protel电路设计与应用教学课件第四章

1、rotel电路设计与应用课件第四章protel电路设计与应用课件第四章protel电路设计与应用课件第四章4.1 任务一 认识印刷电路板4.1.1 印刷电路板结构 印刷电路板简称PCB（Printed Circuit Board）。是通过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电性能良好的铜箔构成覆铜板，按照PCB图的要求，在覆铜板上蚀刻出相关的图形，再经钻孔等后处理制成，以供元器件装配所用。4.1 任务一 认识印刷电路板4.1.1 印刷电路板结构 印刷电路板简称PCB（Printed Circuit Board）。是通过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的基材上覆盖一层导电性能良好的铜箔

2、构成覆铜板，按照PCB图的要求，在覆铜板上蚀刻出相关的图形，再经钻孔等后处理制成，以供元器件装配所用。 印刷电路板可按板材的不同分类，也可按结构不同分类。 印刷电路板根据结构不同可分为单面板、双面板和多层板。 单面板是只在一面覆铜的电路板，只可在覆铜的一面布线。制作成本简单，但由于只能在一面布线且不允许交叉，布线难度较大，适用于比较简单的电路。 双面板是两面覆铜，两面均可布线。制作成本低于多层板，由于可以两面布线，布线难度降低，因此是最常用的结构。印刷电路板的分类 多层板一般指3层以上的电路板。多层板不仅两面覆铜，在电路板内部也包含铜箔，各铜箔之间通过绝缘材料隔离。多层板布线容易，而且可以把中

3、间层专门设置为电源层和接地层，提高了抗干扰能力，减少了PCB的面积，但制作成本较高，多用于电路布线密集的情况。印刷电路板的分类焊盘过孔铜膜导线其上覆盖阻焊剂元件符号轮廓字符图4.1是双面板中的一面，另一面与其相似。图4.1 印刷电路板4.1.2 印刷电路板中的各种对象 从图4.1可看出，印刷电路板上的对象主要有： 铜膜导线：用于各导电对象之间的连接，由铜箔构成，具有导电特性。 焊盘：用于放置焊锡、连接导线和元件引脚，由铜箔构成，具有导电特性。 过孔：用于连接印刷电路板不同板层的铜膜导线，由铜箔构成，具有导电特性。 元件符号轮廓：表示元件实际所占空间大小，不具有导电特性。图4.1描述 字符：可以

4、是元件的标号、标注或其他需要标注的内容，不具有导电特性。 阻焊剂：为防止焊接时焊锡溢出造成短路，需在铜膜导线上涂覆一层阻焊剂。阻焊剂只留出焊点的位置，而将铜膜导线覆盖住，不具有导电特性。图4.1描述样品 印刷电路板上的各种对象在Protel软件中都有表 示，本节只介绍一些主要对象的表示方法。4.2.1 工作层 工作层是PCB设计中一个非常重要的概念。在Protel软件中，主要以工作层表示印刷电路板中的不同对象。4.2 任务二 印刷电路板图在Protel软件中的表示1信号层（Signal Layer） 用于表示铜膜导线所在的层面。包括顶层Top Layer、底层Bottom Layer和30个中

5、间层MidLayer。2内部电源/接地层（Internal plane Layer） 共16个内部电源/接地层。用于在多层板中布置电源线和接地线。工作层3机械层（Mechanical Layer） 共16个机械层。用于设置电路板的外形尺寸、数据标记、对齐标记、装配说明以及其他机械信息。这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同。4阻焊层（Solder mask Layer） 用于表示阻焊剂的涂覆位置。包括顶层阻焊层Top Paste和底层阻焊层Bottom Paste。工作层5丝印层（Silkscreen Layer） 用于放置元件符号轮廓、元件标注、标号以及各种字符等印制信息。包括顶

6、层丝印层Top Overlay和底层丝印层Bottom Overlay。6多层（Multi Layer） 用于显示焊盘和过孔。7禁止布线层（Keep out Layer） 用于定义在电路板上能够有效放置元件和布线的区域，主要用于PCB设计中的自动布局和自动布线。 工作层图4.2 顶层Top Layer的布线 顶层Top Layer的布线 各种工作层通过PCB编辑器下方的工作层标签显示（如图4.2图4.6所示），标签在最上面的表示当前层。图4.3 底层Bottom Layer的布线底层Bottom Layer布线图7.4 顶层丝印层Top Overlay 顶层丝印层 图7.5 底层丝印层Bott

7、om Overlay 底层丝印层Bottom Overlay 图7.5中的字符是反的，这是因为PCB编辑器中的图形都是从顶层方向看去的，底层的所有图形包括字符都是从顶层透视的结果。图7.6 多层显示的焊盘与过孔多层显示的焊盘与过孔1铜膜导线（Track） 铜膜导线Track必须绘制在信号层。即顶层Top Layer、底层Bottom Layer和中间层MidLayer。2焊盘（Pad） 焊盘Pad分为两类，针脚式和表面粘贴式，分别对应具有针脚式引脚的元件和表贴式元件。4.2.2 铜膜导线、焊盘、过孔、字符等的表示图7.7 针脚式焊盘尺寸图7.9 表面粘贴式焊盘圆形焊盘 方形焊盘 八角形焊盘焊盘

8、 过孔Via也称为导孔。过孔分为三种。即从顶层到底层的穿透式过孔、从顶层到内层或从内层到底层的盲过孔和层间的隐藏过孔。一般过孔的孔壁需要镀铜称为电镀，用于连接不同板层的导线。 3过孔（Via）图4.10 穿透式过孔图4.11 盲过孔 字符必须写在顶层丝印层Top Overlay和底层丝印层Bottom Overlay，切不可写在信号层。5安全间距（Clearance） 进行印刷电路板图设计时，为了避免导线、过孔、焊盘及元件间的相互干扰，必须在它们之间留出一定间隙，即安全间距如图4.12所示。图4.12 安全间距4字符（String）4.3 任务三 认识元件封装4.3.1 元件封装1元件封装的概

9、念 电路原理图中使用的是元件的电气符号，PCB设计中使用的是元件的封装。 元件封装是指实际的电子元器件焊接到电路板时所指示的轮廓和焊点的位置，它保证了元件引脚与电路板上的焊盘一致。 元件封装实际上只是一个空间的概念，不同的元件可以有相同的封装，同一个元件也可以有不同的封装，所以在进行PCB设计时，其元件封装必须以实际元件为准。 根据焊接方式不同，元件封装可分为两大类：针脚式和表面粘贴式。 针脚式元件封装：焊接时需先将元件的引脚插入焊盘通孔中再焊锡，如图4.13中的（a）图。2元件封装分类图4.13 元件封装的分类 （a）针脚式元件 表贴式元件封装：此类封装的焊盘只限于表层，即顶层Top Lay

10、er和底层Bottom Layer，中间无孔，如图4.13中的（b）图。图4.13 元件封装的分类 （b）表面粘贴式元件元件封装分类 元件封装的编号规则一般为元件类型+焊盘距离（或焊盘数）+元件外形尺寸。如AXIAL0.4表示该元件封装为轴状，两个管脚焊盘的间距为0.4英寸（400mil）；RB.2/.4表示极性电容类元件封装，两个管脚焊盘的间距为0.2英寸（200mil），元件封装符号直径为0.4英寸(400mil)；DIP14表示双列直插式元件封装，两列共14个引脚。3元件封装编号1电容类封装电容可分为无极性和有极性电容，图4.14是无极性电容封装RAD0.1，图4.15是有极性电容封装R

11、B.2/.4。图4.15 有极性电容封装4.3.2 常用元件封装图4.14 无极性电容封装电阻类常用的封装为AXIAL系列，图4.16是电阻封装AXIAL0.4。3晶体管类封装图4.17为小功率三极管封装TO-92A。图4.16 电阻封装图4.17 小功率三极管封装2电阻类封装4二极管类封装 图4.18为二极管封装DIODE0.4，其中带有标志的一端为二极管负极。图4.18 二极管封装图4.19 双列直插式封装DIP14 集成电路封装有针脚式元件的双列直插式（DIP系列）和单列直插式（SIP系列）封装，表贴式元件封装SO系列。5集成电路封装图4.21 表贴式元件封装SO-14图4.20 单列直

12、插式封装 SIP8 在Protel99 SE中提供了大量元件封装，这些元件封装都分门别类地存放在不同的元件封装库中。 元件封装库的存放路径是C:Program FilesDesign Explorer 99 SELibraryPcb在Pcb文件夹下包含3个文件夹，其中：Connectors文件夹：主要存放各种连接件的元件封装库；Generic Footprints文件夹：存放各种常用的元件封装库；IPC Footprints文件夹：存放各种表贴式元件封装库。元件封装库的扩展名是.ddb。 4.3.3 元件封装库 在以上3个文件夹下，分别存放着多个扩展名为.ddb的元件封装库。 最常用的是Gen

13、eric Footprints文件夹下的Advpcb.ddb，该元件库中存放了大多数常用元件封装。 Connectors、 Generic Footprints 、 IPC Footprints自动布局与自动布线的基本步骤 项目背景利用PCB编辑器的自动布局、自动布线功能可以方便地将原理图转换为印刷电路板图，本章主要介绍自动布局、自动布线的基本步骤以及转换前对原理图的要求。 项目要点对原理图的要求；根据原理图产生网络表文件；新建、打开PCB文件；创建机械层；自动布局和自动布线的基本步骤；单面板与双面板的设置；原理图元件符号和PCB元件封装引脚的对应问题。要求：绘制图4.4所示原理图，利用自动布

14、局、自动布线方法将其转换为双面印刷电路板图。电路板尺寸：宽2000mil，高1200mil。图4.4 可控多谐振荡器电路4.4 任务一 学习自动布局与自动布线的基本步骤表4.4 可控多谐振荡器电路元件属性列表Lib Ref（元件名称）Designator（元件标号）Part Type（元件标柱）Footprint（元件封装）74LS00U174LS00DIP1474LS32U274LS32DIP14RES2R1、R2AXIAL0.4CapC1、C2RAD0.2U1、U2在Protel DOS Schematic Libraries.ddb中其余元件在Miscellaneous Devices.

15、ddb元件封装库：Advpcb.ddb表4.4 可控多谐振荡器电路元件属性列表 要顺利地将原理图转换为印刷电路板图，关键是正确绘制原理图。 对原理图的要求是：所有元件都要有标号且不能重复、所有元件都要有元件封装、所有电气对象之间都要使用导线规范正确的连接。 4.4.1 4.4.11即为自动布局和自动布线的操作顺序和操作步骤。原理图转换为印刷电路板图 。 。 网络表文件是表示电路原理图或印刷电路板图元件连接关系的文本文件，是原理图设计软件Advanced Schematic和印刷电路板图设计软件PCB的接口。 网络表文件的主文件名与电路图的主文件名相同，扩展名为.NET。 在原理图编辑器中执行菜

16、单命令 Design Create Netlist，系统弹出Netlist Creation网络表设置对话框，如图4.5所示 。 。4.4.1 根据原理图产生网络表文件图4.5 Netlist Creation网络表设置对话框Output Format：设置生成网络表的格式。本例选择Protel。Net Identifier Scope：设置项目电路图网络标识符的作用范围，本项设置只对层次原理图有效。Sheets to Netlist：设置生成网络表的电路图范围。在图4.5中Active Sheet：只对当前打开的电路图文件产生网络表。Active Project：对当前打开电路图所在的整个项

17、目产生网络表。Active Sheet Plus Sub Sheets：对当前打开的电路图及其子电路图产生网络表。对于单张原理图，选择第一项即可。在图4.5中图8.3为产生的网络表文件图8.3中以“ ”开始，以“ ”结束的内容是元件描述如U2。 元件声明开始U2 元件标号DIP14 元件封装74LS32 元件标注 元件声明结束图8.3 网络表文件 图8.3中以“（”开始，以“）”结束的内容是网络连接描述如GND。（网络定义开始GND网络名称U1-7网络中的第一个端点为U1的第7引脚U2-7网络中的第二个端点为U2的第7引脚）网络定义结束 所有网络连接都有描述。网络描述中的网络名称，除用户自己定

18、义的以外，其余都是系统自动设置的。所有元件都有描述 按照1.4.1介绍的操作步骤，调出图1.7新建文件对话框，从中选择PCB Document图标，单击【ok】，即建立了PCB文件，双击文件图标将其打开。 新建的PCB文件画面非常小，需按两至三下【Page Up】键才好进行下面的操作，图8.4所示为PCB编辑器画面。4.4.2 新建PCB文件PCB管理器窗口文件标签活动工具栏工作层标签设计窗口图8.4 PCB编辑器界面PCB编辑器界面1设置当前原点 在PCB编辑器中，系统已定义了一个坐标系，该坐标系的原点称为绝对原点，位置在设计窗口的左下角。 为绘图方便，用户可自行定义坐标系，该坐标系的原点称

19、为相对原点，或称当前原点。4.4.3 设置当前原点和绘制物理边界 如果无坐标值显示，可执行菜单命令View Status Bar。操作步骤：执行菜单命令Edit Origin Set或在Placement Tools工具栏中单击 图标，用十字光标在左下角的某一位置单击左键，则此点变为当前原点。当光标放置在原点位置时，屏幕左下角的坐标值为0，0。设置当前原点 执行菜单命令Tools Preferences 在Preferences对话框中选择Display选项卡 选中Origin Marker复选框，单击【ok】即可。2显示坐标原点标志对于双面电路板应有以下工作层：顶层Top Layer：放置元

20、件、布线底层Bottom Layer：放置元件、布线机械层Mechanical Layer：绘制电路板的物理边界顶层丝印层Top Overlay：显示元件轮廓和标注字符多层Multi Layer：显示焊盘禁止布线层Keep Out Layer：绘制电路板的电气边界3确定电路板工作层 执行菜单命令Design Mechanical Layers，在弹出的Setup Mechanical Layers对话框中选择Mechanical 4，按照图8.5（a）所示设置，单击【ok】。图8.5（a）中：Visible：是否可见，选中表示该层可见Display in Single Layer Mode：是

21、否在单层显示时与其他层同时显示4创建机械层（a）设置机械层对话框 创建Mechanical 4后单击屏幕下方的工作层标签进行更新，则Mechanical 4标签显示出来。（b）设置机械层Mechanical 4为当前层设置机械层图8.5 机械层的设置 单击Mechanical 4工作层标签，将Mechanical 4设置为当前层，如图8.5（b） 所示 单击Placement Tools工具栏中的 图标，以当前原点为起点，按尺寸要求绘制物理边界（宽2000mil，高1200mil），如图8.6所示。 如果使用鼠标画线，在拐弯处单击两下左键；如果使用键盘中的箭头键画线，在拐弯处按两下回车键，建议

22、使用键盘画线。 使用键盘上的箭头键划线时，按住【Shift】+【箭头键】可提高划线的速度。5在机械层绘制电路板物理边界物理边界（内侧）电气边界（外侧）操作步骤：单击KeepOutlayer工作层标签，将KeepOutlayer设置为当前层，按照绘制物理边界的方法绘制电气边界，如图8.6所示。4.4.4 绘制电气边界 电路板的电气边界是系统进行自动布局和自动布线的范围，在禁止布线层KeepOutlayer绘制。 电气边界可稍大于也可稍小于物理边界。图8.6 绘制完毕的物理边界和电气边界执行菜单命令Edit Origin Reset恢复绝对原点。操作步骤：执行菜单命令Design Add/Remo

23、ve Library或单击主工具栏的加载元件封装库图标 或在PCB管理器中选择Browse PCB选项卡，在Browse下拉列表框中，选择Libraries（元件封装库），单击框中的【Add/Remove】按钮，选择所需元件封装库。 如果元件封装全部使用Advpcb.ddb中的内容，一般情况下系统已默认加载。4.4.5 恢复绝对原点 同绘制原理图一样，在设计印刷电路板图时也需要将图中所用到的元件封装库提前加载到PCB编辑器中。4.4.6 加载元件封装库执行菜单命令Design Load Nets，弹出图8.7所示Load/Forward Annotate Netlist装入网络表对话框。图8.

24、7 装入网络表对话框4.4.7 装入网络表 单击【Browse】按钮，弹出图8.8Select选择网络表文件对话框 从中选择在4.4.1中建立的网络表文件 单击【ok】，系统自动生成网络宏，并将其在Load/Forward Annotate Netlist装入网络表对话框中列出，如图8.9所示。图8.8 选择网络表文件选择网络表文件图8.9 生成的无错误网络宏 生成的无错误网络宏 若无错误，则在对话框下部的状态栏显示All macros validated如图8.9所示，单击【Execute】按钮，将元件封装和连接关系装入到PCB文件中，如图4.40所示。 若有错误，则状态栏中显示共有几个错误

25、，在Error列中显示相应的错误信息。此时需返回原理图修改错误后重新产生网络表，在PCB文件中重新装入网络表。检查网络表图4.40 装入网络表后的PCB图装入网络表后的PCB图1本项目设置的规则与操作步骤 在自动布局前，可以设置的规则很多，一般情况下只设置少数几个必须的规则，其他均采用默认设置。 本项目只设置将元件放置在顶层Top Layer，使用的规则是“Permitted Layers Rule（允许元件放置层）”。4.4.8 设置自动布局规则 执行菜单命令Design Rules，弹出Design Rules对话框 选择Placement选项卡 在Rule Classe列表框中选择Per

26、mitted Layers Rule规则，如图4.41所示 单击【Add】按钮，弹出图4.42所示Permitted Layers对话框，左边Filter Kind旁的下拉列表框是选择规则的适用范围，这里选择默认即Whole Board（整个板），右边Rule Attributes区域是选择元件允许放置的工作层，选中Top Layer，取消Bottom Layer前的 单击【ok】，返回Design Rules对话框 单击【Close】关闭对话框，设置完毕。操作步骤：图4.41 选择Permitted Layers Rule规则选择Permitted Layers Rule规则图4.42 Pe

27、rmitted Layers对话框Permitted Layers对话框Component Clearance Constraint: 元件间距临界值规则Component Orientations Rule：元件放置角度规则Net to Ignore：网络忽略规则Room Definition：定义房间规则2自动布局其他规则简介执行菜单命令Tools Auto Placement Auto Placer，弹出Auto Place自动布局对话框，按图4.43进行设置，其中：Cluster Placer：群集式布局方式，适用于元件数量少于100的情况。Quick Component Placem

28、ent：快速布局，但不能得到最佳布局效果。单击【ok】，系统进行自动布局，布局后的效果如图4.44所示。4.4.9 自动布局图4.44 自动布局后的效果图4.43 Auto Place自动布局对话框图4.43和图4.44如图4.44所示，布局后的元件摆放并不理想，需手工调整。这里只介绍两个最基本的布局原则：就近原则：元件之间的连线最短信号流原则：按信号流向布放元件，避免输入、输出、高低电平部分交叉成环。4.4.10 调整元件布局直接拖动元件或元件标号等可移动位置，按住元件或元件标号再按【空格】键、【X】键、【Y】键可改变方向。调整后的元件布局如图4.45所示。飞线： 在元件之间有一条非常细的、

29、随元件而动的线，称为飞线。飞线表示元件之间的电气连接关系，元件之间的飞线连接应与原理图中的连接关系相同。 操作：图4.45 调整后的元件布局布线是按照飞线指示在电路板图的信号层（Top Layer或Bottom Layer）绘制铜膜导线。1自动布线执行菜单命令Auto Route All，弹出Autorouter Setup对话框，如图4.46所示 单击【Route All】按钮，进行自动布线，布线结束后弹出布线信息对话框如图4.47所示，显示布通率、完成布线的连通线数、未完成布线的连通线数、用时等 单击【ok】完成布线，如图4.48所示。4.4.11 自动布线图4.46 Autorouter

30、 Setup对话框Autorouter Setup对话框图4.47 布线信息对话框布线信息对话框图4.48 自动布线后的PCB图自动布线后的PCB图 对于双面板，如果各工作层颜色采用默认设置，则布线的颜色分别为红色和蓝色。 双击任意一条红色铜膜导线，在属性对话框中Layer的属性值是Top Layer；双击任意一条蓝色铜膜导线，在属性对话框中Layer的属性值是Bottom Layer。 观察图4.48可以看出，Top Layer铜膜导线的走向和Bottom Layer铜膜导线的走向大体互相垂直，这是双面板布线时应遵循的原则之一。布线时应遵循的原则 如果对布线的效果不满意，可以利用系统提供的拆

31、线功能将布线拆除，重新调整元件位置后再布线。 拆线操作：执行菜单命令Tools Un-Route All（拆除全部布线）。2拆线 图4.48是将所有工作层的内容同时显示出来，有时需要只查看某一工作层的内容，这就是单层显示。 执行菜单命令Tools Preferences 在Preferences对话框中选择Display选项卡 选中Single Layer Mode如图4.49（1）所示 单击【ok】。则只显示当前层（工作层标签在最上面）的内容。 4.4.12 PCB图的单层显示图4.49（2）显示的是Bottom Layer的情况，图中显示的边框是在Mechanical 4绘制的物理边界。在

32、设置机械层时，如果选中Display in Single Layer Mode（在单层显示模式下显示）选项，则在单层显示模式下，该机械层的内容可与任何层一起显示。设置机械层图4.49 （1）单层显示的设置单层显示的设置图4.49 （2）单层显示的情况单层显示的情况 在图4.43所示的自动布局方式选择对话框中有两个选项，其中Statistical Placer称为统计式布局方式，使用统计算法，遵循连线最短原则布局元件，适合元件数目超过100的电路板设计。如选择此布局方式，将弹出如图4.50所示的对话框，图中：Group Components：将当前网络中连接密切的元件合为一组，布局时作为一个整体

33、来考虑。如果电路板上没有足够的面积，建议不要选取该项。4.4.13 统计式自动布局方式Rotate Components：根据布局的需要旋转元件。Power Nets：该文本框输入的网络名将不被列入布局策略的考虑范围，这样可以缩短自动布局的时间，电源网络就属于此种网络。在此输入电源网络名称。Ground Nets：含义同Power Nets文本框。在此输入接地网络名称。Grid Size：设置自动布局时的栅格间距。默认为20mil。图4.50对话框图4.50 统计式布局对话框统计式布局对话框采用统计式布局方式，不是直接在PCB 文件上运行，而是打开一个如图4.51所示的临时布局窗口（生成一个P

34、lace1.Plc的文件），同时弹出标有Auto-Place is Finished自动布局完成的对话框如图4.51所示，单击【ok】按钮，继续弹出如图4.52所示 Design Explorer对话框，提示是否将自动布局的结果更新到PCB文件中，单击【Yes】按钮，更新后系统返回PCB文件窗口如图4.53所示 统计式布局对话框图4.51 统计式布局的临时布局窗口统计式布局的临时布局窗口图4.52 Design Explorer对话框图4.53 统计式布局后的效果图图4.52和图4.53 要求：将4.4中完成的双面板设计改为单面板，其他要求不变。1单面板所需的工作层单面板所需的工作层与双面板相

35、同（见4.4.3），只是在单面板中顶层Top Layer只用来放置元件不能布线，只在底层BottomLayer布线。2单面板的布线设置Top Layer：设置为不使用“Not Used” ；Bottom Layer：设置为走线方向任意“Any” 。4.5 任务二 自动布线中的单面板和双面板设置4.5.1 单面板设置按4.4中的操作步骤从4.4.1进行到4.4.10调整元件布局 执行菜单命令Design Rules,弹出Design Rules对话框 选择Routing选项卡，在Rule Classes列表框中选择Routing Layers规则，如图4.54所示 单击【Properties】按

36、钮，在弹出的Routing Layers Rule对话框中将Top Layer设置为Not Used，Bottom Layer设置为Any，如图4.55所示 单击【ok】返回Design Rules对话框 单击【Close】，继续执行4.4.11的自动布线即可。操作：图4.54 选择Routing Layers规则选择Routing Layers规则图4.55单面板的设置单面板的设置 在双面板中Top Layer与Bottom Layer的走线应互相垂直，即在图4.55中Top Layer和Bottom Layer分别选择Horizontal（水平方向）和Vertical（垂直方向）。 系统默

37、认设置为双面板，若打开PCB文件后直接进行双面板设计，可不进行此项设置，如在4.4中就没有进行双面板的设置。4.5.2 双面板设置在自动布线过程中，最常见的问题就是有元件封装但焊盘无引线，或有引线但引脚连线错误。本节主要介绍几个典型元件符号的引脚编辑。1二极管在Advpcb.ddb中，二极管的封装是DIODE0.4。在使用该封装进行PCB设计装入网络表时，会提示有错误（Error：Node Found未找到节点）；若忽略错误继续进行布局和布线，会发现二极管封装两端无连线。原因：二极管元件符号中的引脚号（Number）与元件封装中的焊盘号（Designator）不一致。4.6 任务三 元件封装与

38、元件符号的引脚对应图4.56中二极管元件符号正极的引脚号为1、负极的引脚号为2；图4.57中二极管元件封装正极的焊盘号为A、负极的焊盘号为K。图4.56 二极管元件符号中的引脚号图4.57 二极管元件封装中的焊盘号图4.56和图4.57第一种方法：在原理图元件库中将二极管的引脚号Number分别改为A和K；第二种方法：在PCB元件封装库中将二极管封装的焊盘号分别改为1和2。2三极管三极管元件符号的引脚号Number和引脚名Name分布如图4.58所示。修改方法：图4.58 三极管元件符号中的引脚号图4.59 三极管元件封装TO-92A中的焊盘号三极管元件封装TO-92A的焊盘号如图4.59所示

39、。图4.58和图4.59必须在确定了三极管型号后，再决定是否需要修改，以及怎样修改。如三极管9013，其引脚分布如图8.30所示。对照图4.58所示元件符号的引脚号，可做如下修改：在原理图元件库中将发射极E的Number改为1，基极B的Number改为2，集电极C的Number改为3。图8.30 三极管9013的引脚分布对于三极管引脚号的修改，切不可一概而论，可调电阻的元件封装名为VR1VR5，这些封装的焊盘号分布相同，以VR5为例进行说明。图8.31是可调电阻的元件符号，图中的1、3、2分别是三个引脚的引脚号Number，图8.32是可调电阻封装VR5的图形及封装中的焊盘号。图8.31 可调

40、电阻元件符号的引脚号图8.32 可调电阻元件封装的焊盘号3可调电阻 通常可调电阻的活动端在中间位置，所以修改方法可以是在原理图元件库中将可调电阻活动端Number的3改为2，将另一引脚的2改为3。 请读者注意，目前实际使用的可调电阻外形与Protel元件封装库中提供的封装多数差别较大，因此在设计实际印刷电路板图时要根据实际元件来确定封装。确定方法将在第13章中进行介绍。可调电阻要求：分别绘制以下各原理图，并利用自动布局、自动布线方法绘制单面和双面印刷电路板图。电路板尺寸：不大于宽2000mil、高1300mil。1、 串联晶体多谐振荡器电路。题1 图 串联晶体多谐振荡器电路图练习题题1表 电路

41、图元件属性列表Lib Ref（元件名称）Designator（元件标号）Part Type（元件标柱）Footprint（元件封装）74LS04U174LS04DIP14RES2R1、R2AXIAL0.4CAPC1、C2RAD0.2CRYSTALJTRAD0.2U1在Protel DOS Schematic Libraries.ddb中其余元件在Miscellaneous Devices.ddb元件封装库：Advpcb.ddb2 比较器电路。题4.5图 比较器电路图题2表 电路图元件属性列表Lib Ref（元件名称）Designator（元件标号）Part Type（元件标柱）Footprin

42、t（元件封装）74LS04U174LS04DIP1474LS08U274LS08DIP1474LS02U374LS02DIP14元件库：Protel DOS Schematic Libraries.ddb元件封装库：Advpcb.ddb3 反相放大器电路。题3图 反相放大器电路图题3表 电路图元件属性列表Lib Ref（元件名称）Designator（元件标号）Part Type（元件标柱）Footprint（元件封装）LM324U1LM324DIP14RES2R1、R2、R3、R4、RL10k、100k、100k、100k、10kAXIAL0.4ELECTRO1C1、C2、C310uRB.2

43、/.4U1在Protel DOS Schematic Libraries.ddb中其余元件在Miscellaneous Devices.ddb元件封装库：Advpcb.ddb4 控制电路。题8.4图 电路图其中VT1、VT2、VT3、RP、D1的引脚号均需修改。题4表 电路图元件属性列表Lib Ref（元件名称）Designator（元件标号）Part Type（元件标柱）Footprint（元件封装）NPNVT1、VT2、VT39013TO-92ARES2R1、R2、R3、R4、R5、R6、R762k、5.1k、12k、5.1k、15k、5.1k、2.4kAXIAL0.4POT2RP22kV

44、R5DIODED1DIODE0.4元件库：Miscellaneous Devices.ddb元件封装库：Advpcb.ddbThe End第5章 自动布局与自动布线中的其他设置 项目背景 在PCB设计中可能会遇到很多实际问题，如某些元件必须放置在指定位置、电源线接地线等要比信号线宽、各导电对象之间的安全间距有一定的要求等，这些问题既可以手工编辑，也可以在自动布线前通过相应规则的设置由系统自动完成，对于某些异型电路板，采用系统提供的电路板生成向导可以很方便的进行绘制。 项目要点 自动布局前的元件预布局；在自动布线中设置线宽；安全间距的设置；自动布线前的预布线操作；放置螺丝孔；创建项目元件封装库；

45、利用电路板生成向导创建电路板。项目自动布局与自动布线中的其他设置要求： 保持第8章例题中元件U2在PCB图（图4.48）中的位置不变，将放置的工作层改为Bottom Layer；VCC网络线宽为20mil、GND网络线宽为30mil；安全间距15mil；对GND网络在自动布线前进行预布线；在电路板的四角分别放置孔径为100mil的螺丝孔。项目自动布局与自动布线中的其他设置图4.48 自动布线后的PCB图 本节完成在自动布局前将U2放置到指定位置和指定工作层的操作。 按4.4中的操作步骤从4.4.1进行到4.4.7装入网络表，如图4.40所示。 在左边PCB管理器窗口选择Browse PCB选项

46、卡，在Browse下面的下拉列表框中选择Components，在元件列表中选择要进行预布局的元件如U2，如图5.1所示 单击【Select】按钮 执行菜单命令Edit Move Move Selection 用十字光标在有元件符号显示的位置单击左键，则U2自动粘在光标上随光标移动 在适当位置单击左键放置U2。5.1 任务一 在自动布局前进行元件预布局在元件封装的Component属性对话框中将Layer的属性改为Bottom Layer；选中Locked选项，将元件锁定；去掉Selection前面的，取消选中状态 单击【ok】,将元件放置在指定位置，如图5.2所示。图5.2 对U2的预布局图5

47、.1 选择指定元件的操作双击U2， 因为U2放置在Bottom Layer，所以在元件预布局后不要再进行4.4.8设置自动布局规则中放置元件工作层的操作。 如果自动布局后U2只显示焊盘不显示元件封装的轮廓，可执行菜单命令Design Options 选择Layers选项卡 选中Bottom OverLay选项 单击【ok】即可。 如果不进行其他设置，下面可按照4.4.9 4.4.11的顺序进行以后的操作。U2放置5.2 任务二 在自动布线前设置线宽和安全间距本节完成线宽和安全间距的设置。5.2.1 设置安全间距 设置安全间距的操作在自动布线前进行。 执行菜单命令Design Rules 选择R

48、outing选项卡 选择Clearance Constraint规则，如图5.3 Rule Classes区域所示 单击【Properties】按钮，弹出设置安全间距对话框 将Minimum Clearance最小间距设置为15mil，如图5.4所示，单击【ok】返回Design Rules对话框，如图5.3所示。图5.3 选择Clearance Constraint规则图5.3 选择Clearance Constraint规则图5.4 安全间距设置图5.4 安全间距设置 设置线宽的操作在自动布线前进行。 执行菜单命令Design Rules 选择Routing选项卡 选择Width Cons

49、traint规则，如图5.6Rule Classes区域所示 单击【Add】按钮，弹出图5.5所示设置线宽对话框 在Max-Min Width Rule对话框Filter kind旁的下拉列表中选择Net，在Net下面的下拉列表中选择要设置线宽的网络名称如GND，在右边的线宽设置中将最大值Maximum Width和首选值Preferred Width设置为30mil，如图5.5所示 5.2.2 设置线宽单击【ok】返回Design Rules对话框。重复以上步骤，将电源网络VCC的线宽设置为20mil，设置完毕Design Rules对话框应如图5.6所示 单击【Close】关闭对话框。图5

50、.5 GND网络线宽的设置设置线宽 在设置线宽时一定要保留范围Scope为整个板Board的规则，如图5.6中Name为Width的规则所示，在此基础上再设置其他网络的线宽。图5.6 线宽设置完毕的Design Rules对话框设置线宽的规则 本节完成对GND网络的预布线。 预布线在自动布线前设置线宽后进行。 在预布线前要先确定在哪一层布线（Top Layer或Bottom Layer），本例确定在Top Layer布线。 单击工作层标签中的Top Layer，将Top Layer设置为当前层 根据原理图在PCB图中找到GND网络，单击Placement Tools工具栏中的 图标 5.3 任

51、务三 在自动布线前进行预布线按照飞线的指示绘制铜膜导线，如图5.7所示图5.7 绘制预布线 绘制预布线 双击任意一条导线，在Track导线属性对话框中选中Locked选项锁定导线，单击【Global】按钮，在Net旁的下拉列表中选择Same，如图5.8 所示单击【ok】，将所画的线全部锁定，则手工绘制的预布线将不参与自动布线。绘制预布线锁定绘制预布线图5.8 锁定预布线设置 放置螺丝孔可以在自动布线后进行。 单击Placement Tools工具栏中的 图标 按【Tab】键在焊盘的属性对话框中将X-Size、Y-Size、Hole Size三个尺寸全部设置为100mil，如图5.9所示，在Ad

52、vanced选项卡中，使Plated复选框无效，取消通孔壁上的电镀 在电路板某一个角的适当位置单击左键即放置一个螺丝孔。5.4 任务四放置螺丝孔图5.9 设置螺丝孔设置螺丝孔5.5.1 异型电路板设计要求：新建一块宽2000mil高1600mil的矩形电路板，物理边界与电气边界的距离为40mil，四角开口，开口尺寸200200mil，板内部无开口，不显示标题栏，不显示图例字符，不显示刻度尺，显示电路板尺寸标注，双层板，过孔电镀，使用针脚式元件，导线最小宽度为20mil，走线最小间距15mil，元件管脚间只允许穿过一条导线。5.5 任务五 异型电路板设计 使用电路板生成向导，可以很方便的满足这些

53、要求。1按1.4.1操作步骤调出图1.7New Document对话框，选择Wizards选项卡，如图5.10所示。电路板生成向导图5.10 Wizards选项卡选择Printed Circuit Board Wizard（印刷电路板向导）图标，单击【ok】按钮，弹出图5.11所示电路板生成向导对话框。图5.11 电路板生成向导对话框电路板生成向导2单击图5.11中的【Next】按钮，弹出图5.12所示选择电路板模板对话框。在列表框中可以选择系统已经预先定义好的板卡类型。本例选择Custom Made Board，自定义电路板尺寸等参数。单击【Next】按钮图5.12 选择电路板模板对话框选择

54、电路板模板3单击【Next】按钮，弹出定义电路板物理尺寸、形状和显示内容对话框，如图5.13所示。图5.13 定义电路板物理尺寸和显示内容对话框定义电路板物理尺寸和显示内容Rectangular：电路板形状为矩形，需确定宽和高 这两个参数。Width： 电路板宽度，本例为2000mil。Height： 电路板高度，本例为1600mil。Circular：电路板形状为圆形，如果选中该项，左边的尺寸也变为半径。Custom：自定义电路板形状。Boundary Layer：电路板电气边界所在层，默认为Keep Out Layer。定义电路板物理尺寸和显示内容 Dimension Layer：电路板物

55、理边界所在层，默认为Mechanical Layer 4。 Track Width：电路板边界走线的宽度。Dimension Line Width：电路板尺寸标注线宽度。Keep Out Distance From Board Edge：电路板物理边界与电气边界之间的距离尺寸，本例设置为40mil。Title Block：是否显示标题栏，选中表示显示。定义电路板物理尺寸和显示内容Scale：是否显示刻度尺。当Title和Scale两个复选框同时无效时，将不再显示标题栏和刻度尺。Legend String：是否显示图例字符，选中表示显示。Dimension Line：是否显示电路板尺寸标注，本例

56、选中此项。Corner Cutoff：是否在电路板四个角的位置开口。该项只有在电路板设置为矩形板时才可设置，本例选中此项。Inner Cutoff：是否在电路板内部开口。该项只有在电路板设置为矩形板时才可设置。定义电路板物理尺寸和显示内容弹出定义电路板边框尺寸对话框，如图5.14所示。图5.14 定义电路板边框尺寸对话框4单击【Next】按钮弹出定义电路板四角开口尺寸对话框，按要求将四角开口尺寸设置为200mil，如图5.15所示。该对话框只在图5.13选中Corner Cutoff选项后才出现。图5.15 定义电路板四角开口尺寸对话框 5单击【Next】按钮 弹出定义信号层层数和类型等对话框

57、，如图5.16所示。6单击【Next】按钮Two Layer-Plated Through Hole：两个信号层（双层板）过孔电镀。本例选择该项。Two Layer-Non Plated：两个信号层（双层板），过孔不电镀。图5.16 定义信号层层数和类型对话框 该电路板向导不支持单层板。Four Layer：4层板。Six Layer：6层板。Eight Layer：8层板。该电路板向导不支持单层板。Specify the number of Power/Ground plates that will be used in addition to the layers above：选取内部电源

58、/接地层的数目，包括Two（两个内部层）、Four（四个内部层）和None（无内层）。本例选择None。定义信号层层数和类型 弹出定义过孔类型对话框，如图5.17所示。Thruhole Vias only：穿透式过孔。对于双层板，只能使用穿透式过孔。Blind and Buried Vias only：盲过孔。7单击【Next】按钮，图5.17 定义过孔类型对话框 弹出定义将要使用的布线技术、选择元件封装类型对话框，如图5.18所示。 8单击【Next】按钮，图5.18 布线技术、元件封装类型选择对话框 以上两项的选择原则是电路板上哪种元件封装多，即选择哪项。本例选择针脚式元件。 选择针脚式元

59、件后，还要设置在两个焊盘之间穿过导线的数目。One Track：允许穿过一条导线.。本例选择该项。Two Track：允许穿过两条导线。Three Track：允许穿过三条导线。Surface-mount components：表面粘贴式元件。Through-hole components：针脚式元件。布线技术、元件封装类型选择 如果选择表面粘贴式元件，弹出图5.19设置元件放置工作层对话框。Yes： 可双面放置。No： 只放置在顶层。图5.19 表面粘贴式元件放置工作层选择对话框选择表面粘贴式元件 单击【Next】按钮，弹出最小线宽和最小间距设置对话框，如图5.20所示。图5.20 最小线宽

60、和最小间距设置对话框5.按图5.18设置后，Minimum Track Size：最小线宽。本例设置为20mil。Minimum Via Width：过孔最小外径。Minimum Via HoleSize：过孔最小内径。Minimum Clearance：相邻走线最小间距。本例设置为15mil。最小线宽和最小间距设置弹出是否作为模板保存对话框，如图5.21所示。10单击【Next】按钮，图5.21 是否作为模板保存对话框 弹出完成对话框，单击【finish】按钮结束电路板生成过程，建立的电路板如图5.22所示。11单击【Next】按钮，图5.22 利用向导创建的电路板图要求： 利用电路板生成向