PCB设计_12PCB设计实例

本章先介绍印制电路板的设计流程，然后以双面印制电路板设计为例详细讲解设计过程，再介绍单面印制电路板和多层印制电路板设计方法。12.1PCB的设计流程12.2双面PCB设计12.3单面PCB设计12.4多层PCB设计设计印制电路板可分为十几个步骤所谓的链接是将一个空白的PCB文件加到一个设计项目里面一般情况下总是将PCB文件与原理图文件同放在一个设计项目中1．引入设计项目命令【File】/【OpenProject…】2．建立空白PCB文件命令【File】/【New】/【PCB】将PCB文件拖至刚才的项目中3．命名PCB文件命令【File】/【SaveAs…】将刚才的PCB文件另存4．移出文件命令【RemovefromProject…】设置电路板禁止布线区就是确定电路板的电气边界。禁止布线层（Keep-OutLayer）是PCB编辑中一个用来确定有效放置和布线区域的特殊工作层。在手工布局和布线时，可以不画出禁止布线区，但是自动布局时是必须有禁止布线区的。（1）设定当前的工作层面为“Keep-OutLayer”。（2）执行菜单命令【Place】/【Line】（3）适当位置单击，确定起点。然后拖动至某一点，再单击确定终点。命令【Design】/【ImportChangesFrom[*.PrjPcb]】单击校验改变按钮，系统对所有的元件信息和网络信息进行检查（3）单击执行改变按钮，系统开始执行将所有的元件信息和网络信息的传送（4）单击【Close】按钮，所有的元件和飞线已经出现在PCB文件中所谓的元件盒“Room”内PCB设计环境参数包括板选项和工作层面采纳数设置。一般有：单位制式光标形式光栅的样式工作面层颜色1．设置参数命令【Design】/【BoardOption】2.设置工作层面显示/颜色命令【Design】/【BoardLayers&Colors】元件的布局有自动布局和手工布局两种方式用户根据自己的习惯和设计需要可以选择自动布局，也可以选择手工布局。在一般的情况下，需要两者结合才能达到很好的效果可以先利用AltiumDesigner的PCB编辑器所提供的自动布局功能自动布局，在自动布局完成后，再进行手工调整。（1）命令【Tools】/【CommentPlacement】（2）执行菜单中【AutoPlacer】命令（3）当选中统计布局方式选项前的单选框（4）设置好元件自动布局参数后，清除图中的布局空间“Room”，单击按钮，元件自动布局完成后的效果元件封装的选配或更换，无论是在原理图还是在PCB的编辑过程中，均可进行。但是，在PCB的编辑过程中选配或更换元件封装，比较方便。（1）双击需要调换封装的元件（2）单击元件参数对话框封装栏中元件名称后的浏览按钮（3）单击相关元件封装栏中封装名称，就可以浏览其相关的封装。（4）单击“OK”按钮，回到元件参数对话框，再单击该框中的“OK”按钮1．由PCB更新原理图（1）命令【Design】/【UpdateSchematicin[*.PrjPcb]】，启动更改确认对话框1．由PCB更新原理图（2）单击“Yes”按钮确认，弹出更改文件ECO对话框1．由PCB更新原理图（3）单击“ValidateChanges”校验改变按钮，检查改变是否有效1．由PCB更新原理图（4）单击“ExecuteChanges”执行改变按钮，将有效的修改发送原理图，完成后，“Done”列出完成状态显示1．由PCB更新原理图（5）单击“ReportChanges”按钮，系统生成更改报告文件1．由PCB更新原理图（6）完成以上操作后，单击“close”按钮关闭ECO对话框2．由原理图更新PCB所谓的交互调整就是手工调整布局与自动排列先用手工方法大致地调整一下布局，再利用AltiumDesigner提供的元件自动排列功能，按照需要对元件的布局进行调整。1．手工调整手工调整布局的方法，同原理图编辑时调整元件位置是相同的2．自动排列（1）选择待排列的元件。执行菜单命令【Edit】/【Select】/【InsideArea】或单击主工具栏中的按钮（2）执行菜单命令后，光标变成十字形状，移动光标到待选区域，拖动光标拉开一个虚线框，使待选元件处于该虚线框中，最后单击“OK”按钮确定即可（3）执行菜单命令【Edit】/【Align】根据元件相对位置的不同，选择相应的排列功能。（4）执行【Align】命令。按照不同的对齐方式排列选取元件（5）执行菜单命令【PositionComponentText】，将弹出文本注释排列设置对话框命令【View】/【Boardto3D】设计规则有10个类别，覆盖了电气、布线、制造、放置、信号完整性要求等，但其中大部分都可以采用系统默认的设置，而用户真正需要设置的规则并不多。各个规则的含义将在第13章节中做详细讲解，这里只对本例涉及的布线规则予以介绍。1．设置双面板布线方式命令【Design】/【Rules…】（1）布线层的查看：单击左侧设计规则（DesignRules）中的布线（Routing）类，该类所包含的布线规则以树形结构展开，单击布线层（RoutingLayers）规则（2）走线方式的设置：单击左侧设计规则（DesignRules）中的布线（Routing）类，该类所包含的布线规则以树形结构展开，单击布线层（RoutingTopology）规则2．设置一般导线宽度所谓的一般导线指的是流过电流较小的信号线单击左侧设计规则（DesignRules）中的布线宽度（Width）类，显示了布线宽度约束特性和范围3．设置电源线的宽度所谓的电源线指的是电源线（VCC）和地线（GND）（1）增加新规则：选定布线宽度（Width）右击，选择新规则（NewRule）命令（2）设置布线宽度：单击新规则，在布线宽度约束特性和范围设置对话框的顶部的名称（Name）栏里输入网络名称Power，在底部的宽度约束特性中设定值。（3）设置约束范围VCC项：在图12-41中，单击右侧“WhereTheFirstObjectMatches”单元的NET，在“FullQuery”单元里出现“InNet()”。单击“All”按钮旁的下拉按钮，从显示的有效网络列表中选择VCC，“FullQuery”单元里更新为“InNet（'VCC'）”（4）扩大约束范围GND项：单击“WhereTheFirstObjectMatches”单元的“Advanced（Query）”，然后单击“QueryHelper”按钮（5）在对话框的上部是网络之间的关系设置栏，将光标移到InNet(‘VCC’)的右边，然后单击下面的“or”按钮，此时Query单元的内容为InNet('VCC')or；单击“Categories”单元下的“PCBFunctions”类的“MembershipChecks”项，再双击“Name”单元中的“InNet”，此时“Query”单元的内容为“InNet('VCC')orInNet()”，同时出现一个有效的网络列表，选择GND网络，此时“Query”单元的内容更新为“InNet('VCC')orInNet(GND)”（6）单击语法检查“CheckSyntas”按钮，出现信息框，如果没有错误，单击“OK”按钮关闭结果信息，否则系统给予提示，应予修改。（7）结束约束选项设置：单击按钮，关闭“QueryHelper”对话框，在“FullQuery”单元中的范围更新为新内容。（8）设置优先权：通过以上的规则设置，在对整个电路板进行布线时就有名称分别为Power和Width的两个约束规则，因此，必须设置二者的优先权，决定布线时约束规则使用的顺序。1．自动布线方式命令【AutoRoute】2．自动布线的实现命令【AutoRoute】/【All】出布线策略对话框（2）如果所选的是默认双层电路板布线，单击“RouteAll”按钮，即可进入自动布线状态，可以看到PCB上开始了自动布线，同时给出信息显示框（3）自动布线完成后，按End键重绘PCB画面1．拆线功能命令【Tools】/【Un-Route】2．手工布线（1）启动导线放置命令：执行菜单命令【Place】/【InteractiveRouting】，或单击放置工具栏的放置导线按钮。（2）布线时换层的方法：双面板顶层和底层均为布线层，在布线时不退出导线放置模式仍然可以换层。（3）放置导线：接步骤（1）移动光标到要画线的位置单击，确定导线的第一个点。2．手工布线（4）退出放置导线模式：右击或按Esc键取消导线放置模式。命令【Tools】/【Teardrops…】，弹出加补泪滴操作对话框设置完成后，单击“OK”按钮，即可进行加补泪滴操作。放置敷铜是将电路板空白的地方用铜膜铺满，主要目的是提高电路板的抗干扰能力。通常将铜膜与地相接，这样电路板中空白的地方就铺满了接地的铜膜，电路板的抗干扰能力就会大大提高。关于放置敷铜的操作方法和敷铜的类型请参阅第11章中的相关内容。命令【Tools】/【DesignRuleCheck…】单击“Electrical”选项，弹出在线检查或一并检查对话框设计规则检查结束后，会产生一个有关短路检测、断路检测、安全间距检测、一般线宽检测、过孔内径检测：电源线宽检测等项目情况报表单面电路板工作层面包括元件面、焊接面和丝印面。元件面上无铜膜线，一般为顶层；焊接面有铜膜线，一般为底层。单面板也是电子设备中常用的一种板型。单面电路板的设计过程与双面电路板的设计过程基本上一样，所不同的是布线规则的设置有所区别。项目的建立、原理图绘制、PCB文档的建立及文件的导入和PCB元件的排布与双面板设计操作一样，所不同的是布线规则不同。（1）撤销顶层布线允许命令【Design】/【Rules…】（2）底层布线方式的设置将底层（BottomLayer）中的走线模式设置为最短（3）关闭对话框进行单面布线后效果AltiumDesigner系统除了顶层和底层还提供了30个信号布线层、16个电源地线层，所以满足了多层电路板设计的需要。一般常用的有四层板、六层板等。四层电路板是在双面板的基础上，增加电源层和地线层。其中电源层和地线层用一个敷铜层面连通，而不是用铜膜线。由于增加了两个层面，所以布线更加容易。（1）执行菜单命令【Design】/【LayerStackManager…】，即可启动板层管理器（2）选取TopLayer后，连续单击两次“AddPlane”按钮，增加两个电源层InternalPlane1（NoNet）和InternalPlane2（NoNet），（3）双击InternalPlane1（NoNet），系统弹出电源层属性编辑对话框（4）单击对话框“Netname”栏右边的下拉按钮，在弹出的有效网络列表中选择VCC，即将电源层1（InternalPlane1）定义为电源VCC。同样的操作将电源层2（InternalPlane2）定义为电源GND（5）设置结束后，单击按钮，关闭板层管理器对话框。（6）复原在图12-34所示的双层PCB的设布线规则。（7）执行菜单命令【AutoRoute】/【All…】，对其进行重新自动布线。（8）自动布线完成后，执行菜单命令【Design】/【BoardLayer&Colors】，在弹出的工作层面设定对话框中，勾选内层显示。1．叙述PCB设计的流程。2．练习文件链接的方法。3．上机练习设计双面印制电路板全过程。4．简述多层印制电路板的设计过程。5．叙述单面板与双面板的异同。