印制电路板设计系统

印制电路板(PCB)设计系统前面对原理图的设计进行了详细介绍，通过学习已经掌握了原理图设计的基本方法，本节开始进入Protel99的另一个重要部分——印制电路板设计系统AdvancedPCB，学习印制电路板的设计方法。只有掌握了印制电路板设计系统才能真正进行实际电路板的设计工作。本节主要内容印制电路板(PCB)的布线流程启动Protel99-PCB编辑器PCB编辑器的画面管理设置电路板工作层面设置工作参数一、印制电路板(PCB)的布线流程对于初次接触印制电路板设计的设计者来说，首先面临的问题就是设计工作中究竟包括哪些步骤、应从什么地方入手、各个步骤之间的衔接关系是什么？因此在利用Protel99进行印制电路板的设计工作之前，必须了解设计工作的基本工序。通常要先设计印制电路板的尺寸、外形，然后再设置习惯性的环境参数，一般情况下，环境参数设置是一次完成的，以后不再修改了，之后就可以装入预先准备好的网络表以及元件的外形，布置好各个元件后即可开始自动布线，布线结束后再进行相应的手工调整，一块印制电路板就设计好了。印制电路板的布线流程，基本上可以划分为以下几个步骤，如下图所示：规划电路板设置参数载入网络表及元件的封装布置元件自动布线手工调整存盘及打印输出开始结束1.绘制原理图及生成网络表印制电路板的工作首先是绘制原理图，然后由原理图生成相应的网络表，而网络表正是印制电路板自动布线的基础和灵魂。2.规划电路板在绘制印制电路板之前，必须对所用的电路板进行初步的规划，比如是采用单面板、双面板还是多层电路板，电路板需要多大的尺寸，元件采用什么样的封装形式，是双列直插(DIP)还是其他形式，元件的安装位置等。这步工作很重要，直接影响后续工作的进行。3.启动Protel99印制电路板(PCB)编辑器顾名思义，这步工作就是如何进入Protel99印制电路板(PCB)编辑器的编辑环境。4.设置参数启动编辑器后，要对元件的布置参数、板层参数、布线参数等进行相应的设置。其中有些参数可以直接采用系统的默认值，有些参数必须根据设计要求进行修改，而有些参数可以根据自己的习惯进行设置。总之，参数的设定是在满足设计要求的前提下尽量符合设计人员的个人习惯，所以因人而异。5.装入网络表及元件的封装这一步工作是整个设计工作中一个非常重要的环节，前面已经再三强调，网络表是自动布线的灵魂，也是原理图编辑软件与印制电路板设计软件之间的接口和桥梁，对于每一个装入的元件还必须有相应的外形即所谓的封装形式，这也是自动布线中所不能缺少的，对元件封装的说明包含在网络表中。6.布置元件在设定好的电路板的尺寸和外形并装入网络表后，程序会自动装入元件，并自动将元件布置在电路板的边界内，尽管程序可以自动根据电路板的外形尺寸布置各个元件的位置，但是毕竟不可能完全满足设计的要求，因此还要对元件的位置进行手工调整。7.自动布线与手工调整Protel99的自动布线功能十分强大，只要各种参数设置合理、元件的位置布置得当，自动布线的成功率几乎是100%，但是由于算法的限制以及用户的特殊要求或习惯，自动布线往往也有许多不尽人意的地方，还必须靠手工进行调整。手工布线中有很多至关重要的窍门，真正掌握了手工布线的技巧才算是真正学会了印制电路板的设计。8.印制电路板文件的保存及打印输出完成布线后应该及时地将文件进行存盘保存及打印输出。二、启动Protel99-PCB编辑器启动印制电路板(PCB)编辑器：(1)新建或打开一个设计数据库文件(*.ddb)(2)进入设计文件夹“Documents”。(3)执行菜单命令【File】/【New】，出现如下图所示的选择文件类型对话框。(4)双击该对话框中的图标即可创建一个新的元件库文件，默认的文件名为“PCB1”。在工作窗口中该文件的图标上单击或在设计浏览器中该文件的文件名上双击鼠标左键，即可进入如下图所示的印制电路板编辑器。三、PCB编辑器的画面管理首先打开一个印制电路板(PCB)文件，如下图所示，下面就以这个PCB图为例进行介绍。1.画面的移动(1)利用工作窗口的滚动条将鼠标箭头放在工作窗口下部或右侧滚动条的箭头按钮上，按下鼠标左键不放，窗口中画面机会移动。(2)利用印制电路板浏览器(BrowsePCB)PCB浏览器下部的小窗口中显示的是缩小的整张图纸，如下图所示，当利用滚动条移动画面时，这个小窗口会有一个虚线框随着一起移动，将鼠标箭头移到小窗口的虚线框中，按下左键不放，然后拖动鼠标，此时窗口中的画面就会随着虚线框移动。2.画面的放大当设计人员需要观察图纸局部线路图的具体情况，以便做进一步编辑、调整、修改时，往往需要将工作画面进行放大，Protel99中对画面的放大可以通过以下两种方法实现。执行那个菜单命令【View】/【ZoomIn】。单击主工具栏中的按钮，则当前画面会放大1次。3.画面的缩小当设计人员设计较大版面的线路时，往往需要观察整张图纸的情况，以便了解整个电路板的布局，这时就要对画面进行缩小显示。Protel99中对画面的缩小可以通过以下两种方法实现。执行那个菜单命令【View】/【ZoomOut】。单击主工具栏中的按钮，则当前画面会缩小1次。对画面的放大和缩小还可以通过键盘快捷键的方法来实现，按“PageUp”键一次可以将画面放大一次，按“PageDown”键一次可以将画面缩小一次。4.设定区域放大同原理图设计系统一样，可以对自己设定的区域进行放大，包括角对角放大和中心放大。(1)角对角放大。执行菜单命令【View】/【Area】，会出现十字光标，将光标移到所要放大的区域，点击鼠标左键确定放大区一角，然后用光标拖出一个适当的虚线框选定所要放大的区域，最后单击鼠标左键确定放大区域的另一角，这时所选中的区域就会被放大，显示在工作窗口中。执行角对角放大命令还可以用鼠标左键单击主工具栏中的按钮。(2)中心放大。执行菜单命令【View】/【AroundPoint】，会出现十字光标，将光标移到所要放大的区域，点击鼠标左键确定放大区的中心，然后用光标拖出一个适当的虚线框选定所要放大的区域，最后单击鼠标左键确定放大区域的另一角，即可放大所选定的区域。5.显示整个图形文件显示当前工作窗口的整个设计图形文件可执行菜单命令【View】/【FitDocument】，执行菜单命令后的结果如下图所示。显示整个图形文件还可以单击主工具栏中的按钮。6.显示整个电路板Protel99还提供了另外一种画面的显示功能，即显示整个电路板，这样可以使用户方便快捷地查找线路，实现该功能的方法是执行菜单命令【View】/【FitBoard】，执行菜单命令后的结果如下图所示。7.采用上一次显示比例显示设计者在对画面进行缩放的过程中，如果想要恢复上一次显示的画面，即以最近一次的比例进行缩放显示，可执行菜单命令【View】/【ZoomLast】。8.刷新画面执行菜单命令【View】/【Refresh】来刷新画面，刷新画面还可以使用快捷键“End”，快捷键的使用既可以在空闲状态下进行，也可以在命令状态下进行。9.PCB各工具栏、状态栏、命令行、浏览器的打开与关闭PCB系统的状态栏、命令行、浏览器的打开与关闭和原理图设计系统完全相同，参照前面章节介绍，这里只简单介绍一下PCB设计系统所用到的放置工具栏(PlacementTools)的打开与关闭。放置工具栏(PlacementTools)如下图所示。打开或关闭放置工具栏(PlacementTools)可执行菜单命令【View】/【Toolbars】/【PlacementTools】。绘制导线。对应的菜单命令【Place】/【Track】。放置焊盘。对应的菜单命令【Place】/【Pad】。放置过孔。对应的菜单命令【Place】/【Via】。放置字符串。对应的菜单命令【Place】/【String】。放置位置坐标。对应的菜单命令【Place】/【Coordinate】。放置尺寸标注。对应的菜单命令【Place】/【Dimension】。设置坐标原点。对应的菜单命令【Edit】/【Origin】/【Set】。放置元件。对应的菜单命令【Place】/【Component】。边缘法绘制圆弧。对应的菜单命令【Place】/【Arc(Edge)】。中心法绘制圆弧。对应的菜单命令【Place】/【Arc(Certer)】。放置矩形填充。对应的菜单命令【Place】/【Fill】。放置多边形填充。对应的菜单命令【Place】/【PolygonPlane】。放置内部电源/接地层。对应的菜单命令【Place】/【SplitPlane】。粘贴剪贴板中内容。对应的菜单命令【Edit】/【PasteSpecial】。(1)绘制导线Protel99-PCB中绘制导线的方法和具体步骤如下：单击放置工具栏(PlacementTools)中的按钮或执行菜单命令【Place】/【Track】，光标变为十字形状，即可开始绘制导线。将光标移动到所需位置，单击确定导线的起点。然后移动光标，在导线的每一个转折点处单击确认，即可绘制出一段直导线。在导线终点处单击确认后，单击鼠标右键，即可完成整个一条导线的绘制工作，如下图所示。执行绘制导线命令也可以使用快捷键P/T(2)放置焊盘执行放置焊盘命令也可以使用快捷键P/P单击放置工具栏(PlacementTools)中的按钮或执行菜单命令【Place】/【Pad】。光标变为十字形状，并带着一个焊盘，如下图所示，移动光标到需要放置焊盘的位置处，单击确认，即可将一个焊盘放置在光标所在的位置。(3)放置过孔执行放置焊盘命令也可以使用快捷键P/V单击放置工具栏(PlacementTools)中的按钮或执行菜单命令【Place】/【Via】。光标变为十字形状，并带着一个过孔出现在工作区，如下图所示，将光标移动到需要放置过孔的位置，单击确认，即可将一个过孔放置在光标当前所在的位置。(4)放置字符串单击放置工具栏(PlacementTools)中的按钮或执行菜单命令【Place】/【String】。光标变为十字形状，并带着一个默认的字符串出现在工作区，如下图所示。按“Tab”键，则会出现字符串属性对话框。在该对话框中可以对字符串的内容(Text)、高度(Height)、宽度(Width)、字体(Font)、所处工作层面(Layer)、放置角度(Rotation)、放置位置坐标(X-Location,Y-Location)等进行选择或设定。用户还可以选择镜像(Mirror)、锁定(Locked)、选中(Selection)等功能。字符串的内容既可以从下拉列表中选择，也可以由用户直接输入，这里选择字符串内容为【.Comment】,字体为【Default】，所处工作层面设定为【Multilayer】，放置角度为水平，其他选项采用系统默认设置。设置好的对话框如下图。设置字符串后，单击对话框中“OK”按钮确认即可，之后会出现下图。执行放置字符串命令也可以使用快捷键P/S(5)放置位置坐标单击放置工具栏(PlacementTools)中的按钮或执行菜单命令【Place】/【Coordinate】。光标变为十字形状，并带着当前位置的坐标出现在工作区，如下图所示。随着光标的移动，坐标值也相应的改变。按“Tab”键，即可进入坐标属性对话框。在该对话框中可以设置位置坐标的有关属性，这里选择所处工作层面(Layer)为【TopOverlay】，其他则使用系统默认设置，如下图所示。设置好位置坐标属性后，单击对话框中的“OK”按钮确认即可。然后将光标移到所需位置，单击即可将当前位置的坐标放置在工作平面上。在没有将位置坐标放置在工作平面上之前，通过属性对话框设置位置坐标值(X-Location,Y-Location)是没有任何意义的，用户可以在放置了位置坐标后，用鼠标左键双击该坐标，然后再出现的位置坐标属性对话框中重新将坐标值(X-Location,Y-Location)设定为所需的值。(6)放置尺寸标注按“Tab”键，会出现如下图所示的设置尺寸标注