雙面印刷電路板設(shè)計(jì)舉例

1、與繪制簡(jiǎn)單電路的單面印刷電路板相比，繪制簡(jiǎn)單電路的雙面印刷電路板需要利用Protel PCB 99 SE的幾項(xiàng)功能，主要有以下幾點(diǎn)：1.使用板框向?qū)ЮL制板框功能：Protel PCB 99 SE有一個(gè)“使用板框向?qū)А崩L制板框功能，可以方便地設(shè)計(jì)所繪電路的板框大小和形式，使用板框向?qū)Ч灿?0個(gè)步驟，其中只有兩個(gè)步驟需要修改，其余可用默認(rèn)值。2.自動(dòng)布置元件功能：Protel PCB 99 SE 有自動(dòng)布置元件功能，自動(dòng)布置元件模式有兩種：一種是群集式自動(dòng)布置元件模式；一種是統(tǒng)計(jì)式自動(dòng)布置元件模式。群集式自動(dòng)布置元件模式適合元件數(shù)比較多的電路，而元件數(shù)少于100個(gè)的簡(jiǎn)單電路宜采用統(tǒng)計(jì)式自動(dòng)布置元件

2、模式。3.自動(dòng)布線功能：Protel PCB 99 SE具有強(qiáng)大而超高品質(zhì)的自動(dòng)布線功能，布線迅速、規(guī)范、簡(jiǎn)潔而美觀。4.鏡向打印銅膜走線功能：Protel PCB 99 SE有一項(xiàng)鏡像打印銅膜走線功能，可以為我們打印出完全吻合的兩面銅膜走線圖。5.業(yè)條制作雙面板工藝：業(yè)余條件下制作雙面印刷電路板，用一套特殊的技術(shù)，能做出非常精致的雙面印刷電路板。下面結(jié)合如圖1所示的“兩級(jí)放大電路”例子，講述如何在業(yè)余條件下，制作雙面印刷電路板的過程。1.進(jìn)入SCH電路板設(shè)計(jì)環(huán)境這一步驟在原理圖設(shè)計(jì)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了，這里把整個(gè)過程再過一遍，復(fù)習(xí)一些比較關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫文件“兩級(jí)放大電路.ddb”下創(chuàng)建一

3、個(gè)“兩級(jí)放大電路.Sch”文件，并進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)編輯環(huán)境。單擊菜單Design/Options.，將圖紙?jiān)O(shè)計(jì)成寬550mil，高 400 mil，經(jīng)適當(dāng)放大后如圖2所示。2.畫電路原理圖及放置連接頭畫電路原理圖方法不再贅述。一個(gè)制作完成的獨(dú)立單元電路，有時(shí)需要與其它電路連接，或需要連接輸入、輸出信號(hào)，可以在電路上放置一個(gè)連接頭元件。移動(dòng)設(shè)計(jì)管理器Browse Sch選項(xiàng)卡下Browse欄中滾動(dòng)條找到CON4，雙擊CON4，同時(shí)按下鍵盤上的“X”鍵，將其水平翻轉(zhuǎn)后放入圖紙左下角如圖3所示。3.放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)在“兩級(jí)放大電路.Sch”設(shè)計(jì)窗口下，單擊菜單Place/Net Label (放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)

4、)，鼠標(biāo)箭頭帶出一個(gè)虛線框(見圖4電路輸出端)，將其放入兩級(jí)放大電路的輸出、輸入端及連接頭CON4的2、3兩個(gè)端點(diǎn)如圖4所示。雙擊電路中輸入端網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記文字，將彈出Net Label對(duì)話框如圖5所示，在Net欄中輸入U(xiǎn)i，單擊下方“ok”，放置電路輸入端網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為Ui；用同樣的方法放置連接頭CON4的2端網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為Ui；用同樣的方法放置電路輸出端和連接頭CON4的3端網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記為Uo。再將+12V電源標(biāo)記放置到連接頭CON4的1端；將接地標(biāo)記放置到連接頭CON4的4端，完成后的兩級(jí)放大電路如圖6所示。4.編輯元件屬性編輯元件屬性方法不再贅述。元件屬性參閱表1，編輯完成后如圖7所示。表1：名 稱Li

5、b RefFootprintDesignatorPart Type晶體管NPNTO-5TQ13DG12晶體管NPNTO-5TQ23DG12電阻RES2AXIAL0.6R15k1電阻RES2AXIAL0.6R224k電阻RES2AXIAL0.6R33k電阻RES2AXIAL0.6R41k8電阻RES2AXIAL0.6R55k1電阻RES2AXIAL0.6R624k電阻RES2AXIAL0.6R73k電阻RES2AXIAL0.6R81k電位器POT2VR4Rp1220k電位器POT2VR4Rp2220k電容ELECTR02RB.2/.4C110u電容ELECTR02RB.2/.4C210u電容EL

6、ECTR02RB.3/.6C3100u電容ELECTR02RB.2/.4C410u電容ELECTR02RB.3/.6C5100u連接頭CON4POWER4J1CON45.重編元件序號(hào)如果電路比較復(fù)雜，用上述人工編輯元件序號(hào)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)、漏編、錯(cuò)編等情況，自動(dòng)布線時(shí)會(huì)出錯(cuò)，因此，執(zhí)行Protel 的自動(dòng)重編元件序號(hào)功能，可以避免差錯(cuò)。在“兩級(jí)放大電路.Sch”設(shè)計(jì)窗口下，單擊菜單Tools/Annotate，將出現(xiàn)Annotate對(duì)話框如圖8所示，在Options選項(xiàng)下，單擊Annotate Options欄的下拉箭頭，在下拉列表中選取All Parts，然后單擊下方“ok”按鈕，將自動(dòng)生成

7、“單管放大電路.ERP”文件，同時(shí)在打開的“單管放大電路.ERP”文件窗口中可見：重編序號(hào)后，電阻R1的序號(hào)重編為R9；電阻R5的序號(hào)重編為R10，電容C1的序號(hào)重編為C6等等。6.執(zhí)行ERC電氣規(guī)則檢查畫電路原理圖時(shí)可能會(huì)發(fā)生連線錯(cuò)誤、“虛接”、短路等與Protel電氣規(guī)則沖突的地方，執(zhí)行ERC電氣規(guī)則檢查后，如果發(fā)現(xiàn)有問題，Protel系統(tǒng)會(huì)以警告和錯(cuò)誤文字提示，并在電路的錯(cuò)誤處以紅色圓圈打叉標(biāo)示。在“兩級(jí)放大電路.Sch”窗口下，單擊菜單Tools/ERC，將出現(xiàn)Setup Electrical Rule Check對(duì)話框如圖9所示，使用Protel的默認(rèn)值，直接單擊下方“ok”按鈕，將

8、自動(dòng)生成“單管放大電路. ERC”文件，在打開的“兩級(jí)放大電路.ERC”文件窗口如圖10所示，圖中顯示沒有任何錯(cuò)誤。如果有錯(cuò)誤，必須排除后才能進(jìn)入下一步操作。(讀者可以故意將原理圖中+12V電源移開，再執(zhí)行ERC電氣規(guī)則檢查，看結(jié)果怎樣。)7.創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表是自動(dòng)布線的靈魂，是Sch內(nèi)容到PCB內(nèi)容的中介橋梁。在“兩級(jí)放大電路.Sch”窗口下，單擊菜單Design/Create Netlist，將出現(xiàn)Netlist Creation對(duì)話框，使用默認(rèn)值，單擊下方“ok”，將自動(dòng)生成“單管放大電路.NET”文件，在打開的“兩級(jí)放大電路.NET”文件窗口中，可以看到網(wǎng)絡(luò)表的元件申明和網(wǎng)絡(luò)定義兩部分

9、內(nèi)容。8.利用板框向?qū)ЮL制板框Protel PCB 99 SE提供了一個(gè)板框向?qū)韰f(xié)助我們自動(dòng)地創(chuàng)建一個(gè)PCB板框，在創(chuàng)建流程中，我們可以根據(jù)需要輸入設(shè)置數(shù)據(jù)，包括板框的樣式、尺寸、層數(shù)、銅膜走線直徑、導(dǎo)孔是否電鍍等，最終得到一塊符合要求的板框，具體操作如下：在“兩級(jí)放大電路.Sch”設(shè)計(jì)窗口下，單擊菜單File/New，將出現(xiàn)New Document窗口如圖11所示。將New Document窗口切換到Wizards選項(xiàng)卡下，單擊Printed Circuit Board Wizard圖標(biāo)，再單擊“ok”按鈕。首先出現(xiàn)Board Wizard板框向?qū)?duì)話框(1)如圖12所示：圖中文字是一些簡(jiǎn)

10、單介紹，單擊下方“Next”按鈕，進(jìn)入下一級(jí)；下一級(jí)板框向?qū)?duì)話框(2)：選中Units欄中的Imperrial單選按鈕將使用英制單位mil，選中Metric單選按鈕將使用公制單位mm，另外下方共給出10種標(biāo)準(zhǔn)電路板樣板可供專業(yè)用戶選擇，我們是制作普通電路板，對(duì)該對(duì)話框，我們選擇默認(rèn)設(shè)置，單擊下方“Next”按鈕，進(jìn)入下一級(jí)；下一級(jí)板框向?qū)?duì)話框(3)：可供我們選擇板框外觀和大小尺寸，現(xiàn)根據(jù)我們要制作的兩級(jí)放大電路的元件數(shù)量，估計(jì)需要一塊寬4500mil，高3500mil的板框，在文本框中輸入對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，并將下方5個(gè)復(fù)選框的選勾去除，其它都用默認(rèn)值，然后單擊下方“Next”按鈕，進(jìn)入下一級(jí)；下一

11、級(jí)板框向?qū)?duì)話框(4)：圖中顯示了上一級(jí)設(shè)置的板框尺寸，如果需要修改可以在尺寸框中重新輸入數(shù)據(jù)，不修改則單擊下方“Next”按鈕，進(jìn)入下一級(jí)；下一級(jí)板框向?qū)?duì)話框(5)：這是一個(gè)設(shè)置使用幾層板層設(shè)計(jì)的對(duì)話框，我們直接使用默認(rèn)的Two Layer-Platel Through Hole，這是制作雙面板加上電鍍導(dǎo)孔的板框設(shè)置選項(xiàng)，單擊下方“Next”按鈕，進(jìn)入下一級(jí)；下一級(jí)板框向?qū)?duì)話框(6)：這是一個(gè)設(shè)置導(dǎo)孔形式的對(duì)話框，使用默認(rèn)穿透式導(dǎo)孔Thruhole Vias only，直接單擊下方“Next”按鈕，進(jìn)入下一級(jí)；下一級(jí)板框向?qū)?duì)話框(7)：這是一個(gè)選擇電路板元件形式的對(duì)話框，The boa

12、rd has mostly下有兩個(gè)選項(xiàng)，如大多數(shù)為貼片元件則單選Surface-mount components，我們所用元件均為針腳式，所以選Through hole Component，單選該按鈕后，下方Number of tracks between adjacent pads欄下又出現(xiàn)3個(gè)選項(xiàng)，我們單選管腳間只通過一條銅膜走線(One Track)，再單擊下方“Next”按鈕，進(jìn)入下一級(jí)；下一級(jí)板框向?qū)?duì)話框(8)：這是一個(gè)設(shè)置電路板上銅膜性質(zhì)的對(duì)話框，在文本框中可以設(shè)置銅膜走線的最低寬度；設(shè)置導(dǎo)孔銅膜直徑的最低寬度；設(shè)置導(dǎo)孔上鉆孔直徑的最低尺寸和設(shè)置相鄰走線間距的最低寬度。此處，我們

13、暫用默認(rèn)值，單擊下方“Next”按鈕，進(jìn)入下一級(jí)；下一級(jí)板框向?qū)?duì)話框(9)：這是一個(gè)詢問是否要保存為一個(gè)樣板設(shè)置的對(duì)話框，直接單擊下方“Next”按鈕，進(jìn)入下一級(jí)；下一級(jí)板框向?qū)?duì)話框(10)：這個(gè)對(duì)話框告訴我們已經(jīng)完成了整個(gè)板框的設(shè)置流程，單擊下方“Finish”按鈕，結(jié)束板框向?qū)гO(shè)置，系統(tǒng)將自動(dòng)打開一個(gè)名為“PCB1.PCB”的電路板文件窗口，右擊左邊設(shè)計(jì)管理器下的“PCB1.PCB”文件，在彈出的下拉列表中選取“Rename”項(xiàng)，將文件名改為“兩級(jí)放大電路.PCB”如圖13所示。9.修改晶體管管腳排列次序前面表1中，晶體管的封裝形式Footprint欄我們填了TO-5T，而Protel

14、 PCB Footprints.lib文件的元件封裝列表中只有TO-5，且TO-5晶體管封裝形式的管腳排列又和實(shí)際的晶體管3DG12管腳排列不一致，如圖14所示。如果將晶體管的封裝形式Footprint欄填TO-5，將會(huì)造成自動(dòng)布線錯(cuò)誤，因此，我們要修改晶體管管腳排列次序，并將修改后的晶體管封裝形式命名為TO-5T，具體操作如下：(1).在Protel 99 SE基本界面下，單擊菜單File/Open，將出現(xiàn)Open Design Database對(duì)話框，單擊搜尋欄右邊下拉箭頭，按路徑C:Program FilesDesign Explorer 99 SELibraryPcbGeneric F

15、ootprints找到Advpcb.Ddb文件，如圖15所示。(2).雙擊Advpcb.Ddb文件，將打開PCB Footprints.Lib文件窗口如圖16所示。(3).將左上角設(shè)計(jì)管理器切換到Browse PCBLIB欄目下，向下拉滾動(dòng)條找到TO-5，雙擊TO-5，將其加載到PCB Footprints.Lib文件窗口中如圖17所示。(4).單擊菜單Edit/Copy Component，將TO-5復(fù)制到Windows剪貼板中。(5).單擊菜單Edit/Paste Component，在左側(cè)Browse PCBLIB欄目下的Components窗口下的TO-5下方多了一個(gè)TO-5-DUPL

16、IATE元件，如圖18所示。(6).選中TO-5-DUPLIATE元件，單擊下方“Rename”按鈕，打開Rename Component對(duì)話框如圖19所示，將TO-5-DUPLIATE重命名為TO-5T，單擊“ok”。(7).在編輯區(qū)內(nèi)，雙擊TO-5T外型最左邊的“3”號(hào)焊點(diǎn)，將彈出如圖20所示對(duì)話框，將Designator屬性由“3”修改為“2”，單擊“ok”確定；用相同的方法將最上邊的“2”號(hào)焊點(diǎn)修改為“1”；最右邊的“1”號(hào)焊點(diǎn)修改為“3”，完成后的TO-5T管腳排列如圖21所示。(8).創(chuàng)建好TO-5T的外形之后，單擊菜單File/Save，將TO-5T真正存入PCB Footpri

17、nts元件庫內(nèi)。PCB Footprints元件庫內(nèi)有了TO-5T，下面加載電路圖設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)就能把晶體管按TO-5T封裝形式加載，自動(dòng)布線才能正確。10.通過設(shè)計(jì)同步功能加載電路圖設(shè)計(jì)內(nèi)容在“兩級(jí)放大電路.Sch”窗口下，單擊菜單Design/Update PCB，將彈出Update Design對(duì)話框如圖22所示。使用默認(rèn)值，單擊下方“Execute”按鈕，將工作界面切換到“兩級(jí)放大電路.PCB”窗口下，將看到PCB窗口下成功地加載了兩級(jí)放大電路的所有元件，如圖23所示。從圖中可以看到，加載的元件位于設(shè)計(jì)板框的右側(cè)，單擊設(shè)計(jì)板框中紅色斜線框的邊線，將出現(xiàn)8個(gè)紅色小方塊，單擊鍵盤上的“Dele

18、te”鍵，刪除紅色斜線框。11.自動(dòng)布置電路圖元件在“兩級(jí)放大電路.PCB”窗口下，單擊菜單Tools/Auto Placement/Auto Placer，將彈出Auto Place對(duì)話框如圖24所示，從圖24看出Protel 99 SE提供兩種自動(dòng)布置元件模式，分別是群集式(Cluster Placer)和統(tǒng)計(jì)式(Statistical Placer)。在此我們選擇統(tǒng)計(jì)式自動(dòng)布置模式。單擊“ok”按鈕，稍等片刻，先出現(xiàn)的對(duì)話框，單擊“ok”按鈕，后出現(xiàn)的對(duì)話框，單擊“Yes”按鈕，最后出現(xiàn)如圖25所示統(tǒng)計(jì)式自動(dòng)布置結(jié)果。自動(dòng)布置結(jié)束后，還可用鼠標(biāo)單擊某個(gè)元件并按住鼠標(biāo)將元件拖到疏空位置放置

19、，稍作調(diào)整后的參考圖如圖26所示。12.調(diào)整銅膜走線的線徑由于Protel PCB 99 SE默認(rèn)的布線銅膜線徑為10mil，對(duì)我們業(yè)余制作簡(jiǎn)單電路板來說，顯然是太細(xì)了，所以我們可以根據(jù)需要調(diào)整銅膜走線的線徑。Protel PCB 99 SE中負(fù)責(zé)定義PCB設(shè)計(jì)規(guī)則內(nèi)容在Design Rules對(duì)話框中，在“兩級(jí)放大電路.PCB”窗口下，單擊菜單Design/Rules，將出現(xiàn)Design Rules對(duì)話框如圖27所示。Design Rules對(duì)話框中共有6個(gè)選項(xiàng)卡，網(wǎng)絡(luò)走線寬度的設(shè)計(jì)規(guī)則是在Routing選項(xiàng)卡的Width Constraint設(shè)計(jì)規(guī)則中定義，圖27中，先單擊Routing選

20、項(xiàng)，再拉動(dòng)Rule Classes窗口下滾動(dòng)條，選中Width Constraint選項(xiàng)，可以看到下面當(dāng)前設(shè)計(jì)規(guī)則只有一條，如圖28所示。從圖中可以看出網(wǎng)絡(luò)走線寬度最小和最大值都是12mil，優(yōu)先采用的網(wǎng)絡(luò)走線寬度為10mil。單擊右下方的“Properties”按鈕，出現(xiàn)的Max-Min Width Rule對(duì)話框如圖29所示。將右側(cè)Rule Attributes下的Minimum Width欄中改成20mil；將Maxmum Width欄中改成50mil；將Preferred Width欄中改成30mil，再單擊“ok”退回Design Rules對(duì)話框，最后單擊Design Rules對(duì)

21、話框下方“Close”按鈕，回到“兩級(jí)放大電路.PCB”窗口下。13.自動(dòng)布線自動(dòng)布線是Protel PCB 99 SE的最精彩華章，不僅速度快，而且規(guī)范精確、走線簡(jiǎn)潔，使繁雜的工作變得輕松愉悅。在“兩級(jí)阻容耦合放大器.PCB”窗口下，單擊菜單Auto Route/All，將出現(xiàn)如圖30所示對(duì)話框，采用默認(rèn)設(shè)置，直接單擊“ Route All”按鈕，出現(xiàn)詢問對(duì)話框時(shí)，回答“是”，即進(jìn)入自動(dòng)布線過程，完成后出現(xiàn)對(duì)話框告訴一些布線信息，單擊“ok”，將看到自動(dòng)布線完成后的銅膜走線圖如圖31所示。14.手工添加過孔為了使打印出的銅膜走線圖上元件管腳有過孔位置，便于在敷銅板上打孔，事先在元件管腳上用手

22、工添加過孔，具體操作如下：在“兩級(jí)放大電路.PCB”窗口下，單擊菜單View/Toolbars/Placement Tools，調(diào)出Placement Tools工具箱，單擊上行第4個(gè)“放置過孔”工具，鼠標(biāo)呈大十字狀并帶出一個(gè)過孔，按下鍵盤上的功能鍵“Tab”，將出現(xiàn)Via對(duì)話框，根據(jù)自動(dòng)布線圖上相鄰元件管腳和銅膜走線間的間隙大小選擇過孔直徑Diameter的數(shù)值，然后單擊“ok”，將過孔放置到每個(gè)元件的每個(gè)管腳上，另外，在板框的四角各放置一個(gè)稍大的定位過孔。在元件管腳處放置過孔時(shí)，如果出現(xiàn)高亮綠色銅膜線，表示該點(diǎn)放置過孔直徑太大，發(fā)生與設(shè)計(jì)規(guī)則沖突情況，應(yīng)減小過孔直徑重新放置。放置完成參考圖

23、如圖32所示。15.打印雙面印刷電路板銅膜走線圖(1). 在“兩級(jí)阻容耦合放大器.PCB”窗口下，單擊菜單File/Print/Preview，打開打印預(yù)覽文件如圖33所示。在打印預(yù)覽文件窗口下，將左上角設(shè)計(jì)管理面板切換到Browse PCB Print下，將下方Multilayer Composite Print文件選中反白顯藍(lán)，再單擊菜單Edit/Change，將出現(xiàn)如圖34所示對(duì)話框。將圖34所示對(duì)話框中右邊Layers欄中的TopLayer選中，按下方“Remove”將其刪除，然后選中BottomLayer，使其反白顯藍(lán)；再將對(duì)話框左邊Components欄下的3個(gè)復(fù)選框去除；勾選Options欄下的Show Holes復(fù)選框；