第6章印制电路板设计

第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》第6章印制电路板设计6.1规划印制电路板6.2放置元件封装6.3实体放置和属性设置6.4手工布局与手工调整6.5手工布线6.6自动布局6.7自动布线6.8生成PCB报表6.9PCB图输出第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》6.1规划印制电路板一、Protel99SE工作层的设置Protel99SE为我们提供了32层的铜膜信号板层，它们是顶层（Top）、底层(Bottom)和30个中间层(MidLayer1～14)。另外还分别提供了16层内部板层（InternalPlane）和16个机械板层（Mechanical）。请注意，布线层用到的越多，制作印制电路板的价格就越昂贵。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》在设计窗口单击鼠标右键，在弹出快捷菜单中选择“Options\BroadLayers…”命令，就可以看到如图6-1所示的“文档选项”对话框。也可以直接选择主菜单“Design\Options”命令。对话框有两个标签页，它们是“Layers”板层标签页和“Options”选项标签页，分别对应鼠标右键菜单中的“Options”下的“BroadLayers…”和“BroadOptions(电路板选项)”。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》“Layers”板层选项标签页1)“SignalLayers”信号板层区域用来设定信号层打开状态。信号层主要是电气布线的敷铜板层。信号板层包括32层。2)“InternalPlane”内部电源/接地区域用来设置电源和接地层，最多可设置16层。3)“Mechanical”机械板层区域机械板层主要是作为说明使用。机械板层最多可设置16层。4)Masks面膜区域本区域包括“SolderMask”阻焊板层和“PasteMask”锡膏板层设置。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》5)“Silkscreen”丝印层区域用来设定丝印层打开状态。丝印层主要用于绘制元件外形轮廓以及标识元件标号等。丝印层包括两层，即顶层丝印层（TopOverlay）和底层丝印层(BottomOverlay)。6)“Other”其他设置区域KeepOut(禁止布线层)禁止布线层用于画PCB的边界。MultiLayer(多层)选中表示打开多层（通孔层）。Drillguide（钻孔导引层）选中表示打开钻孔导引层。DrillDrawing（绘制钻孔图层）选中表示绘制钻孔图层。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》7)“System”系统设置区域DRCError选中表示显示自动布线检查错误信息。Connect选中表示显示飞线；如果不选，则不显示飞线。PadHoles选中表示显示焊盘通孔；若不选，则不显示焊盘通孔。ViaHoles选中表示显示过孔通孔；若不选，则不显示过孔通孔。VisibleGrid1选中表示显示第一组栅格点；若不选，则不显示第一组栅格点。VisibleGrid2选中表示显示第二组栅格点；若不选，则不显示第二组栅格点。8)其他按键在图6-1中，还有3个按键没有介绍，即“AllOn(全开)”、“AllOff(全关)”和“UsedOn(用了才开)”。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》二、PCB板层栈管理器执行菜单命令“Design\LayerStackManager”，或者在设计窗口单击鼠标右键，选择菜单“Options\LayerStackManager”命令，就可以看到如图6-2所示的层栈管理器对话框。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》在层栈管理器对话框中的右上角有6个按钮，单击“AddLayer”按钮可以添加中间信号层，单击“AddPlane”按钮可以添加内部电源/接地层，不过在添加这些层前，应该首先使用鼠标选中层的添加位置处。单击“Delete”按钮删除层，单击“MoveUp”按钮上移层，单击“MoveDown”按钮下移层，单击“Properties”可以设置所选层的属性。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》在图6-2左上方的“TopDielectric”或“BottomDielectric”前打对号，则您会看到立体图中的顶层或底层变为其他颜色。图6-2中间的层示意立体图左边为各工作层指示，右边为信号层间距绝缘层尺寸（Core）和层间预浸料坯（粘合剂类）的尺寸（Prepreg）。可以将光标移至“Core”或“Prepreg”上双击，即可看到图6-3所示对话框。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》如果用户需要设置某信号层的厚度，则可以选中该层，然后单击“Properties”按钮，系统将弹出图6-4所示的对话框，在该对话框中可以设置板层名称和信号层厚度。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》如果用户想设置焊接属性，则可以分别单击TopDielectric或BottomDielectric左边的按钮，系统会弹出如图6-5所示的对话框，可设置顶层或底层的焊接绝缘属性。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》三、机械板层的设置在设计窗口单击鼠标右键，选择执行菜单“Options\MechanicalLayers…”菜单命令，也可以直接执行“Design\MechanicalLayers…”菜单命令，即可获得图6-6所示的设置机械板层对话框。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》四、定义电路板形状及尺寸定义电路板形状及尺寸，实际上就是在禁止布线层（KeepOutLayer）上用走线绘制出一个封闭的多边形(一般情况下绘制成一个矩形)，多边形的内部即为布局的区域。一般根据原理图中的元器件数目、大小和分布来进行绘制。所绘多边形的大小一般都可以看作是实际印制电路板的大小。对于标准印制电路板，可以利用本章第一节讲述的“电路板向导”定义电路板。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》常用电路板形状和尺寸定义的操作步骤：1)将光标移至编辑区下面的工作层标签上的“KeepOutLayer”(禁止布线层)，单击鼠标左键，将禁止布线层设置为当前工作层。2)单击放置工具栏上的布线按钮，也可以执行“Place\InteractiveRouting”命令或先后按下P、T字母键。3)在编辑区中适当位置单击鼠标左键，开始绘制第一条边。4)移动光标到合适位置，单击鼠标左键，完成第一条边的绘制。依次绘线，最后绘制一个封闭的多边形。这里是一个矩形，如图6-7所示。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》5)单击鼠标右键或按下Esc键取消布线状态。要想知道定义的电路板大小是否合适，可以查看印制电路板的大小。查看的方法为：执行“Reports\BoardInformation”命令，如图6-8所示。也可以先后按下R和B字母键。执行上述操作之后，将调出图6-9所示的对话框第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》五、其他参数设置在设计窗口中单击鼠标右键，选择菜单“Options”下的“BroadOptions”就可以看到如图6-10所示的文档选项对话框。其参数内容简介如下：第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》1．“Grids”栅格设置（1）SnapX、SnapY设定光标每次移动（分别在X方向、Y方向）的最小间距。（2）ComponentX、ComponentY设定对器件移动操作时，光标每次在X方向、Y方向移动的最小间距。（3）VisibleKind设置格点显示方式。共有两种方式选择：一是“线状”；二是“点状”。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》2．“ElectricalGrid”电气栅格设置什么是电气栅格呢？简单地说就是在走线时，当光标接近焊盘或其他走线一定距离时，即被吸引而与之连接，同时在该处出现一个记号。如果选中“ElectricalGrid”，则在画导线的时候，系统将会以“GridRange（格点范围）”中设置的数据为半径，以光标所在位置为中心，向四周搜索电气节点。若在搜索半径内有电气节点的话，就会将光标自动移动到该节点上，并且在该节点上显示一个大圆点。若取消该功能，只需将“ElectricalGrid”前的对号去掉。建议使用此功能。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》3．“MeasurementUnit”计量单位设置系统使用的计量单位。在Protel99SE中，有两种计量单位可供选择，即“Imperial(英制单位)”和“Metric(公制单位)”。英制单位为“mil（密尔）”，1mil=0.0254mm；公制单位为“mm(毫米)”。公制单位的选择为我们在确定印制电路板尺寸和元件布局上提供了方便。计量单位的选择方法是：单击“MeasurementUnit”右边的下拉式按钮，然后在下拉菜单中选择需要的计量单位即可。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》6.2放置元件封装一、元件封装放置方法在放置元件封装时，首先要确保系统已经加载了所需的元件封装库。放置元件方法有：1）用鼠标单击放置工具栏中的放置元件封装图标，如图6-12示。之后，屏幕会出现如图6-13所示放置元件封装对话框。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》对图6-13中各选项说明如下：(1)Footprint（封装形式）此编辑框用于输入元件封装的名称。如：DIP40，AXIAL0.4，RAD0.2等。(2)Designator(元件标号)此编辑框用于输入元件封装的序号，如U1、U2、R1、C1等。(3)Comment(元件名称)此编辑框用于输入元件封装的标注名称或元件参数。如：8031、74LS373、22uF、470k等。在此对话框中输入所需内容，而后单击“OK”按钮即可调出元件。此时元件粘着在光标上，只要在编辑区中单击鼠标左键，就可将其放置。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》方法二：执行“Place\Component…”命令，也可以出现如图6-13所示的对话框。在此对话框中输入所需内容，而后单击“OK”按钮即可调出元件，在编辑区合适位置单击鼠标左键即可放置元件。方法三：按下字母热键P，松开后再按下字母热键C，就可以出现如图6-13所示的对话框放置元件。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》如果不熟悉元件封装的话，可以单击图6-13对话框中“Browse”按钮，从加载的元件封装库中浏览、选择所需元件，如图6-14所示。在图6-14中选中元件，单击“Place”按钮，可将选择的元件放置到编辑器中。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》方法四：在左边设计管理器“BrowsePCB”标签页中调用元件放置。首先将“Browse”栏内设为“Libraries”，并在库文件列表中选择所需库文件，然后在“Components”列表中选中要放置的元件，之后将光标指针移至“Place”按钮上单击鼠标左键，如图6-15所示。最后在编辑区中适当位置单击鼠标左键放置。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》二、元件放置举例表6-1列出了“振荡器和积分器”原理图所用元件。第6章印制电路板的设计《电子线路辅助设计Protel99SE》元件放置的操作步骤如下：1)执行“Edit\Origin\Set”菜单命令，将光标移至电路板布局区域内单击鼠标左键，设置相对原点。这样做的目的是：当布局区域不在当前可视编辑区内时，按动快捷键Ctrl+End可使布局区域显示在当前屏幕上。2)按下字母热键P，松开后再按下字母热键C，出现如图6-13所示放置元件封装对话框。在对话框的“Footpri