Protel99SE印制电路板设计教程----手工设计PCB优秀PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Protel 99,印制电路板设计教程,1,第,5,章 手工设计,PCB,手工设计步骤,5.1,规划印制板,5.2,装载元件库,5.3,放置元件,5.4,元件手工布局,5.5,放置焊盘、过孔,5.6,手工布线,5.7,印制板输出,本章小结,2,手工设计,PCB,是用户直接在,PCB,软件中根据原理图进行手工放置元件、焊盘、过孔等，并进行线路连接的操作过程，手工设计的一般步骤如下。,规划印制电路板。,放置元件、焊盘、过孔等图件。,元件布局。,手工布线。,电路调整。,输出,PCB,。,以下采用阻容耦合放大电路为例介绍手工布线方法，电路样图如图,5-1,所示。,手工设计步骤,3,图,5-1,阻容耦合放大器,返回,4,在,PCB,设计中，首先要规划印制板，即定义印制板的机械轮廓和电气轮廓。,印制板的机械轮廓是指电路板的物理外形和尺寸，需要根据公司和制造商的要求进行相应的规划，机械轮廓定义在,4,个机械层上，比较合理的规划机械层的方法是在一个机械层上绘制电路板的物理轮廓，而在其它的机械层上放置物理尺寸、队列标记和标题信息等。,印制板的电气轮廓是指电路板上放置元件和布线的范围，电气轮廓一般定义在禁止布线层上，是一个封闭的区域。,通常在一般的电路设计中仅规划,PCB,的电气轮廓，本例中采用公制规划，具体步骤如下。,执行,ViewToggle Units,，设置单位制为公制,(Metric),。,5.1,规划印制板,5,在工作层设置中选中,Keep Out Layer,复选框，然后用鼠标单击工作区下方标签中的 ，将当前工作层设置为,Keep Out Layer,。,执行菜单,PlaceLine,放置连线，一般规划印制板从工作区的左下角开始。,将光标移到工作区的某一点，如坐标（,10,，,10,）处，单击鼠标左键，确定第一条边的起点，将光标移到另一点，如坐标（,60,，,10,），再次单击鼠标左键，定下连线终点，从而定下第一条边线。,采用同样方法继续画线，绘制一个尺寸为,50mm,50mm,的闭合边框，以此边框作为电路板的尺寸，如图,5-2,所示。此后，放置元件和布线都要在此边框内部进行。,返回,6,5.2,装载元件库,在进行,PCB,设计时，必须先设置好元件所在的元件库，然后才能从相应元件库中放置元件。,1.,设置元件库,在设计管理器中选中,Browse PCB,选项，在,Browse,下拉列表框中选择,Libraries,，将其设置为元件库浏览器。单击,Libraries,栏下方的,Add/Remove,按钮，出现添加,/,删除库对话框，在对话框中找到所需的库文件，单击,Add,按钮装载库文件，单击,OK,按钮完成操作。这时，元件浏览器中将出现已加入的库文件。,PCB99SE,中，印制板库文件位于,Design Explorer 99 SELibraryPcb,目录下，常用的印制板库文件是,Generic Footprint,文件夹中的,Advpcb.ddb,，本例中的元件均在该库中。,元件也可以自行设计，调用自行设计的元件时必须装载自定义的元件库。,7,2.,浏览元件图形,打开了某个库文件后，元件库浏览器的,Library,栏内将出现其库中的元件库名，在,Component,栏中显示此元件库中所有元件的封装名称。选中某个封装，下方的监视器中将出现此元件封装图，如图,5-3,所示。,若,觉得监视器太小，可单击元件库浏览器右下角的,Browse,按钮，屏幕弹出元件浏览窗口，进行元件浏览，从中可以获得元件的封装图，窗口右下角的三个按钮可用来调节图形显示的大小。,返回,8,5.3,放置元件,1.,从元件库中直接放置,从元件浏览器中选中元件后，单击右下角的,Place,按钮，光标便会跳到工作区中，同时还带着该元件封装，将光标移到合适位置后，单击鼠标左键，放置该元件。,双击元件，屏幕弹出图,5-4,所示的元件属性对话框，可以修改元件属性。,此对话框共有,Properties,、,Designator,、,Comment,三个选项卡，用于设置元件的标号、注释文字（标称值或型号）、元件封装所在层、元件封装是否锁定状态，注释文字的字体、大小、所在层等。若按下,Global,按钮，可以进行全局修改，方法与,SCH99SE,中的全局修改相同。,9,2.,通过菜单或相应按钮放置元件,执行菜单,PlaceComponent,或单击放置工具栏上按钮 ，屏幕弹出放置元件对话框，如图,5-5,所示，在,Footprint,栏中输入元件封装名，如图中的,AXIAL0.4,（若不知道封装名，可以单击,10,Browse,按钮进行浏览）；在,Designator1,栏中输入元件标号，如图中的,R1,；在,Comment,栏中输入元件的标称值或型号，如图中的,10k,。参数设置完毕，单击,OK,按钮放置元件。,放置元件后，系统提示继续放置，元件标号自动加,1,（如,R2,），此时可以继续放置元件，单击,Cancel,按钮退出放置状态。,在图,5-2,所示的禁止布线框中，根据原理图执行菜单,Place,Component,，依次放置电阻,AXIAL0.4,，电解电容,RB.2/.4,和三极管,TO-5,，如图,5-6,所示。,返回,11,5.4,元件手工布局,元件放置完毕，应当从机械结构、散热、电磁干扰及布线的方便性等方面综合考虑元件布局，在布局时除了要考虑元件的位置外，还必须调整好丝网层上文字符号的位置。,1.,手工移动元件,用鼠标拖动,光标移到元件上，按住鼠标左键不放，将元件拖动到目标位置。这种方法对没有进行线路连接的元件比较方便。,使用,Move,菜单下的命令移动元件,执行菜单,EditMoveComponent,，光标变为十字，移动光标到需要移动的元件处，单击该元件，即可将该元件移动到所需的位置，单击鼠标左键放置元件。,执行菜单,EditMoveDrag,，也可以实现元件拖动。,12,移动元件时拖动连线的设置,对于已连接好印制导线的元件，希望移动元件时，印制导线也跟着一起移动，则在进行移动前，必须进行拖动连线的系统参数设置，使移动元件时工作在拖动连线状态，设置方法如下：,执行菜单,ToolsPreferences,，屏幕弹出系统参数设置对话框，选择,Options,选项卡，在,Component Drag,区的,Mode,下拉列表框，选中,Connected Tracks,即可。,在,PCB,中快速定位元件,在,PCB,较大时，查找元件比较困难，此时可以采用,Jump,命令进行元件跳转。,执行菜单,EditJumpComponent,，屏幕弹出一个对话框，在对话框中填入要查找的元件标号，单击,OK,按钮，光标跳转到指定元件上。,13,2.,旋转元件方向,选中元件，按住左键不放，同时按,键水平翻转；按,键垂直翻转；按空格键进行旋转，旋转的角度可以通过执行菜单,ToolsPreferences,进行设置，在弹出的对话框中选中,Options,选项卡，在,Rotation Step,中设置旋转角度，系统默认为,90,度。,图,5-7,所示为布局调整后的印制板图。,3.,元件标注的调整,元件布局调整后，往往元件标注的位置过于杂乱，尽管并不影响电路的正确性，但电路的可读性差，在电路装配或维修时不易识别元件，所以布局结束还必须对元件标注进行调整。,元件标注文字一般要求排列要整齐，文字方向要一致，不能将元件的标注文字放在元件的框内或压在焊盘或过孔上。元件标注的调整采用移动和旋转的方式进行，与元件的操作相似；修改标注内容可直接双击该标注文字，在弹出的对话框中进行修改。,14,图,5-7,所示的元件布局图，图中元件的标注文字未调好，如标号,C2,、,C3,、,C4,、,C5,、,R8,、,V2,的文字方向与其它不同；标号,R1,、,C1,位于元件的框中，由于元件的标注文字在顶层丝网层上，标号将被元件覆盖。经过调整元件标注后的电路布局如图,5-8,所示。,15,4.3D,预览,Protel99SE,提供有,3D,预览功能，可以在电脑上直接预览电路板的效果，根据预览的情况可以重新调整元件布局。,执行,ViewBoard in 3D,，或单击 按钮，对,PCB,进行,3D,预览，产生,3D,预览文件，在图形左边的设计管理器的,Display,区中，拖动视图小窗口的坐标轴可以任意旋转,3D,视图。,图,5-9,、图,5-10,分别对应为图,5-7,、图,5-8,的,3D,视图，从图,5-9,中可以看出标号,C1,和,R1,被元件覆盖。,返回,16,5.5,放置焊盘、过孔,1.,放置焊盘,焊盘有穿透式的，也有仅放置在某一层面上的贴片式（主要用于表面封装元件），外形有圆形、正方形和正八边形等。,执行,PlacePad,或单击放置工具栏上按钮 ，进入放置焊盘状态，移动光标到合适位置后，单击左键，放下一个焊盘，单击鼠标右键，退出放置状态。,在焊盘处于悬浮状态时，按,Tab,键，调出焊盘的属性对话框，如图,5-11,所示。,17,对话框中，,Properties,选项卡主要设置焊盘形状（,Shape,）、大小（,Size,）、所在层（,Layer,）、编号（,Designator,）、孔径（,Hole Size,）等，,Advanced,选项卡主要设置焊盘所在的网络、焊盘的电气类型及焊盘的钻孔壁是否要镀铜。一般自由焊盘的编号设置为,0,。,在自动布线中，必须对独立焊盘进行网络设置，这样才能完成布线。设置网络的方法为：在图,5-11,所示的焊盘属性对话框中选中,Advanced,选项卡，在,Net,下拉列表框中选定所需的网络。,对于已经放置好的焊盘，双击焊盘也可以调出属性对话框。,用鼠标单击选中的焊盘，用鼠标左键点住控点，可以移动焊盘。,本例中，必须在输入端、输出端、电源端及接地端添加焊盘，以便与外部连接，放置焊盘后的电路如图,5-12,所示。,18,2.,放置过孔,过孔用于连接不同层上的印制导线，过孔有三种类型，分别是穿透式（,Multi-layer,）、隐藏式（,Buried,）和半隐藏式（,Blind,）。穿透式过孔导通底层和顶层，隐藏式导通相邻内部层，半隐藏式导通表面层与相邻的内部层。,执行菜单,PlaceVia,或用单击放置工具栏上按钮 ，进入放置过孔状态，移动光,标到合适位置后，单击左键，放下一个过孔，此时仍处于放置过孔状态，可继续放置过孔。,在放置过孔状态下，按,Tab,键，调出属性对话框。对话框中包括两个选项卡，其中,Properties,选项卡设置过孔直径、过孔钻孔直径、过孔所导通的层、过孔所在的网络等。,本例中由于是单面板设计，无须使用过孔。,返回,19,5.6,手工布线,元件布局完成后，下一步就可以进行布线。所谓布线，就是用实际的印制导线连接元件。布线方法有手工布线和自动布线两种。,5.6.1,手工布线,在布线时，应遵守信号线之间一般不布直角（特别是高频状态下），电源线、地线要加粗等原则，合理地进行手工布线。,1.,为手工布线设置栅格,在进行手工布线时，如果栅格的设置不合理，布线可能出现锐角，或者印制导线无法连接到焊盘上，因此必须合理地设置捕获栅格尺寸。,20,设置捕获栅格尺寸可以在电路工作区中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择,Snap Grid,，屏幕弹出图,5-13,所示的对话框，从中选择捕获栅格尺寸。,2.,放置印制导线,导线可放置在任何工作层上，当放在信号层上时，具有电气特性，称为印制导线；当放置在其它层时，代表无电气特性的绘图,标志线。本例中是单面板，故布线层为,Bottom Layer(,底层,),。,单击小键盘上的,键，将工作层切换到,Bottom Layer,。执行菜单,PlaceLine,或单击放置工具栏上按钮 ，进入放置印制导线状态，将光标移到所需位置，单击鼠标左键，定下印制导线起点，移动光标，拉出一条线，到需要的位置后再次单击鼠标左键，即可定下一条印制导线。,21,在放置印制导线过程中，同时按下,Shift+,空格键，可以切换印制导线转折方式，共有六种，分别是,45,度转折、弧线转折、,90,度转折、圆弧角转折、任意角度转折和,1/4,圆弧转折，如图,5-14,所示。,3.,设置手工布线的线宽,在手工放置印制导线时，系统默认的线宽是,10mil,，如果要修改铜膜的宽度，可以在放置铜膜的过程中按下,键，屏幕弹出线宽设置对话框，如图,5-15,所示，可以定义线宽和连线的工作层。,22,手工布线后的电路如图,5-16,所示，其中印制导线的线宽设置为,1.5mm,，焊盘的直径为,2mm,。,4.,不同板层上的布线,多层板中，在不同板层上的布线应采用垂直布线法，即一层采用水平布线，则相邻的另一层应采用垂直布线。在绘制电路板时，不同层之间铜膜线的连接依靠过孔,(,金属化孔,),实现。,23,图,5-17,中，需要用导线连接元件焊盘,4,和自由焊盘,0,，但在同一层上有一条导线阻挡，不能直接布通，在单面板中只能在顶层上设置一条短路线来连接，而在多层板中，导线可以依靠过孔，从另一层穿过去，具体步骤如下。,在图示的,A,点单击按钮 ，放置一个过孔。,连接元件焊盘,4,和过孔,A,。,放置完过孔后，按,*,键将工作层切换到底层（,Bottom Layer,），在,A,点和自由焊盘,O,之间放置一段印制导线，完成线路连接，如图,5-17,所示。,24,5.,编辑印制导线属性,双击,PCB,中的印制导线，屏幕弹出图,5-18,所示的印制导线属性对话框，可以修改印制导线的属性。,其中：,Width,设置印制导线的线宽；,Layer,设置印制导线所在层，可在其中进行选择；,Net,用于选择印制导线所属的网络，在手工布线，由于不存在网络，所以是,No Net,（在自动布线中，由于装载了网络，可以在其中选择具体的网络名）；,Locked,用于设置铜膜是否锁定。,单击,Global,按钮可以进行全局修改。,所有设置修改完毕，单击,OK,按钮结束。,在印制板设计中，一般地线和电源线要加宽一些，本例中将地线宽度修改为,3mm,，如图,5-19,所示。,25,6.,放置填充块,在印制板设计中，为提高系统的抗干扰性，通常需要设置大面积的电源,/,地线区域，这可以用填充区来实现。填充方式有矩形和多边形两种，它们都可以设置连接到指定的网络上。,填充块可以放置于任何层上，若放置在信号层上，它代表一块铜箔，具有电气特性，经常在地线中使用；若放置在非信号层上，代表不具有电气特性的标志块。,26,执行,PlaceFill,或单击放置工具栏上按钮 ，放置矩形块，移动光标到合适位置后，单击左键，定下矩形块的起点，移动鼠标拖出一个矩形，大小合适后，再单击左键，放下一个矩形块。,本例中，将地线改为使用填充区布设的电路如图,5-20,所示。,7.,放置多边形铺铜,在高频电路中，为了提高,PCB,的抗干扰能力，通常使用大面,27,积铜箔进行屏蔽，为保证大面积铜箔的散热，一般要对铜箔进行开槽，实际使用中可以通过放置多边形铺铜解决开槽问题。,执行菜单,PlacePolygon Plane,或单击放置工具栏上按钮 ，屏幕弹出图,5-21,所示的放置多边形铺铜对话框，框中各项参数含义如下。,Connect To Net,：设置铺铜连接的网络，通常与地线连接。,Pour Over Same,：选取此项，设置当遇到相同网络的焊盘或印制导线时，直接覆盖过去。,Remove Dead Copper,：选取此项，则将删除死铜。所谓死铜，是指与任何网络不相连的铜膜。,Grid Size,：设置多边形的栅格点间距，决定铺铜密度。,Track Width,：设置线宽，当线宽小于栅格间距时，铺铜将为格子状，否则为整片铺铜。,Layer,：设置铺铜所在层。,90-Degree Hatch,：采用,90,印制导线铺铜。,28,45-Degree Hatch,：采用,45,印制导线铺铜。,Vertical Hatch,：采用垂直的印制导线铺铜。,Horizontal Hatch,：采用水平的印制导线铺铜。,No Hatch,：采用中空方式铺铜。,Surround Pads With,：设置铺铜包围焊盘的形式为圆弧形（,Arc,）或正八边形（,Octagon,）。,Minimum Primitives Size,：设置印制导线的最短限制。,属性对话框设置完后，单击,OK,按钮结束，用鼠标定义一个封闭区域，程序自动在在此区域内铺铜，图,5-22,所示为几种类型的铺铜。,29,本例中，若电路工作在高频状态，可以在,PCB,上加入铺铜，并与地线相连，这样可以提高抗干扰能力，如图,5-23,所示。,8.,删除印制导线,在布线过程中，如果发现某段印制导线放置错误，可以用鼠标单击该印制导线，然后按下键盘上的,键删除印制导线。,如果想连续删除多个图件，可以执行菜单,EditDelete,，屏幕出现十字光标，将光标移动到要删除的图件上，单击鼠标左键删除当前图件，单击右键退出删除状态。,30,5.6.2,布线中的其它常用操作,1.,放置尺寸标注,在,PCB,设计时，出于方便制板过程的考虑，通常要标注某些尺寸的大小，一般尺寸标注放置在丝网层上，不具备电气特性。,执行菜单,PlaceDimension,或单击放置工具栏上按钮 ，进入放置尺寸标注状态，将光标移到要标示尺寸的起点，单击鼠标左键，再移动光,标到要标示尺寸的终点，再次单击鼠标左键，即完成了两点之间尺寸标示的放置，而两点之间距离由程序自动计算得出，如图,5-24,所示。,31,2.,放置字符串,字符串一般作为电路的文字说明，最长为,255,个字符，高度,0.01,10000mils,。,执行菜单,PlaceString,或单击放置工具栏上按钮 ，进入放置字符串状态，光标上带着字符,String,，按下,Tab,键，出现属性对话框，框中各项主要参数含义如下。,Text,：设置字符串的内容；,Height,：设置字符串的高度；,Width,：设置字符串笔画的粗细；,Font,：设置字符串的字体，有三种选择，,Default,、,Serif,和,Sans Serif,；,Mirror,：设置字符串是否镜像翻转。,在对话框中设置好各项参数、输入字符串后单击,OK,按钮，移动光标至合适位置后，单击左键放下字符串。,放置在信号层上的字符串在制板时也以铜箔出现，故放置时应注意不能与同层上的印制导线相连，而在丝网层上的字符串只是一种说明文字，以丝网状态出现。,返回,32,印制板绘制好后，就可以输出电路板图，输出电路板图可以采用,Gerber,文件、绘图仪或一般打印机，采用前两种方法输出，精密度很高，但需要有价格昂贵的设备；采用打印机输出，精密度较差，但价格低，打印方便。下面介绍采用打印机输出的方法。,5.7.1,打印预览,在,PCB99SE,中打印前必须先进行打印预览。执行菜单,FilePrinter/Preview,，屏幕产生一个预览文件，在设计管理器中的,PCB,打印浏览器中显示该预览,PCB,文件中的工作层名称，如图,5-25,所示。,图中,PCB,预览窗口显示输出的,PCB,图；,PCB,打印预览器中显示当前输出的工作面，输出的工作面可以自行设置。,5.7,印制板输出,33,图,5-25,打印预览,PCB,打印浏览器,PCB,预览窗口,输出工作面,34,5.7.2,打印设置,进入打印预览后，执行菜单,FileSetup Printer,进行打印设置，屏幕弹出图,5-26,所示的打印设置对话框。,图中,Printer,下拉列表框中，可以选择打印机；在,PCB Filename,框中显示要打印的文件名；在,Orientation,选择框中设置打印方向，包括纵向和横向；,Print What,下拉列表框中可以选择打印的对象，包括标准打印、全板打印和打印显示区；,Margins,区设置页边距；,Print Scale,栏中设置打印比例。,单击,OK,按钮完成打印设置。,图,5-26,打印设置,35,5.7.3,打印输出,设置好打印机后就可以输出电路图，其中输出的工作层面可以根据需要设置。,1.,打印输出层面设置,在输出电路过程中，往往要选择输出某些层面，以便进行设计检查，在,PCB99SE,中可以自行定义输出的工作层面。,在,PCB,打印浏览器中单击鼠标右键，,屏幕,弹出图,5-27,所示的,图,5-27,设置打印层面,打印层面设置菜单，选择,Insert Printout,，,屏幕,弹出图,5-28,所示的输出文件设置对话框，其中,Printout Name,用于设置输出文件名；,Components,用于设置输出的元件面；,Layers,用于设置输出的工作层面，单击,Add,按钮，,屏幕,弹出图,5-29,所示对话框，可以设置输出层,面,。,36,在输出层面设置中可以添加打印输出的层面和各种图件的打印效果，设置完毕单击,OK,按钮，返回图,5-28,所示的界面，单击,Close,按钮结束设置，在,PCB,打印浏览器中产生新的打印预览文件，如图,5-30,所示。从图中可以看出新设定的输出层面为,Top layer,和,Top Overlay,。,37,选中图,5-30,中的工作层，单击鼠标右键，在弹出的对话框中选择,Insert Print Layer,，可直接进入图,5-29,所示的添加输出层面设置对话框，进行输出层面设置。,选中图,5-30,中的工作层，单击鼠标右键，在弹出的对话框中选择,Delete,，可以删除当前输出层面。,选中图,5-30,中的工作层，单击鼠标右键，在弹出的对话框中选择,Properties,，可修改当前输出层面的设置。,2.,打印输出,设置输出层面后就可以打印电路图，输出的方式有,4,种，即执行,FilePrint All,打印所有图形；执行,FilePrint Job,打印操作对象；执行,FilePrint Page,打印指定的页面，执行,FilePrint Current,，打印当前页。,返回,38,本章小结,印制板手工设计一般要经过规划印制电路板，放置元件、焊盘、过孔等图件，元件布局，手工布线，电路调整，输出,PCB,等几个过程。,规划印制板时，要定义印制板的机械轮廓和电气轮廓，普通的电路设计中仅规划电气轮廓。,印制板手工布局或布线完毕，可以使用,3D,功能观察布局、布线的效果。,在,PCB,布线中，可以采用填充区加宽电源和地线，采用接地的铺铜进行屏蔽。,不同板层上的布线可以通过过孔进行转换。,设计完的印制板可以通过打印机或绘图仪输出,PCB,图。,返回,39,