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1、Protel99培训课件,PCB设计部分,原理图与PCB之间的联系纽带：网络表,设计思路及步骤,1、原理图设计,2、建立网络表,3、新建PCB设计文档,5、工作层面的管理,6、环境参数的设置,7、规划电路板,8、添加元件封装库（自定义元件封装库）,9、装入网络表，自动调入元件封装,10自动布局，手工调整,11、设置自动布线规则,12自动布线,13、手动调整,14、布线规则检查(DRC),4、PCB编辑器工作环境及设置,15、报表文件输出,16、电路板的立体效果图,返回,0.1 生成网络表（netlist）,绘制电路图的主要目的就是为了将设计的电路图转换成一个有效的网络表，以供其它后续处理程序（
2、例如PCB程序或仿真程序）使用。在由原理图产生网络表时，使用的是逻辑的连通性原则，而非物理的连通性。也就是说，只要是通过网络标签所连接的网络就被视为有效的连接，而并不需要真正地由连线（Wire）将网络各端点实际地连接在一起。由于网络表是纯文本文件，所以用户可以利用一般的文本编辑程序自行建立或是修改已存在的网络表。当用手工方式编辑网络表时，在保存文件时必须以纯文本格式来保存。,执行Design/Create Netlist菜单命令。执行该命令后将打开Netlist Creation对话框。,Preferences选项,Trace Options选项,网络表格式：在结构上大致可分为元件描述和网络连
3、接描述两部分。,元件的描述格式如下：元件声明开始 C1 元件序号 RAD0.2 元件封装 0.luf 元件注释 元件声明结束网络连接描述格式如下：（网络定义开始 NetU1-15 网络名称 U1-15 元件序号及元件引脚号 Ull-9 元件序号及元件引脚号）网络定义结束,网络表是联系原理图和PCB板的中间文件，需要知道的是，网络表不但可以从原理图获得，而且还可以按规则编写。,生成的网络表文件,0.2 印刷电路板的基本概念,印制电路板：即PCB板，是由绝缘基板和附在其上的印制导电图形（焊盘、过孔、铜膜导线）以及说明性文字（元件轮廓、型号、参数）等构成。印制板按结构划分为单面板、双面板、多层板三种
4、。多层板又可以按层数分为三层、四层、六层板等。单面板：一面有敷铜，另一面没有敷铜的电路板，它只可在敷铜的一面布线，另一面放置元件。结构如图1所示。双面板：包括顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）两层，两面都有敷铜，均可布线。结构如图1所示。多层板：是包含了多个工作层面的电路板。除了顶层、底层以外，还包括中间层、内部电源/接地层等。多层电路板包括三层或三层以上，如四层板、六层板等。结构如图2所示。,图1单面板与双面板结构图,图2四层板结构图,返回,0.3印刷电路板的专用名词,信号层（Signal Layers）:主要用于放置连接数字或模拟信号的铜膜走线。电源层/接地层（I
5、nternal Plane）:主要用于布置电源线及接地线。机械层（Mechanical Layers）：主要用于放置各种指示和说明文字，如电路板尺寸。阻焊层（Solder Mask）：Top/Bottom Solder Mask为顶/底层阻焊层，主要用于丝网漏印版，将不需要焊接的地方涂上阻焊剂。丝印层（Silksreen）:用于印刷标识元件的名称、参数和形状。有Top/Bottom Overlay顶/底层丝印层穿透层(Multi Layer)：用于放置所有穿透式焊盘和过孔。禁止布线层(Keep Out)：用于设置布线范围和电路板尺寸。安全间距(Clearance)是铜线与铜线、铜线与焊盘、焊盘
6、与焊盘、焊盘与过孔之间的最小距离。,元件封装：元件封装的定义规则为元件类型+焊点距离+元件外形。针脚式元件封装：元件引脚带有针脚形状，在焊接时必须把元件引脚插入焊点导通孔，加上焊锡，通过焊接连接引脚和焊盘。因为针脚式元件的引脚贯穿整个电路板的各个板层，所以在焊点属性设置中，Layer板层属性必须设置位Multi Layer。表面贴片式元件：元件引脚用焊锡粘贴在印制电路板表面板层，因为表面贴片式元件的引脚仅仅作用于电路板单一层面，所以在板层属性设置中，Layer必须指定电路板板层（Top Layer或Bottom Layer）。导线：电路板上布置的导线都是铜质的，称为铜膜导线或简称为导线，用于传
7、递各种电流信号。飞线：飞线是虚线，它指示元件焊点之间的连接关系，导线实现飞线的意图。焊盘：焊盘的主要作用是通过引脚来固定元件，每一焊盘对一个引脚，在焊盘部位放置引脚和融化的焊锡，冷却后焊锡凝固从而将元件牢牢固定住。过孔：过孔在多层电路板设计中，它用于连接不同板层间的导线。,返回,0.3PCB编辑器工作环境及设置,启动Protel99 SE，选择File/New命令，建立PCB文件，双击该文件图标，进入PCB设计编辑器界面。,PCB设计编辑器界面,工作区,板层标签,封装视图,元件封装,元件封装,工具栏,菜单栏,放置工具栏按钮,a、打开工具栏,b、放置工具栏按钮及功能说明,环境参数的设置,环境参数
8、的设置包括电路板工作层面的设置和系统参数设置两部分，分别对应菜单Design/Options命令和Tools/Preferences命令。a工作层面的设置选择Design/Options命令打开Layers和Options选项卡见下图。,Layers选项卡,信号层,内层电源接地层,机械层,阻焊层,丝印层,其它层,打开所有板层,关闭所有板层,只打开当前正在使用的板层,板层标签，显示上图选择的选项,Options选项卡,设置移动格点,设置元件X向或Y向的最小移动距离,设置是否显示电气捕捉栅格,设置电气栅格自动捕捉焊盘的范围,设置显示格点的类型，有两种，Lines(线状)，Dots(点状),设置系统
9、度量单位，有Imperial(英制)和Metric(公制)两种度量制,b系统参数的设置,PCB系统参数设置包括光标设置、格点设置、板层颜色设置、显示设置、系统默认设置等。选择Tools/Preference命令。对话窗共有6个选项卡：Options选项卡Display选项卡Colors选项卡Show/Hide选项卡Defaults选项卡Signal Lntegrty选项卡常用的设置：,Colors选项卡,颜色设置,1.自动设计PCB板,本节以双面板设计为实例，讲述PCB板的自动设计。在前面绘制的单片机学习开发系统原理图的基础上设计制作一单片机学习开发系统的PCB。,1.7规划电路板,进入PCB
10、编辑界面后，首先规划电路板。在板层显示状态栏单击KeepOutLayer标签，将当前板层切换到禁止布线层。选择Place/Keepout/Track命令，或单击放置图件工具栏图标，在禁止布线层上放置导线，划出电路板电气边界，结果如图所示。,返回,1.8、添加元件封装库（自定义元件封装库）,进入PCB编辑界面，先单击Browse PCB（元件管理器），在其下拉按钮选择其中的Libraries，单击Add/Remove（添加或删除元件封装库）按钮，出现右图所示窗口，添加 需要的元件封装库,返回,1.9、装入网络表，自动调入元件封装,方法1：选择菜单Design/Load Nets命令，单击 Bro
11、wse按钮，将出现如图所示选择网络表文件对话框，选中网络表文件单击OK方法2：选择菜单Design/Update PCB命令，,1.10、自动布局，手工调整,自动布局设置单击Tools/Auto Placement/Auto Placer命令，选中Cluster Place,单击OK,设置元件间距,设置元件可旋转为转角度,设置部分网络优先级,设置元件放置层,自动布局单击Tools/Auto Placement/Auto Placer命令，选中Cluster Place,单击OK,群集布局，少于100个元件时,快速放置选项,统计布局，大于100个元件时,布局过程,单击OK后开始自动布局，布局过程
12、如图示,手工调整,根据元件布局原则，参考电路原理图进行手工调整，手工调整元件后，结果如图所示。,返回,1.11、设置自动布线规则,在自动布线之前，要设置一些规则，如导线宽度、安全间距和平行线间距等，布线规则设置是否合理直接影响布线的成功率和电路板的性能。（1）设置安全间距选择Design/Rules命令，将出现如图所示的Design Rules对话框。,修改间距,这里我们设置成10mil,（2）设置铜膜导线拐角方式,在列表框中选择Routing Corners（铜膜导线拐角方式），单击Properties按钮，出现转角规则属性对话框，单击下拉列表框，出现三种导线转角方式：90、45和Round
13、ed。本例中选择45转角方式。,修改铜膜导线拐角，这里可以采用默认设置,（3）设置布线板层规则,在列表框中选择Routing Layers（布线板层规则），可以设置自动布线时各板层上铜膜导线的方向。如图示，双面板一般采用Horizontal和 Vertical方向走线。本例中也采用这种方式。,设置自动布线时各板层上铜膜导线的方向,（4）设置布线优先级规则,在列表框中选择Routing Priority（布线优先级规则），可以设置自动布线的先后顺序。单击Add按钮添加新规则，单击Filter Kind右边的下拉按钮，选择Net 在下拉列表框中选择GND，然后将右边的优先级由0级改为2级（数字大优
14、先级高）。同样的方法可将VCC的优先级设置为1级。这样自动布线时计算机就会优先布设地线和电源线。,设置优先级,（5）设置铜膜导线线宽规则,在Rule Classes列表框中选择Width Constraint（铜膜导线线宽规则），可以设置导线的宽度。单击按钮Properties，设置整个电路板的普通导线宽度,设置导线宽度，最小为10mil，最大为50mil，默认为电源、地线为20mil，其它为10mil,设置导线宽度，添加电源、地线为20mil，其它为10mil。,（6）设置其它布线规则,在Rule Classes列表框中，Routing Topology用于设置自动布线拓扑规则；Routin
15、g Via Style 用于设置自动布线的过孔类型；SMD Neck-Down Constraint用于设置SMD焊盘在连接导线处被截断的焊盘宽度与导线的比例；SMD To Corner Constraint用于设置SMD焊盘与导线拐角处的间距大小；SMD To Plane Constraint 用于设置在电源层中，SMD焊盘与过孔间的最短布线长度；这些本例中都采用默认方式。,拓扑规则,过孔类型,设置SMD焊盘在连接导线处被截断的焊盘宽度与导线的比例,设置SMD焊盘与导线拐角处的间距大小,设置在电源层中，SMD焊盘与过孔间的最短布线长度,返回,1.12、自动布线,选择菜单Auto Route/
16、All命令，出现图示自动布线设置对话框。选中Pre-routes复选框，锁定所有的预布线，这样可以避免自动布线影响前面的手工预布线。,单击Route All按钮，系统开始自动布线，屏幕不断变化，显示自动布线的过程。布线完成后，系统给出自动布线的布通率、所有连接数、未布线数、布线所花时间等信息,返回,1.13、手动调整,自动布线后有些地方还要手动修改一下，如与电源或接地有关的线路线宽可以适当加粗，最后要在电路板适当的位置放置安装定位孔，并在机械层14画出电路板的最终边界。经手工修改后，最后结果如图右所示。,返回,14、布线规则检查(DRC),手工修改完成后，选择Tools/Design Rule
17、 Check命令，检查布线结果是否符合用户设置的自动布线规则要求，包括两个选项卡，Report和On-Line。On-Line表示以在线的方式检查设计规则，Report表示检查的结果以报表显示。对话框显示了DRC检查的各种规则。,表示以在线的方式检查设计规则,表示检查的结果以报表显示,单击Run DRC按钮，系统开始布线规则检查，生成.DRC文件，并打开它。这时电路板相应的地方会以高亮度显示违规的图件,返回,1.15、报表文件输出,设计完成后，可以从Reports菜单下了解设计的有关信息。如图4-70所示，选择Reports/Board Information命令，出现图4-71所示对话框，显
18、示电路板尺寸、焊盘数、过孔数、导线数等数据。,上图单击Report按钮，将出现左图所示对话框，单击All On按钮，再单击Report按钮，系统将生成电路板信息报表文件，如图右图。,返回,1.16、电路板的立体效果图,利用Protel99 SE的3D显示功能，可以看到电路板的立体效果图。在PCB编辑界面中选择View/Board 3D命令或单击主工具栏图标，系统将显示当前PCB板的三维立体效果，如图所示。,返回,2PCB设计技巧,PCB图设计中还有一些技巧，可以改善电路板的性能。这一节我们学习补泪滴、矩形填充、多边形平面填充等技巧。一、补泪滴,Selected Objects勾选，则对选中元件
19、补泪滴，不选，对所有元件补泪滴,补泪滴前的效果,补泪滴后的效果,二、矩形填充,放置矩形填充是在电路板空白的地方放置矩形的金属填充块。矩形填充块将整个矩形区域以敷铜全部填满，被覆盖的导线、焊盘、过孔等都连在一起，要避免出现这种情况。,选择填充在哪个层,在空白区绘制一矩形,绘制后效果,三、多边形平面填充,矩形填充块在线路密集的地方不便放置，这时可以放置多边形平面填充。它可以绕开填充区内的具有电气连接的图件，还可以设置成与地线等网络连通，对电路板起屏蔽的作用。在高频电路中放置多边形平面填充可以改变电路的分布参数，要适当使用。,选择与之相连的网络,选择填充在哪个层,选择多边形平面填充导线,栅格大小、线宽及所在层,填充前的效果图,依红线画多边形,填充后的效果图,返回,谢 谢,
