印制电路板设计实例

印制电路板设计实例下面以甲乙类放大器的印制电路板单、双层PCB板的设计过程。甲乙类放大器印制电路板单层板设计

序号元件值元件封装元件名说明R127KAXIAL0.3RES2R227KAXIAL0.3RES2R35KAXIAL0.3RES2R45KAXIAL0.3RES2C110uRB-.2/.4ELECTRO1ElectrolyticCapacitorC2200uRB-.2/.4ELECTRO1ElectrolyticCapacitorD11N4001DIODE0.4DIODEDiodeD21N4001DIODE0.4DIODEDiodeQ12N3904TO-46NPNNPNTransistorQ22N3904TO-46NPNNPNTransistorQ32N3906TO-46PNPPNPTransistorJ1CON4SIP-4CON4ConnectorJ2CON2SIP-2CON2ConnectorJ3CON2SIP-2CON2ConnectorPCB自动布线技术操作步骤1、绘制电路原理图2、生成网络表3、建立PCB文件、定义电路板（可以直接定义电路板，也可以使用向导定义电路板。同时进行PCB设计环境的设置，确定工作层等）。4、加载PCB元件库（常用PCB元件库有PCBFootprint.Lib、GeneralIC.lib、InternationalRectifiers.lib、Miscellaneous.lib、Transistors.lib等）。5、加载网络表6、元件的布局7、设计规则设置8、自动布线9、人工布线调整10、PCB电气规则检查及标注调整11、PCB报表输出12、PCB输出1、绘制电路原理图2、生成网络表3、建立PCB文件、定义电路板建立PCB文件确定工作层确定工作层【SignalLayers】：信号层(SignalLayers)。对于双面板而言，顶层(TopLayer)和底层(BottomLayer)这两个工作层必须设置为打开状态，而信号层的其他层面均可以处于关闭状态。【TopLayer】：顶层，也是元件层。【BottomLayer】：底层，也是焊接层。【InternalPlanes】：内电源或地层，主要用于放置电源或地线，通常是一块完整的铜箔。【MechanicalLayers】：机械层，用于放置一些与电路板的机械特性有关的标注尺寸信息和定位孔.【Masks】：TopSolder:顶层阻焊层。BottomSolder:底层阻焊层。它用于在设计过程中匹配焊盘，并且是自动产生的TopPaste:

顶层锡膏层。

BottomPaste:底层锡膏层。

锡膏防护层的作用与阻焊层相似，但在使用“hotre-flow”（热对流）技术安装SMD元件时，锡膏防护层用来建立阻焊层的丝印。【SilkscreenLayers】：丝印层(SilkscreenLayer)，用于放置元件标号、说明文字等。【OtherLayers】分组框：其他层面(OtherLayers)，根据实际需要选择。

【Keep-OutLayer】：禁止布线层，用于绘制印制电路板的边框。

【Multi-Layer】：多层，包括焊盘和过孔这些在每一层都可见的电气符号。【DrillGuide】：钻孔定位层，此层主要和制板厂商有关。【DrillDrawing】：钻孔层，此层主要和制板商有关。确定定工工作作层层定义义电电路路板板4、、加加载载PCB元元件件库库(执行行菜菜单单命命令令Design/Add/RemoveLibrary……或或点点击击Add/Remove…….按按钮钮)5、、加加载载网网络络表表(执行菜单单命令Design／／LoadNets…)*注意：注注意修改改错误的的方法:a.回到原理理图中修修改：如导线线未连接接好、封封装值、、网络编编号b.在网网络表中中修改：：如修改元元件的引引脚号、、网络连连接c.在PCB中中修改：：如修改封封装值的的引脚号号直到没有有错误为为止。常见的错错误和警警告：“Error:FootprintxxxnotfoundinLibrary””：错误：封封装xxx没有有在库中中发现。。一般为为元件所所在的封封装库文文件没有有加载。。“Warning:Alternativefootprintxxx”：：警告：封封装xxx管脚脚悬空。。如果是是原理图图中该管管脚实际际就没有有用到，，就是空空着的，，就不必必理会这这个警告告；如果果该管脚脚用到了了，现在在系统提提出了警警告，你你就应该该回到原原理图设设计器，，检查该该管脚上上的布线线，最后后重新生生成网络络表，重重复加载载网络表表操作。。“Error:Componentnotfound””：错误：没没有发现现元件封封装。原原因可能能是没有有加载库库文件，，或是在在原理图图设计时时没有指指定该元元件的封封装形式式。应该该回到原原理图设设计器，，检查某某个元件件是否指指定封装装。最后后重新生生成网络络表，加加载所需需元件封封装库文文件，重重复加载载网络表表操作。。“Error:Nodenotfound”：封装可以以找到，，但是管管脚号和和焊盘号号不一致致，例如如二极管管A改为为1，K改为2．1．元件件布局的的一般原原则（1）按按照电路路的流程程安排各各个功能能电路单单元的位位置，使使布局便便于信号号流通，，并并使信信号尽可可能保持持一致的的方向。。（2）以以每个电电路的核核心元件件为中心心，围绕绕它进行行布局，，元件应应均匀、、整齐、、紧凑地地排列在在PCB上,尽尽量减少少和缩短短各个元元件之间间的引线线和连接接。（3）易易受干扰扰的元件件不能相相互挨得得太近，，输入和和输出元元件应尽尽量远离离。（4））某某些些元元件件或或导导线线之之间间可可能能有有较较高高的的电电位位差差，，应应加加大大它它们们之之间间的的距距离离，，以以免免放放电电引引起起短短路路。。带带强强电电的的元元件件应应尽尽量量布布置置在在调调试试时时手手不不易易触触及及的的地地方方。。（5））较较重重的的元元件件，，应应当当用用支支架架加加以以固固定定，，然然后后焊焊接接。。（6））发发热热元元件件应应放放在在有有利利于于散散热热的的位位置置，，必必要要时时可可装装散散热热器器。。（7））热热敏敏元元件件应应远远离离发发热热元元件件。。（8））对对于于电电位位器器、、可可调调电电感感线线圈圈、、可可变变电电容容器器、、微微动动开开关关等等可可调调元元件件的的布布局局，，应应考考虑虑整整机机的的结结构构。。若若是是机机内内调调节节，，应应放放在在印印制制板板上上方方便便调调节节的的地地方方；；若若是是机机外外调调节节，，其其位位置置要要与与调调节节旋旋钮钮在在机机箱箱面面板板上上的的位位置置相相适适应应。。（9））位位于于电电路路板板边边缘缘的的元元件件，，离离电电路路板板边边缘缘一一般般在在2mm以以上上。。（10））电电路路板板的的最最佳佳形形状状为为矩矩形形，，长长宽宽比比例例为为3∶∶2或或4∶∶3。。电电路路板板面面尺尺寸寸大大于于200mm××150mm时时，，应应考考虑虑电电路路板板所所受受的的机机械械强强度度。。6、、元元件件的的布布局局PCB设设计计的的一一般般原原则则2．．布布线线的的一一般般原原则则（1））输输入入和和输输出出的的导导线线应应尽尽量量避避免免相相邻邻平平行行。。（2））印印制制板板导导线线最最小小宽宽度度主主要要由由导导线线与与绝绝缘缘基基板板间间的的粘粘附附强强度度和和流流过过它它们们的的电电流流值值决决定定。。（3））导导线线宽宽度度不不宜宜大大于于焊焊盘盘尺尺寸寸。。（4））印印制制板板导导线线不不能能有有急急剧剧的的拐拐角角和和拐拐弯弯，，拐拐角角不不得得小小于于90°°，，最最佳佳的的拐拐弯弯方方式式是是采采取取圆圆弧弧形形。。（5））模模拟拟电电路路和和数数字字电电路路的的地地线线应应分分开开布布线线以以减减少少相相互互干干扰扰。。（6））在在设设计计PCB时时，，不不允允许许有有交交叉叉的的铜铜膜膜走走线线，，对对于于可可能能交交叉叉的的线线条条，，可可以以用用““钻钻””或或““绕绕””的的办办法法解解决决。。（7））设设计计PCB图图时时，，在在使使用用IC座座的的场场合合下下，，一一定定要要特特别别注注意意IC座座上上定定位位槽槽放放置置的的方方位位是是否否正正确确，，并并注注意意各各个个IC脚脚位位置置是是否否正正确确。。6、、元元件件布布局局图自动布局对话框（ClusterPlacer）（1））自自动动布布局局执行行菜菜单单命命令令Tool/AutoPlacement/AutoPlacer……，，弹弹出出如如图图所所示示的的自自动动布布局局对对话话框框（（ClusterPlacer））。。系系统统提提供供两两种种自自动动布布局局方方式式：：1．．群群组组式式自自动动布布局局群组组式式自自动动布布局局方方式式如如图图所所示示。。此此方方式式适适合合元元件件数数小小于于100个个的的电电路路，，说明明：：执行行该该方方式式布布局局前前，，可可以以执执行行菜菜单单命命令令Design/Rules…，打打开开DesignRules（（设设计计规规则则））对对话话框框，，选选择择Placement（（布布局局））选选项项卡卡设设定定自自动动布布局局的的参参数数。。这这些些规规则则仅仅对对ClusterPlacer（（群群组组式式布布局局））方方式式有有效效。。统计计式式自自动动布布局局方方式式如如图图所所示示。。此此方方式式基基于于统统计计学学的的算算法法来来布布局局元元件件，，使使元元件件间间的的连连接接导导线线长长度度尽尽量量最最短短，，它它适适合合元元件件数数量量超超过过100个个的的电电路路。。2．．统统计计式式自自动动布布局局图自动布局对话框（StatisticalPlacer）各选选项项的的意意义义如如下下：：●GroupComponents：：将将网网络络中中电电气气连连接接关关系系密密切切的的元元件件归归为为一一组组。。●RotateComponents：：，允许许元件旋旋转以便便找出一一个最佳佳布局方方向，从从而达到到较好的的布局效效果。●PowerNets：输输入网络络名称●●GroundNets：：与PowerNets相相似，通通常是地地线网络络名称。。●GridSize：设置置元件自自动布局局时的栅栅格间距距。注意：在运行自自动布局局前，应应确保已已经定义义了一个个PCB板的电电气边界界，并确确保电气气边界的的属性选选择为Keepout。否否则，不不能执行行自动布布局。3．停止止自动布布局执行Tool/AutoPlacement/StopAutoPlacer命令令用于停停止正在在自动布布局的操操作。选择统计计式自动动布局，，结果如如图所示示。图自动布局的稳压电源图对象的编编辑操作作前面我们们学习有有关移动动、旋转转、翻转转、选取取等操作作，本处处再学习习复制、、剪切、、粘贴、、删除等等操作。。1．剪切切：执行菜单单命令Edit/Cut或单单击图图标2．复制制：执行菜单单命令Edit/Copy。。3．粘贴贴：执行菜单单命令Edit/Paste或单击击图图标标图9-21选择性粘贴属性对话框4．选择性性粘贴：：执行菜单单命令Edit/PasteSpecial,将进入入选择性性粘贴属属性对话话框，如如图所示示。5．清除除对象：：执行菜单单命令Edit/Clear将删除除被选取取的对象象。6．删除除对象：：执行菜单单命令Edit/Delete，移移动光标标到要删删除的对对象，单单击鼠标标左键将将删除对对象。手工调整整布局图

手工调整后的稳压电源布局图手工调整整元件布布局实际际上就是是对元件件进行移移动、旋旋转、翻翻转、调调整元件件标注等等操作。。手工调调整后的的稳压电电源布局局图如图图所示。。调整布局局实际上上就是进进行元件件封装的的位置调调整，而而调整布布局的目目的是为为了便于于布线。。图调整布局的图形图两级共射放大电路原理图进行自动动布线之之前，要要根据电电路的实实际需要要，进行行相应的的布线规规则设置置。自动布线线的设计计规则执行菜单单命令Design/Rules……，系统统会弹出出如图所所示的设设计规则则对话框框，这里里仅对自自动布线线的一些些规则进进行说明明。图设计规则（布线参数）对话框7、布线线规则设设置图设计规则（布线参数）对话框（1）设置安全全间距参参数双击ClearanceConstraint（安全全间距））选项，，可进入入安全间间距设置置对话框框，如图图所示。。（2）设设置布线线拐角模模式双击RoutingCorners（布布线拐角角）选项项，将弹弹出如图图所示的的布线拐拐角规则则设置对对话框。。图布线拐角规则设置对话框。（3）设置布线线工作层层图

布线层规则设置对话框双击RoutingLayers（布线线层）选选项，将将弹出如如图所示示的布线线层规则则设置对对话框。。●RuleAttribute：：该项用用于设定定自动布布线时所所使用的的布线层层以及对对应层的的走线方方式。（4））设置置布线线优先先级双击RoutingPriority选选项，，将弹弹出布布线优优先级级设置置对话话框。。（5））设置布布线的的拓扑扑结构构双击RoutingTopology选项，，将弹弹出布布线拓拓扑规规则设设置对对话框框。（6））设置过过孔类类型双击RoutingVia-Style选项，，将弹弹出布布线过过孔类类型设设置对对话框框各个工工作层层布线线的走走向方方式有有NotUsed（不不使用用）、、Horizontal（水水平方方向））、Vertical（（垂直直方向向）、、Any（（任意意方向向）等等11种。。采用用双面板板和多层板板时，一一般默默认设设置TopLayer（（顶层层）为为Horizontal，BottomLayer（底底层））为Vertical。。当我我们需需要作作单面板板时，应应把TopLayer设设为NotUsed，，BottomLayer设设为Any。本本例中中我们们设置置成为为单面面板。。（3））设置布布线工工作层层图9-27

布线宽度设置对话框（7））设置走走线宽宽度●RuleAttributes：：该规规则属属性包包括MinimumWith（（最小小走线线宽度度）、、MaximumWith（最最大走走线宽宽度））、PreferredWith（（优先先选用用走线线宽度度）。。这里里我们们把MaximumWith和和PreferredWith走走线宽宽度都都设20mil。双击WidthConstraint选选项，，将弹弹出如如图所所示的的布线线宽度度设置置对话话框。。8、自自动动布线线自动布布线的的菜单单命令令AutoRoute如图图所示示。（1））全局局自动动布线线执行菜菜单命命令AutoRoute/All……，系系统弹弹出图图所示示的对对话框框。图AutoRoute菜单图自动布线设置对话框（2））对选定定的网网络进进行布布线：执行行菜单单命令令AutoRoute/Net。（3））对两两连接接点进进行布布线：：执行菜菜单命命令AutoRoute/Connection。（4））指定定元件件布线线：执行菜菜单命命令AutoRoute/Component。。（5））指定定区域域布线线：执行菜菜单命命令AutoRoute/Area。（6））其他他布线线命令令：AutoRoute/Setup……：自自动布布线设设置。。本例我我们采采用全全局自自动布布线，，自动动布线线的结结果如如图所所示。。图稳压电源的全局自动布线图在Tools/Un-Route菜单单下提提供了了几个个常用用于手手工调调整布布线的的命令令，说说明如如下：：（1））All：：拆除除所有有的布布线。。（2））Net：：拆除除所选选取网网络的的布线线。（3））Connection：拆拆除所所选取取的一一条连连线。。（4））Component：：拆除除与所所选的的元件件相连连的导导线。。加宽输输入/输出出线为了提提高抗抗干扰扰能力力，增增加系系统的的可靠靠性，，往往往需要要将电电源、、接地地线和和一些些流过过电流流较大大的线线加宽宽，其其操作作步骤骤如下下：9、人工布布线调整（1）双击击需要加宽宽线，会弹弹出如图所所示的导线线属性设置置对话框。。（2）在对对话框中的的Width栏中输输入实际需需要的宽度度值。本例例把电路中中的输入/输出、电电源/接地地线等大电电流网络加加宽，线宽宽度值为40mil（约1mm）。（3）单击击OK按钮钮。如图所示为为加宽输入入/输出线线、电源/地线后的的PCB图图。图导线属性设置对话框图输入/输出线等被加宽后的PCB图调整文字标标注经过自动布布局后，元元件的相对对位置与原原理图中的的相对位置置发生了变变化，在经经过手动布布局调整后后，元件的的标号变得得比较杂乱乱，所以经经常需要调调整其标注注，使PCB更加美美观。（1）手动动更新编号号（2）自动动更新编号号1）执行菜菜单命令Tools/Re-Annotate，弹出如如图9-33所示标标注方式对对话框。2）选择重重新标注方方式。有5种方式供供选择。3）单击OK按钮，，系统将按按照设定的的方式对元元件标注重重新编号。。图9-33选择重新标注方式对话框（3）更新新原理图1）执行Design/UpdateSchematic命令令，系统弹弹出更新设设计对话框框。2）单击Execute按钮钮，弹出确确认元件关关系对话框框。对这些些元件进行行匹配操作作。10、PCB电气规规则检查及及标注调整整补泪滴要补泪滴，，执行菜单单命令Tools/Teardrops…，即即可弹出如如图9-34所示的的泪滴参数数对话框。。图9-34泪滴参数设置（1）General选项●AllPads：为所有有焊盘加泪泪滴。●AllVias：为所有有过孔加泪泪滴。●SelectedOnjectsOnly：为选选中的对象象加泪滴。。●ForceReport：强制加加上泪滴。。●CreatReport：生成有有关泪滴的的报告文件件。（2）Action选项。用用于设置对对泪滴的操操作。●Add：：添加泪滴滴●Remove：移移除泪滴（3）TeardropStyle选项。用用于设置泪泪滴的样式式。●Arc：：圆弧形。。●Track：线形形。布线结果检检查----DRC检查DRC（DesignRuleCheck），设计计规则检查查；PCB编辑器提提供了两种种DRC运运行模式：：Batch-modeDRC（批批处理模式式）和Online-modeDRC（在线线检测模式式）。1．Batch-modeDRC执行菜单命命令Tools/DesignRuleCheck…，打开开如图9-35所示示的设计规规则检查对对话框图9-35设计规则检查对话框2．Online-modeDRC即时检测，，默认情况况下，PCB编辑器中自自动运行，，在进行自自动布局、、自动布线线操作的同同时进行，，若违反规规则，则把把违反规则则的对象以以绿色高亮亮显示。网络表比较较1．生成PCB的网网络表执行菜单命命令Design/NetlistManager……，系统弹弹出网络管管理器2．网络表表比较把两个网络络表文件进进行比较，，是为了检检查这两个个网络表所所对应的文文件之间的的连接关系系是否存在在差异，要要检查PCB板是否否存在漏布布线（如自自动布线布布通率达不不到100%时），，我们可以以把原理图图的网络表表文件与其其PCB图图的网络文文件进行比比较，若有有不匹配的的现象出现现，就说明明有漏布线线，可以根根据比较所所生成的结结果报告文文件查看修修改，以保保证电路板板制作的正正确。（1）回到到原理图编编辑器中，，执行菜单单命令Reports/NetlistCompare（2）执行行菜单命令令CompareNetlists…，通过过选择PCB文件网网络表和原原理图文件件网络也可可以进行比比较。11、生生成PCB报表和打打印电路板板（1）生成成PCB报报表文件Protel99SE的的印制电电路板设计计系统提供供了生成各各种报表的的功能，它它可以给用用户提供有有关设计过过程及设计计内容的详详细资料，，通过执行行Reports菜菜单的子菜菜单来实现现，引脚报表能能够提供电电路板上选选取的引脚脚信息。执行菜单命命令Reports/SelectedPins…。。生成引脚脚报表文件件*.DMP。1）生成引引脚报表2）生成电电路板信息息报表电路板信息息报表的作作用是给用用户提供一一个电路板板的完整信信息，包括括电路板尺尺寸、焊点点及导孔的的数量和电电路板上的的元件标号号等等，执行菜单命命令Reports/BoardInformation，系系统会弹出出如图9-36所示示的电路板板信息对话话框。图9-36电路板信息对话框●General选选项卡：：列出电路路板的一般般信息如电电路板大小小，电路板板上各个组组件的数量量（如字符符串个数、、导线数、、焊点数、、导孔数、、多边形敷敷铜数、违违反设计规规则的数量量等）。图9-37Components选项卡●Components选项项卡：列出出当前电路路板上使用用的元件标标号以及元元件所在的的层等信息息，如图9-37所所示。图9-38Nets选项卡●Nets选项卡：：列出当前前电路板中中的网络信信息，如图图9-38所示。（2）单击击Nets选项卡中中Report按钮钮，系统将将弹出如图图9-39所示的板板报表对话话框，用户户可以选择择需要产生生报表的电电路板信息息。图9-39板报表对话框（3）单击击Report按钮钮，即可可生成包含含了选中项项内容的报报告文件，，以.REP为扩展展名。（3）生成成数据库结结构设计报报表数据库结构构设计报表表的作用是是根据当前前的.DDB设计数数据库文件件的分级结结构生成的的报表文件件，文件以以.Rep为后缀名名。执