印制电路板布线

第5章手工设计PCB手工设计步骤5.1规划印制板5.2装载元件库5.3放置元件5.4元件手工布局5.5放置焊盘、过孔5.6手工布线5.7印制板输出本章小结手工设计PCB是用户直接在PCB软件中根据原理图进行手工放置元件、焊盘、过孔等，并进行线路连接的操作过程，手工设计的一般步骤如下。规划印制电路板放置元件、焊盘、过孔等图件元件布局手工布线电路调整输出PCB以下采用阻容耦合放大电路为例介绍手工布线方法，电路样图如图5-1所示。手工设计步骤图5-1阻容耦合放大器R1R2R3R4R5R6R7R8C1C2C3C4C5V1V2VCCINOUT在PCB设计中，首先要规划印制板，即定义印制板的机械轮廓和电气轮廓。印制板的机械轮廓是指电路板的物理外形和尺寸，需要根据公司和制造商的要求进行相应的规划。印制板的电气轮廓是指电路板上放置元件和布线的范围，电气轮廓一般定义在禁止布线层上，是一个封闭的区域。通常在一般的电路设计中仅规划PCB的电气轮廓，本例中采用公制规划，5.1规划印制板具体步骤：设置单位制为公制(Metric)将当前工作层设置为KeepOutLayer从工作区的左下角开始，定下第一条边线采用同样方法继续画线，绘制一个尺寸为50mm×50mm的闭合边框，以此边框作为电路板的尺寸，放置元件和布线都要在此边框内部进行。5.2装载元件库在进行PCB设计时，必须先设置好元件所在的元件库，然后才能从相应元件库中放置元件。1.设置元件库在设计管理器中选中BrowsePCB选项，在Browse下拉列表框中选择Libraries，将其设置为元件库浏览器。在添加/删除库对话框中找到所需的库文件，并装入元件浏览器中。印制板库文件位于DesignExplorer99SE\Library\Pcb目录下，常用的印制板库文件是GenericFootprint文件夹中的Advpcb.ddb，本例中的元件均在该库中。2.浏览元件图形打开了某个库文件后，元件库浏览器的Library栏内将出现其库中的元件库名，在Component栏中显示此元件库中所有元件的封装名称。选中某个封装，下方的监视器中将出现此元件封装图。若觉得监视器太小，可单击元件库浏览器右下角的Browse按钮，屏幕弹出元件浏览窗口，进行元件浏览，从中可以获得元件的封装图，。5.3放置元件1.从元件库中直接放置从元件浏览器中选中元件后，放置该元件，由元件属性对话框，可以修改元件属性。若按下Global按钮，可以进行全局修改，方法与SCH99SE中的全局修改相同。2.通过菜单或相应按钮放置元件执行菜单Place→Component或单击放置工具栏上按钮，参数设置完毕，放置元件。放置元件后，系统提示继续放置，元件标号自动加1（如R2），此时可以继续放置元件。在禁止布线框中，根据原理图执行菜单Place→Component，依次放置电阻AXIAL0.4，电解电容RB.2/.4和三极管TO-5。5.4元件手工布局元件放置完毕，应当从机械结构、散热、电磁干扰及布线的方便性等方面综合考虑元件布局，在布局时除了要考虑元件的位置外，还必须调整好丝网层上文字符号的位置。1.手工移动元件用鼠标拖动使用Move菜单下的命令移动元件移动元件时拖动连线的设置在PCB中快速定位元件2.旋转元件方向选中元件，同时按X键水平翻转按Y键垂直翻转按空格键进行旋转3.元件标注的调整元件标注文字一般要求排列要整齐，文字方向要一致，不能将元件的标注文字放在元件的框内或压在焊盘或过孔上。元件标注的调整与元件的操作相似；修改标注内容可直接双击该标注文字，在弹出的对话框中进行修改。4.3D预览执行View→Boardin3D，或单击按钮，对PCB进行3D预览，产生3D预览文件，在图形左边的设计管理器的Display区中，拖动视图小窗口的坐标轴可以任意旋转3D视图。5.5放置焊盘、过孔1.放置焊盘焊盘有穿透式的，也有仅放置在某一层面上的贴片式（主要用于表面封装元件），外形有圆形、正方形和正八边形等。执行Place→Pad或单击放置工具栏上按钮，进入放置焊盘状态。属性对话框中，Properties选项卡主要设置焊盘形状（Shape）、大小（Size）、所在层（Layer）、编号（Designator）、孔径（HoleSize）等，Advanced选项卡主要设置焊盘所在的网络、焊盘的电气类型及焊盘的钻孔壁是否要镀铜。2.放置过孔过孔用于连接不同层上的印制导线，执行菜单Place→Via或用单击放置工具栏上按钮，进入放置过孔状态，放下一个过孔后仍处于放置过孔状态，可继续放置过孔。属性对话框中包括两个选项卡，其中Properties选项卡设置过孔直径、过孔钻孔直径、过孔所导通的层、过孔所在的网络等。本例中由于是单面板设计，无须使用过孔。5.6手工布线布线就是用实际的印制导线连接元件。布线方法有手工布线和自动布线两种。5.6.1手工布线在布线时，应遵守信号线之间一般不布直角（特别是高频状态下），电源线、地线要加粗等原则，合理地进行手工布线。1.为手工布线设置栅格在进行手工布线时，如果栅格的设置不合理，布线可能出现锐角，或者印制导线无法连接到焊盘上，因此必须合理地设置捕获栅格尺寸。2.放置印制导线导线可放置在任何工作层上，当放在信号层上时，具有电气特性，称为印制导线；当放置在其它层时，代表无电气特性的绘图标志线。单击小键盘上的*键，将工作层切换到BottomLayer。执行菜单Place→Line或单击放置工具栏上按钮，进入放置印制导线状态。在放置印制导线过程中，同时按下〈Shift+空格键，可以切换印制导线转折方式，共有六种，分别是45度转折、弧线转折、90度转折、圆弧角转折、任意角度转折和1/4圆弧转折。3.设置手工布线的线宽在手工放置印制导线时，系统默认的线宽是10mil，如果要修改铜膜的宽度，可以在线宽设置对话框定义线宽和连线的工作层。手工布线后的电路如图所示，其中印制导线的线宽设置为1.5mm，焊盘的直径为2mm。4.不同板层上的布线多层板中，在不同板层上的布线应采用垂直布线法，即一层采用水平布线，则相邻的另一层应采用垂直布线。在绘制电路板时，不同层之间铜膜线的连接依靠过孔(金属化孔)实现。具体步骤如下：①在图示的A点单击按钮，放置一个过孔。②连接元件焊盘4和过孔A。③将工作层切换到底层（BottomLayer），在A点和自由焊盘O之间放置一段印制导线，完成线路连接。5.编辑印制导线属性印制导线属性对话框中：Width：设置印制导线的线宽Layer：设置印制导线所在层Net：选择印制导线所属的网络Locked：设置铜膜是否锁定。6.放置填充块在印制板设计中，为提高系统的抗干扰性，通常需要设置大面积的电源/地线区域，这可以用填充区来实现。填充方式有矩形和多边形两种，它们都可以设置连接到指定的网络上。填充块可以放置于任何层上，若放置在信号层上，它代表一块铜箔，具有电气特性，经常在地线中使用；若放置在非信号层上，代表不具有电气特性的标志块。执行Place→Fill或单击放置工具栏上按钮，放置矩形块。7.放置多边形铺铜多边形铺铜对话框中各项参数含义如下。ConnectToNet：设置铺铜连接的网络，通常与地线连接。PourOverSame：设置当遇到相同网络的焊盘或印制导线时，直接覆盖过去。RemoveDeadCopper：将删除死铜。所谓死铜，是指与任何网络不相连的铜膜。GridSize：设置多边形的栅格点间距，决定铺铜密度。TrackWidth：设置线宽，当线宽小于栅格间距时，铺铜将为格子状，否则为整片铺铜。Layer：设置铺铜所在层。90-DegreeHatch：采用90°印制导线铺铜。45-DegreeHatch：45°印制导线铺铜VerticalHatch：垂直的印制导线铺铜HorizontalHatch：水平的印制导线铺铜NoHatch：中空方式铺铜SurroundPadsWith：设置铺铜包围焊盘的形式MinimumPrimitivesSize：设置印制导线的最短限制8.删除印制导线在布线过程中，如果发现某段印制导线放置错误，可以用鼠标单击该印制导线，然后按下键盘上的Delete键删除印制导线。如果想连续删除多个图件，可以执行菜单Edit→Delete，屏幕出现十字光标，将光标移动到要删除的图件上，单击鼠标左键删除当前图件，单击右键退出删除状态。5.6.2布线中的其它常用操作1.放置尺寸标注在PCB设计时，出于方便制板过程的考虑，通常要标注某些尺寸的大小，一般尺寸标注放置在丝网层上，不具备电气特性。执行菜单Place→Dimension或单击放置工具栏上按钮，进入放置尺寸标注状态，尺寸标示两点之间距离由程序自动计算得出。2.放置字符串字符串一般作为电路的文字说明，最长为255个字符，高度0.01～10000mils。执行菜单Place→String或单击放置工具栏上按钮，进入放置字符串状态，对话框中各项主要参数含义：Text：设置字符串的内容；Height：设置字符串的高度；Width：设置字符串笔画的粗细；Font：设置字符串的字体；Mirror：设置字符串是否镜像翻转。放置在信号层上的字符串在制板时也以铜箔出现，故放置时应注意不能与同层上的印制导线相连，而在丝网层上的字符串只是一种说明文字，以丝网状态出现。5.7.1打印预览执行菜单File→Printer/Preview，屏幕产生一个预览文件，在设计管理器中的PCB打印浏览器中显示该预览PCB文件中的工作层名称。5.7印制板输出图5-25打印预览PCB打印浏览器PCB预览窗口输出工作面5.7.2打印设置进入打印预览后，执行菜单File→SetupPrinter进行打印设置。Printer：选择打印机；PCBFilename：显示要打印的文件名；Orientation：设置打印方向，包括纵向和横向；PrintWhat：选择打印的对象，包括标准打印、全板打印和打印显示区；Margins：设置页边距；PrintScale:设置打印比例。图5-26打印设置5.7.3打印输出1.打印输出层面设置图5-27设置打印层面选择InsertPrintout，弹出输出文件设置对话框PrintoutName：用于设置输出文件名；Components：用于设置输出的元件面；Layers：用于设置输出的工作层面。在输出层面设置中可以添加打印输出的层面和各种图件的打印效果。选中工作层，单击鼠标右键，在弹出的对话框中选择InsertPrintLayer，可直接进入添加输出层面设置对话框，进行输出层面设置。选中工作层，可以删除当前输出层面、修改当前输出层面的设置。2.打印输出打印输出的方式有4种：执行File→PrintAll打印所有图形；执行File→PrintJob打印操作对象；执行File→PrintPage打印指定的页面；执行File→PrintCurrent打印当前页。输出电路板图可以采用Gerber文件、绘图仪或一般打印机。本章小结印制板手工设计一般要经过规划印制电路板，放置元件、焊盘、过孔等图件，元件布局，手工布线，电路调整，输出PCB等几个过程。规划印制板时，要定义印制板的机械轮廓和电气轮廓，普通的电路设计中仅规划电气轮廓。印制板手工布局或布线完毕，可以使用3D功能观察布局、布线的效果。在PCB布线中，可以采用填充区加宽电源和地线，采用接地的铺铜进行屏蔽。不同板层上的布线可以通过过孔进行转换。设计完的印制板可以通过打印机或绘图仪输出PCB图。