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印刷电路板PCB(PrintCircuitBoard)设计印刷电路板的设计步骤设计印刷电路板的大致步骤可以用下面的流程图来表示。开始先期准备工作环境设置电路板设置引入网络表、修改封装元件布局自动布线手工调整布线整体编辑输出打印结束印制电路板的设计步骤PCB基本概念有关电路板的几个基本概念◆铜膜线：简称导线，是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。◆元件封装(1)、元件封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置。(2)、元件封装只是元件的外观和焊点位置，纯粹的元件封装仅仅是空间的概念，因此不同的元件可以共用同一个元件封装；另一方面，同种元件也可以有不同的封装，如RES2代表电阻，它的封装形式有AXAIL0.3、AXAIL0.4、AXAIL0.6等等，所以在取用焊接元件时，不仅要知道元件名称还要知道元件的封装。(3)、元件的封装可以在设计电路原理图时指定，也可以在PCB编辑器引进网络表时指定。(4)、元件封装的编号:元件类型+焊点距离（焊点数）+外形尺寸◆常用元件的封装电阻类及无极性双端元件：AXIAL0.3~AXIAL1.0无极性电容：RAD0.1~RAD0.4有极性电容：RB.2/.4~RB.5/1.0二极管：DIODE0.4及DIODE0.7石英晶体振荡器：XTAL1晶体管：TO-xxx(TO-3,TO-5)可变电阻：VR1~VR5双列直插集成块：DIP-8~DIP-40,其中8~40指有多少脚，８脚的就是DIP8。单列直插集成块：SIPx，x表示引脚数。◆飞线：用来表示连接关系的线。它只表示焊盘之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具备实质性的电气连接关系。飞线在手工布线时可起引导作用，从而方便手工布线。飞线是在引入网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间一旦完成实质性的电气连接，则飞线自动消失。当同一网络中，部分电气连接断开导致网络不能完全连通时，系统就又会自动产生飞线提示电路不通。利用飞线的这一特点，可以根据电路板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线。飞线示意图◆焊盘（Pad）的作用是放置、连接导线和元件引脚。◆过孔（Via）的主要作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有3种。穿透式过孔（Through）：从顶层一直打到底层的过孔。半盲孔（Blind）：从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从某个中间层通到底层的过孔。盲孔（Buried）：只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层或底层的过孔。电路板结构示意图◆单面板：电路板一面敷铜(焊接面），另一面没有敷铜，敷铜的一面用来布线及焊接，另一面放置元件（元件面）。单面板成本低，但只适用于比较简单的电路设计。◆双面板：电路板的两面都敷铜，所以两面都可以布线和放置元件，顶面（元件面）和底面（焊接面）之间的电气连接是靠过孔实现的。由于两面都可以布线，所以双面板适合设计比较复杂的电路，应用也最为广泛。◆多层板：不但可以在电路板的顶层和底层布线，还可以在顶层和底层之间设置多个可以布线的中间工作层面。用多层板可以设计更加复杂的电路。◆长度单位及换算：AltiumDesigner的PCB编辑器支持英制（mil）和公制（mm）两种长度计量单位。它们的换算关系是：100mils=2.54mm（其中1000mils=1Inches）。执行菜单命令【View】/【ToggleUnits】就能实现这两种单位之间的相互转换。也可以按快捷键Q进行转换。转换后工作区坐标的单位和其他长度信息的单位都会转换为mm（或mil）。◆安全间距：进行印刷电路板的设计时，为了避免导线、过孔、焊点及元件的相互干扰，必须使它们之间留出一定的距离，这个距离称之为安全间距（Clearance）。工作层面的类型AltiumDesigner提供了若干不同类型的工作层面，包括:◆32个信号层（Signallayers）,主要包括(Toplayer)、(Bottomlayer)、(Midlayer1)…(Midlayer30)。◆16个内部电源层/接地层（Internalplanelayers），分别为（InternalPlane1)~(InternalPlane16)。◆16个机械层（Mechanicallayers），分别为（Mechnical1)~(Mechanical16)。◆2个阻焊层：分别是顶层（TopSolder)、底层（BottomSolder)。◆2个助焊层：分别是顶层（TopPaste)、底层（BottomPaste)。◆2个丝印层:分别是顶层（TopOverlay)、底层（BottomOverlay)。◆其他工作层面（Others）钻孔引导层（DrillGuide）、钻孔视图层（DrillDrawing）、禁止布线层（Keep-OutLayer)、多层（Multi-Layer)电路板的层面下面介绍各工作层面的功能。1．信号层（Signallayers）信号层主要是用来放置元件（顶层和底层）和导线的。2．内部电源/接地层（Internalplanelayers）内部电源/接地层主要用来放置电源线或地线。3．机械层（Mechanicallayers）机械层一般用于放置有关制板和装配方法的信息。例如标示PCB板的尺寸、边界标志等。4．阻焊层（Soldermasklayers）阻焊层有2个TopSolder（顶层阻焊层）和BottomSolder（底层阻焊层），用于在设计过程中匹配焊盘，防止焊锡走到不该焊接的位置，并且是自动产生的。5．助焊层(Pastemasklayers）助焊层用于将SMD元件贴到电路板上。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。6．丝印层（Silkscreenlayers）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。不少初学者设计丝印层的有关内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上，字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊，还有的把元件标号打在相邻元件上，如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是：”不出歧义，见缝插针，美观大方”。7．钻孔层（Drilllayer）钻孔层主要是为制造电路板提供钻孔信息，该层是自动计算的。AltiumDesign提供Drillguide和Drilldrawing两个钻孔层。8．禁止布线层(KeepOutLayer）禁止布线层用于定义放置元件和布线区域的。9．多层（Multilayers）多层代表信号层，任何放置在多层上的元件会自动添加到所在信号层上，所以可以通过多层，将焊盘或穿透式过孔快速地放置到所有的信号层上。其他层（Other）：是仅供显示的层面，不参与电路板的实际制造。这些层面包括：10．DRC错误层（DRCErrors）用于显示违反设计规则检查的信息。11．连接层（Connection）该层用于显示元件、焊盘和过孔等对象之间的内部电气连线。12.可视栅格层（VisibleGrid)用于显示栅格、包括Visiable1和Visialbe2两个层面。13.焊盘层（PadHoles)用来显示Pad孔。14.过孔层（ViaHoles)用来显示Via孔。6.3创建PCB图文件新建一个PCB图文件可以进入设计文件夹“【Document】”，执行菜单命令【File】/【New】或在工作区内单击鼠标右键，选择【New】选项，会弹出如图6-2所示的选择文件类型的对话框。6-2新建文件对话框双击该对话框中的【PCBDocument】图标，即可创建一个新的印制板电路图文件，默认的文件名为“PCB1.PCB”。在工作窗口中该文件的图标上单击、或在设计浏览器中该文件的文件名上双击鼠标左键，即可进入如图6-3所示的印制电路板编辑器。6-3PCB编辑器工作界面6.4装载元件库在图6-3浏览器的组合框中先选择【Browspcb】，再选择库【Libraries】，如图6-4所示。用鼠标左键单击【Add/Remove】按钮，将出现如图6-5所示的关于引入库文件的对话框。6-4元件库装载选择框6-5引入库文件的对话框设置方法可以执行菜单命令【Design】/【Option】，出现【DocumentOption】对话框，选择其中的【Layers】标签即可进入工作层面设置对话框，如图6-6所示。6.5设置工作层面6-6工作层面设置对话框进入【Option】选项卡，结果如图6-7所示。在该选项卡中可对【Grid】（栅格）、【ElectricalGrid】（电气栅格）、【Measurement】（计量单位）等选项进行设定。6-7栅格设置对话框1．设置信号层和内部电源/接地层执行菜单命令【Design】/【LayerStackManager】，在屏幕上弹出如图6-8所示的工作层面管理对话框。6-8工作层面管理对话框。2．设置Mechanicallayers执行菜单命令【Design】/【MechanicalLayers】，弹出如图6-9所示的机械层设置对话框，单击【Mechanical】复选框，可打开机械层，并可设置机械层名称等参数。设置完信号层、内部电源/接地层和机械层后，设置工作层面对话框变为如图6-10所示。6-9机械层设置对话框6-10设置工作层面对话框6.6规划电路板所谓规划电路板，就是根据电路的规模以及公司或制造商的要求，具体确定所需制作电路板的物理外形尺寸和电气边界。电路板规划的原则是在满足公司或制造商的要求的前提下，尽量美观且便于后面的布线工作。首先设定当前的工作层面为【KeepOutLayer】。单击下方的【KeepOutLayer】标签即可将当前的工作层面切换到KeepOutLayer层面，如下图所示。执行【Place】/【line】菜单，在该层面上确定电路板的电气边界位置。Track属性对话框绘制电路板电气边界6.7装入网络表与元件规划好电路板后，接着就是要装入网络表和元件。网络表和元件是同时装入的。网络表与元件的装入过程，实际上就是将原理图设计的数据装入印制电路板的设计系统PCB的过程。一、利用设计同步器装入网络表和元件的具体操作步骤如下:在原理图编辑器中执行菜单命令【Design】/【UpdatePCB】，出现如图6-11所示的对话框。6-11利用设计同步器装入网络表和元件预览变动情况选择所需的文件改变后的结果装入元件和网络的情况二、利用原理图生成的网络表文件装入网络表和元件。生成网络表的方法，可以在原理图的设计的工作环境下，执行菜单命令【Design】/【CreateNetlist…】，可以看到随后会出现网络表文件“*.net”。在利用网络表文件装入网络表和元件时，可以在PCB编辑器中执行菜单命令【Design】/【LoadNets】，出现如图6-12所示的装入网络表的对话框。6-12装入网络表的对话框按此按钮选择网络表文件对话框选择扩展名为.net的文件网络表装载进来后的对话框装入元件及网络表6.8元件布局6.8.1元件的自动布局Protel99SE提供了强大的元件自动布局的功能，可以通过程序算法自动将元件分开，放置在规划好的电路板电气范围内。元件自动布局的实现方法可以执行菜单命令【Tppls】/【AutoPlacement】/【AutoPlacer…】，出现如图6-13所示的对话框。6-13元件自动布局对话框对话框中选项的定义如下。【CluserPlacer】：成组布局方式。【StatisticalPlacer】：统计布局方式。【QuickComponentPlacement】：快速元件布局。【GroupComponents】：该选项的功能是将当前网络中连接密切的元件归为一组。排列时该组的元件将作为整体考虑，默认状态为选中。【RotateComponent】：该选项的功能是根据当前网络连接与排列的需要使元件或元件组旋转方向。若未选中该选项则元件将