实验九PCB设计基础.doc

物理与机电工程学院

（2013——2014 学年第 一 学期）

《计算机辅助电路设计》
上机实验报告

专 业：电子信息科学与技术
学 号：
姓 名：
任课教师：
实验地点： 理工实验楼407
项目编号： 实 验 九

实验九 PCB设计基础
一、实验目的
1 熟悉印制电路板的结构及基本元素
2 熟练掌握 PCB 编辑器
3 学会规划电路板及电气定义
4 熟悉常见元器件封装库
二、实验内容：
1．建立PCB图文档
2．参数设置
3．印制板图的规划
4．元器件封装库操作
5．接触式防盗报警电路的网络表导入
三、实验操作步骤
1 新建 PCB 文件
方法一：执行菜单命令“File\New\PCB
方法二：使用PCB向导创建新的PCB文件
1)单击Protel DXP工作区底部的按钮，即弹出如图1所示的“Files”面板。

图1 “Files”面板 图2 启动PCB向导
2)在“Files”面板的“New from Template”单元单击PCB Board Wizard命令，启动PCB向导。如图2所示。
3)单击按钮，出现度量单位对话框。默认的度量单位为英制(Imperial)，。也可以选择公制单位(Metric)。二者的换算关系为：1inch=25.4mm。
4) 单击按钮，选择自定义电路板的轮廓和尺寸，即选择“Custom”。
5) 单击按钮，显示自定义电路板对话框，如图5所示。设置PCB为2in×1.5in矩形的电路板。

图5 自定义电路板选项 图6 电路板层数设置对话框
6) 单击按钮，显示电路板层数设置对话框，如图6所示。设置信号层(Signal Layers)数和电源层(Power Planes)数。设置了两个信号层，不需要电源层。
7) 单击按钮，向导显示导孔类型选择对话框，图7所示，选择穿透式导孔(Thruhole Vias)
8）单击按钮，设置元件和布线技术对话框，如图8所示。
9)单击按钮，屏幕显示如图9所示的导线／导孔尺寸设置对话框。主要设置导线的最小宽度、导孔的尺寸和导线之间的安全距离等参数。
10) 单击按钮， PCB向导完成

图7 导孔类型选择对话框 图8 设置元件和布线技术对话框 图9 导线／导孔尺寸设置对话框
11) 单击关闭该向导。执行菜单命令File\Save As…，将新的PCB文件重新命名，用*.PcbDoc表示，并给出文件保存的路径。本例子的文件名为接触式防盗报警电路.PcbDoc。如图12所示。

图12 由向导生成的PCB 图13 右键菜单
提示：如果创建或打开的是自由文档，在Projects面板的Free Documents单元用鼠标右键单击接触式防盗报警电路.PcbDoc文件，弹出如图13所示的右键菜单。执行添加到设计项目命令(Add to Project[接触式防盗报警电路.PrjPCB]
4 规划电路板
1）板层设置 Design\ Broad Layers & Colors…，或在PCB编辑窗口单击鼠标右键，在弹出快捷菜单中选择Options\Broad Layers & Colors…命令，就可以看到如图14所示的“Broad Layers”板层设置对话框。
2）PCB图纸设置 Design\Broad Options…，或在PCB编辑窗口单击鼠标右键，在弹出快捷菜单中选择Design\Broad Options…命令，就弹出如图15所示的“Broad Options”对话框。印制电路板的选项设置包括移动栅格（Snap Grid）设置、电气栅格（Electrical Grid）设置、可视栅格（Visible Grid）设置、计量单位和图纸大小设置等。

图14 “Broad Layers”对话框 图15 “Broad Options”对话框
3）定义电路板形状及尺寸
a) 将光标移至编辑区下面的工作层标签上的“Keep Out Layer”(禁止布线层)，单击鼠标左键，将禁止布线层设置为当前工作层。
b) 单击放置工具栏上的布线按钮，也可以执行 Place \ line命令或先后按下P、L字母键。
c) 在编辑区中适当位置单击鼠标左键，开始绘制第一条边。
d) 移动光标到合适位置，单击鼠标左键，完成第一条边的绘制。依次绘线，最后绘制一个封闭的多边形。这里是一个矩形，如图16所示。

图16 电路板形状
5) 单击鼠标右键或按下Esc键取消布线状态。
要查看印制电路板的大小Reports\Board Information命令。也可以先后按下R和B键。
5元件封装库的操作
1）装入元件库
打开防盗报警电路.PcbDoc文件，进入PCB编辑环境。执行Design\Add/Remove Library…，或单击控制面板上的Libraries，打开元件库浏览器，再单击“Libraries”按钮，即可弹出如图17示的“Availalble Library”对话框。单击添加Miscellaneous Devices.IntLib，如图18所示，然后单击按钮完成该操作。

图17添加元件库 图18 “浏览元件库”对话框
2） 浏览元件库 Design\Browse Components命令，执行该命令后，系统会弹出“浏览元件库”对话框，
单击“Libraries”按钮，则可以进行元件库的装载操作。
单击“Search”按钮，则系统弹出“搜索元件库”对话框。
单击“Place”按钮可以将选中的元件封装放置到电路板。
3）搜索元件库
方法1：在Miscellaneous Devices.IntLib库中查找“AXIAL”，在Library面板空白处输入“*AXIAL*”，如图19所示。
方法2：单击Library面板“搜索”按钮，如图20选中“Available Libraries”时，则在已经装载的元件库中查找；当选中“Libraries on path”时，则在指定的目录中进行查找。
在空白处输入“DIP-8“封装，如图21所示。
单击按钮，搜索结果如图22。
注意：搜索格式需“(Name like '*DIP-8*')“，其中DIP-8为封装名称

图19 元件封装浏览器 图20 元件搜索

图21 搜索DIP-8封装 图22搜索结果
2 导入网络表
装载元件库以后，就可以往PCB文档装入网络与元件了。网络与元件的装入过程实际上是将原理图设计的数据装入到PCB的过程。
1) 打开设计好的接触式防盗报警电路原理图文件，如图23所示。
2) 打开已经创建的接触式防盗报警电路PCB文件，如图24所示。

图23接触式防盗报警电路 图24 PCB图
3) 执行命令Design\Import Changes From命令，系统会弹出如图25所示的对话框。
单击按钮，如果有效，将在右边Check烂对应位置打勾，否则将显示红色错误标识。
单击按钮，如果执行成功，Status下Done列表栏将被钩选，结果如图26所示

图25 更改命令管理对话框 图26 显示所有修改过的结果

单击按钮，可将更新后的结果生成报表。
单击按钮，关闭该对话框。最后生成结果如图27。

图27 元件和网络添加到PCB编辑器

四 思考题
1 PCB板有哪些工作层面？各有何作用？
答：单面板，双面板和多面板。多面板包括顶层和底层。多面板包括多个工作层面的电路板。最简单的多面板有四个层。整个电路板将包括顶层，底层，内层和中间层。层。与层之间是绝缘层。绝缘层用于隔离电源层和布线层。
2 电路板的电气边界有何作用？应绘制在哪个层面？
答：用来限定布线和放置元件的范围的范围称为电气边界。它是通过在禁止布线层绘制边界来实现的。
3 如何在指定目录下查找元器件封装并添加该元器件库？
答：单击控制面板上的Libraries，打开元件库浏览器，再单击“Libraries”按钮，即可弹出如图17示的“Availalble Library”对话框。单击添加Miscellaneous Devices.IntLib，如图18所示，然后单击按钮完成该操作。