如何快速掌握PCB四层板

四层电路板布线方法一般而言，四层电路板可分为顶层、底层和两个中间层。顶层和底层走信号线，中间层首先通过命令DESIGN／LAYERSTACKMANAGER用ADDPLANE添加INTERNALPLANE1和INTERNALPLANE2分别作为用的最多的电源层如VCC和地层如GND（即连接上相应的网络标号。注意不要用ADDLAYER，这会增加MIDPLAYER，后者主要用作多层信号线放置），这样PLNNE1和PLANE2就是两层连接电源VCC和地GND的铜皮。如果有多个电源如VCC2等或者地层如GND2等，先在PLANE1或者PLANE2中用较粗导线或者填充FILL（此时该导线或FILL对应的铜皮不存在，对着光线可以明显看见该导线或者填充）划定该电源或者地的大致区域（主要是为了后面PLACE／SPLITPLANE命令的方便），然后用PLACE／SPLITPLANE在INTERNALPLANE1和INTERNALPLANE2相应区域中划定该区域（即VCC2铜皮和GND2铜片，在同一PLANE中此区域不存在VCC了）的范围（注意同一个PLANE中不同网络表层尽量不要重叠。设SPLIT1和SPLIT2是在同一PLANE中重叠两块，且SPLIT2在SPLIT1内部，制版时会根据SPLIT2的边框自动将两块分开(SPLIT1分布在SPLIT的外围)。只要注意在重叠时与SPLIT1同一网络表的焊盘或者过孔不要在SPLIT2的区域中试图与SPLIT1相连就不会出问题）。这时该区域上的过孔自动与该层对应的铜皮相连，DIP封装器件及接插件等穿过上下板的器件引脚会自动与该区域的PLANE让开。点击DESIGN／SPLITPLANES可查看各SPLITPLANES。protel99的图层设置与内电层分割PROTEL99的电性图层分为两种，打开一个PCB设计文档按，快捷键L，出现图层设置窗口。左边的一种（SIGNALLAYER)为正片层，包括TOPLAYER、BOTTOMLAYER和MIDLAYER，中间的一种(INTERNALPLANES)为负片层，即INTERNALLAYER。这两种图层有着完全不同的性质和使用方法。正片层一般用于走纯线路，包括外层和内层线路。负片层则多用来做地层和电源层。因为在多层板中的。地层和电源层一般都是用整片的铜皮来作为线路（或做为几个较大块的分割区域），如果用MIDLAYER即正片层来做的画则必须用铺铜的方式来实现，这样将使整个设计数据量非常大，不利于数据交流传递，且会影响设计刷新速度。而用负片则只需在外层与内层的连接处生成一个花孔（THERMALPAD）即可，对于设计和数据传递都非常有利。内层的添加与删除在一个设计中，有时会遇到变换板层的情况。如把较复杂的双面板改为四层板，或把对信号要求较高的四层板升级为六层板等等。这时需要新增电气图层，可以按如下步骤操作：DESIGN-LAYERSTACKMANAGER，在左边有当前层叠结构的示意图。点击想要添加新层位置的上面一个图层，如TOP,然后点击右边的ADDLAYER(正片）或ADDPLANE(负片），即可完成新图层的添加。注意如果新增的图层是PLANE(负片）层的话，一定要给这个新层分配相应的网络（双击该层名）!这里分配的网络只能有一个（一般地层分配一个GND就可以了），如果想要在此层（如作为电源层）中添加新网络，则要在后面的操作中做内层分割才能达到，所以这里先分配一个连接数量较多的网络即可。如点击ADDLAYER则会新增一个MIDLAYER（正片），应用方法和外层线路完全相同。如果想应用混合电气层，即既有走线又有电源地大铜面的方法，则必须使用ADDLAYER来生成的正片层来设计（原因见下）。内电层的分割如果在设计中有不只一组电源，那可以在电源层中使用内层分割来分配电源网络。这里要用到的命令是：PLACE-SPLITPLANE,在出现的对话框中设定图层，并在CONNECTTONET处指定此次分割要分配的网络，然后按照铺铜的方法放置分割区域。放置完成后，在此分割区域中的有相应网络的孔将会自动生成花孔焊盘，即完成了电源层的电气连接。可以重复操作此步骤直到所有电源分配完毕。当内电层需要分配的网络较多时，做内层分割比较麻烦，需要使用一些技巧来完成。此处还需要注意一个问题：PROTEL中有两种大铜皮的电气连接方式（不包括PLACEFILL),一种为POLYGONPLANE,即普通的覆铜，此命令只能应用于正片层，包括TOP/BOT/MIDLAYER，另一种为SPLITPLANE,即内电层分割，此命令只能应用于负片层即INTERNALPLANE。应注意区分这两个命令的使用范围。修改分割铺铜的命令：EDIT-MOVE-SPLITPLANEVERTICES。一、准备工作新建一个DDB文件,再新建相关的原理图文件,并做好相关准备设计PCB的准备工作，这个相信想画四层板的朋友都会,不用我多讲了。二、新建文件新建一个PCB文件,在KeepOutLayer层画出PCB的外框,如下图，用过Protel的朋友们应该都会。三、设置板层在PCB界面中点击主菜单Design再点击LayerStackManager如图：点击后弹出下面的层管理器对话框,因为在Protel中默认是双面板，所以，我们看到的布线层只有两层。现在我们来添加层，先单击左边的TopLayer,再单击层管理器右上角的AddPlane按钮，添加内电层，这里说明一下，因为现在讲的是用负片画法的四层板，所以，需要添加内电层，而不是AddLayer。单击后，将在TopLayer的下自动增加一个层,双击该层，我们就可以编辑这一层的相关属性，如下图：在Name对应的项中，填入VCC，点击确定关闭对话框，也就是将该层改名为VCC，作为设计时的电源层。按同样的方法，再添加一个GND层。完成后如图：四、导入网络回到原理图的界面，单击主菜单Design==UpdatePCB如图:=选择要更新的PCB文件，点击Apply，再点击左边的，查看我们在原理图中所做的设计是否正确。这里，我们把项打上勾，只查看错误的网络。在这里，我们没有发现有任何错误网络时，可以单击将网络导入PCB文件了。这种导入网络的方法是Protel的原理图导入网络到PCB的一个很方便的方法，不用再去生成网络表了。同时，修改原理图后的文件，也可用此方法快速更新PCB文件。五、布局由于这个基本大家都会，所以省略了,完成后如图:六、设置内电层我们再执行主菜单Design下的LayerStackManager弹出层管理器，双击VCC层，在弹出的对话框中，在Netname的下拉对话框中选择VCC网络，给这一层真正定义为VCC网络，之前的只是取个VCC的名称而已，与VCC网络相同的元件管脚及过孔，均会与该层自动连接，从而不用布线。用同样的方法给GND层定义网络，将其定义为GND网络。点击OK关闭对话框。这时，我们发现，在PCB中，有些元件的PAD的中心有一个十字，这是因为，这个焊盘的网络是VCC或者GND，说明已经与相对应的网络连通。如图：在图中，焊盘上的十字架的颜色就代表相对应连接内电层的颜色。如：内电层GND为棕色，则焊盘的十字也为棕色。七、布线[800字…………省略]八、内电层分割当TopLayer与BottomLayer层没有足够的空间来布信号线时，而又不想增加更多的信号层,我们就需要将这些信号线走在内电层上，做法如下：先确定要走在内电层的网络，再单击主菜单Place,选择项。如图：弹出分割内电层的对话框，如图：在ConnecttoNet中选择一个要布在内电层的网络，这里，假如，我们选AA1网络，在中，我们设置为0.5mm,这就是在内电层中与其它网络的距离。这个尽量设大一点，至少在0.3mm以上，一般为0.5mm，因为，在内层中，间距太小会导致生产时不良率较高。在Layer中，我们选VCC,（建议不要在层做内层分割，因为，在设计时，尽量保持的完整性，提高抗干扰能力。）设置好后点OK，再在PCB中找到AA1网络的PAD处画线，将要布在该层的PAD或VIA包围起来，形成一个闭合的多边形。（注意，这个线在内层中，是无铜区域，也就是在顶层的线与线中的间隙，所以，不能画到与焊盘重叠）如图：这时，网络为AA1的PAD中心也多了个十字架，说明，AA1网络已经从VCC层将这里焊盘连接起来了，注：千万注意，在内电层中不要再对这些焊盘进行走线了。九、看内电层在PCB内层设置完毕后，我们要来查看内层是否正确，当然，最先是用眼睛来查看整个板了。下面，我们来看看下面这个图:前面已经讲过，带十字PAD是已经和内电层对应网络连接OK的，我们要怎么查看这个PAD是否有铜铂连接呢？其实只要想象力丰富一点的人，就会知道，PCB中负片做法：就是有画线的地方就是没有铜铂的区域，那么，在上图中，黑色的区域在做出PCB板后，就是有铜铂的区域了，现在，我们可以用一种简单的方法去查看。首先，在PCB界面中，点击主菜单Tool(T下的选项(或按T、P快捷键），打开参数设置对话框:然后、单击颜色选项卡，打开颜色设置对话框，如图：假如我们要查看的是VCC内电层，这里，我们将的颜色设置为深一点的颜色，如棕黑色；再将背景色设为平常的红色，单击OK关闭对话框。再次，我们关掉其它的一些不需要的层，如：丝印层等，方便我们查看PCB，下面我们再来看一下PCB文件，如图：在图中，红色区域就是有铜铂的地方（也就是内电层中没有画线之处），在棕黑色的区域，就是无铜铂区（就是内电层中有画线的区域），这样，这块板就像被铺了铜的PCB文件一样了。PCB的最后文件，如图：哈哈，一块四层板完成了!!!一、印制板设计要求1、正确这是印制板设计最基本、最重要的要求，准确实现电原理图的连接关系，避免出现“短路”和“断路”这两个简单而致命的错误。这一基本要求在手工设计和用简单CAD软件设计的PCB中并不容易做到，一般的产品都要经过两轮以上试制修改，功能较强的CAD软件则有检验功能，可以保证电气连接的正确性。2、可靠这是PCB设计中较高一层的要求。连接正确的电路板不一定可靠性好，例如板材选择不合理，板厚及安装固定不正确，元器件布局布线不当等都可能导致PCB不能可靠地工作，早期失效甚至根本不能正确工作。再如多层板和单、双面板相比，设计时要容易得多，但就可靠而言却不如单、双面板。从可靠性的角度讲，结构越简单，使用面越小，板子层数越少，可靠性越高。3、合理这是PCB设计中更深一层，更不容易达到的要求。一个印制板组件，从印制板的制造、检验、装配、调试到整机装配、调试，直到使用维修，无不与印制板的合理与否息息相关，例如板子形状选得不好加工困难，引线孔太小装配困难，没留试点高度困难，板外连接选择不当维修困难等等。每一个困难都可能导致成本增加，工时延长。而每一个造成困难的原因都源于设计者的失误。没有绝对合理的设计，只有不断合理化的过程。它需要设计者的责任心和严谨的作风，以及实践中为断总结、提高的经验。4、经济这是一个不难达到、又不易达到，但必须达到的目标。说“不难”，板材选低价，板子尺寸尽量小，连接用直焊导线，表面涂覆用最便宜的，选择价格最低的加工厂等等，印制板制造价格就会下降。但是不要忘记，这些廉价的选择可能造成工艺性，可靠性变差，使制造费用、维修费用上升，总体经济性不一定分理处，因此说“不易”。“必须”则是市场竞争的原则。竞争是无情的，一个原理先进，技术高新的产品可能因为经济性原因夭折。体会：1、要有合理的走向：如输入/输出，交流/直流，强/弱信号，高频/低频，高压/低压等，它们的走向应该是呈线形的(或分离)，不得相互交融。其目的是防止相互干扰。最好的走向是按直线，但一般不易实现，最不利的走向是环形，所幸的是可以设隔离带来改善。对于是直流，小信号，低电压PCB设计的要求可以低些。所以“合理”是相对的。2、选择好接地点：小小的接地点不知有多少工程技术人员对它做过多少论述，足见其重要性。一般情况下要求共点地，如：前向放大器的多条地线应汇合后再与干线地相连等等。现实中，因受各种限制很难完全办