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《电子线路计算机辅助设计（Protel2004）》教学教案


第 7 章 印制电路板设计基础

第 14 教学单元：7.1 7.2 7.3 7.4 （2 学时）

1. 了解印制电路板的结构。
2. 熟悉元件封装。
3. 熟练掌握 PCB 的文件管理和工具栏的使用。
4. 掌握 PCB 参数设置方法。

1. 熟悉常用元件封装。
2. 熟练掌握 PCB 的文件管理和工具栏的使用。

7.1 印制电路板概述

一、印制电路板结构
印制电路板的制作材料主要是绝缘材料、金属铜及焊锡等。绝缘材料一般用 SiO2;金
属铜则主要是印制电路板上的电气导线，一般还会在导线表面再附上一层薄的绝缘层；而
焊锡则是附着在过孔和焊盘的表面。
每块印制电路板实际上都有两个面，习惯上根据使用的板层多少，分为单层板、双面
板和多层板。

1.单层板
2.双面板
3.多层板
4. 铜膜导线 (Tracks)
5. 助焊膜(Top or Bottom

Solder)和阻焊膜(Top or Bottom Paste Mask)
6．层(Layer)
7．焊盘(Pad)
8. 导孔(Via)

9. 丝印层 (Silkcreen Top/Bottom Over1ay)
10．敷铜 (Polygon)

二、元件封装
元件封装就是表示元件的外观和焊盘形状尺寸的图。

1．元件封装的分类
2．元件封装的编号
针脚式元件封装和 STM (表面粘贴式) 元件封装。
一般为元件类型+焊盘距离(焊盘数)+元件外形尺寸。

7.2 PCB 图设计流程及遵循原则

一、PCB 图设计流程



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图 7.9


PCB 图的设计流程

二、印制电路板设计应遵循的原则
1．布局应遵循的原则
2．布线应遵循的原则
3．焊盘大小
4. 印制电路板电路的抗干扰措施
5. 去耦电容配置
6．各元件之间的接线

7.3 PCB 的文件管理和工具栏

一、PCB 的文件管理
1．新建 PCB 文件
（1）打开 ZDQ.PRJPCB 项目文件
（2）创建 PCB 文件
2．打开 PCB 文件
3．保存 PCB 文件
4．关闭 PCB 文件
二、PCB 的工具栏
1．标准工具栏
通过选择执行 View\Toolbars\PCB Standard 选单命令，启动标准工具栏，如图 7.15 所
示。

图 7.15 标准工具栏


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2）布线工具栏，如图 7.18 所示。

图 7.16 布线工具栏
3）实用工具栏中的放置工具命令，如图 7.17 所示。


图 7.17


放置工具命令

三、印制电路板的 3D 显示
Protel 2004 具有印制电路板的 3D 显示功能，使用该功能可以显示清晰的 PCB 的三维
立体效果，并且可以随意旋转、缩小、放大及改变背景颜色等。在三维视图中，通过设置
可使某一网络高亮显示，也可使元件、丝网、铜箔、字符隐藏起来。

7.4 PCB 参数设置

执行选单命令 Tools\ Preferences 命令，或在设计窗口中单击鼠标右键，在调出的右键
选单中选择 Options\ Preferences 命令，将出现如图 7.26 所示的系统参数设置对话框。

图 7.26

第 8 章

第 15 教学单元：8.1 8.2


系统参数设置对话框

印制电路板的设计

8.3 （2 学时）

1. 掌握使用向导创建 PCB 文件的方法。

2. 掌握将自由 PCB 文件添加到项目文件。
3. 熟练掌握规划 PCB 板的方法步骤。
4. 熟练掌握装载元件库的操作。

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1. 使用向导创建 PCB 文件的方法。
2. 将自由 PCB 文件添加到项目文件。
3. 装载元件库的操作。

8.1 新建 PCB 文件

一、使用 PCB 向导创建新的文件
在“Files”面板的“New from Template”单元单击 PCB Board Wizard 命令，启动 PCB
向导。如图 8.2 所示。

图 8.2


启动 PCB 向导

二、将 PCB 文件添加到设计项目
如果创建或打开的是自由文件，要添加到某一目标项目文件，可以在 Projects 面板的
目标项目文件（例如：ZDQ.PRJPCB）用鼠标右键单击，弹出右键选单。执行添加到设计
项目命令 Add Existing to Project…，在“Choose Project to Open”对话框中，选中自由文件
执行“打开（O）”命令，就可以将其添加到项目文件的下面。

8.2 规划电路板

一、Protel 2004 工作层的设置
Protel 2004 提供了 32 层的铜膜信号层，它们是顶层（Top）、底层(Bottom)和 30 个
中间层(Mid Layer 1～30)。还提供了 16 个内部板层（Internal Plane）和 16 个机械板层
（Mechanical）。
1. 层堆栈管理器


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图 8.15


层堆栈管理器对话框

2.“Broad Layers”板层设置对话框
执行选单命令 Design\ Broad Layers & Colors…，或在 PCB 编辑窗口单击鼠标右键，
在弹出快捷选单中选择 Options\Broad Layers & Colors…命令，就可以看到如图 8.19 所
示的“Broad Layers”板层设置对话框。

图 8.19 “Broad Layers”对话框


图 8.20 “Broad Options”对话框

二、印制电路板选项设置
执行选单命令 Design\Broad Options…，或在 PCB 编辑窗口单击鼠标右键，在弹出快
捷选单中选择 Design\Broad Options…命令，就弹出如图 8.20 所示的“Broad Options”
对话框。
三、定义电路板形状及尺寸
如果不是利用 PCB 向导来创建一个印制电路板，就要自己定义电路板形状及尺寸，实
际上就是在禁止布线层（Keep Out Layer）上用走线绘制出一个封闭的多边形(一般情况下
绘制成一个矩形)，多边形的内部即为布局的区域。一般根据原理图中的元器件数目、大小
和分布来进行绘制。所绘多边形的大小一般都可以看作是实际印制电路板的大小。
1) 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。
2) 单击放置工具栏上的布线按钮，也可以执行 Place \ Line 命令。
3) 在编辑区中适当位置单击鼠标左键，开始绘制第一条边。
4) 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。

8.3 装载元件封装库的操作



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一、装载元件库
选单命令 Design\Add/Remove Library…，或单击控制面板上的 Libraries 标签，打开元
件库浏览器，再单击“Libraries”按钮，即可弹出如图 8.24 所示的“Availalble Library”对
话框。在此对话框中即可进行装载元件库操作。

图 8.24 “Availalble Library”对话框


图 8.25


“浏览元件库”对话框

二、浏览元件库
执行 Design\Browse Components 命令，弹出“浏览元件库”对话框。
三、搜索元件库
在图 8.25 的对话框中，单击“Search”按钮，则系统弹出“搜索元件库”对话框，如
图 8.26 所示。此时可以进行元件的搜索操作。

第 16 教学单元：8.4 8.5
8.6 （2 学时）

1. 掌握 PCB 设计将网络和元件装入的方法。
2. 熟练掌握放置元件封装的方法。
3. 熟练掌握放置焊盘的方法步骤。

1. PCB 设计将网络和元件装入的方法。
2. 放置元件封装的方法。
3. 放置焊盘的方法。

8.4 网络与元件的装入

一、编译设计项目


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先编译设计项目，根据编译信息检查项目的原理图是否存在错误，如果有错误，应及
时修正。
二、装入网络与元件
执行命令 Design\Import Changes From ZDQ.PRJPCB 命令，系统会弹出如图 8.30 所示
的对话框。

图 8.30


“工程改变顺序”对话框

8.5 放置元件封装

PCB 编辑器提供有布线工具栏“Wiring”，如图 8.32 所示。布线工具栏中每一项都与
选单 P1ace 下的各命令项对应。

图 8.32


放置工具栏

一、元件封装的放置

放置元件封装命令：1）执行选单命令 Place\Component。
按钮。 3）在键盘上依次击键 P、C。
二、设置元件封装的属性
设置元件封装的属性首先要启动元件属性设置对话框。
2）单击放置工具栏中



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图 8.36


元件属性设置对话框

三、元件封装的修改
(1)元件封装的更改
如果设计 PCB 时有比较特殊的元件封装在封装库中找不到，又觉得没有必要去新建一
个元件封装，此时可以直接在 PCB 上更改元件封装。
(2)元件封装的分解
将元件封装分解，执行 Tools\Convert\Explode Component to Free Primitives 实现。

8.6 放置导线

一、放置导线操作
1．放置导线命令： 1）从选单选择执行 Place\Interactive Routing 命令。 2）单击布线

工具栏中
按钮。 3）在 PCB 设计窗口中，单击右键，从弹出的右键选单中选择 Interactive

Routing 命令。 4）在键盘上依次击键 P、T。
2．导线的放置
二、导线的修改和调整

(1)导线的平移
(2)导线的调整

三、导线的删除
1．按快捷键或执行选单命令 Edit\Delete，删除被选取的导线
1）首先选取所要删除的导线，然后按 Del 键，或执行选单 Edit\Clear 命令，即可实现
导线的删除。
2）执行 Edit\Delete 删除命令，光标变成十字状，将光标移到要删除的导线上，单击
鼠标左键，即可删除该导线。
2．启动解除布线命令删除导线
如果 PCB 中的导线是依据网络进行的布线，可以执行选单命令 Tools\Un-Route 的下
拉命令删除导线，如图 8.47 所示。
四、设置导线属性
在布线状态下，按 Tab 键，或者在已经固定的导线上双击鼠标左键，或者将鼠标放在


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导线上，单击右键，从弹出的对话框中选取 Properties…命令，都可以打开如图 8.48 所示
的导线属性设置对话框。

图 8.48


导线属性设置对话框

第 17 教学单元：8.7 8.8


8.9 （2 学时）

1. 掌握 PCB 设计放置焊盘的方法。
2. 掌握 PCB 设计放置过孔的方法。
3. 掌握 PCB 设计放置文字的方法。

PCB 设计放置焊盘、过孔和文字的方法。

8.7 放置焊盘

一、焊盘的放置
1．放置焊盘命令：1）选择执行选单命令 Place\Pad 命令项。2）单击放置工具栏中
按钮。 3）在键盘上依次击键 P、P。


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2．焊盘的放置
二、焊盘的属性设置
在放置焊盘的状态下按 Tab 键，或在已放置的焊盘上双击鼠标左键，或者将鼠标放在
已放置的焊盘上，单击右键，从弹出的对话框中选取 Properties…命令，都可以打开如图
8.50 所示的焊盘属性设置对话框。

图 8.50


焊盘属性设置对话框

8.8 放置导孔

导孔，又称为过孔，用于连接不同板层间的导线。
一、导孔的放置

1．放置导孔的操作命令：1）执行选单命令 Place\Via。 2）单击放置工具栏中

按

钮。 3）在键盘上依次击键 P、V。 4）在交互布线状态下，按数字键盘上的*键，自动产
生一个导孔。
2．导孔的放置
二、设置导孔属性
在放置导孔时按 Tab 键，或者在 PCB 编辑状态下用键双击导孔，或者将鼠标放在已
放詈的导孔上，单击右键，从弹出的对话框中选取 Properties…命令。系统弹出如图 8.51
所示的导孔属性设置对话框。

图 8.51


导孔属性设置对话框


图 8.52


文字属性设置对话框


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8.9 放置文字

一、放置文字的操作
文字应该放置在丝印层(Silkscreen)，不允许放置在其他层。
放置文字的操作命令：1）执行选单命令 Place\String。2）单击布线工具栏中 按钮。
3）在键盘上依次击键 P、S。
执行命令后，光标变成十字状，并且光标上带着一个系统默认的文字“String”。将光
标移到合适位置，单击鼠标左键即可放置文字“String”。
二、设置文字属性
在放置文字时按 Tab 键，或者用鼠标左键双击 PCB 编辑平面上的文字，或者将鼠标放在
已放置的文字上，单击右键，从弹出的对话框中选取 Properties…命令。系统弹出如图 8.52
所示的文字属性设置对话框。

第 18 教学单元：8.10
8.11
8.12 （2 学时）

1. 掌握 PCB 设计放置坐标指示的方法。
2. 掌握 PCB 设计放置尺寸标注的方法。
3. 掌握 PCB 设计放置相对原点的方法。

PCB 设计放置坐标指示、尺寸标注和相对原点的方法。

8.10 放置坐标指示

一、放置坐标指示
放置坐标指示的操作命令：1）执行选单命令 Place\Coordinate。 2）单击实用工具栏

中
按钮。 3）在键盘上依次击键 P、O。

二、坐标指示属性设置
放置坐标也可以设置属性，方法与放置文字相同，启动后的坐标指示属性设置对话框
如图 8.54 所示。



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图 8.54


坐标指示属性设置对话框

8.11 放置尺寸标注

一、放置尺寸标注
放置尺寸标注有三种操作方法：执行选单命令 Place\Dimension\Dimension。 2）单击

放置工具栏中

按钮。 3）在键盘上依次击键 P、D、D。

二、尺寸标注的属性编辑
在放置尺寸标注时按 Tab 键，或者在电路板上双击尺寸标注，都可以启动如图 8.57 所
示的尺寸标注属性设置对话框。

图 8.57


尺寸标注属性设置对话框

8.12 放置相对原点

放置相对原点有三种操作方法：
1） 执行选单命令 Edit\Origin \Set。
2） 2）单击放置工具栏中 按钮。
3） 3）在键盘上依次击键 E、O、S。


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启动放置原点命令后，光标变成十字状，只要将光标移动到要设定相对原点的位置上，
单击鼠标左键即可完成相对原点的放置。
当不需要相对原点时，可以选择主选单命令 Edit\Origin \Reset 即可删除，相对原点
重新和绝对原点相重合。

第 19 教学单元：8.13


8.14


8.15 （2 学时）

1. 掌握 PCB 设计放置圆弧导线的方法。
2. 掌握 PCB 设计放置矩形铜膜填充的方法。
3. 掌握 PCB 设计放置多边形敷铜的方法。

PCB 设计放置圆弧导线、矩形铜膜填充和多边形敷铜
的方法。

8.13 放置圆弧导线

一、圆弧导线的放置
1．利用 Arc(Center)命令放置圆弧导线
(1)放置圆弧导线的命令：1）执行选单命令 Place\Arc(Center)。 2）单击放置工具栏中
按钮。3）在键盘上依次击键 P、A。
（2）放置圆弧导线
2．利用 Arc(Edge)命令放置导线
(1)启动放置圆弧导线命令：1）执行选单命令 Place\Arc(Edge)。 2）单击放置工具栏

中

按钮。3）在键盘上依次击键 P、E。

(2)圆弧导线的放置
3．利用 Arc(Any Angle)命令放置导线
(1)启动放置圆弧导线命令：1）执行选单命令 Place\Arc(Any Angle)。 2）单击放置工

具栏中

按钮。3）在键盘上依次击键 P、N。

(2)圆弧导线的放置


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4．利用 Full Circle 命令绘制整圆


(1)启动放置整圆命令：1）执行选单命令 Place\Full Circle。2）单击放置工具栏中
按

钮。3）在键盘上依次击键 P、U。
(2) 放置整圆
二、圆弧导线属性的设置
在放置圆弧导线时按 Tab 键，或者在电路板上双击已经放置完成的圆弧导线，都可以
弹出圆弧导线属性设置对话框，如图 8.63 所示。

图 8.63


圆弧导线属性设置对话框

三、圆弧导线的移动和调整
1．圆弧导线的移动
2．圆弧导线半径的调整
3．圆弧导线长度的调整

8.14 放置矩形铜膜填充

一、放置矩形铜膜填充
放置矩形铜膜填充的操作命令有三种：1）执行选单命令 Place\Fill。2）单击放置工具

栏中
按钮。3）在键盘上依次击键 P、F。

二、设置矩形填充属性
在放置矩形铜膜填充时按 Tab 键，或者在电路板上双击矩形铜膜填充，或者在已放置
的矩形填充上单击右键选单并选择 Properties…命令，都可以启动如图 8.68 所示矩形铜膜
填充属性设置对话框。



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图 8.68

矩形铜膜填充属性设置对话框

三、矩形铜膜填充的修改
对矩形铜膜填充可以进行修改，如移动、旋转、删除和改变大小等操作。

8.15 放置多边形敷铜

一、放置多边形敷铜
放置多边形敷铜命令有三种方法：1）执行选单命令 Place\Polygon Plane。2）单击放

置工具栏中
按钮。 3）在键盘上依次击键 P、G。

图 8.72
二、放置敷铜


敷铜属性设置对话框

当属性对话框设置完毕后，单击
按钮，光标变成十字状，即进入到敷铜放置状

态。
1)移动鼠标到合适的位置，单击鼠标左键，确定敷铜的第一个端点位置。
2)依次移动鼠标到合适的位置，并单击鼠标左键确定敷铜的各个端点或形状。确定的
各端点与鼠标之间以线段组成了封闭的敷铜区域。
3)单击鼠标右键，完成敷铜的放置。
三、调整敷铜
1)移动
2)调整大小
3)切换板层
在敷铜上按下鼠标左键不放，光标变成十字状，敷铜只出现随光标移动的端点框架，
此时在键盘上按 L 键可使敷铜切换到另一个板层。

第 20 教学单元：8.16


8.17


8.18 （2 学时）



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1. 掌握 PCB 设计分割多边形敷铜的方法。
2. 掌握 PCB 设计放置屏蔽导线的方法。
3. 掌握 PCB 设计放置泪滴的方法。

PCB 设计分割多边形敷铜、放置屏蔽导线和泪滴的方
法。

8.16 分割多边形敷铜

(1) 首先绘制多边形敷铜，如图 8.77a 所示。
(2) 执行 Place\Slice Polygon Plane 命令。
(3) 执行此命令后，光标变为十字状，就可以拖动鼠标对多边形进行分割。
(4)分割操作完成后，系统将会弹出如图 8.77b 所示的确认对话框，按“Yes”按钮又弹
出图 8.77c 所示的对话框。
(5)按图 8.77c 对话框中的“Yes”按钮，获得两个分开的多边形敷铜如图 8.77d 所示。

a) 绘制多边形敷铜


b)


确认


c) 再次确认


d) 完成分割

图 8.77 分割多边形敷铜

8.17 放置屏蔽导线

1)选择网络

执行选单命令 Edit\Select\Net 后，光标变成十字状，将光标移到需要屏

蔽的网络上，单击鼠标左键，该网络被选中，变成选取颜色并出现操控点如图 8.78 所示。

图 8.78


选择网络


图 8.79


放置屏蔽导线

2)放置屏蔽导线
执行选单命令 Tools\Outline Selected Objects，被选中的网络即可被

接地线包住，如图 8.79 所示。
3)屏蔽导线的删除：单击选单命令 Edit\Select\Connected Copper，光标变成十字状，
将光标放在要删除的屏蔽线上，单击鼠标左键，选取要删除的屏蔽线，然后按键盘上的
Del 键即可。


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8.18 放置泪滴

在导线与焊盘或导孔的连接处有一段过渡，过渡的地方成泪滴状。泪滴的主要作用是
在钻孔时，避免在导线与焊盘的接触点处出现应力集中而使接触处断裂。
放置泪滴可执行选单命令 Tools\Teardrops…，或者通过快捷键 T、E 都可以启动如图
8.80 所示的泪滴操作对话框。

图 8.80


泪滴操作对话框


图 8.81


补泪滴后的 PCB 板部分

第 21 教学单元：8.19


8.20


8.21 （2 学时）

1. 掌握 PCB 设计自动布局的方法步骤。
2. 掌握手工编辑调整元件布局的方法。
3. 掌握添加网络联接的方法。

1. PCB 设计自动布局的方法步骤。
2. 添加网络联接的方法。



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8.19 自动布局

首先执行命令 Tools\Auto Placement\Auto Placer…。 执行该命令后，将弹出如图 8.82
所示的自动布局对话框。

图 8.82 自动布局对话框

1) Cluster Placer 自动布局器
这种布局方式将元件基于它们连通属性分为不同的元件

组，并且将这些元件按照一定几何位置布局。这种布局方式适合于元件数量(小于 100)较少
的 PCB 制作。
2) Statistical Placer 布局器使用一种统计算法来放置元件，以便使连接长度最优化，使
元件间用最短的导线来连接。一般如果元件数量超过 100，建议使用统计布局器(Statistical
Placer)。

8.20 手工编辑调整元件的布局

进行位置调整，首先应选取元件，然后对元件进行排列、移动、旋转和对齐等操作。
一、选取元件
1. 元件的选取
可以执行选单命令 Edit\Select 的子选单命令。
二、元件封装的基本操作
1． 元件封装的移动
2． 元件封装的旋转
3． 元件封装的板层切换
三、排列元件
排列元件可以执行 Tools\Interactive Placement 子选单的相关命令来实现，该子选单有
多个选项，如图 8.98 所示。设计者也可以从如图 8.99 所示的实用工具栏选取相应命令来排
列元件。



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图 8.98


排列元件的子选单命令


图 8.99 实用工具栏中的排列元件命令

8.21 添加网络连接

一、使用“网络表管理器”添加网络连接
（1）在打开的 PCB 文件中，执行选单命令 Design\Netlist\Edit nets，系统将弹出如图
8.103 所示的“网络表管理器”对话框。
（2）在对话框的 Nets in Class 列表中查找需要连接的网络，可双击该网络名或者单击
下面的“Edit”按钮，系统将弹出图 8.104 所示的“编辑网络”对话框。如果我们在 Nets in

Class 列表中查找不到要添加的网络，此时可单击列表栏下边的
按钮，同样可以弹

出图 8.104 所示的“编辑网络”对话框。
（3）在“编辑网络”对话框中的 Net Name 栏中输入新的网络名，并在 Pins in Other nets
栏中分别找到与之连接的元件引脚，按两栏中间的 按钮，使之进入 Pins in net 栏中。

(4) 单击“编辑网络”对话框下面的
按钮，系统将弹出图 8.105 所示的“网络

表管理器”对话框，可以看到 Pins in net 栏中已经添加了连接的元件引脚。

图 8.103 “网络表管理器”对话框


图 8.104 “编辑网络”对话框

二、使用“焊盘属性”添加网络连接
在需要在 PCB 板上放置连接外部电源和输入输出信号的焊盘时，可以使用“焊盘属性”


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添加网络连接。操作步骤如下：


1）执行选单命令 Place\Pad，或单击放置工具栏中
按钮，光标就变为十字状，并粘

着一个浮动的焊盘，这时按下键盘上的 Tab，系统将弹出图 8.107 所示的“焊盘属性”设
置对话框。

图 8.107 “焊盘属性”设置对话框
2） 在“焊盘属性”设置对话框中，设计者可以设置焊盘的尺寸大小、形状、标号、

所在板层以及连接的网络，设置好后单击下面的
的合适位置。
按钮，移动鼠标将焊盘放置到 PCB

第 22 教学单元：8.22


8.23 （2 学时）

1. 掌握 PCB 设计规则的含义及设置方法步骤。
2. 掌握设计规则向导的使用方法。

1. PCB 设计规则的含义及设置方法
2. 设计