《電子CAD》第2版 第五單元

主編：張兆河孫立津2023-6《電子CAD》第2版第五單元工程項目PCB操作基礎熟知印制電路板（PCB）組成元素、層管理、設計環(huán)境；學會建立元器件封裝庫及其加載、導入網(wǎng)絡表等操作。掌握PCB設計流程，學會設置PCB參數(shù)，掌握單層及雙層PCB的設計方法，理解PCB設計規(guī)則，重點掌握PCB的布局、布線原則與操作方法。掌握PCB的設計規(guī)則檢查方法，學會查閱錯誤信息并進行修改。第五單元工程項目PCB操作基礎1．熟知印刷電路板必要組成元素、層管理及其環(huán)境選項設置。2．能熟練進行PCB文件的庫加載或關閉操作。3．掌握繪制元器件庫操作方法及操作步驟。4．掌握銅膜導線、焊盤的編輯及元器件屬性修改。5．會精確放置安裝孔，并進行屬性設置。6．掌握元器件自動布局與手工編輯調(diào)整操作。7．能按照要求利用Protel的自動布線及手動布線功能進行布線。8．會PCB的一般設計規(guī)則檢查，并能對錯誤進行修改。第五單元工程項目PCB操作基礎提高PCB及庫設計操作相關信息意識，發(fā)展模式識別思維。增強軟件中英文識別與應用能力。提高獨立思考能力，形成嚴謹做事思維方式。學會PCB布局布線操作，強化應用意識，強化電氣連接信息意識。確實掌握布局布線電路操作，培育符合社會主義核心價值觀的審美標準。愛崗敬業(yè)，強化職業(yè)道德，自信自強，守正創(chuàng)新。強化印制板CAD技術信息社會責任。貫徹黨的二十大精神，自覺踐行社會主義核心價值觀。第五單元工程項目PCB操作基礎項目分類項目二項目三項目四項目一習題實訓項目五第五單元項目一PCB設計基礎（1）了解PCB概念，熟悉PCB組成的各種元素。（2）熟識PCB工作層和相關參數(shù)設置。什么是PCB？

日常生活及工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中，各種電子產(chǎn)品、電子設備如：小到電子手表、計算器，智能手機、平板電腦、筆記本、臺式機及各種家用電器，大到超級計算機、通信電子設備、軍用武器系統(tǒng)等，其工作的核心之一就是“PCB”，它的全稱是印刷電路板（PrintedCircuitBoard），……項目一PCB設計基礎一般公司設計PCB流程（1）電路板設計的先期準備工作。（2）設置PCB工作環(huán)境參數(shù)。（3）PCB布線規(guī)則設置。（4）更新網(wǎng)絡表和PCB。（5）修改元器件封裝與布局。（6）自動布線。（7）手工調(diào)整布線。（8）保存所有文件、輸出各種文檔及報表。項目一PCB設計基礎PCB設計的幾個關鍵點

PCB的作用不僅僅是對零散的電子元器件進行組合，還保證著電路設計的規(guī)則性。1.整體設計相對合理2.接地點往往是最重要的3.合理布置電源濾波/退耦電容4.線條線徑有要求5.埋孔通孔大小適當6.過孔數(shù)目焊點及線密度項目一任務一PCB元素讀中學--PCB元素主要有哪些？我們先仔細觀察如圖5-1-1所示PCB實物及其部分元素標注說明。1．銅膜導線(Track)2．焊盤（Pad）3．過孔（Via）4．PCB上的輔助說明信息。項目一任務一PCB元素什么是Protel元器件封裝？

通常將PCB元器件稱為元器件的封裝形式，簡稱為封裝形式或封裝。像電阻、電容、二極管等有傳統(tǒng)的直插式封裝形式，這時元件體積較大，電路板是焊盤孔形式；而手機、平板電腦等的PCB設計都是采用體積很小的表面貼片式（SMD）電阻、電容、二極管、三極管等封裝形式。以晶體管為例，晶體管是常用的元件之一。在“MiscellaneousDevices.INTLIB”基本庫中僅有簡單的NPN2N3904與PNP2N3906類型，但實際上，在其他公司的三極管庫中還有很多三極管及對應的封裝類型。項目一任務一PCB元素什么是Protel元器件封裝？

例如，目錄：“Library\FairchildSemiconductor\FSCDiscreteBJT.IntLib”庫，如圖5-1-3所示。

另外，在“MiscellaneousDevices.INTLIB”庫中，電阻名稱為RES1和RES2，不管它是20Ω還是470kΩ、1MΩ，對電路板而言，小功率的電阻，一般可以用AXIAL0.3元件封裝，而功率數(shù)大一些的電阻，可以用AXIAL0.4、AXIAL0.5等元件封裝。項目一任務二PCB層管理做中學--Protel板層

PCB是由多個層組成，通常PCB按層分類是指電氣層的層數(shù)。而非電氣層也是每個PCB基本都有的。了解每一層的用途和含義，有助于我們更好地設計PCB。Protel共有74個板層可供設計使用。項目一任務二PCB層管理做中學--Protel板層

PCB根據(jù)層數(shù)面可以分為單面板（SignalLayerPCB）、雙面板（DoubleLayerPCB）和多層板（MultiLayerPCB）三大種類。作為一個簡單的設計，使用單面板或雙面板就可以了。項目二多功能定時控制器PCB設計準備（1）領悟電子CAD原理圖設計分層思維，掌握其設計環(huán)境參數(shù)設置。（2）掌握PCB元件庫自動生成向?qū)Р僮鞣椒?，并學會進行相關參數(shù)的設定。（3）掌握庫元器件編輯操作及工具欄相關繪制工具按鈕操作。分層思維---拆解Timercontroller.SchDoc原理圖（一）

分層思維的核心理念是將復雜的問題拆解成小問題，把復雜的物體拆解成較輕易應付和理解的小物件，我們通過解決小問題從而解決復雜的問題，使問題變得更加簡單?！椖慷喙δ芏〞r控制器PCB設計準備

現(xiàn)將拆解第四單元的多功能定時控制器核心主板電路：Timercontroller.SchDoc原理圖，如圖5-2-1所示是主板電源部分原理圖設計，主要應用三端穩(wěn)壓器：LM7805。又如圖5-2-2所示是AT89S52單片機芯片的程序下載端口部分原理圖設計。項目二紅外熱釋電原理圖元器件及庫編輯操作分層思維---拆解Timercontroller.SchDoc原理圖（二）

現(xiàn)繼續(xù)拆解第四單元的多功能定時控制器核心主板電路：Timercontroller.SchDoc原理圖，如上圖5-2-3所示是主板數(shù)碼管顯示部分原理圖設計，主要應用74HC541芯片并在單片機P0口加上拉電阻的部分原理圖設計。項目二紅外熱釋電原理圖元器件及庫編輯操作拆解Timercontroller.SchDoc原理圖（三）

現(xiàn)繼續(xù)拆解第四單元的多功能定時控制器核心主板電路：Timercontroller.SchDoc原理圖，如下圖5-2-5所示是主板繼電器控制部分原理圖設計，一種是利用TLP521光耦隔離進行的繼電器控制原理圖設計；另一種是利用PNP三極管驅(qū)動繼電器控制原理圖設計。項目二任務一PCB設計環(huán)境參數(shù)設置做中學（1）新建工程組文件，單擊“File”→“New”→“DesignWorkspace”,Projects面板會出現(xiàn)一個默認的工作區(qū)，WorkSpace1.DsnWRK，如圖5-2-6所示。我們可以將它保存到自己指定的位置，然后重命名，例如重命名為Multi-WorkSpace.DsnWRK。項目二任務一PCB設計環(huán)境參數(shù)設置做中學（2）建立核心板PCB項目文件。將其保存為：TimeControlCoreboard.PRJPCB(多功能定時控制器核心板)項目文件，新建一個PCB文件。系統(tǒng)會自動新建一個名為“PCB1.PCBDOC”的PCB文件，然后將其保存為：TimeControlCoreboard.PCBDOC。（3）單擊“Design”→“BoardOptions”菜單命令，進行圖紙設置。項目二任務一PCB設計環(huán)境參數(shù)設置做中學（3）-（9）單擊“Design”→“BoardOptions”菜單命令，進行圖紙各項設置。結果如圖所示。項目二任務二創(chuàng)建元器件封裝庫做中學（一）

PCB元器件封裝庫的制作可以通過兩種方式進行：一種是利用系統(tǒng)自帶的元器件向?qū)В–omponentWizard），另一種是手工設計PCB元器件封裝庫。

下面進行創(chuàng)建AT89S52（雙列直插封裝DIP-40）單片機芯片元件封裝庫操作。（1）參考AT89S52單片機芯片封裝，如下圖所示。項目二任務二創(chuàng)建元器件封裝庫做中學（一）（2）新建“PcbLib1.PcbLib”庫文件。（3）單擊“Tools（工具）”→“NewComponent（新元件）”菜單命令，進入創(chuàng)建新元器件制作向?qū)Ы缑?，如右圖所示。（4）單擊“Next”按鈕，進入建立“元器件類型”對話框。（5）單擊“Next”按鈕，進入“焊盤尺寸定義”對話框。項目二任務二創(chuàng)建元器件封裝庫做中學（一）（6）單擊“Next”按鈕，進入焊盤間距對話框。如右上圖所示。（7）單擊“Next”按鈕，進入芯片框線設置對話框。（8）單擊“Next”按鈕，進入“定義AT89S52芯片焊盤數(shù)量設置”對話框，輸入引腳數(shù)量40，設置結果如右下圖所示。項目二任務二創(chuàng)建元器件封裝庫（9）單擊“Next”按鈕，進入“元器件命名”對話框。（10）單擊“Next”按鈕，進入“元器件制作完成”對話框。項目二任務二創(chuàng)建元器件封裝庫（11）當返回元器件庫窗口時，最終將看到制作完成的AT89S52雙列直插40引腳的芯片封裝庫符號，如圖5-2-18所示。項目二任務二創(chuàng)建元器件封裝庫做中學（二）

下面以第三單元中紅外熱釋電報警器中的紅外熱釋電傳感器（下面簡稱傳感器）封裝為例，說明具體設計步驟。（1）紅外熱釋電傳感器元件封裝的兩兩引腳間距為約為4~6mm之間（可以用卡尺精確地測量），焊盤外徑為2mm、焊盤孔為1mm。實物圖及PCB產(chǎn)品如圖5-2-24所示。項目二

任務二創(chuàng)建元器件封裝庫做中學（二）（2）新建“紅外熱釋電傳感器”元件封裝庫文件。（3）進入庫編輯環(huán)境，打開“BoardOptions”對話框，將“MesurementUnit”區(qū)域中“Unit”單位改為“Metric”（公制）。（4）設置完成后，單擊“OK”按鈕。（5）單擊庫編輯窗口右下角的“TopOverlay”（頂層絲印層）。（6）下面，先繪制傳感器的圓輪廓（直徑為1cm），即繪制圓形。（7）移動光標到適當位置，單擊，即可確定圓形的圓心，移動光標，然后再次單擊，即可確定圓形的半徑，如圖5-2-26所示。（8）根據(jù)傳感器頂部的實際面積，修改圓形輪廓的半徑。（9）單擊“OK”按鈕，即可完成設置。繪制完成結果如圖5-2-28所示。項目二

任務二創(chuàng)建元器件封裝庫做中學（二）繪制完成結果如圖5-2-28所示。項目二任務二創(chuàng)建元器件封裝庫（10）接下來，繪制三個焊盤。。單擊“PCBLibPlacement”（PCB庫安置）工具欄上的（PlacePad放置焊盤）按鈕。（11）根據(jù)傳感器的引腳實際面積，修改引腳的半徑。（12）在如圖5-2-29所示的對話框中將“HoleSize”（孔半徑）項修改為1mm，將“SizeandShape”項中的“X-Size”、“Y-Size”數(shù)值修改為2mm。單擊“OK”按鈕，結果如圖5-2-30所示。項目二任務二創(chuàng)建元器件封裝庫（13）同理繪制另兩個焊盤。（14）接下來進行引腳相互間距離為5mm的精確位置擺放。結果如圖5-2-32所示。（15）單擊“File”→“Save”菜單命令，將“紅外熱釋電傳感器.PcbLib”庫文件保存。項目三多功能定時控制器PCB布局操作（1）學會添加元器件封裝庫到工程項目文件中，掌握其操作方法。（2）掌握載入網(wǎng)絡表操作，掌握印制電路板的布局原則。（3）重點掌握規(guī)劃PCB電路板尺寸操作方法。（4）熟練掌握元器件手動、自動布局的方法及操作步驟。（5）會進行元器件封裝變更、雙向相互更新操作。（6）掌握元器件對齊排列布局操作和集群編輯操作與設置方法。項目三多功能定時控制器PCB布局操作PCB設計中，重要的是什么？

在PCB設計中，布局是一個重要的構建環(huán)節(jié)。布局結果的好壞將直接影響布線的效果，因此可以這樣認為，合理的布局是PCB設計成功的相當關鍵一步。

布局的方式分兩種，一種是交互式布局，另一種是自動布局。……項目三多功能定時控制器PCB布局操作布局操作

項目三多功能定時控制器PCB布局操作布局操作

項目三多功能定時控制器PCB布局操作電路布局規(guī)劃

在進行復雜一些的電路設計時，要注意模擬電路盡量靠近電路板邊緣或一側放置，數(shù)字電路盡量靠近電源連接端放置。如圖5-3-1所示。項目三任務一編譯原理圖和導入網(wǎng)絡表做中學

在進行PCB具體設計之前，還要特別注意以下兩個方面：第一方面，多功能定時控制器核心主板（以下簡稱為“核心主板”）電路原理圖中涉及的元器件在元器件封裝庫中都有對應的元器件PCB封裝。第二個方面，為了保證加載的網(wǎng)絡表是正確的，在加載之前仍須對核心主板電路原理圖進行編譯。本例添加主板原理圖及具體電路編譯如下。（1）首先打開ProtelDXP2004軟件，單擊“File”→“Open”，在其對話框中，打開目標路徑上的“多功能定時控制器.PRGPCB”。項目三任務一編譯原理圖和導入網(wǎng)絡表做中學（2）在“Projects”面板中單擊打開“Timercontroller.SCHDOC”多功能定時控制核心主板原理圖文件。（3）單擊“Project”→“CompileDocumentTimercontroller.SCHDOC”菜單項，執(zhí)行編譯操作。（4）雙擊信息框中的“Error”項，系統(tǒng)將自動打開“CompileErrors”編譯錯誤顯示窗口及對應的原理圖（默認帶掩膜效果），如下圖所示。項目三任務一編譯原理圖和導入網(wǎng)絡表做中學（5）雙擊Rst（10K）命名電阻，在其Value參數(shù)中將其修改為RESET（自己定義即可）。單擊“OK”按鈕返回。（6）再次對原理圖執(zhí)行編譯，之前的信息框中的“Error”項消失，結果如下圖所示。（7）現(xiàn)在核查無誤后，最后保存所有文件。項目三任務二元器件布局操作做中學（一）—規(guī)劃PCB板

電路板的電氣邊界規(guī)定了電路板上布置的電子元器件及導線的范圍，在電氣邊界之外不能布置任何具有電氣意義的圖件。對核心主板的PCB規(guī)劃機械外形，整體尺寸為100mm，要求電氣外圍2mm為電路板物理尺寸，并在四角放置內(nèi)徑3.2mm的安裝孔。（1）打開任務一的“多功能定時控制器.PRGPCB”工程項目文件，單擊“File”→New”→“PCB”。（2）將其保存為“Timercontroller.PCBDOC”，PCB的制板相關參數(shù)見本單元項目二任務一PCB設計環(huán)境參數(shù)設置。項目三任務二元器件布局操作做中學（一）—規(guī)劃PCB板

（3）單擊PCB編輯窗口下方的“Keep-OutLayer”（禁止布線層）工作層選項標簽，同理，再依據(jù)PCB制板任務要求，繪制電氣內(nèi)邊界，各個坐標如左下角（27，27）、右下角（123，27）、右上角（123，123）此過程、左上角（27，123）處單擊完成內(nèi)正方形框。結果如下圖所示。項目三

任務二元器件布局操作做中學（4）本任務PCB使用內(nèi)外徑相同的焊盤來替代安裝孔。（5）單擊“OK”按鈕，在電路板上的適當位置放置4個焊盤（這里統(tǒng)一規(guī)劃在四個角，注意四個相對精確的坐標：左下角（30，30）、右下角（120，30）、右上角（120，20）此過程、左上角（30，120）放置）。項目三任務二元器件布局操作做中學（6）單擊“PCB”編輯環(huán)境中的“View”菜單，單擊“Boardin3D”命令項，，結果如圖5-3-11所示。此時自動生成與工程項目文件同名的“Timercontroller.PCB3D”圖項目三任務二元器件布局操作做中學（7）接下來，單擊“Design”菜單下的“UpdatePCBDocumentTimercontroller.PCBDOC”菜單命令（更新核心主板PCB設計）如下圖左側所示，即可彈出如下圖右側所示的“EngineeringChangeOrder”（設計工程項目變更）對話框。項目三任務二元器件布局操作做中學（8）單擊“EngineeringChangeOrder”（設計工程項目變更）對話框“驗證變更”命令。（9）單擊“執(zhí)行變更”按鈕，即可將網(wǎng)絡表和元器件載入PCB文件中。項目三任務二元器件布局操作做中學（10）單擊“Close”按鈕，關閉該對話框，自動返回“Timercontroller.PCBDOC”文件，相應的網(wǎng)絡表和元器件封裝已經(jīng)加載到該PCB編輯器中，按“Ctrl+PgDn”快捷鍵，整個元器件導入顯示結果如下圖所示。項目三任務二元器件布局操作（11）單擊整個元器件外圍元器件盒，選中“ROOM”效果，如下圖所示。（12）按“Del”鍵將“ROOM”刪除，只保留元器件，刪除結果如下圖所示。（13）單擊“File”→“Saveall”菜單命令，將所做的“Timercontroller.PCBDOC”等文件編輯全部保存。項目三任務二元器件布局操作做中學（二）—PCB布局參數(shù)設置

當我們完成做中學（一）之后，元器件已經(jīng)顯示在PCB工作窗口中了，此時可以進行元器件布局操作了。

對多功能定時控制器核心主板進行元器件布局操作，任務重點是完成自動布局相關參數(shù)設置、安裝孔鎖定、手工布局、交互式布局等內(nèi)容，具體操作步驟如下。（1）打開“多功能定時控制器.PRJPCB”工程項目文件，單擊打開“Projects”面板中“Timercontroller.PCBDOC”文件。項目三任務二元器件布局操作做中學（二）—PCB布局參數(shù)設置（2）單擊“Design”→“Rules（規(guī)則）”菜單命令，打開“PCBRulesandConstraintsEditor”（元器件布局設計規(guī)則設置）對話框。（3）單擊左側目錄樹結構中“Routing”前面的加號，再雙擊“RoutingLayers”，單擊“RoutingLayers”，“Constraints”選項區(qū)域，本項目核心主板設計為雙層板，默認設置即可。項目三任務二元器件布局操作做中學（二）—PCB布局參數(shù)設置（4）接下來進行元器件封裝在PCB上的放置方向設置，依次單擊其對話框中左側“Placement”下的“ComponentOrientations”項目欄，在其上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“NewRule”菜單命令，添加一個元器件方位約束的規(guī)則（默認生成），然后再雙擊該新添加的設計規(guī)則，即可進入如圖5-3-23所示的“元器件方位約束設置”對話框。項目三任務二元器件布局操作做中學（二）—PCB布局參數(shù)設置（5）在“元器件方位約束設置”對話框中的“AllowedOrientations”欄中選擇“AllOrientations”（任意角度），設置完成，單擊按鈕，使設置生效。（6）單擊“OK”按鈕，退出該設置對話框。其他設置均采用系統(tǒng)默認參數(shù)。（7）將四個安裝孔鎖定。（8）在“Inspector”面板窗口中找到“Graphical”項，在其中選中“Locked”選項。如右圖所示。項目三任務二元器件布局操作做中學（二）—PCB布局參數(shù)設置（9）自動布局。單擊“Tools”→“Componentplacement”→“AutoPlacer…”，結果如左側圖所示。（10）單擊“ClusterPlacer”（分組布局）單選框。（11）單擊“OK”按鈕，系統(tǒng)進入“自動布局”狀態(tài)。結果如右側圖所示。項目三任務二元器件布局操作做中學（二）—PCB布局參數(shù)設置（12）核心主板自動布局后，很顯然，不能完全滿足電路板設計人員要求，這時就需要采用手工布局的方式，對元器件再進行整體布局。（13）參考本單元項目二問題導讀、知識拓展和知識鏈接關于核心主板各個拆解電路原理圖，布局核心主板PCB設計結果（參考效果）如右側上圖所示。（14）為了使電路板設計更加整齊美觀，在元器件布局中常常需要對元器件進行對齊操作。下面以3個LED（DD2~DD4）為例，如右側下圖所示。項目三任務二元器件布局操作做中學（二）—PCB布局參數(shù)設置（15）通過按“Shift”鍵與鼠標左鍵單擊（或利用單擊直接進行框選），將DD2~DD4全部選取。（16）單擊“Utilities”（公用項目）工具欄中的“AlignmentTools”工具欄下的“元器件左對齊”工具按鈕。再單擊其“元器件豎直方面間距均等”工具按鈕。項目三任務二元器件布局操作做中學（二）—PCB布局參數(shù)設置（17）其它電子元器件，如按鍵、電阻等，對齊操作同理步驟（16），最終完成的核心主板PCB布局設計，如圖5-3-33所示。。（18）單擊“View”→“BoardIn3D”菜單命令，結果生成3D效果，如圖5-3-34所示。項目三任務三PCB元器件序號集群編輯操作做中學（一）PCB集群編輯（1）打開“多功能定時控制器.PRJPCB”工程項目文件，單擊打開“Projects”面板中“Timercontroller.PCBDOC”文件。（2）右擊核心主板布局圖中的任意一個元器件的序號，在彈出的快捷菜單中選定“FindSimilarObjects”菜單命令，如圖5-3-36所示。（3）單擊“ObjectSpecific”（對象特性）范圍下的最后“Any”項，將“Any”改為“Same”（相同），結果如圖5-3-37所示。項目三任務三PCB元器件序號集群編輯操作做中學（一）PCB集群編輯（4）單擊該面板窗口中的“OK”按鈕，結果所有元器件的序號都被選中。（5）編輯窗口同時顯示“Inspector”面板窗口，此時修改“Graphical”（對象圖形屬性），將“TextHight”（字符高度）值改為1.2mm，將“TextWidth”（字符寬度）值改為0.18mm，結果如圖5-3-39所示。項目三任務三PCB元器件序號集群編輯操作做中學（一）PCB集群編輯（6）在該面板窗口，修改完字符高度值和字符寬度值后，按“Enter”鍵（回車鍵），結果核心主板布局圖顯示效果如圖5-3-40所示，所有元器件的序號都已經(jīng)變小。（7）單擊PCB編輯窗口右下角的Clear按鈕，取消掩膜功能。單擊“OK”按鈕，最后PCB元器件序號顯示效果如圖5-3-41所示。項目三任務三PCB元器件序號集群編輯操作做中學（二）元件封裝集群編輯

如發(fā)現(xiàn)幾個電容的封裝（焊盤距離尺寸大小）不合適，即原理圖中的元器件選擇有問題，具體修改操作步驟如下。（1）打開“多功能定時控制器.PRJPCB”工程項目文件，單擊打開“Projects”面板中“Timercontroller.PCBDOC”文件。發(fā)現(xiàn)電源部分設計的電容C1、C2、C3封裝類型大小不合適，實際使用體積較小的電容，故將其修改。（2）右擊任意一個電容元器件，在彈出的快捷菜單中選定“FindSimilarObjects”菜單命令，如圖5-3-36所示。項目三任務三PCB元器件序號集群編輯操作做中學（二）元件封裝集群編輯

（3）將彈出“FindSimilarObjects”面板窗口，單擊“ObjectSpecific”（對象特性）范圍下的“Footprint”項“CAPPR5.5x5”后“Any”項，通過下拉選項將“Any”改為“Same”（相同），操作如圖5-3-42所示，單擊“OK”按鈕，PCB上電容顯示結果如圖5-3-43所示，在“Inspector”面板窗口中修改其封裝“CAPPR32.5x6.8”并回車，電容都變小效果圖結果圖5-3-45所示。項目四多功能定時控制器PCB布線操作（1）熟悉PCB走線的規(guī)律與操作方法。（2）熟練掌握自動布線的一般常用規(guī)則設置，掌握自動布線操作步驟與方法。（3）熟知印制電路板的布線原則。PCB如何走線？

走線的好壞將直接影響到整個系統(tǒng)的性能，大量的電子產(chǎn)品PCB設計，其布線在高速運行的PCB（電子產(chǎn)品）上是相當?shù)闹匾?。在實際布線中，……項目四多功能定時控制器PCB布線操作走線規(guī)律和布線細說（1）走線規(guī)律①走線方式

②走線形狀③電源線與地線的設計

④多層板走線方向（2）布線細說①PCB布線的分類

②PCB布線的方式項目四多功能定時控制器PCB布線操作（一）導線、飛線和網(wǎng)絡

導線也稱銅膜走線，俗稱電線，用于連接各個焊點（連接端口），是印刷電路板最重要的部分，印刷電路板設計都是圍繞如何布置導線來進行的。在Protel電路設計系統(tǒng)中與導線有關的另外一種線，常稱為飛線，也稱預拉線。飛線是在引入網(wǎng)絡表后，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則生成的，用來指引布線的一種連線?！椖克亩喙δ芏〞r控制器PCB布線操作（二）布線的注意事項（1）專用地線、電源線寬度應大于1mm。（2）其走線應成“一”字形排列，方便分布電流平衡。（3）盡可能地縮短高頻器件之間的連線，減少它們之間的分布參數(shù)和相互信號干擾?！椖克娜蝿找籔CB布線設置做中學為了進行更佳的PCB布線與電路運行，必須進行一般性的布線設置。這里進行設置的內(nèi)容主要包括：①元器件之間布線安全間距設置為8mil，而電源和接地網(wǎng)絡布線安全間距為12mil；②設置布線轉(zhuǎn)角為圓弧方式，布線拓撲結構為“Shortest”方式；③設置普通導線的典型寬度為12mil，最小和最大寬度分別設置為9mil和15mil；④將電源和接地導線寬度設置為25mil；⑤設置優(yōu)先級：“Power”網(wǎng)絡導線布線優(yōu)先級為1，一般導線布線優(yōu)先級為2。項目四任務一PCB布線設置做中學多功能定時控制器PCB布線設置的具體操作步驟如下。（1）打開“多功能定時控制器.PRJPCB”工程項目文件，單擊打開“Projects”面板中“Timercontroller.PCBDOC”文件。（2）單擊“Design”→“Rules（規(guī)則）”菜單命令，打開“PCBRulesandConstraintsEditor”（元器件布局設計規(guī)則設置）對話框，如圖5-4-1所示。（3）單擊左側目錄樹結構中“Electrical”（電氣規(guī)則）選項，對話框右側如圖5-4-1所示。項目四任務一PCB布線設置做中學（4）雙擊右側列表中的“Clearance”項，在“MinimumClearance”欄中輸入“8mil”，對話框設置結果如圖5-4-2所示。項目四任務一PCB布線設置做中學接下來，進行紅外熱釋電報警器原理圖的修正操作。首先，打開紅外熱釋電報警器工程項目及原理圖。其次，在紅外熱釋電報警器原理圖中小心地設置兩個錯誤，一個是將Q1三極管基極接地斷開，另一個是將Q2集電極電阻R1改為R10。結果如下所示，已經(jīng)由黑圈標記出。項目四任務一PCB布線設置做中學（5）在“Clearance”選項上右擊鼠標，在彈出的子菜單中選擇“NewRule”（新建規(guī)則）命令，如圖5-4-3所示，結果如圖5-4-4所示，新建的規(guī)則名稱為“Clearance_1”。項目四任務一PCB布線設置（6）單擊左側目錄樹結構中“Clearance_1”選項，在“Name”欄中輸入新建規(guī)則的名稱“Power”，在“WheretheFirstobjectmatches”欄選中“Net”選項，然后在其后的下拉列表中選擇“VCC”；在“WheretheSecondobjectmatches”欄選中“Net”選項，然后在其后的下拉列表中選擇“GND”；在“MinimumClearance”欄中輸入“12mil”，單擊“Apply”按鈕使設置生效。結果如圖5-4-5所示。項目四任務一PCB布線設置（7）依次單擊打開左側目錄樹結構中“Routing”（布線）→“RoutingCorners”→“RoutingCorners”選項，在“Style”欄選擇“Rounded”（導線轉(zhuǎn)角為圓弧模式），結果如圖5-4-6所示。（8）依次單擊打開左側目錄樹結構中“Routing”（布線）→“RoutingTopology”→“RoutingTopology”選項，在“Topology”欄選擇“Shortest”項，即可將布線拓撲結構設置為最短模式，結果如圖5-4-7所示。同樣可以單擊“Apply”按鈕使設置生效。項目四任務一PCB布線設置（9）依次單擊打開左側目錄樹結構中“Routing”（布線）→“Width”→“Width”選項，在“PreferredWidth”（典型寬度）欄填入“12mil”（導線典型寬度設置為12mil），在“MinWidth”（最小的寬度）欄和“MaxWidth”（最大的寬度）欄分別填入“9mil”和“15mil”，結果如圖5-4-8所示。同樣可以單擊“Apply”按鈕，立即使設置生效。項目四任務一PCB布線設置（10）添加新導線規(guī)則。在“Width”項上右擊鼠標，在彈出的子菜單中選擇“NewRule”（新建規(guī)則）命令，電源網(wǎng)絡導線命名為“VCC”，設置電源網(wǎng)絡寬度為“25mil”；同理，添加新導線規(guī)則，接地網(wǎng)絡導線命名為“GND”，設置其寬度為“25mil”，操作如下圖所示。項目四任務一PCB布線設置（11）單擊“Priorities”按鈕，“EditRulePriorities”對話框中，“Rule

Type”“Priority”“Enabled”“Name”“Scope”“Attributes”等，優(yōu)先級的順序通過單擊下面的“DecreasePriority”（降序）、“IncreasePriority”（升序）改變VCC、GND、Width三種規(guī)則的前后順序，如右圖所示。項目四任務二PCB布線做中學

下面結合多功能定時控制器PCB設計，進行自動布線，這里采用Protel默認布線規(guī)則。（1）打開“多功能定時控制器.PRJPCB”工程項目文件，單擊打開“Projects”面板中的“Timercontroller.PCBDOC”文件。（2）單擊“AutoRoute（自動布線）”→“All”菜單命令，彈出如右圖所示的“SitusRoutingStrategies”（自動布線策略）對話框。項目四任務二PCB布線做中學（3）在如圖5-4-11所示的對話框中，單擊

按鈕，即可進入自動布線狀態(tài)。同時，彈出“Messages布線過程”的信息面板窗口，過一段時間（與計算機運行速度有關），最終反饋給設計者一個布線完成的綜合性的Messages信息面板窗口，如下圖所示。項目四任務二PCB布線做中學（4）自動布線結束后，多功能定時控制器PCB窗口顯示結果如下圖所示。（5）單擊“View”→“Boardin3D”菜單命令，結果生成3D效果圖5-4-13核心主板布線結果效果圖圖5-4-143D仿真視圖項目五多功能定時控制器PCB檢查（1）熟悉PCB的設計規(guī)則檢查方法。（2）學會查閱錯誤信息并能找出錯誤的原因，進行修改。你有，我能省嗎？

一天早晨，SCH與PCB兩個兄弟碰面了。SCH說：“老弟兒，這要去哪兒？見上一面可真不容易呀！也不感謝我一聲，沒有我的把關（規(guī)則與檢查），你肯定設計制作不出來。難得出來了，聊聊吧！”?！椖课宥喙δ芏〞r控制器PCB檢查DRC（電路板設計規(guī)則校驗）

在電路板設計布線完成之后，應當對電路板進行仔細的設計規(guī)則檢驗（DesignRulesCheck，簡稱DRC），系統(tǒng)根據(jù)布線規(guī)則設置來檢查整個PCB，以確保電路板上所有的網(wǎng)絡連接正確無誤，并符合電路板設計規(guī)則和產(chǎn)品設計要求，同時在所有出現(xiàn)錯誤的地方將使用DRC出錯標志標記出來，此外還將生成錯誤報表。

DRC校驗分兩種形式：批處理式DRC校驗（Batch）和在線式DRC校驗（Online）。項目五多功能定時控制器PCB檢查DRC校驗形式細說

在線式DRC校驗主要應用于PCB設計過程中，如果電路板上有違反設計規(guī)則的操作，Protel系統(tǒng)將會使違反設計規(guī)則的圖件變成綠色以提醒設計者，而且若不排除次錯誤，當前操作將不能繼續(xù)進行。一般的PCB設計都要求對以下幾個方面進行DRC設計校驗。 Clearance：安全間距方面限制設計規(guī)則校驗。 Width：導線設計寬度限制設計規(guī)則校驗。 Un-RoutedNet：未布線網(wǎng)絡限制設計規(guī)則校驗。 Short-Circuit：電路短路設計規(guī)則校驗。……項目五任務一

DRC設計校驗做中學（1）打開“多功能定時控制器.PRJPCB”工程項目文件，單擊打開“Projects”面板中的“Timercontroller.PCBDOC”文件。（2）單擊選擇“Tools（工具）”→“DesignRuleCheck（設計規(guī)則檢查）”菜單命令。啟動“DesignRuleChecker”對話框，如右圖所示。項目五

任務一

DRC設計校驗做中學（3）單擊(2)步打開的對話框左下角的

按鈕，系統(tǒng)將進行DRC設計規(guī)則校驗，同時系統(tǒng)將自動切換到其規(guī)則校驗報表文件窗口，如右圖所示。項目五

任務一DRC設計校驗做中學（4）系統(tǒng)還自動激活“Messages信息反饋”面板窗口（如果沒有自動彈出，可以手工打開，操作方法同前，不再重述），結果如圖5-5-3所示。項目五任務二查看DRC報表文件做中學（1）打開上任務一生成的DRC設計規(guī)則校驗報表文件“Timercontroller.DRC”，通過瀏覽如圖5-5-2所示的DRC報表文件，主要報告內(nèi)容如下顯示：Broken-NetConstraint((All))、ClearanceConstraint(Gap=12mil)(InNet('VCC')),(InNet('GND'))；WidthConstraint(Min=25mil)(Max=25mil)(Preferred=25mil)(All)等都不存在問題，都不需要修改，尤其對于初學者，我們要耐心閱讀和查看。（2）在電路設計導線短路這一關鍵項中：Short-CircuitCons