电路及其设计 9

项目六PCB设计12自动布线规则介绍

执行菜单命令“Design”→“Rules”系统弹出“PCBRulesandConstraintsEditor”对话框，多数规则都在对话框左侧窗口中的“Routing”目录下，如图1所示。3图1“PCBRulesandConstraintsEditor”对话框41．与布线有关的设计规则

1）Width（布线宽度）规则

该规则用于设置布线时的导线宽度。可以设置不同网络、不同对象的布线宽度。

2）RoutingTopology（布线的拓扑结构）规则

该规则用于设置由飞线生成的拓扑结构。

3）RoutingPriority（布线优先级）规则

该规则用于设置各布线网络的优先级（布线的先后顺序）。54）RoutingLayers（布线工作层）规则

该规则用于设置布线的工作层。

5）RoutingCorners（布线拐角模式）规则

该规则主要用于设置布线时拐角的形状、拐角走线垂直距离的最小值和最大值。

6）RoutingViaStyle（过孔类型）规则

该规则用于设置过孔的外径（Diameter）和内径（HoleSize）的尺寸。

7）FanoutControl（扇出式布线）规则

该规则用于设置扇出式导线的形状、方向及焊盘、过孔的放置等。62．SMT规则

（1）SMDToCorner。SMDToCorner规则用于设置SMD元器件焊盘与导线拐角之间的最小距离。

（2）SMDToPlane。SMDToPlane规则用于设置SMD与内层（Plane）的焊盘或过孔之间的距离。

（3）SMDNeck-Down。SMDNeck-Down规则用于设置SMD引出导线宽度与SMD元器件焊盘宽度之间的比值关系。73．Mask规则

（1）SolderMaskExpansion。SolderMaskExpansion规则用于设置阻焊层中焊盘的延伸量，即阻焊层中的焊盘孔径比焊盘大多少。

（2）PasteMaskExpansion。PasteMaskExpansion规则用于设置SMD焊盘的延伸量，该延伸量是SMD焊盘与铜膜焊盘之间的距离。

84．Plane规则

（1）PowerPlaneConnectStyle。PowerPlaneConnectStyle规则用于设置过孔或焊盘与电源层的连接方法。

（2）PowerPlaneClearance。PowerPlaneClearance规则用于设置电源层与穿过它的焊盘或过孔间的安全距离。

（3）PolygonConnectStyle。PolygonConnectStyle规则用于设置覆铜与焊盘之间的连接方法。

95．Testpoint规则

（1）MinimumAnnularRing。MinimumAnnularRing规则用于设置最小环宽，即焊盘或过孔与其通孔之间的直径之差。

（2）AcuteAngle。AcuteAngle规则用于设置具有电气特性的导线与导线之间的最小夹角。

（3）HoleSize。HoleSize规则用于焊盘孔径设置。

（4）LayerParis。LayerParis规则用于设置是否允许使用板层对。

10自动布线

1．对选定网络进行布线

在“AutoRoute”菜单中选择“Net”命令，光标变成十字形。移动光标到某网络的其中一条飞线上，单击鼠标左键，对这条飞线所在的网络进行布线。图2对选定网络进行布线后的效果112．对选定飞线（连接）进行布线

在“AutoRoute”菜单中选择“Connection”命令，光标变成十字形，移动光标到要布线的飞线上，单击鼠标左键，仅对该飞线进行布线，而不是对该飞线所在的网络布线。图3对一条选定飞线进行布线的效果123．对选定区域进行布线

在“AutoRoute”菜单中选择“Area”命令，光标变成十字形，按住鼠标左键，拖动出一个矩形区域。在图7-1-45中，该区域包括R1、C1、C2和R2四个元件，在矩形的另一对角线位置单击鼠标左键，系统自动对这个区域进行布线。图7-1-45对选定区域进行布线的效果134．对选定元器件进行布线

在“AutoRoute”菜单中选择“Component”命令，光标变成十字形，移动光标到要布线的元器件（如U1）上，单击鼠标左键，可以看到与U1有关的导线已经布完。图4对选定元器件进行布线的效果145．全局布线

在“AutoRoute”菜单中选择“All”命令，可对整个电路板进行自动布线。执行该命令后，系统弹出如图7-1-47所示的“SitusRoutingStrategies”对话框。15图5“SitusRoutingStrategies”对话框16

单击“RouteAll”按钮，弹出布线情况列表，如图6所示。图6布线情况列表17

关闭如图6所示的对话框后，系统显示全局布线效果，如图7所示。图7全局布线效果186．拆线

如果对布线的效果不满意，可以利用系统提供的拆线功能将布线拆除，重新调整元器件位置后再布线。

执行菜单命令“Tools”→“Un-Route”，下一级子菜单中的命令即为各种拆线命令。

常用拆线命令如下。

•All：拆除全部布线。

•Net：拆除指定网络布线。

•Connection：拆除指定连接布线。

•Component：拆除指定元器件布线。19任务二：自动布线中的单面板和双面板设置

2.1单面板设置

1．单面板所需的工作层

TopLayer（顶层）：放置元器件。

BottomLayer（底层）：布线，也可以放置元器件。

TopOverLayer（顶层丝印层）：标注符号、文字等。20MechanicalLayer（机械层）：绘制电路板物理边界。

KeepOutLayer（禁止布线层）：绘制电路板电气边界。

MultiLayer（多层）：放置焊盘。

2．单面板布线设置

（1）执行菜单命令“Design”→“Rules”，系统弹出“PCBRulesandConstraintsEditor”对话框。

21（2）在“PCBRulesandConstraintsEditor”对话框左边窗口中选择“RoutingLayers”下面的RoutingLayers规则，在右边窗口的“EnabledLayers”区域中去掉“TopLayer”右侧的√。

（3）单击“OK”按钮，继续执行自动布线操作即可。图8设置单面板布线222.2双面板设置

系统默认的设置即为双面板，如果曾经改变过RoutingLayers规则的设置，再重新设置为双面板，则在图8中同时选中TopLayer和BottomLayer后，再进行自动布线的操作。23

任务2印制电路板图的编辑技巧

任务一：放置对象

2.1.1放置元器件封装

2.1.2放置铜膜导线

2.1.3绘制连线

2.1.4 放置焊盘24

2.1.5放置过孔

2.1.6放置字符串

2.1.7放置位置坐标

2.1.8 放置尺寸标注

2.1.9放置矩形填充

2.1.10放置多边形填充

2.1.11绘制圆弧曲线

2.1.12绘制屏蔽线

2.1.13补泪滴操作25任务二：对象的复制、粘贴、删除、排列、旋转等操作

2.2.1对象的复制、粘贴和删除

2.2.2对象的排列

2.2.3对象的旋转

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背景

在PCB设计中，进行手工编辑是必不可少的一个步骤。本章主要介绍PCB编辑器中的各种编辑方法。

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要点

• 放置元器件封装、绘制铜膜导线、绘制连线、放置焊盘、放置过孔、放置字符串、放置位置坐标、放置尺寸标注、放置矩形填充、放置多边形填充、绘制圆弧曲线、绘制屏蔽线、补泪滴操作

• 对象的复制、粘贴、删除、排列、旋转等28任务一：放置对象

2.1.1放置元器件封装

以放置三极管2N3904的封装BCY-W3/E4为例说明操作过程，该元器件在MiscellaneousDevices.IntLib元器件库中。

（1）新建或打开一个PCB文件。29（2）在PCB文件中用鼠标左键单击屏幕右下角的“System”标签→选择“Libraries”，打开“Libraries元器件库”面板→在元器件库文件选择栏中选择“MiscellaneousDevices.IntLib”，如图9中的“1”所示→在元器件列表中选择“2N3904”，如图9中的“2”所示，则在元器件库面板中分别显示该元器件的电路符号和封装，如图9中的图形。12图9“Libraries（元器件库）”面板30（3）用鼠标左键单击图10中的“PlaceBCY-W3/E4”按钮，系统弹出“PlaceComponent（放置元器件），”对话框，在对话框的“PlacementType”区域中选择“Footprint”，在“Designator”中输入Q1，在“Comment”中输入2N3904，如图10所示。图10“PlaceComponent（放置元器件）”对话框31（4）单击“OK”按钮关闭该对话框，此时一个元器件BCY-W3/E4的封装出现在十字光标上→按“空格”键可以翻转方向，在适当位置单击鼠标左键即放置了一个BCY-W3/E4封装→单击鼠标右键继续弹出“PlaceComponent”对话框→单击“Cancel”按钮退出放置状态。图11放置好的BCY-W3/E4封装322.1.2绘制铜膜导线

在图12中，两个焊盘之间有一条飞线，本例通过连接这两个焊盘说明绘制铜膜导线的方法和铜膜导线的特点。

要求：在BottomLayer工作层绘制铜膜导线。图12两个焊盘之间的飞线331．绘制铜膜导线步骤

（1）单击PCB编辑器屏幕下方的“BottomLayer”标签，将其设置为当前层。

（2）单击“Wiring”工具栏中的“绘制铜膜导线”图标，或执行菜单命令“Place”→“InteractiveRouting”，光标变成十字形，将十字光标的中心放在焊盘的中心处，单击鼠标左键确定铜膜导线起点，如图13所示。图13确定铜膜导线起点34（3）在每个需要拐弯的位置都要单击鼠标左键，以确定拐点，最后在下一个焊盘的中心处单击鼠标左键确定本条导线的终点，然后单击鼠标右键完成一条导线的绘制。图14在两个焊盘之间绘制了一条铜膜导线352．设置铜膜导线参数

在绘制导线过程中按“Tab”键，系统弹出“InteractiveRouting（交互式布线）”对话框，如图15所示。

图15“InteractiveRouting（交互式布线）”对话框36

双击已绘制完成的铜膜导线，系统弹出“Track（导线）”对话框，如图16所示。图16“Track（导线）”对话框373．编辑已绘制完成的铜膜导线

（1）选中已绘制好的导线：用鼠标左键单击已放置的导线，导线状态如图17所示，导线呈高亮状态并带有三个高亮方块。图17鼠标左键单击导线后的情况（2）改变导线方向：用鼠标左键按住导线两端任一高亮方块，光标变成双箭头形状，拖动光标可改变导线的方向，如图18所示。图18改变导线方向38图19将导线变为折线图20一条导线变成两条导线（3）将导线变为折线：用鼠标左键按住导线中间的高亮方块，光标变成双箭头形状，拖动光标，此时直导线变成了折线，如图19所示。

（4）将一条导线变为两条：直导线变成了折线后，用鼠标左键单击折线的左半部分使之变为选中状态，再将光标移到折线的另一段上，按住鼠标左键不放并移动它，该线段被移开，原来的一条导线变成两条导线，如图20所示。

394．在绘制过程中改变铜膜导线的工作层

（1）在顶层绘制一条水平导线，在默认状态下，导线的颜色为红色。

（2）在水平导线的终点处单击鼠标左键→按下小键盘的“*”键，会发现当前层变成了底层BottomLayer→原地再单击鼠标左键，则在水平导线的终点处出现一个过孔。

（3）继续移动光标绘制完成另一段在BottomLayer工作层的导线，在默认状态下，导线的颜色变成了蓝色。效果如图21所示。图21分别在两个信号层绘制一条铜膜导线402.1.3绘制连线

1．绘制连线步骤

（1）执行菜单命令“Place”→“Line”或用鼠标左键单击“Utilities”工具栏中的“UtilityTools”图标→用鼠标左键单击“UtilityTools”工具栏中的“绘制连线”图标，如图22所示。图22绘制连线图标（2）连线的绘制步骤同绘制铜膜导线，不再赘述。412．设置连线参数

在绘制连线过程中按“Tab”键，系统弹出“LineConstraints”对话框，如图23所示。图23“LineConstraints”对话框422.1.4放置焊盘

1．放置焊盘步骤

（1）单击“Wiring”工具栏中的“放置焊盘”图标或执行菜单命令“Place”→“Pad”，此时一个焊盘粘在十字光标的中心。

（2）将光标移到放置焊盘的位置，单击鼠标左键，即放置了一个焊盘，单击鼠标左键可继续放置，单击鼠标右键退出放置焊盘状态。

（3）放置好的焊盘处于选中状态，在焊盘以外的任何地方单击鼠标左键，可取消选中状态。432．设置焊盘属性

在放置焊盘过程中按“Tab”键或双击已放置好的焊盘，均可弹出“Pad（焊盘）”对话框，如图24所示。图24“Pad（焊盘）”对话框44图25焊盘的三个形状452.1.5放置过孔

1．放置过孔步骤

（1）单击“Wiring”工具栏中的“放置过孔”图标，或执行菜单命令“Place”→“Via”。

（2）光标变成十字形，将光标移到放置过孔的位置，单击鼠标左键，放置一个过孔。

（3）将光标移到新的位置，可继续放置其他过孔。

（4）单击鼠标右键，退出放置状态。

（5）放置好的过孔处于选中状态，在过孔以外的任何地方单击鼠标左键，可取消选中状态。462．设置过孔属性

在放置过孔过程中按“Tab”键或用鼠标左键双击已放置的过孔，系统均可弹出“Via（过孔）”对话框，如图26所示。图26“Via（过孔）”对话框472.1.6放置字符串

1．放置字符串步骤

（1）将当前层设置为顶层丝印层（TopOverLay）或底层丝印层（BottomOverLay）。

（2）单击“Wiring”工具栏的“放置字符串”图标，或执行菜单命令“Place”→“String”。

（3）光标变成十字形，并且十字光标上带有前一次放置的字符串。此时按下“Tab”键，将弹出“String（字符串）”对话框，如图27所示。48（4）设置完毕，单击“OK”按钮，将光标移到相应的位置，单击鼠标左键，完成一次放置操作。

（5）将光标移到新的位置，可继续放置字符串。

（6）单击鼠标右键，退出放置状态。

（7）放置好的字符串处于选中状态，

在字符串以外的任何地方单击鼠标左

键，可取消选中状态。

图27“String（字符串）”对话框492．字符串属性设置

在放置字符串过程中按“Tab”键，或双击已放置好的字符串，系统均可弹出“String（字符串）”对话框，如图10-1-21所示。

3．字符串的移动和旋转操作

（1）字符串的选择。用鼠标左键单击字符串，该字符串就处于选中状态，如图28中右侧的字符串所示。图28字符串选中状态50（2）字符串的移动。将光标放在字符串上，按住鼠标左键拖动。

（3）字符串的任意角度旋转。在字符串上单击鼠标左键，使字符串处于选中状态，在字符串的右下方出现一个小方块，将光标放在小方块上，则光标变成双向箭头，如图29所示；用鼠标左键按住此双向箭头并旋转光标，该字符串就会以左侧的“+”号为中心做任意角度旋转，如图30所示。图29光标放在小方块上变成双向箭头图30字符串的旋转51（4）字符串的翻转与90°旋转。用鼠标左键按住字符串不放，同时按下键盘的“X”键，字符串可进行水平翻转；按下“Y”键，字符串可进行垂直翻转；按下“空格”键，字符串可进行逆时针90°旋转。

4．特殊字符串显示

（1）设置特殊字符串显示模式。执行菜单命令“Tools”→“Preferences”，系统弹出“Preferences”对话框，在“ProtelPCB”文件夹下选择“Display”，在右侧的“DisplayOptions”区域中选中“ConvertSpecialString”复选框。52（2）选择特殊字符串。按照放置字符串的步骤调出“String”对话框，单击“Text”旁的下拉按钮，在下拉列表中选择需要的字符串变量，如.Pcb_File_Name_No_Path（显示不带路径的文件名），如图31所示，放置后的效果如图32所示。图31选择特殊字符串图32显示不带路径的文件名字符串532.1.7放置位置坐标

1．放置位置坐标步骤

（1）单击“Utilities”工具栏中的“放置位置坐标”图标（如图33所示），或执行菜单命令“Place”→“Coordinate”。图33选择“放置位置坐标”图标54（2）光标变成十字形，并且有一个变化的坐标值随光标移动，在指定位置单击鼠标左键，完成一次操作。

（3）单击鼠标右键，退出放置状态。

（4）放置好的坐标值处于选中状态，在坐标值以外的任何地方单击鼠标左键，即可取消选中状态。552．位置坐标属性设置

在放置坐标指示过程中按“Tab”键，或双击已放置的坐标位置指示，系统均可弹出“Coordinate（坐标指示）”对话框，如图34所示。图34“Coordinate（坐标指示）”对话框562．位置坐标属性设置

在放置坐标指示过程中按“Tab”键，或双击已放置的坐标位置指示，系统均可弹出“Coordinate（坐标指示）”对话框，如图35所示。

图35坐标单位显示形式572.1.8放置尺寸标注

1．放置尺寸标注步骤

（1）单击“Utilities”工具栏中的“放置尺寸标注”图标（如图35所示），或执行菜单命令“Place”→“Dimension”。

（2）光标变成十字形，并且有一个变化的尺寸标注随光标移动，移动光标到尺寸的起点，单击鼠标左键，确定标注尺寸的起始位置。

58（3）可向任意方向移动光标，中间显示的尺寸随光标的移动而不断变化，到终点位置单击鼠标左键加以确定，完成一次尺寸标注。

（4）单击鼠标右键，退出放置状态。

（5）放置好的尺寸标注处于选中状态，在尺寸标注以外的任何地方单击鼠标左键，即可取消选中状态。

图35选择“放置尺寸标注”592．尺寸标注属性设置

在放置尺寸标注过程中按“Tab”键，或双击已放置的尺寸标注，系统均可弹出“Dimension（尺寸标注）”对话框，如图36所示。图36“Dimension（尺寸标注）”对话框602.1.9放置矩形填充

1．放置矩形填充步骤

（1）单击“Wiring”工具栏中的图标，或执行菜单命令“Place”→“Fill”。

（2）光标变为十字形，将光标移到放置矩形填充的左上角位置，单击鼠标左键，确定矩形填充的第一个顶点，然后拖动鼠标，拉出一个矩形区域，再单击鼠标左键确定矩形右下角，从而完成一个矩形填充的放置。

（3）单击鼠标右键，退出放置状态。

（4）放置好的矩形填充处于选中状态，在矩形填充以外的任何地方单击鼠标左键，即可取消选中状态。61图37尺寸标注单位显示形式622．矩形填充属性设置

在放置矩形填充过程中按“Tab”键，或双击已放置的矩形填充，系统均可弹出“Fill（填充）”对话框，如图38所示。图38“Fill（填充）”对话框633．矩形填充的移动、缩放与旋转

（1）移动矩形填充。在矩形填充上按住鼠标左键进行拖动。

（2）矩形填充的缩放。

①在矩形填充上单击鼠标左键将其选中，选中后的矩形填充如图39所示。

②将光标放在矩形填充四角任一控制块上，光标变成双向箭头，如图40所示。图39被选中的矩形填充图40光标变成双向箭头64③按住鼠标左键即可进行缩放操作。

（3）矩形填充的旋转。

①在矩形填充上单击鼠标左键将其选中，选中后的矩形填充如图40所示。

②将光标放在矩形填充内部的控制块上，光标变成双向箭头，按住鼠标左键进行旋转即可，如图41所示。图41旋转矩形填充652.1.10放置多边形填充

1．放置多边形填充

（1）单击“Wiring”工具栏中的“放置多边形填充”图标，或执行菜单命令“Place”→“PolygonPour”。

（2）系统弹出“PolygonPour（多边形）”对话框，如图42所示，对所需属性进行设置。66图42“PolygonPour（多边形）”对话框67（a）Octagons（八边形）方式（b）Arcs（圆弧）方式图43环绕焊盘方式（a）90°格（b）45°格（c）垂直线（d）水平线图444种不同的填充格式68（3）设置完属性对话框后，单击“OK”按钮，光标变成十字形，进入放置多边形填充状态。

（4）移动光标，在合适位置单击鼠标左键，确定多边形填充的第一个端点，而后依次在每个拐点单击鼠标左键，确定各端点。

（5）在确定了多边形终点位置后直接单击鼠标右键，系统会自动将起点和终点连接起来形成一个多边形区域。

（6）绘制好的多边形平面填充处于选中状态，在多边形平面填充以外的任何地方单击鼠标左键，可取消选中状态。692．分割多边形平面填充

（1）执行菜单命令“Place”→“SlicePolygonPour”。

（2）光标变成十字形，将十字光标中心放在多边形平面填充的边界位置，单击鼠标左键，确定分割的起始点，如图45所示。

（3）拖动光标到另一个边界的位置，单击鼠标左键进行分割，如图46所示。

图45分割多边形平面填充步骤1图46分割多边形平面填充步骤2

70（4）单击两次鼠标右键，系统弹出“Confirm”对话框要求确认将一个多边形分割成2个（或多个）多边形，如图47所示。

（5）单击“Yes”按钮，系统继续弹出要求确认是否重画的对话框，如图48所示。

（6）单击“Yes”按钮，一个多边形变成了两个多边形，如图49所示。

图47“Confirm”对话框图48确认是否重画图49变成了两个多边形712.1.11绘制圆弧曲线

在“Place”菜单中共有4个画圆或圆弧命令，如图50所示。这4个命令各有不同特点，以下分别介绍。图50画圆和圆弧命令721．用中心法绘制圆弧

用中心法绘制圆弧是通过确定圆弧的中心、起点和终点来确定一个圆弧。

（1）单击“Utilities”工具栏中的“用中心法绘制圆弧”图标（如图51所示），或执行菜单命令“Place”→“Arc（Center）”。图51单击“用中心法绘制圆弧”图标73（2）光标变成十字形，移动光标到适当位置，单击鼠标左键确定圆弧中心。

（3）移动光标到适当位置，单击鼠标左键确定圆弧半径。

（4）移动光标到适当位置，单击鼠标左键确定圆弧起点。

（5）移动光标到适当位置，单击鼠标左键确定圆弧终点，如图52所示。

（6）单击鼠标右键退出绘制状态。

（7）放置好的圆弧处于选中状态，在圆弧以外的任何地方单击鼠标左键，即可取消选中状态。以下同理，该步骤不再赘述。

74图52中心法绘制圆弧图53用边缘法绘制圆弧2．用边缘法绘制圆弧

（1）单击“Wiring”工具栏中的“用边缘法绘制圆弧”图标，或执行菜单命令“Place”→