Protel-99SE上机指导书第六次.doc

实验六 制作印制电路板一、 实验目的1. 熟悉PCB编辑器的界面环境。2掌握PCB 99SE的基本操作。3掌握电路板图的制作流程。二、 实验内容1.创建一个PCB电路板设计文件（1）打开前面创建的“彩灯控制器”设计数据库文件（.ddb文件），其中含有已经绘制完毕的“彩灯控制器.Sch”电路原理图文件。（2）双击【Document】文件夹后，单击【File】/【New】，打开新建设计文件对话框，如图1所示。图1新建设计文件对话框（3）双击“PCB Document”（PCB设计文件）图标，即可创建一个默认名称为“PCB1.PCB”PCB设计文件，可重新命名为“彩灯控制器.PCB”文件。为了方便文件管理和调入网络表时使用同步器，建议将PCB设计文件（.PCB）和电路原理图文件（.Sch）都放在一个设计数据库中。（4）双击新建的“彩灯控制器.PCB”图标，即可进入PCB编辑器。2.加载元器件封装库（1）单击PCB编辑器管理窗口中的“Browse PCB”栏后面的下拉按钮，选择【Library】库选项。（2）单击【Add/Remove】按钮，即可打开【PCB Library】（添加/删除元器件封转库）对话框，如图2所示。图2添加/删除元器件封转库对话框（3）双击所要添加的封装库，使其出现在“Selected Files”列表框中，单击【OK】按钮，即可完成元器件封装库的加载工作。加载“Advpcb.ddb、DC to DC.ddb、General IC.ddb、Miscellaneous.lib”这几个元器件封装库。加载上节课自己制作的PCB元器件封装库的“彩灯控制器封装.LIB”文件，里面含有自己制作的发光二极管的封装。注意，必须将PCB制作时所需的全部封装文件都加载进去，如果没有加载完全，那么在调入网络表和封装的时候，系统会提示存在宏操作错误，从而造成网络表调入失败。3.确定电路板双面板类型，设置PCB工作参数（1）单击【Design】/【Option】，出现【Document Option】（文件选项）对话框，单击【Layer】标签即可进入工作层面设置对话框，如图3所示。图3工作层面设置对话框（2）这里我们选择是双面板，【Layer】标签的设置为如图4所示。 图4双面板上的【Layer】标签的设置 图5双面板上的【Options】标签的设置（3）单击【Options】标签，对栅格参数进行设置。其中可设置移动光标或元件移动距离，电气栅格、栅格显示方式和计量单位。双面板上的【Options】标签，设置为如图5所示。（4）设置PCB工作参数单击【Tools】/【Preference】中的相应标签，进行PCB参数设置。这里采用默认值即可。4.规划电路板（1）单击PCB编辑器工作区下面的【KeepOutLayer】工作层面切换标签，即可将当前的工作层面切换到禁止布线层，如图6所示。图6切换到禁止布线层（2）单击【Place】/【Interactive Routing】或单击放置工具栏中的“”图标，光标变为十字形状，在工作区中绘制出电路板的边界。注意边界的颜色为禁止布线层默认的紫色。如图7所示。图7绘制电路板的边界（3）双击绘制好的边界，在属性对话框中设定线宽，层面等属性，如图8所示。电气边界绘制完毕。当进行电路板布局和布线时，发现规划的边界不合理，可以再切换到禁止布线层进行修改。图8编辑边界的属性（4）在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘，如图9所示。对于 3mm 的螺丝可用 6.58mm 的外径和 3.23.5mm 内径的焊盘，对于标准板可从其它板或 PCB Wizard 中调入。对于将来要自动焊接的板子，应在板上分散放置 3 个参考点焊盘（外径为1mm 孔径为0mm）。 图9添加了固定孔的电路板5.调入网络表这里我们采用课件中介绍的第一种方法，利用同步器调入。第二种调入方法可参照课件。（1）必须首先在电路原理图所在设计数据库中创建一个PCB文件，并装入含有电路原理图中所有元器件封装的封装库。（2）在原理图编辑器（彩灯控制器.sch）中执行【Design】/【Update PCB】，如图10所示。图10使用同步器更新PCB文件（3）如果该数据库中有两个或两个以上的PCB文件时，则执行上述操作后，会出现的“Synchronizer”（同步器选项）对话框，在其中单击选择所要执行的PCB目标文件后，如图11所示，单击【Apply】按钮，出现 “Update PCB”（更新PCB电路板设计）对话框。如果该数据库中只有一个PCB文件，则会跳过如图11的对话框直接进入如图12所示的对话框。 图11选择更新PCB文件的对话框 图12同步器设置在图12对话框中，“”默认为选中状态，若选中后，则会使装入的元器件封装处于一个块中，对后面的布局工作带来麻烦，需要将其取消选中，其它选项采用系统默认值即可。（3）单击图12中右下角的【Preview Change】按钮，即可进入【Update Design】对话框的【Changes】选项，如图13所示。图13本次更新设计中所有的变动情况若是在如图13所示的对话框中显示有错误，则应该根据错误提示，查找和修改错误后，再重新载入网络表，直至全部正确的加载进去。（4）若是没有出现上述错误提示对话框，单击【Execute】按钮后，元器件封装就调入到PCB编辑器中。如果在工作区中看不到已经载入的元器件封装模型，单击【View】/【Fit Board】，就能看到载入的网络表（元器件间连接关系）和元器件封装紧靠已经确定的电路板边界右方显示出来，如图14所示。图14正确调入网络表后的PCB图注意，检查一下调入网络表后的PCB图，是不是已经把原理图中的所有元件都已经调入。“彩灯控制器”原理图里的元器件应该是20个，可以检查下，看是否缺失。元器件布局前常见的错误，可以参照课件中的相关内容。6.元器件布局（1）自动布局1）在PCB编辑器中单击【Tools】/【Auto Placement】/【Auto Placer】，系统会打开【Auto Place】（元器件自动布局）对话框，如图15所示。这里采用统计布局的方式，其中各个选项含义如下，如图15所示。图15统计布局的方式设置2）设置好“统计布局方式设置”对话框后，单击【OK】按钮，系统就会进入自动布局状态。自动布局结束后，会出现一个“自动布局结束”对话框。单击【OK】按钮后，系统会出现“更新PCB设计数据”对话框，单击【Yes】按钮，（若单击【No】按钮，则退回到布局前的状态），进行确认后，系统已经自动将元器件都布局在PCB的电气边界内，如图16所示。即使是对同一个电路，每次执行完元器件自动布局的结果也不相同，可以根据设计需要，从多次布局的结果中选择一个比较满意的布局结果。图16彩灯控制器自动布局后的图7.手动布局手动调整元器件布局的操作主要包括元器件的移动和旋转等。（1）元器件的移动单击选中元器件，此时光标变为“+”字形，只有该元器件上的飞线存在，其他元器件引脚的飞线均消失时，表明该元器件处于被选中状态。将元器件拖到到合适位置后，单击确定。（2）元器件的旋转单击选中元件，按空格/X/Y键，将元器件逆时针旋转90度/左右对调/上下对调。注意：集成芯片的引脚问题，如1脚的位置，不能任意旋转，否则制作PCB电路板将报废。（3）排列元器件在实际绘图中，元器件分类排列整齐与否，势必影响布线的布通率和电路板的大小。一般情况下，为了保证电路的美观，只要不影响电路性能，元器件分类要排列整齐。元器件的排列方向尽量统一。集成电路的缺口，只应该有两个方向，不是朝左就是朝右，其他元器件，也尽量朝一个方向排列。如有可能，元器件布局尽量做到对称。对称本身就是一种美感。图17 对齐排列后的彩灯控制器电路板（4）编辑元器件标注为了方便电路板上元器件的布局和保证电路板的美观等，可采用全局编辑（Global Editing）功能，单击对话框中的“Global”按钮，展开属性全局编辑对话框，并进行适当的设置，隐藏元器件标注，如图18。因为在成品电路板上，通常只保留元器件编号，元器件类型一般是不需要的，如“74LS153”等。 对元器件布局完成后，可根据尺寸大小，回到“禁止布线层”调整电路板尺寸大小，进行尺寸标注，调整后的彩灯控制器电路板如图19所示。图18使用全局功能隐藏元器件标注图19调整后的的彩灯控制器电路板（5）PCB编辑器中画面的一些管理操作当需要将画面的放大时，可单击主工具栏的“”按钮，或单击【View】/【Zoom in】，或使用【Page Up】键；当需要将画面的缩小时，可单击主工具栏的“”按钮，或单击【View】/【Zoom out】。或使用【Page Down】键；当需要对选定区域放大时，可单击【View】/【Area】或单击主工具栏的“”按钮；当需要显示整个电路板/整个图形文件时，可单击【View】/【Fit Board】显示整个电路板，可单击【View】/【Fit Document】或单击主工具栏的“” 按钮，显示整个图形文件；当需要采用上次显示比例显示时，单击【View】/【Zoom Last】；当需要将画面刷新时，可单击【View】/【Refresh】或使用【End】键。8.元器件布线（1）网络分类1）单击【Design】/【Classes】，打开【Object Classes】（网络分类）对话框。2）单击【Add】按钮，打开【Edit Net Classes】（网络分类编辑）对话框。3）在网络分类编辑对话框中，将“Name”（网络分类名称）由“NewClass”改为“PowerClass”，再将“Non-Members”（过滤器）列表框中的“VCC”和“GND”通过两个列表框中间的移动按钮添加到右侧的“Members”（网络分类成员列表框）中，如图20所示。图20添加“PowerClass”网络分类对话框4）单击【OK】按钮，即可完成电源网络分类的建立。采用同样的方法把其余的网络划分为“SignalClass”信号网络分类，如图21所示。这时网络分类窗口中多了两个新增加的分类，如图22所示。 图21添加“SignalClass”网络分类对话框 图22新增两个网络分类（2）设置布线设计规则单击【Design】/【Rule】，打开【Design Rules】（设计规则）对话框。在【Routing】（布线规则）标签下，对电路板布线的各种参数进行设置，如图23所示。图23布线规则设置对话框这里我们设置布线宽度和布线层面。设置布线宽度，单击图23所示左边“Rule Class”标签下的【Width Constraint】（走线线宽）：设置手工和自动布线时走线的宽度。1）单击走线宽度的【Properties】（属性设置）对话框，如图24所示。图24走线宽度属性设置对话框2）在前面，已经把网络分为电源和信号两类。在【Filter kind】一栏中选择【Net Class】，此时对话框变为，在此对话框中，【Net Class】一栏设为“PowerClass”，【Minimum Width】一栏设为15mil，【Maximun Width】一栏设为100mil，【Preferred Width】一栏设为60mil，如图25所示，这里的【Minimum Width】和【Maximun Width】是用于在线和整体的电气测试的，而【Preferred Width】是手工和自动布线的首选值。3）单击【OK】按钮完成【PowerClass】类地设置，回到【Width Constrain】对话框。再单击【Add】重新进入网络布线宽度设置对话框，采用同样的方法完成【SignalClass】类的布线宽度参数设置。再次回到【Width Constrain】对话框，可见已经有了“PowerClass”和“SignalClass”两个分类的布线宽度参数，如图26所示。图25 “PowerClass”网络分类走线宽度属性设置对话框图26新增两个网络分类的各自走线宽度设置布线层面，单击图23所示左边“Rule Class”标签下的【Routing Layers】（布线工作层面）：这项设置使用的走线层面和每层的走线方面。1）单击布线工作层面的【Properties】（属性设置）对话框，如图27所示。2）在【Rule Scope】设置布线范围；【Rule Attribute】设置布线层面和各个层面的布线方向。本例中采用的是双面板，在“Top Layer”和“Bottom Layer”两个层后面的下拉列表框中的布线方向分别设置为“Horizontal”和“Vertical”。单击【OK】按钮确认，如图28所示。 图27布线工作层面属性顶层布线设置对话框 图28布线工作层面属性底层布线设置对话框（3）自动布线图29自动布线功能设置对话框1）布线规则设置完成后，单击【Auto Route】/【Setup】，对自动布线功能进行设置，如图29所示。2）选中除了“Add Testpoints”以外的所有项，特别是选中其中的“Lock All Pre-Route”选项，“Routing Grid”可选10mil 等。自动布线开始前Protel会给一个推荐值可不去理它或改为它的推荐值，此值越小板越容易100%布通，但布线难度和所花时间越大。（3）单击【Auto Route】/【All】，开始自动布线。还可以选择指定网络布线、指