Protel-99-SE原理圖與PCB設(shè)計(jì)第9章課件

1、第9章 制作印制電路板9.1 PCB繪圖工具9.3.1手動(dòng)規(guī)劃電路板 9.3.2使用向?qū)呻娐钒?.4.1裝入元器件庫(kù)9.4.2瀏覽元器件庫(kù)9.4.3網(wǎng)絡(luò)表與元器件的裝入 9.3 規(guī)劃電路板和電氣定義9.2 準(zhǔn)備原理圖和網(wǎng)絡(luò)表9.5 元器件封裝9.7 添加網(wǎng)絡(luò)連接9.9 自動(dòng)布線9.4 網(wǎng)絡(luò)表與元器件的裝入9.6 元器件的自動(dòng)布局9.8 手動(dòng)編輯調(diào)整元器件的布局9.10 手動(dòng)調(diào)整布線9.1.1繪制導(dǎo)線 9.1.2放置焊盤 9.1.3放置過(guò)孔 9.1.4補(bǔ)淚滴設(shè)置 9.1.5放置字符串 9.1.6放置坐標(biāo) 9.1.7放置尺寸標(biāo)注 9.1.8設(shè)置初始原點(diǎn) 9.1.9繪制圓弧或圓 9.1.10放置

2、填充 9.1.11放置多邊形平面 9.1.12放置切分多邊形 9.1.13放置房間定義9.8.1選取元器件 9.8.2旋轉(zhuǎn)元器件 9.8.3移動(dòng)元器件 9.8.4排列元器件 9.8.5調(diào)整元器件標(biāo)注 9.8.6復(fù)制元器件 9.8.7刪除元器件 9.11 手動(dòng)交互布線9.9.1 自動(dòng)布線設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)定 9.9.2設(shè)計(jì)規(guī)則檢查9.9.3自動(dòng)布線9. 10.1調(diào)整布線 9. 10.2電源接地線的加寬 9. 10.3文字標(biāo)注的調(diào)整 9. 10.4敷銅處理9.12 PCB的3D顯示 PCB設(shè)計(jì)服務(wù)器提供了繪圖工具Placement Tools，如圖9-1所示?？梢酝ㄟ^(guò)執(zhí)行命令View/Toolbars/

3、Placement Tools來(lái)實(shí)現(xiàn)工具欄的打開與關(guān)閉，工具欄中每一項(xiàng)都與命令Place下的各項(xiàng)對(duì)應(yīng)。9.1 制作印制電路板9.1.1 繪制導(dǎo)線當(dāng)需要繪制導(dǎo)線時(shí)，一般首先選擇繪制導(dǎo)線命令Place/Keepout/Track或用鼠標(biāo)單擊繪圖工具欄中的 按鈕，執(zhí)行繪制導(dǎo)線命令。執(zhí)行繪制導(dǎo)線命令后，光標(biāo)變成了十字形狀，將光標(biāo)移到所需的位置，單擊鼠標(biāo)，確定導(dǎo)線的起點(diǎn)，然后將光標(biāo)移到導(dǎo)線的終點(diǎn)，再單擊鼠標(biāo)，即可繪制出一條導(dǎo)線，如圖9-2所示。9.1.2 放置焊盤1放置焊盤的步驟2焊盤屬性設(shè)置9.1.3 放置過(guò)孔1放置過(guò)孔2過(guò)孔屬性設(shè)置9.1.4 補(bǔ)淚滴設(shè)置焊盤和過(guò)孔等可以進(jìn)行補(bǔ)淚滴設(shè)置。淚滴焊盤和過(guò)孔

4、形狀可以定義為弧形或線性，可以對(duì)選中的實(shí)體，也可以對(duì)所有過(guò)孔或焊盤進(jìn)行設(shè)置?？梢詧?zhí)行選項(xiàng)命令Tools/Teardrop Options來(lái)進(jìn)行設(shè)置，執(zhí)行該命令后，系統(tǒng)將彈出如圖9-10所示的補(bǔ)淚滴設(shè)置對(duì)話框。9.1.5 放置字符串1）用鼠標(biāo)單擊繪圖工具欄中的按鈕。2）執(zhí)行命令后，光標(biāo)變成了十字形狀。3）設(shè)置完成后，退出對(duì)話框。4）用同樣的方法放置其他字符串標(biāo)注。9.1.6 放置坐標(biāo)1）用鼠標(biāo)單擊繪圖工具欄中的按鈕。2）執(zhí)行命令后，光標(biāo)變成了十字形狀，在此命令狀態(tài)下，單擊Tab鍵，會(huì)出現(xiàn)如圖9-13所示的坐標(biāo)屬性對(duì)話框。按要求設(shè)置該對(duì)話框。3）設(shè)置完成后，退出對(duì)話框，單擊鼠標(biāo)左鍵，把坐標(biāo)放到相應(yīng)

5、的位置，如圖9-14所示。4）用同樣的方法放置其他坐標(biāo)放置。9.1.7 放置尺寸標(biāo)注1）用鼠標(biāo)單擊繪圖工具欄中的按鈕，系統(tǒng)出現(xiàn)如圖9-15所示的狀態(tài)。2）移動(dòng)光標(biāo)到尺寸的起點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)左鍵，即可確定標(biāo)注尺寸的起始位置。3）移動(dòng)光標(biāo)，中間顯示的尺寸隨著光標(biāo)的移動(dòng)而不斷地發(fā)生變化，到合適的位置單擊鼠標(biāo)左鍵加以確認(rèn)，即可完成尺寸標(biāo)注，如圖9-16所示。4）用戶還可以在放置尺寸標(biāo)注命令狀態(tài)下，單擊Tab鍵，進(jìn)入如圖9-17所示的尺寸標(biāo)注屬性對(duì)話框，作進(jìn)一步的修改。9.1.8 設(shè)置初始原點(diǎn)在設(shè)計(jì)電路板的過(guò)程中，用戶一般使用程序本身提供的坐標(biāo)系，如果用戶自己定義坐標(biāo)系，只需設(shè)置用戶坐標(biāo)原點(diǎn)，具體步驟如下：

6、1）用鼠標(biāo)單擊繪圖工具欄中的按鈕，或者選擇執(zhí)行Edit/Origin/Set命令。2）執(zhí)行命令后，光標(biāo)變成了十字形狀，將光標(biāo)移到所需的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，即可將該點(diǎn)設(shè)置為用戶定義坐標(biāo)系的原點(diǎn)。3）用戶想恢復(fù)原來(lái)的坐標(biāo)系，執(zhí)行命令Edit/Origin/Reset即可。9.1.9 繪制圓弧或圓1邊緣法2中心法1）首先單擊繪圖工具欄中的按鈕，或選擇執(zhí)行Place/Arc(Edge)命令。2）執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變成了十字形狀，將光標(biāo)移到所需的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，確定圓弧的起點(diǎn)。然后再移動(dòng)鼠標(biāo)到適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵，確定圓弧的終點(diǎn)。3）單擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)，即得到一個(gè)圓弧。 1）首先單擊繪圖工具欄中的按鈕

7、，或選擇執(zhí)行Place/Arc(Center)命令。2）執(zhí)行命令后，光標(biāo)變成了十字形狀，將光標(biāo)移到所需的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，確定圓弧的中心。3）將光標(biāo)移到所需的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，確定圓弧的起點(diǎn)，再移動(dòng)鼠標(biāo)到適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵，確定圓弧的終點(diǎn)。4）單擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)，即可得到一個(gè)圓弧9.1.9 繪制圓弧或圓4繪制圓3角度旋轉(zhuǎn)法 1）首先單擊繪圖工具欄中的按鈕，或執(zhí)行Place/Arc(Any Angle)命令。2）執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變成了十字形狀，將光標(biāo)移到所需的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，確定圓弧的起點(diǎn)。然后再移動(dòng)鼠標(biāo)到適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵，確定圓弧的圓心，最后再單擊鼠標(biāo)左鍵確定圓弧終點(diǎn)。3）單擊鼠

8、標(biāo)左鍵加以確認(rèn)，即可得到一個(gè)圓弧。5編輯圓弧9.1.10 放置填充填充一般用于制作PCB插件的接觸面或者用于增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性而設(shè)置的大面積電源或地。在制作電路板的接觸面時(shí)，則放置填充的部分在實(shí)際制作的電路板上是外露的敷銅區(qū)。9.1.11 放置多邊形平面多邊形平面與填充類似，經(jīng)常用于大面積電源或接地，以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性。下面講述放置多邊形的方法。 9.1.12 放置切分多邊形切分多邊形與多邊形類似，不過(guò)它是用來(lái)切分內(nèi)部電源層（Internal Plane）或接地層的。下面講述放置切分多邊形的方法。9.1.13 放置房間定義在對(duì)電路圖布線獲取PCB圖形時(shí)，可以將元件、元件類或封裝分配給一個(gè)房間

9、，房間可以定義在頂層或底層，并且可以確定目標(biāo)保持在其內(nèi)或其外。當(dāng)移動(dòng)房間時(shí)，房間內(nèi)的實(shí)體也隨之移動(dòng)。房間定義可以設(shè)定無(wú)效，也可以被鎖定。 9.2 準(zhǔn)備原理圖和網(wǎng)絡(luò)表 對(duì)于要設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品，需要設(shè)計(jì)人員首先確定其電路板的尺寸。因此首要的工作就是電路板的規(guī)劃，也就是說(shuō)電路板板邊的確定，并且確定電路板的電氣邊界。在執(zhí)行PCB布局處理前，必須創(chuàng)建一個(gè)PCB的電氣定義。一個(gè)電氣板定義涉及一個(gè)元件的生成和PCB的跟蹤路徑輪廓，PCB的布局將在這個(gè)輪廓中進(jìn)行，規(guī)劃PCB的布局有兩種方法：一是手動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)劃電路板和電氣定義，另一種方法是利用Protel的Wizard。9.3 規(guī)劃電路板和電氣定義9.3.1 手動(dòng)

10、規(guī)劃電路板元件布置和路徑安排的外層限制一般由Keep Out Layer中放置的軌跡線或圓弧所確定，這也就確定了板的電氣輪廓。一般的這個(gè)外層輪廓邊界就是與板的物理邊界相同，設(shè)置這個(gè)電路板邊界時(shí)，必須確保軌跡線和元件不會(huì)距離邊界太近，該輪廓邊界由設(shè)計(jì)規(guī)則檢查器（Design Rule Checker）、自動(dòng)布局器（Autoplacer）和自動(dòng)布線器（Autorouter）所用。 9.3.2 使用向?qū)呻娐钒?電路板規(guī)劃好后，接下來(lái)的任務(wù)就是裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝。在裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝之前，必須裝入所需的元件封裝庫(kù)。如果沒(méi)有裝入元件封裝庫(kù)，在裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的過(guò)程中程序?qū)?huì)提示找不到元件封裝，從

11、而導(dǎo)致裝入過(guò)程失敗。9.4 網(wǎng)絡(luò)表與元器件的裝入9.4.1 裝入元器件庫(kù)根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，裝入設(shè)計(jì)印制電路板所需要使用的幾個(gè)元件庫(kù)，其基本步驟如下：1）首先執(zhí)行Design/Add/Remove Library命令。2）執(zhí)行該命令后，系統(tǒng)會(huì)彈出添加/刪除元件庫(kù)對(duì)話框，如圖9-47所示。3）添加完所有需要的元件封裝庫(kù)，然后單擊OK按鈕完成該操作，程序即可將所選中的元件庫(kù)裝入。9.4.2 瀏覽元器件庫(kù)當(dāng)裝入元件庫(kù)后，可以對(duì)裝入的元件庫(kù)進(jìn)行瀏覽，查看是否滿足設(shè)計(jì)要求。因?yàn)镻rotel 99 SE為用戶提供了大量的PCB庫(kù)元件，所以進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)制作時(shí)，也常需要瀏覽元件庫(kù)，選擇自己需要的元件，瀏覽元件庫(kù)

12、的具體操作方法如下：1）首先執(zhí)行Design/Browse Components命令，執(zhí)行該命令后，系統(tǒng)會(huì)彈出瀏覽元件庫(kù)對(duì)話框，如圖9-48所示。2）在該對(duì)話框中可以查看元件的類別和形狀等。用戶還可以按Edit按鈕對(duì)選中的元件進(jìn)行編輯。也可以按Place按鈕將選中的元件放置到電路板上。9.4.3 網(wǎng)絡(luò)表與元器件的裝入1網(wǎng)絡(luò)表與元器件的裝入步驟2Load/Forward Annotate Netlist對(duì)話框說(shuō)明Netlist File欄下面有兩個(gè)復(fù)選框，即Delete Components not in netlist選項(xiàng)和Update footprints選項(xiàng)。如果選中Delete Comp

13、onents not in netlist選項(xiàng)，則系統(tǒng)將刪除沒(méi)有連線的元件。如果選中Update footprints選項(xiàng)，則允許用戶遇到不同的元件封裝時(shí)，進(jìn)行元件封裝的更新。 9.5 元器件封裝1常用元器件的封裝 9.5 元器件封裝2放置元器件封裝的操作步驟 9.5 元器件封裝3設(shè)置元器件封裝屬性 Protel 99 SE提供了強(qiáng)大的自動(dòng)布局功能，用戶只要定義好規(guī)則，Protel 99 SE可以將重疊的元件封裝分離開來(lái)。9.6 元器件的自動(dòng)布局 當(dāng)在PCB中裝載了網(wǎng)絡(luò)表后，一般還有些網(wǎng)絡(luò)需要用戶自行添加，比如與總線的連接，與電源的連接等。本節(jié)將詳細(xì)講述如何在PCB中添加網(wǎng)絡(luò)連接。9.7 添加

14、網(wǎng)絡(luò)連接 程序?qū)υ淖詣?dòng)布局一般以尋找最短布線路徑為目標(biāo)，因此元件的自動(dòng)布局往往不太理想，需要用戶手工調(diào)整。以圖9-69為例，元件雖然已經(jīng)布置好了，但元件的位置還不夠整齊，不是元件排列整齊的PCB，因此必須重新調(diào)整某些元件的位置。進(jìn)行位置調(diào)整，實(shí)際上就是對(duì)元件進(jìn)行排列、移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等操作。下面以圖9-73為例，講述如何手工調(diào)整元件的布局。9.8 手動(dòng)編輯調(diào)整元器件的布局9.8.1 選取元器件Edit/Select子菜單有如下多項(xiàng)命令：Inside Area：將鼠標(biāo)拖動(dòng)的矩形區(qū)域中的所有元件選中。Outside Area：將鼠標(biāo)拖動(dòng)的矩形區(qū)域外的所有元件選中。All：將所有元件選中。Net：將組

15、成某網(wǎng)絡(luò)的元件選中。Connected Copper：通過(guò)敷銅的對(duì)象來(lái)選定相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的對(duì)象。當(dāng)執(zhí)行該命令后，如果選中某條走線或焊盤，則該走線或者焊盤所在的網(wǎng)絡(luò)對(duì)象上的所有元件均被選中。Physical Connection：表示通過(guò)物理連接來(lái)選中對(duì)象。All on Layer：選定當(dāng)前工作層上的所有對(duì)象。Free Objects：選中所有自由對(duì)象，即不與電路相連的任何對(duì)象。All Locked：選中所有鎖定的對(duì)象。Off Grid Pads：選中圖中的所有焊盤。Hole Size：選中內(nèi)孔直徑滿足定制條件的焊盤和過(guò)孔。9.8.2 旋轉(zhuǎn)元器件從圖9-75所示可以看見有些元件的方向排列還不一致，這

16、就需要將各元件的排列方向也調(diào)整為一致，這就需要對(duì)元件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。系統(tǒng)提供兩個(gè)旋轉(zhuǎn)操作，即Edit/Move/Rotate Selection。9.8.3 移動(dòng)元器件Protel 99中，可以使用命令來(lái)實(shí)現(xiàn)元件的移動(dòng)，當(dāng)選擇了元件后，執(zhí)行移動(dòng)命令就可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)操作。元件移動(dòng)的命令在菜單Edit/Move中，其子菜單如圖9-76所示。9.8.4 排列元器件1子菜單中的主要命令和功能2排列元器件的操作步驟9.8.5 調(diào)整元器件標(biāo)注元件的標(biāo)注不合適雖然不會(huì)影響電路的正確性，但是對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的電路設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，電路板的版面的美觀也是很重要的。因此，用戶可按如下步驟對(duì)元件標(biāo)注加以調(diào)整：1）首先選中字符

17、串，然后單擊鼠標(biāo)右鍵，從快捷菜單中選取Properties命令項(xiàng)，或者雙擊字符串，系統(tǒng)也將會(huì)彈出如圖9-85所示的字符串屬性對(duì)話框，此時(shí)可以設(shè)置文字標(biāo)注屬性。2）通過(guò)該對(duì)話框，可以設(shè)置文字標(biāo)注。9.8.6 復(fù)制元器件1一般性的粘貼2選擇性的粘貼1）復(fù)制，將選取的元件作為副本，放入剪貼板中。2）剪切，將選取的元件直接移入剪貼板中，同時(shí)電路圖上的被選元件被刪除。3）粘貼，將剪貼板里的內(nèi)容作為副本，拷貝到電路圖中。選擇性的粘貼是一種特別的粘貼方式，選擇性粘貼可以按設(shè)定的粘貼方式復(fù)制元件，也可以采用陣列方式粘貼元件。9.8.7 刪除元器件1一般元器件的刪除2導(dǎo)線刪除當(dāng)圖形中的某個(gè)元件不需要時(shí)，可以對(duì)其

18、進(jìn)行刪除。刪除元件可以使用Edit菜單中的兩個(gè)刪除命令，即Clear和Delete命令。Clear命令的功能是刪除已選取的元件。啟動(dòng)Clear命令之前需要選取元件，啟動(dòng)Clear命令之后，已選取的元件立刻被刪除。Delete命令的功能也是刪除元件，只是啟動(dòng)Delete命令之前不需要選取元件，啟動(dòng)Delete命令后，光標(biāo)變成十字狀，將光標(biāo)移到所要?jiǎng)h除的元件上單擊鼠標(biāo)，即可刪除元件。導(dǎo)線段的刪除 兩焊盤間導(dǎo)線的刪除 刪除相連接的導(dǎo)線 刪除同一網(wǎng)絡(luò)的所有 在印制電路板布局結(jié)束后，便進(jìn)入電路板的布線過(guò)程。一般說(shuō)來(lái)，用戶先是對(duì)電路板布線提出某些要求，然后按照這些要求來(lái)預(yù)置布線設(shè)計(jì)規(guī)則。預(yù)置布線設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)

19、定的是否合理將直接影響布線的質(zhì)量和成功率。設(shè)置完布線規(guī)則后，程序?qū)⒁罁?jù)這些規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)布線。因此。自動(dòng)布線之前，首先要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。9.9 自動(dòng)布線9.9.1 自動(dòng)布線設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)定1布線基本知識(shí)（1）工作層信號(hào)層（Signal Layer） 絲印層（Silkscreen Layer） 其他層面（Others） （2）布線規(guī)則安全間距允許值（Clearance Constraint）布線拐角模式布線層的確定布線優(yōu)先級(jí)（Routing Priority布線原則（Routing Topology）過(guò)孔的類型（Routing Via Style） 對(duì)走線寬度的要求9.9.1 自動(dòng)布線設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)定2

20、工作層的設(shè)置進(jìn)行布線前，還應(yīng)該設(shè)置工作層，以便在布線時(shí)可以合理安排線路的布局。工作層的設(shè)置步驟如下。（1）首先執(zhí)行命令Design/Options。（2）執(zhí)行該命令后，系統(tǒng)將會(huì)彈出設(shè)置工作層的對(duì)話框，如圖9-92所示。（3）在對(duì)話框中進(jìn)行工作層的設(shè)置，雙面板需要選定信號(hào)層的Top和Bottom復(fù)選框，其他選取系統(tǒng)的默認(rèn)值即可。9.9.1 自動(dòng)布線設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)定3自動(dòng)布線參數(shù)的設(shè)置9.9.2 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查Protel 99 SE具有一個(gè)有效的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRCDesign Rule Check)功能，該功能可以確認(rèn)設(shè)計(jì)是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)則。DRC可以測(cè)試各種違反走線情況，比如安全錯(cuò)誤、未走線網(wǎng)絡(luò)、

21、寬度錯(cuò)誤、長(zhǎng)度錯(cuò)誤和影響制造和信號(hào)完整性的錯(cuò)誤。DRC可以后臺(tái)運(yùn)行，以防止違反設(shè)計(jì)規(guī)則。這種后臺(tái)運(yùn)行模式可以通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查對(duì)話框的Online選項(xiàng)卡實(shí)現(xiàn)。用戶也可以隨時(shí)手動(dòng)運(yùn)行來(lái)檢查設(shè)計(jì)規(guī)則是否違反。9.9.3 自動(dòng)布線1全局布線9.9.3 自動(dòng)布線2對(duì)選定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線9.9.3 自動(dòng)布線3對(duì)兩連接點(diǎn)進(jìn)行布線用戶可以定義某條連線，然后執(zhí)行Auto Routing/Connection命令，使程序僅對(duì)該條連線進(jìn)行自動(dòng)布線，也就是對(duì)兩連接點(diǎn)之間進(jìn)行布線。（1）首先執(zhí)行Auto Routing/Connection命令。（2）執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變?yōu)槭中螤?，用戶可以選取需要進(jìn)行布線的一條連線，對(duì)部

22、分連接點(diǎn)布線后的結(jié)果如圖9-110所示。9.9.3 自動(dòng)布線4指定元器件布線用戶定義某元件，然后執(zhí)行Auto Route/Component命令，使程序僅對(duì)與該元件相連的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線。（1）首先執(zhí)行Auto Route/Component命令。（2）執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變?yōu)槭中螤?，用戶可以用鼠?biāo)選取需要進(jìn)行布線的元件，本實(shí)例選取元件U1進(jìn)行布線，可以看到系統(tǒng)完成了與元件U1相連接的布線，如圖9-111所示。9.9.3 自動(dòng)布線5指定區(qū)域進(jìn)行布線用戶自己定義好布線區(qū)域，然后執(zhí)行Auto Route/Area命令，使程序的自動(dòng)布線范圍僅限于該定義區(qū)域內(nèi)。（1）首先執(zhí)行Auto Route/Area命令。（2）執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變?yōu)槭中螤?，用戶可以拖?dòng)鼠標(biāo)選取需要進(jìn)行布線的區(qū)域，該區(qū)域包括DS1、DS2、C4、R3和R