Protel 99SE 的PCB版制作

印制电路板设计基础5.1印制电路板基础•在用PCB系统进行设计前，先了解一下印制板的结构，理解一些基本概念，尤其是涉及到布线规则时，这些概念很重要。5.1.1印制电路板结构•一般来说，印制电路板的结构有单面板、双面板和多层板3种。1.单面板•单面板是一种一面有敷铜，另一面没有敷铜的电路板，用户只可在敷铜的一面布线并放置元件。而由于单面板只能在一面上进行走线，故它的设计往往比双面板或多层板困难得多。2.多面板•双面板包括顶层(TopLayer)和底层(bottomLayer)两层，顶层一般为元件面，底层一般为焊锡层面，双面板的双面都有敷铜，都可以布线。双面板的电路一般比单面板的电路复杂，但由于双面都可以布线，所以布线反而比单面板容易，是制作电路板比较理想的选择。3.多层板•多层板是包含了多个工作层的电路板。除了顶层、底层以外，还包括中间层、内部电源或接地层等。多层板一般指三层以上的电路板。5.1.2元件封装•元件封装是指元件焊接到电路板时所指的外观和焊盘位置。纯粹的元件封装仅仅是空间的概念，因此不同的元件可以共用同一个元件封装；同时同一个元件也可以许多不同的封装。所以在取用焊接元件时，不仅要知道元件名称还要知道元件的封装。元件封装一般在画电路图的时候设定。1.元件封装•元件的封装形式可以分两大类，即针脚式元件封装和STM（表面粘贴式）元件封装。（1）DIP封装•双列直插封装，简称DIP。DIP封装结构具有以下特点：1.适合PCB的穿孔安装。2.易于对PCB布线。3.操作方便。DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP。由于针脚式元件封装的焊盘过孔贯穿整个电路板，所以其焊盘的属性对话框中，PCB板的层属性必须为MultiLayer(多层)（2）芯片载体封装•有陶瓷无引线芯片载体LCCC（U2）塑料有引线芯片载体PLCC（U3），小尺寸封装SOP，（U4）塑料四边引出扁平封装PQFP（U5）2.元件封装的编号•编号一般分为元件类型+焊盘距离+元件外形尺寸。可以根据元件封装编号来判别元件封装的规格。如AXIAL0.4表示元件封装为轴状的，两焊盘的距离为400mil5.1.3铜膜导线•铜膜导线也称铜膜走线，简称导线，用于连接各个焊盘，是印制电路板最重要的部分。印制电路板设计都是围绕如何布置导线来进行的。5.1.4助焊膜和阻焊膜•各类膜（Mask）不仅是PCB制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用，“膜”可分为元件面(或焊接面）助焊膜（ToporBottomsolder）和元件面（或焊接面）阻焊膜（ToporBottomPaste）两类。助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，阻焊膜是阻止非焊盘的地方上锡。5.1.5层•层即指印制板材料本身实实在在的铜箔层。5.1.6焊盘和过孔•（1）焊盘（Pad）•焊盘的作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。焊盘的形状有圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等。（2）过孔为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，这就是过孔。过孔有3种，即从顶层贯通到底层的穿透式过孔、从顶层通到内层或从内层通到底层的盲过孔以及内层间的隐藏过孔。过孔从上面看有两个尺寸，即通孔直径和过孔直径，通孔和过孔之间的孔壁，由与导线相同的材料构成，用于连接不同层的导线。5.1.7丝印层•为方便电路的安装和维修等，在印制板的上下两表面印制上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等，这就是称为丝印层（SilkscreenTop/bottomOverlay）。5.2印制电路板布线流程•1）绘制电路图。•2）规划电路板。•3）设置参数。•4）装入网络表及元件封装。•5）元件的布局。•6）自动布线。•7）手工调整。•8）文件保存及输出。PCB设计编辑器•1）点击这个图标层的类型•当要进行层的设置时，应该执行“Design”•“Options”命令,系统将弹出所示为•“DocumentOptions”的对话框，其中只显示用到的信号层、电源层、机械层。1.信号层•Protel可以绘制多层板，如果当前板是多层板，则在信号层（SignalLayers）可以全部显示出来。•信号层主要用于放置与信号有关的电气元素，如TopLayer为顶层，用于放置元件面；Bottom为底层，用作焊锡面。2.内层电路/接地层•如果是多层板就设置3.机械层•系统默认的信号层为两层，所以机械层（MechanicalLayers）默认只有一层，4.助焊膜及阻焊膜•助焊膜及阻焊膜有：TopSolderMask为设置顶层助焊膜、BottomSolderMask为设置底层助焊膜、TopPasteMask为设置顶层阻焊膜、BottomPasteMask为设置底层阻焊膜、5.丝印层•丝印层（Silksreen）主要用于在印制板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等，主要包括顶层丝印层（Top）底层丝印层（Bottom）6.其它工作层•包括：•KeepOut用于设置是否禁止布线层，用于设定电气边界，经边界不会布线。•Multilayer用于设置是否显示复合层，如果不选择此项，过孔就无法显示出来。•DrillGride主要用来选择绘制钻孔导引层。•Drilldrawing用要用来选择绘制钻孔图层。7.系统设置•Connect用于设置是否显示飞线。•DRCError用于设置是否显示自动布线检查错误信息。•PadHole用于设置是否显示焊盘通孔。•ViaHole用于设置是否显示过孔的通孔。•VisibleGrid1用于设置是否显示第一组栅格•VisibleGrid1用于设置是否显示第二组栅格元件封装•常用元件的封装•包括电阻，串并口，二极管，熔丝，双列直插式元件，电位器，电容，三极管，电源稳压管，整流桥堆，发光二极管，LED,连接器等1）电阻•电阻元件常用的封装名为AXIALxxx，xxx表示数字，后缀数字越大，则形状越大。•有AXIAL0.3—AXIAL1.0AXIAL0.32)串并口•串并口是计算机及各种控制电路中不可缺少的元件，其封装系列名称为DBxxx,•主要DB9、DB15、DB25、DB37等系列，3）二极管•二极管常用的封装系统名称为DIODExxx，•后面的数字xxx表示功率，数字大，则表示功率大。•DIODE0.4DIODE0.74)熔丝•其封装系列名称为FuseFUSE5)双列直插•双列直插式元件的封装系统名称为DIPxxx,后缀xxx表示管脚数。•常用有：DIP4、DIP8、DIP14、DIP16等6）电位器•电位器元件的封装系统名称为VRxxx，后缀xxx表示管脚形状。VR1VR2VR3VR4VR57)电容•电容分为有极性与无极性两种，无极性为RADxxx，有极性为RBxxx，后缀xxx表示电容量，数值越大，电容量越大。RAD0.1RB.2/.48）三极管•三极管系统为TOxxx，包括普通、大功率、中功率等。普通：TO5TO18TO46TO92A大功率：TO202大功率达林顿管：TO3中功率：扁平：TO220金属壳：TO669）电源稳压管•78/79系列是常用的电源稳压器，其系列封装为：TO126H，TO126V10）整流桥堆•整流桥堆的封装名称一般为：D-44，D-38，D-46，D-70，D-71等11）发光二极管•发光二极管的封装与有极性二极管的封装差为多，为RB.1/.212）LED•LED数码管的封装名为：ILED813)连接器•连接器就是在画原理图的时候用到的CON和HEADER两种，在做成PCB版的时候要根据插针的管脚距离来选择，比如说用2.54mm，而常用的封装名是SIPxx，•xx表示管脚数，比如SIP4等。一个实例•前面讲了很多东西，下面我们就以一个简单的放大电路为例来学习从原理图到PCB版的设计过程。原理图封装名•在画好原理图之后，要给每一个元件设定封装名。生成图络表•网络表是印制板的灵魂，在进行PCB版设计之前一定要从原理图•中生成网络表，方法是执行•“Desing”“CreateNelist”,然后点“OK”就行了，得到网络表如下PCB版•建立PCB编辑器有两种方式。我们先讲向导方式。•执行“File”“New”“Wizards”“PCB”•再点击“Next”将出现如下界面。在这里给出所需要的PCB尺寸，然而把最下边的打钩的全部去掉。至于这些是什么，在后面的学习中我们再讲，然后一路点“Next”,将出现如下界面。（尺寸：1500x1200mil)加载PCB封装库•如图在“Browse”中选择“Libraries”,•可以看到有一个PCB封装库。•至于其它的，到后面我们要•用的时候再讲。加载网络表•在加载封装库之后，就可以加载网络表了，方法是执行“Desing”“LoadNets”,找到一个.NET的文件，将会出现如下界面。如果“status”一栏没有显示错误，即显示“Allmacrosvaildated”,就表示网络表可以被加载，再点“Exeuct”就可以了。将会出现如下界面，就表示网络表加载成功了。自动布局•加载完网络表后，所有的元件都被加入到PCB版中，然后就是布局这布线的事了。执行“Tools”“AutoPlacement”•“AutoPlacer”。将完成自动布局，如下图所示。手工布局•从上图我们看出，自动布局并不十分理想，这就要求我们进行手动调整。方法是拖动元件到理想位置。手工调整出布局如下自动布线•当手工调整之后就可以进行自动还线，至于布线的规则设置，到后面我们再讲，执行“AutoRoute”“All”“RouteAll”布线完如下图。3D预览•执行“View”“Boardin3D”。3D效果正视图如下背面效果绘制元件封装•通常常用的元件封装都是在系统中找得到的，但是有一些封装还是没有，这就要求我们自己来绘制元件的封装。下面就讲讲元件封装的绘制。1．电阻：AXIALxxxxxx表示形状的大小2．二极管：DIODExxxxxx表示功率。一般有DIODE0.4DIODE0.73．串并口：DBxxxxxx表示针数4．熔丝：FUSE