国家级精品课程电子CAD课件

1、第六讲第六讲 印制电路板印制电路板 （PCBPCB）设计）设计湖南信息职业技术学院湖南信息职业技术学院电子电子CADCAD设计课程组设计课程组国家级精品课程电子CAD课件n学习目标：学习目标：l熟悉熟悉PCBPCB的工作环境的工作环境l熟悉熟悉PCBPCB设计的具体步骤设计的具体步骤l掌握掌握PCBPCB的设计方法的设计方法l制作新的元件封装库制作新的元件封装库l学习学习PCBPCB的文件输出及打印的文件输出及打印n教学重点：教学重点：l自动布线的设置自动布线的设置l元件封装的修改元件封装的修改lPCBPCB手动布局及手动布线方法与手动布局及手动布线方法与技巧技巧n教学难点：教学难点：lPCB

2、PCB合理布局及布线技巧合理布局及布线技巧国家级精品课程电子CAD课件教学内容教学内容q6.1 PCB编辑器工作环境及设置编辑器工作环境及设置q6.2 手工设计印制电路板手工设计印制电路板q6.3 自动设计自动设计PCB板板q6.4 PCB设计技巧设计技巧国家级精品课程电子CAD课件6.16.1PCBPCB编辑器工作环境及设置编辑器工作环境及设置n启动启动Protel99 Protel99 SESE，选择，选择File/NewFile/New命令，命令，建立建立PCBPCB文件，文件，双击该文件图双击该文件图标，进入标，进入PCBPCB设设计编辑器界面。计编辑器界面。 国家级精品课程电子CAD

3、课件一、一、PCBPCB设计编辑器界面设计编辑器界面工作区工作区板层标签封装视图元件封装元件封装工具栏菜单栏国家级精品课程电子CAD课件二、放置工具栏按钮二、放置工具栏按钮1、打开工具栏、打开工具栏国家级精品课程电子CAD课件2、放置工具栏按钮及功能说明、放置工具栏按钮及功能说明国家级精品课程电子CAD课件三、工作层面的管理三、工作层面的管理1、层堆栈管理器、层堆栈管理器n选择Design/Layer Stack命令，将弹出右图所示的对话框添加信号层 添加内层电源/接地层 删除信号层 将选定的中间信号层上移 将选定的中间信号层下移选定线路板某一层面，单击Properties按钮，设置层面属性顶

4、层或底层添加绝缘层属性设置设置电路板板层的样例供用户选择 国家级精品课程电子CAD课件2、工作层面的管理、工作层面的管理n例如：构造一个四层电路板。n选择Design/Layer Stack Manager命令，在对话框中先点击左边的Top Layer或Bottom Layer，再单击Add Plane 按钮，添加内层电源/接地层，四层板共要添加两次，结果如图所示，本例是双面板设计，采用默认设置就可以了国家级精品课程电子CAD课件四、环境参数的设置四、环境参数的设置 n环境参数的设置包括电路板工作层面的设置和系统参数设置两部分，分别对应菜单Design/OptionsDesign/Option

5、s命令和Tools/Preferences命令。n1工作层面的设置工作层面的设置n选择Design/Options命令打开Layers和Options选项卡见下图。国家级精品课程电子CAD课件A.A.LayersLayers选项卡选项卡信号层 内层电源接地层 机械层 阻焊层 丝印层 其它层 打开所有板层 关闭所有板层只打开当前正在使用的板层 板层标签，显示上图选择的选项 国家级精品课程电子CAD课件B.B.OptionsOptions选项卡选项卡设置移动格点 设置元件X向或Y向的最小移动距离 设置是否显示电气捕捉栅格设置电气栅格自动捕捉焊盘的范围 设置显示格点的类型，有两种，Lines(线状)

6、， Dots(点状) 设置系统度量单位，有Imperial(英制)和Metric(公制)两种度量制 国家级精品课程电子CAD课件2系统参数的设置系统参数的设置nPCB系统参数设置包括光标设置、格点设置、板层颜色设置、显示设置、系统默认设置等。 n选择Tools/Preference命令。对话窗共有6个选项卡：Options选项卡Display选项卡Colors选项卡Show/Hide选项卡Defaults选项卡Signal Lntegrty选项卡n下面介绍一些常用的设置： 国家级精品课程电子CAD课件A.A.OptionsOptions选项卡选项卡属性设置国家级精品课程电子CAD课件B.B.D

7、isplayDisplay选项卡选项卡显示设置国家级精品课程电子CAD课件C.C.ColorsColors选项卡选项卡颜色设置国家级精品课程电子CAD课件D.D.Show/HideShow/Hide选项卡选项卡可见和隐藏设置国家级精品课程电子CAD课件E.E.DefaultsDefaults选项卡选项卡国家级精品课程电子CAD课件F.F.Signal LntegrtySignal Lntegrty选项卡选项卡返回国家级精品课程电子CAD课件6.26.2手工设计印制电路板手工设计印制电路板 n将右图电路手工设计出印制电路板，要求使用双面板。 国家级精品课程电子CAD课件一、设置参数一、设置参数1

8、.设置双面板设置双面板n选择Design/Options命令,Signal layers选项组中的TopLayer复选框和BottomLayer复选框都选中，就是双面板；若只选中一个，就成为单面板。 勾选显示板层勾选显示板层国家级精品课程电子CAD课件2.创建机械层创建机械层n一般在Mechanical4层上绘制电路板的物理边界。选择命令Design/Mechanical Layers 勾选设置机勾选设置机械械4 4层层PCBPCB工作窗口的下方板工作窗口的下方板层标签中会出现层标签中会出现Mechanical4Mechanical4标签标签 国家级精品课程电子CAD课件二、添加元件封装库二、

9、添加元件封装库选择要增加选择要增加的元件库的元件库单击添加单击添加单击选定要单击选定要移除库移除库单击移除单击移除国家级精品课程电子CAD课件三、放置元件封装三、放置元件封装 选定要放置选定要放置的元件的元件浏览浏览所浏览浏览所选元件的选元件的封装外型封装外型国家级精品课程电子CAD课件四、四、PCBPCB元件的制作元件的制作 n在设计PCB时，大多数的元件封装都可以从系统PCB库文件里调出，但是现在电子技术发展日新月异，新器件不断出现，所以有时需要制作新元件的封装图。这一节我们学习修改元件封装、利用向导制作元件封装和手工制作元件封装。n1、修改元件封装、修改元件封装n如果我们需要如左图的接口

10、封装，而库里面没有这个封装，但封装库里有IDC10如右图。我们就可以通过用类似的封装进行修改。国家级精品课程电子CAD课件修改元件封装步骤修改元件封装步骤元件封装元件封装国家级精品课程电子CAD课件修改后的封装修改后的封装重命名重命名保存保存国家级精品课程电子CAD课件2、利用向导制作元件封装、利用向导制作元件封装利用向导制作下图利用向导制作下图10脚针脚式集成块封装脚针脚式集成块封装DIP10。国家级精品课程电子CAD课件向导制作元件封装步骤向导制作元件封装步骤新建元件新建元件封装库封装库国家级精品课程电子CAD课件国家级精品课程电子CAD课件选择元件选择元件类型类型修改焊盘修改焊盘属性属性

11、选择单位制式选择单位制式国家级精品课程电子CAD课件修改引脚修改引脚间距间距修改导线修改导线宽度宽度国家级精品课程电子CAD课件修改引脚修改引脚数量数量修改元件封修改元件封装名称装名称国家级精品课程电子CAD课件完成封装完成封装制作制作完成后封装完成后封装开形状开形状国家级精品课程电子CAD课件3、手工制作元件封装、手工制作元件封装利用手工制作下图利用手工制作下图5V5V继电器封装继电器封装HRS2H-S-DC5VHRS2H-S-DC5V。国家级精品课程电子CAD课件手工制作元件封装步骤手工制作元件封装步骤国家级精品课程电子CAD课件单击单击topoverlaytopoverlay选选择顶层丝

12、印层择顶层丝印层单击画线单击画线工具工具在工作区在工作区绘制元绘制元件外形件外形必须与实必须与实物相同物相同尺寸尺寸单击焊盘单击焊盘工具工具绘制元件引绘制元件引脚焊盘脚焊盘国家级精品课程电子CAD课件元件已绘制元件已绘制完成完成Rename,Rename,对封对封装重命名装重命名修改封装名称，修改封装名称，后保存即可后保存即可国家级精品课程电子CAD课件五、元件属性的编辑五、元件属性的编辑 n元件序号及元件标注等属性可以修改，例如双击元件，将出现其属性对话框，如图所示，把Designator栏中内容修改为DY，把Comment栏中内容修改为空格，然后单击OK按钮就可以了。Lock Prims项

13、选中表示元件封装图形不能被分解。Locked项选中表示元件被锁定。n元件的序号或标注位置也可以调整，方法是将鼠标移到序号或标注上，按住左键，拖动到位。国家级精品课程电子CAD课件六、手工布局六、手工布局国家级精品课程电子CAD课件七、手工布线七、手工布线1.导线属性设置导线属性设置n放置导线中按Tab键，在对话框中切换板层和修改线宽、过孔的内外径尺寸等参数。设置导线所设置导线所在层在层修改线宽修改线宽修改过孔外径修改过孔外径修改过孔修改过孔内径内径最小、最大和参最小、最大和参考线宽考线宽 国家级精品课程电子CAD课件2.切换导线的转角模式切换导线的转角模式n导线转弯有6种走线方式，按Shift

14、+空格键可选择：45转角模式、平滑圆弧、90转角模式、90圆弧转角模式、任意角度转角模式、45圆弧转角模式，如图4-26所示。另外，用空格键可切换导线转角的方向 导线的六种模式 切换导线转角的方向 国家级精品课程电子CAD课件3.初步布线初步布线国家级精品课程电子CAD课件4.设置导线的属性设置导线的属性n在放置导线后，用鼠标双击该导线，弹出导线属性对话框，如图所示。设置的参数说明如下：Width：导线宽度。Layer：导线所在的层。Net：导线所在的网络。Locked：导线位置是否锁定。Selection：导线是否处于选取状态。Start-X：导线起点的X坐标。Start-Y：导线起点的Y坐

15、标。End-X：导线终点的X坐标。End-Y：导线终点的Y坐标。Keep Out:：该复选框选中表示该导线具有电气边界特性。 国家级精品课程电子CAD课件5.放置过孔放置过孔n当电路中某一导线须连接到其它层时，我们可以通过设置过孔来实现导线从该层和其它层之间的连接。n单击工具按钮或选择Place/Via命令，光标变成十字形，且随着黑色的过孔标志，将光标移到适当位置，单击鼠标左键，放置一个过孔。国家级精品课程电子CAD课件6.设置过孔的属性设置过孔的属性n设置过孔大小，双击过孔，出现其属性对话框。将内孔和外环大小修改成所需要的值即可。其实这里不放置过孔，走线没有分支，效果更好。国家级精品课程电子

16、CAD课件八、放置字符串八、放置字符串n在接插件相应焊盘附近放置一些字符串，可以说明焊盘功能，其方法为：单击板层标签TopOverlayer，单击放置工具按钮或选择Place/String命令，再按Tab键，出现字符串属性对话框，如右图。在Text栏中输入要显示的字符串（例如），在Height栏中输入其大小(例如40mil)，最后单击OK按钮，移动鼠标到合适的位置，单击左键即可。国家级精品课程电子CAD课件九、绘制电气、物理边界和安装定位孔九、绘制电气、物理边界和安装定位孔国家级精品课程电子CAD课件十、保存文件十、保存文件 n1保存PCB文件n选择File/Save或File/Save Al

17、l命令，或者单击按钮，就可保存所设计的PCB文件。n2PCB文件的导出n如果要将所设计的PCB图加工出来，一般将它导出，得到单独的PCB文件，这样文件小些，便于传送和保密。n在PCB文件是当前文件的情况下，选择File/Export命令，然后输入导出文件的文件名。返回国家级精品课程电子CAD课件6.36.3自动设计自动设计PCBPCB板板q本节以双面板设计为实例，讲述PCB板的自动设计。q在前面绘制的单片机学习开发系统原理图的基础上设计制作一单片机学习开发系统的PCB。国家级精品课程电子CAD课件设计思路及步骤设计思路及步骤1、原理图设计、原理图设计2、建立网络表、建立网络表3、新建、新建PC

18、B设计文档设计文档 5、工作层面的管理、工作层面的管理6、环境参数的设置、环境参数的设置7、规划电路板、规划电路板8、添加元件封装库（自定义元件封装库）、添加元件封装库（自定义元件封装库）9、装入网络表，自动调入元件封装、装入网络表，自动调入元件封装10自动布局，手工调整自动布局，手工调整11、设置自动布线规则、设置自动布线规则12自动布线自动布线13、手动调整、手动调整14、布线规则检查、布线规则检查(DRC)4、PCB编辑器工作环境及设置编辑器工作环境及设置15、报表文件输出、报表文件输出16、电路板的立体效果图、电路板的立体效果图返回国家级精品课程电子CAD课件1 1、原理图设计（前阶段

19、已完成）、原理图设计（前阶段已完成）返回国家级精品课程电子CAD课件2 、建立网络表、建立网络表国家级精品课程电子CAD课件网络表文件内容网络表文件内容元件标号元件标号元件封装元件封装元件参数元件参数返回国家级精品课程电子CAD课件3、新建、新建PCB设计文档设计文档国家级精品课程电子CAD课件3、新建、新建PCB设计文档设计文档返回国家级精品课程电子CAD课件4、PCB编辑器工作环境及设置编辑器工作环境及设置 我们是设计双面我们是设计双面版，这里采用版，这里采用默认即可默认即可返回国家级精品课程电子CAD课件5、工作层面的管理、工作层面的管理I. 创建机械层 n选择命令Design/Mech

20、anical Layers，弹出图示的对话框，选取Mechanical4，并且选取Visible（可见）国家级精品课程电子CAD课件II. 工作层面设置n选择Design/Options命令，出现图所示的对话框，打开Layers选项卡，进入电路板工作层面设置。设置显示顶层和底层设置显示顶层和底层设置显示机械层设置显示顶层丝印层设置显示禁布线层返回国家级精品课程电子CAD课件6、环境参数的设置、环境参数的设置nPCB系统参数设置包括光标设置、格点设置、板层颜色设置、显示设置、系统默认设置等。选择Tools/Preference命令，出现右图设置系统参数的对话框。共有6个选项卡返回国家级精品课程电

21、子CAD课件7、规划电路板、规划电路板 n进入PCB编辑界面后，首先规划电路板。在板层显示状态栏单击KeepOutLayer标签，将当前板层切换到禁止布线层。选择Place/Keepout/Track命令，或单击放置图件工具栏图标，在禁止布线层上放置导线，划出电路板电气边界，结果如图所示。返回国家级精品课程电子CAD课件8、添加元件封装库（自定义元件封装库）、添加元件封装库（自定义元件封装库）n进入PCB编辑界面，先单击Browse PCB（元件管理器），在其下拉按钮选择其中的Libraries，单击Add/Remove（添加或删除元件封装库）按钮 ，出现右图所示窗口，添加 需要的元件封装库返

22、回国家级精品课程电子CAD课件9、装入网络表，自动调入元件封装、装入网络表，自动调入元件封装I. 选择菜单Design/Load Nets命令，单击 Browse按钮，将出现如图所示选择网络表文件对话框，选中网络表文件单击OK国家级精品课程电子CAD课件II.装入网络表，自动调入元件封装III. 检查并排除装入网络表时的错误 注意：注意：电路中的元器件所用封装一定要和已添加的封装库中的封装保持一致！国家级精品课程电子CAD课件IV.网络表时常见错误及其含义n在装入网络表时常见错误及其含义如表下所示。当出现错误时，要看清楚错在哪里，找出原因。一般情况下，先检查一下所需要的封装库是否都打开，再回到

23、原理图中修改有错元件的封装或者网络连接的错误，重新生成网络表，再次在PCB图中装入网络表，直至装入网络状态栏显示All macros validated。提示信息提示信息含义含义A.Footprint not found in libraryB.Component not foundC.Component already existsD.Net not foundE.Net already existsF.Warning Alternative footprint xxx used instead ofA.使用当前封装库中不存在的元件封装B.引用不存在的元件C.添加已经存在的元件D.引用不存在

24、的网络标志E.添加已经存在的网络标志F.缺少元件封装，但系统自动用xxx封装代替国家级精品课程电子CAD课件V.自动调入封装n单击Execute按钮，系统自动装入所有元件封装以及网络表。当正确引入网络表后，所有元件及其连接关系都会自动调入PCB编辑界面，返回国家级精品课程电子CAD课件10、自动布局，手工调整、自动布局，手工调整I.自动布局设置n单击Tools/Auto Placement/Auto Placer命令，选中Cluster Place,单击OK设置元件间距设置元件间距设置元件可旋转设置元件可旋转为转角度为转角度设置设置部分网部分网络优先级络优先级 设置设置元件放元件放置层置层 国

25、家级精品课程电子CAD课件II.自动布局n单击Tools/Auto Placement/Auto Placer命令，选中Cluster Place,单击OK群集布局，少于群集布局，少于100个元件时个元件时 快速放置选项快速放置选项 统计布局，大于统计布局，大于100个元件时个元件时 国家级精品课程电子CAD课件II.布局过程n单击OK后开始自动布局，布局过程如图示国家级精品课程电子CAD课件III.手工调整n根据元件布局原则，参考电路原理图进行手工调整，手工调整元件后，结果如图所示。返回国家级精品课程电子CAD课件11、设置自动布线规则、设置自动布线规则n在自动布线之前，要设置一些规则，如导

26、线宽度、安全间距和平行线间距等，布线规则设置是否合理直接影响布线的成功率和电路板的性能。n（1 1）设置安全间距）设置安全间距n选择Design/Rules命令，将出现如图所示的Design Rules对话框。修改间距修改间距,这里我这里我们设置成们设置成10mil 国家级精品课程电子CAD课件（2 2）设置铜膜导线拐角方式）设置铜膜导线拐角方式n在列表框中选择Routing Corners（铜膜导线拐角方式），单击Properties按钮，出现转角规则属性对话框，单击下拉列表框，出现三种导线转角方式：90、45和Rounded。本例中选择45转角方式。修改修改铜膜导线拐角，铜膜导线拐角，这里

27、可以采用默认这里可以采用默认设置设置国家级精品课程电子CAD课件（3 3）设置布线板层规则）设置布线板层规则n在列表框中选择Routing Layers（布线板层规则），可以设置自动布线时各板层上铜膜导线的方向。如图示，双面板一般采用Horizontal和 Vertical方向走线。本例中也采用这种方式。设置自动布线时各板层上铜膜导线的方向国家级精品课程电子CAD课件（4 4）设置布线优先级规则）设置布线优先级规则n在列表框中选择Routing Priority（布线优先级规则），可以设置自动布线的先后顺序。单击Add按钮添加新规则，单击Filter Kind右边的下拉按钮，选择Net 在下拉

28、列表框中选择GND，然后将右边的优先级由0级改为2级（数字大优先级高）。同样的方法可将VCC的优先级设置为1级。这样自动布线时计算机就会优先布设地线和电源线。设置优先级国家级精品课程电子CAD课件（5 5）设置铜膜导线线宽规则）设置铜膜导线线宽规则n在Rule Classes列表框中选择Width Constraint（铜膜导线线宽规则），可以设置导线的宽度。单击按钮Properties，设置整个电路板的普通导线宽度设置导线宽度，最小为10mil，最大为50mil，默认为电源、地线为20mil，其它为10mil国家级精品课程电子CAD课件设置导线宽度，添加电源、地线为20mil，其它为10mi

29、l。国家级精品课程电子CAD课件（6 6）设置其它布线规则）设置其它布线规则n在Rule Classes列表框中，Routing Topology用于设置自动布线拓扑规则；Routing Via Style 用于设置自动布线的过孔类型；SMD Neck-Down Constraint用于设置SMD焊盘在连接导线处被截断的焊盘宽度与导线的比例；SMD To Corner Constraint用于设置SMD焊盘与导线拐角处的间距大小；SMD To Plane Constraint 用于设置在电源层中，SMD焊盘与过孔间的最短布线长度；这些本例中都采用默认方式。拓扑规则过孔类型设置SMD焊盘在连接导

30、线处被截断的焊盘宽度与导线的比例设置SMD焊盘与导线拐角处的间距大小设置在电源层中，SMD焊盘与过孔间的最短布线长度返回国家级精品课程电子CAD课件12、自动布线、自动布线n选择菜单Auto Route/All命令，出现图示自动布线设置对话框。选中Pre-routes复选框，锁定所有的预布线，这样可以避免自动布线影响前面的手工预布线。 国家级精品课程电子CAD课件n单击Route All按钮，系统开始自动布线，屏幕不断变化，显示自动布线的过程。布线完成后，系统给出自动布线的布通率、所有连接数、未布线数、布线所花时间等信息 返回国家级精品课程电子CAD课件1313、手动调整、手动调整n自动布线后有些地方还要手动修改一下，如与电源或接地有关的线路线宽可以适当加粗，最后要在电路板适当的位置放置安装定位孔，并在机械层14画出电路板的最终边界。经手工修改后，最后结果如图右所示。返回国家级精品课程电子CAD课件1414、布线规则检查、布线规则检查(DRC)(DRC)n手工修改完成后，选择Tools/Design Rule Check命令，检查布线结果是否符合用户设置的自动布线规则要求，包括两个选项卡，Report和On-Line。On-Line表示以在线的方式检查设计规则，Report表示检查的结果以报表显示。对话框显示了DRC检查