBMAT总线适配卡。● IBMXTBusFormat：IBMXT总线适配卡。● IBMPC-104BusFormat：IBMPC-104总线适配卡。● IBM&ApplePCIBusFormat：PCI总线适配卡。● IBMPCMCIABusFormat：IBMPCMCIA总线适配卡。● IBMPS/2BusFormat：IBMPS/2总线适配卡。● StandardBusFormat：标准总线适配卡。● SUNStandardBusFormat：SUN标准总线适配卡。第6章双面印制电路板设计举例建议选择英制单元(即mil)，因为多数元件标准封装图以mil为单位。对于非标准规格印制板，可选择“CustomMadeBoard”(用户自定义)。3．选择印制板尺寸参数在图6-3所示的印制板类型列表内，选择“CustomMadeBoard(用户自定义)”类型印制板后，单击“Next”按钮，将进入如图6-4所示的印制板外型结构、尺寸选择窗。第6章双面印制电路板设计举例图6-4用户自定义类型印制尺寸第6章双面印制电路板设计举例图中各项含义如下：● Width：矩形(Rectangular)，用户自定义(Custom)类型印制板的宽度。● Height：矩形(Rectangular)，用户自定义(Custom)类型印制板的高度。在没有特殊要求情况下，印制板形状一般选“矩形”，以方便下料切割；当安装空间有特殊要求时，可选择“Custom”(用户定义)，在随后提示框内再选择边框线形状，即可获得各种形状的异形板；尺寸大小由电路复杂程度决定，在布局前可适当取大一些，最终尺寸要等到布局结束后，结合印制板安装位置以及印制电路板外形尺寸国家标准GB9316－88规定选择。第6章双面印制电路板设计举例在图6-4所示窗口内，选择“Rectangular”或“Circular”后，即可在“Width”、“Height”文本盒内输入印制板边框宽、高尺寸(或单击“Next”按钮后，在图6-5所示窗口内，输入外型尺寸)。第6章双面印制电路板设计举例图6-5矩形及圆形印制板尺寸(a)矩形印制板尺寸；(b)圆形印制板尺寸第6章双面印制电路板设计举例值得注意的是，当选择“Custom”(用户自定义)类型时，必须先在“Width”、“Height”文本盒内输入印制板边框宽、高尺寸，然后单击“Next”按钮，在如图6-6所示窗口内选择边框形状，当选择“圆弧”边框时，还需进一步指定圆弧弓形的高度。第6章双面印制电路板设计举例图6-6自定义类型印制板边框及特例(a)自定义类型印制板边框设置；(b)用户自定义外型特例第6章双面印制电路板设计举例● BoundaryLayer：导电图形边框(即布线区边框)层，缺省时位于“KeepOutLayer”(禁止布线层)内，无须改变。● DimensionLayer：外边框(印制板切割边框)，缺省时位于“MechanicalLayer4”(机械层4)内，一般也不用改变。● KeepOutDistanceFormBoard：禁止布线层内到导电图形边框与机械层内印制板外边框的距离(缺省为50mil，即1.27mm)。考虑到切割时的误差，最好将外边框与布线区边框之间距离改为100mil。第6章双面印制电路板设计举例● LegendString：禁止/允许出现“板层名称”。● CornerCutoff：禁止/允许“缺角”。设置“缺角”的目的是为了便于放置印制板固定螺丝孔，当允许“缺角”时，单击“Next”按钮后，还将给出如图6-7所示的缺角尺寸选择框。第6章双面印制电路板设计举例图6-7缺角尺寸选择第6章双面印制电路板设计举例● InnerCutoff：禁止/允许“内部挖空”。利用“内部挖空”功能即可方便地在印制板布线区内设置一禁止布线区。当选择“内部挖空”时，单击“Next”按钮后，还将给出如图6-8所示的“内部挖空”区域尺寸选择框。第6章双面印制电路板设计举例图6-8内部挖空区域位置及尺寸第6章双面印制电路板设计举例● TitleBlock：禁止/允许出现“标题栏”。当“标题栏”选项处于选中状态时，单击“Next”按钮后，还将给出如图6-9所示的标题栏设置窗。第6章双面印制电路板设计举例图6-9标题栏设置窗第6章双面印制电路板设计举例值得注意的是，除CustomMadeBoard(用户自定义)类型外，其他九种类型印制板的外型结构、尺寸参数等已标准化。例如，在图6-3所示的印制板类型列表内选择“IBM&ApplePCIBusFormat”类型，单击“Next”按钮后，只需在图6-10所示窗口内指定PCI总线适配卡的种类。第6章双面印制电路板设计举例图6-10PCI总线适配卡种类选择第6章双面印制电路板设计举例单击“Next”按钮后，直接进入如图6-9所示的标题栏设置窗。4．确定印制板信号层单击图6-9窗口内的“Next”按钮，在图6-11所示的印制板信号层选择窗内选择印制板层数。第6章双面印制电路板设计举例图6-11选择印制板结构第6章双面印制电路板设计举例由于Protel99SEPCB生成向导信号层列表内没有提供单面板，因此，对单面板来说，可选择不带金属化过孔的两信号层印制板，并在随后的布线操作中禁止在元件面内走线。对于双面板来说，一般选择具有金属化过孔的双面板，以提高布线时的布通率。如果没有金属过孔，而仅依靠元件引脚实现两信号层的连接，很难连线。对于复杂数字电路系统，可采用2～8个信号层及2～4个电源地线层。例如，在四层板中，常用带金属化过孔的2个信号层和2个电源地线层。5．选择过孔类型选择印制板信号层、内电源地线层后，单击“Next”按钮，在图6-12所示窗口内，选择金属化过孔类型。第6章双面印制电路板设计举例图6-12过孔类型第6章双面印制电路板设计举例在双面板中，只能选择穿通形式过孔。即使在四层以上电路板中，也应尽量避免使用盲孔或掩埋孔。6．选择多数元件封装方式选择过孔类型后，单击“Next”按钮，在图6-13所示窗口内，根据电路板上多数元件封装形式选择元件安装类型。第6章双面印制电路板设计举例图6-13选择多数元件安装类型第6章双面印制电路板设计举例表面安装元件占用电路面积小，在小型、微型化电子设备中得到了广泛应用。选择“穿通式封装元件”时，还需在图6-14所示窗口内指定两元件引脚(100mil)之间走线的数目。第6章双面印制电路板设计举例图6-14选择穿通式封装引脚焊盘间走线数目第6章双面印制电路板设计举例焊盘间走线数目最多为两条，否则安全间距很难保证，焊接过程容易造成短路。7．设置布线规则设置了多数元件封装方式后，单击“Next”按钮，在如图6-15所示窗口内，设置印制导线最小宽度、过孔外径和孔径最小值、最小线间距(安全间距)等布线参数。第6章双面印制电路板设计举例图6-15布线规则第6章双面印制电路板设计举例8．保存模板单击“Next”按钮后，将显示如图6-16所示的对话窗，询问是否将该模板作为样板保存。第6章双面印制电路板设计举例图6-16保存模板第6章双面印制电路板设计举例单击“Next”按钮，并单击图6-17所示的“Finish”按钮，即可完成印制板创建操作过程，并显示出如图6-18所示的印制板边框。第6章双面印制电路板设计举例图6-17完成印制板导入提示第6章双面印制电路板设计举例图6-18生成的印制板边框第6章双面印制电路板设计举例当然，在以上操作中，均可以单击“Back”(返回)按钮，退到上一个设置窗口，修改有关设置项。可见，通过印制板向导生成的PCB文件，不仅含有边框，而且还有对准孔、尺寸等信息。生成印制板后，即可通过“更新”或装入网络表文件方式将原理图中元件封装形式及连接关系信息传送到印制板文件中。第6章双面印制电路板设计举例6.1.2通过“更新”方式实现原理图文件与印制板文件之间的信息交换在原理图编辑状态下，通过“UpdatePCB…”(更新PCB)命令，将原理图中元器件封装图及电气连接关系信息传递到PCB文件的操作过程如下：(1)在原理图编辑状态下，执行“Design”(设计)菜单下的“UpdatePCB…”(更新PCB)命令，在如图6-19所示的“UpdateDesign”(更新设计)对话窗内，指定有关选项内容。各选项设置依据如下：①选择“I/O端口、网络标号”连接范围。根据原理图结构，单击“Connectivity”(连接)下拉按钮，选择I/O端口、网络标号的作用范围：第6章双面印制电路板设计举例●对于单张电原理图来说，可以选择“SheetSymbol/PortConnections”、“NetLabelsandPortGlobal”或“OnlyPortGlobal”方式中的任一种。●对于由多张原理图组成的层次电路原理图来说：如果在整个设计项目(.prj)中，只用方块电路I/O端口表示上、下层电路之间的连接关系，也就是说，子电路中所有的I/O端口与上一层原理图中方块电路I/O端口一一对应，此外就再也没有使用I/O端口表示同一原理图中节点的连接关系，则将“Connectivity”(连接)设为SheetSymbol/PortConnections。第6章双面印制电路板设计举例图6-19“UpdateDesign”(更新设计)对话窗第6章双面印制电路板设计举例如果网络标号及I/O端口在整个设计项目内有效，即不同子电路中所有网络标号、I/O端口相同的节点均认为电气上相连，则将“Connectivity”(连接)设为NetLabelsandPortGlobal。如果I/O端口在整个设计项目内有效，而网络标号只在子电路图内有效，在原理图编辑过程中，严格遵守同一设计项目内不同子电路图之间只通过I/O端口相连，不通过网络标号连接，即网络标号只表示同一电路图内节点之间的连接关系时，则将“Connectivity”(连接)设为OnlyPortGlobal。第6章双面印制电路板设计举例②“Components”(元件)选择。当“Updatecomponentfootprint”选项处于选中状态时，将更新PCB文件中的元件封装图；当“DeleteComponents”选项处于选中状态时，将忽略原理图中没有连接的孤立元件。③根据需要选中“GeneratePCBrulesaccordingtoschematiclayer”选项及其下面的选项。(2)预览更新情况。单击“PreviewChange”(变化预览)按钮，观察更新后发生的改变，如图6-20所示。第6章双面印制电路板设计举例图6-20更新信息第6章双面印制电路板设计举例如果原理图不正确，则图6-20中的错误列表窗口内将列出错误原因，同时