protel99设计PCB图解析

COMPANYLOGO流程规划板框及设置PCB工作环境1语音放大器的PCB设计2热转印法制作单面板3COMPANYLOGO任务一规划板框及设置PCB工作环境一、板框规划二、设置PCB工作环境COMPANYLOGO印刷电路板的设计的一般步骤如图2-2所示：绘制电路原理图规划板框设置PCB环境参数导入网络表（或更新PCB）元件布局布线并完善PCB图存盘退出图2-2印制板图设计流程任务一规划板框及设置PCB工作环境COMPANYLOGO一、板框规划对于要设计的电子产品，除了绘制电路图外，首要的工作就是电路板的规划，也就是确定电路板的板边，并且确定电路板的电气边界。规划板框常用方法有两种：一是手工规划，二是利用板框向导。项目二我们采用手工规划路板，在项目四中将再介绍利用向导规划板框的方法。操作步骤如下：第一步：打开D:Protel\Xin1.ddb，双击打开Documents。第二步：执行菜单命令“File\New……”，弹出如图2-3所示对话框，选择PCBDocument，单击“OK”,生成文件后将文件名修改为YYFDQ.pcb。图2-3新建PCB文件COMPANYLOGO一、板框规划第三步：双击YYFDQ.pcb文件图标，进入PCB编辑环境，如图2-4所示。同时将编辑区中的放置工具栏移至窗口最左边。图2-4PCB编辑环境COMPANYLOGO一、板框规划第四步：将工作页标签切换至Mechanical4（机械层4），若该层标签中没有打开，那么切换至Keepoutlayer（禁止布线层）也可以。第五步：单击主工具栏的按钮或按钮，放大或缩小编辑区至合适位置，然后单击放置工具栏中的画线按钮，在编辑区中任意画四根直线，如图2-5所示。画线的操作方法与SCH环境画导线操作一样。COMPANYLOGO一、板框规划第六步：执行Edit\Origin\Set设置参考原点，光标上出现一个十字架，移至某根导线的某个端点上光标多出一个八角形时单击，则设置该点为参考坐标原点，可以发现编辑区下方状态上该点坐标变成了（0，0），如图2-5所示。或单击主工具栏上的按钮也可以实现参考元件设置。图2-5设置参考原点COMPANYLOGO一、板框规划第七步：双击图中最下方一根直线，弹出如图2-6所示的线属性设置对话框。图中显示已确认起点坐标，现在我们只需修改终点坐标为（3100，0），确认即可。结合板框尺寸要求是3500mil*2100mil，逐根修改每根边框线的坐标，使其构成一个符合板框要求的封闭区域。图2-6线属性设置对话框COMPANYLOGO一、板框规划第八步：所有直线的坐标都修改到位后，板框规划结果显示如图2-7所示。图2-7板框规划结果COMPANYLOGO一、板框规划值得注意的是，对于机器制板或需要自动布线的PCB图，系统在识别时需要有一个由KeepoutLayer（禁止布线层）框出的封闭区域，即布线区，布线区要小于板框尺寸，一般至少在板框内50mil处，对于采用导轨固定的印制板上的导电图形与导轨边缘的距离则要大于100mil。因此，建议大家在板框规划后习惯性的在禁止布线层作一个封闭区域，操作方法与板框规划相似，不同的是工作层应该切换到KeepoutLayer。绘制完成后如图2-8所示。图2-8具有布线区的板框规划结果COMPANYLOGO一、板框规划工作层标签可以用来切换PCB不同的工作层。印制线路板设计时，层是一个十分重要的概念。顶层（TopLayer）：又名元件面，是元器件主要的安装层面。对单面板，元件都安装在该面，该层没有印制导线，所有印制导线都在另一层（底层）。但有特殊情况，当电子线路板中有贴片元件时，为了实现电气连接，也会将贴片元件安装在底层。对于双面板和多层板，顶层也有印制导线，在PCB中，顶层的印制导线默认显示的颜色是红色。COMPANYLOGO一、板框规划底层（BottomLayer）：又名焊锡面，是布线的主要层面。对于单面板，该层面是唯一能布线的一层。在PCB中，底层的印制导线默认显示的颜色是蓝色。内部电源/接地层（InternalplaneLayer）：Protel99SE提供了16个内部电源层/接地层。该类型的层仅用于多层板，主要用于布置电源线和接地线。顶层、底层和内部电源/接地层都有电气属性，它们都属于信号层，通常称双层板、四层板、六层板，就是指信号层和内部电源/接地层的数目。COMPANYLOGO一、板框规划机械层（MechanicalLayer）：Protel99SE提供了16个机械层，一般用于设置电子线路板的外形尺寸、数据标记、对齐标记、装配说明以及其他的机械信息。实际应用中一般只用Mechanical1和Mechanical4。Mechanical1主要用来标注尺寸等，Mechanical4主要用来放置板框、对准孔等，手工规划板框时就应该将工作层标签卡切换至Mechanical4。阻焊层（SoldermaskLayer）：为了让电路板适应波峰焊等机器焊接形式，要求电子线路板上非焊接处的铜箔不能粘锡。所以在焊盘以外的各部位都要涂敷一层涂料，如防焊漆，用于阻止这些部位上锡。阻焊层用于在设计过程中匹配焊盘，是自动产生的。Protel99SE提供了TopSolder（顶层）和BottomSolder（底层）两个阻焊层。COMPANYLOGO一、板框规划锡膏防护层（PastemaskLayer）：它和阻焊层的作用相似，不同的是在机器焊接时对应的贴片元件的焊盘。Protel99SE提供了TopPaste（顶层）和BottomPaste（底层）两个锡膏防护层。当电子线路板上没有贴片元件时，可以直接关闭锡膏防护层。禁止布线层（KeepoutLayer）：用于定义在电子线路板上能够有效放置元件和布线的区域。在该层绘制一个封闭区域作为布线有效区，在该区域外是不能自动布局和布线的。在自动布线时，该层的设置显得尤为重要，有时就是因为忘了设置布线区域，而不能实现自动布线。COMPANYLOGO一、板框规划丝印层（SilkscreenLayer）：主要用于放置印制信息，如元件的轮廓和标注、各种注释字符等。Protel99SE提供了TopOverlay和BottomOverlay两个丝印层。一般情况下，各种标注字符都在顶层丝印层。多层（MultiLayer）：电子线路板上焊盘和穿透式过孔要穿透整个电子线路板，与不同的导电图形层建立电气连接关系，因此系统专门设置了一个抽象的层：多层。一般情况下，焊盘与过孔都要设置在多层上，如果关闭此层，焊盘与过孔就无法显示出来。钻孔层（DrillLayer）：提供电子线路板制造过程中的钻孔信息（如焊盘、过孔就需要钻孔）。Protel99SE提供了Drillgride（钻孔指示图）和Drilldrawing（钻孔图）两个钻孔层。COMPANYLOGO二、设置PCB工作环境执行“Design\Options…”命令。弹出如图2-9所示的DocumentOptions对话框，单击Layer选项卡，可以发现窗口中有很多工作层，每个层前都有一个复选框。如果相应工作层前的复选框中被选中打“√”，则表明该层被打开，否则该层处于关闭状态。一般我们根据设计需要打开要用的工作层即可。图2-9DocumentOptions对话框COMPANYLOGO二、设置PCB工作环境◆DRCErrors：用于设置是否显示电路板上违反DRC的检查标记，当电路设计中有出现违反设计规则的地方时，PCB图中将显示为高亮度的绿色，对设计者起到很好的提示作用，所以一般选择打“√”。◆Connections：用于设置是否显示飞线，飞线是在从原理图更新到PCB中后提示电路电气连接关系的“飞线”，在元件布局和布线过程中都给工作带来很大的方便，所以一般选择打“√”。◆PadHoles：用于设置是否显示焊盘通孔，一般需要打“√”。◆ViaHoles：用于设置是否显示过孔的通孔，一般需要打“√”。◆VisibleGrid1：用于设置第一组可视网格间距以及是否显示出来。◆VisibleGrid2：用于设置第二组可视网格间距以及是否显示出来。PCB中可视网格的作用和SCH环境中可视网格的作用是一样的，不同的是PCB中有两组网格。一般我们在工作窗口看到的网格为第二组网格，放大画面之后，如果第一组网格也打“√”，才可见到第一组网格。COMPANYLOGO二、设置PCB工作环境切换到“DocumentOptions”对话框的Options选项卡，如图2-10所示。由图可知，PCB环境中也有隐藏网格，和SCH下的隐藏网格作用一样，不同的是它分X方向和Y方向。图2-10“DocumentOptions”对话框的Options选项卡COMPANYLOGO二、设置PCB工作环境公、英制换算关系如下：1mil=0.0254mm1mm=39.37mil100mil=2.54mm1000mil=1英寸=25.4mm=2.54cm公英制切换建议使用快捷键“Q”。COMPANYLOGO二、设置PCB工作环境捕获网格的设置还可以单击主工具栏上的按钮，单击后弹出如图2-11所示对话框，输入数值，将同时修改了X方向和Y方向捕获值。图2-11SnapGrid设置框COMPANYLOGO二、设置PCB工作环境执行“Tools\Preferences……”命令，弹出如图2-12所示对话框，单击“Options”标签。图2-12“Options”选项卡COMPANYLOGO二、设置PCB工作环境OnlineDRC设置是否允许“设计规则”的在线检查，一般选择打“√”，配合图2-9中的DRCErrors选中，才能在PCB中显示绿色。Autopanoptions用于设置自动边移功能，建议选择Style中的“Re-Center”，即以自动边移至当前光标为新的屏幕中心的方式。CursorType用于设置光标形状。AutomaticallyRemove用于设置是否自动清除回路布线。选中该项时，在手工调整布线操作过程中，两电气节点间重新连线后，PCB会自动删除原来的连线，一般选择打“√”。单击图2-12中的“Display”(显示)标签，选择显示方式。图中比较重要的设置有以下几条：SingleLayerMode用于设置是否只显示当前工作层。在这种情况下，屏幕上仅观察到当前工作内的图形符号。COMPANYLOGO二、设置PCB工作环境OriginMarker用于是否设置坐标原点，当选中时，PCB图中坐标原点上将显示原点标记。如图2-13所示。默认是不显示的。图2-13显示坐标原点COMPANYLOGO单击图2-12中的“Colors”(颜色)标签，可以设置每一层的颜色，如图2-14所示。无特殊需要，最好不要改动颜色设置。如出现颜色混乱，可单击DefaultColor（系统默认颜色）或ClassicColor（传统颜色）按钮加以恢复。ClassicColor方案为系统的默认选项。图2-14颜色标签卡二、设置PCB工作环境COMPANYLOGO任务二语音放大器的PCB设计四、元件布局二、加载元件封装库三、载入网络表一、指定元件封装五、设定焊盘六、手工布线七、设计规则检查八、修改PCBCOMPANYLOGO一、指定元件封装元件封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的元件外轮廓形状及引脚尺寸，它由元件引脚焊盘大小、相对位置及外轮廓形状、尺寸等部分组成。某些元件的外轮廓形状及引脚尺寸完全一致，那么这些元件可以共用同一个封装，如74LS20和74LS00，它们都是双列直插14脚器件，那么它们的封装形式都是DIP14；另一方面，同种元件可有不同的封装，如原理图中RES2代表电阻，但实际元件的外观却有很多种，不仅有贴片和针脚的大分类，即使都是针脚类元件，根据功率大小不同还包含很多类，因此它的封装形式有AXIAL0.3、AXIAL0.4、AXIAL0.6等等，设计时需要根据不同的功率选择合适的电阻封装。设计PCB时，不仅要知道元件名称，还要知道其封装形式。一般我们会在绘制原理图时指定元件