电子设计7

第七章印刷电路板设计一、结构特点§7.1概述印刷电路板是指用来连接各种实际元件的一块板。顶层和底层用于布置导线，中间层一般是由整片铜膜构成的电源或接地板层；层与层之间是绝缘层，用于隔离各个板层，使之不受干扰。针脚式元件粘贴式元件顶层绝缘层绝缘层绝缘层中间层元件引脚焊点底层图7-1典型的4层印刷电路板结构图导孔防焊层分为顶层防焊层(TopSolderMask)和底层防焊层(BottomSo1derMask)。防焊层要预留出焊点的位置，而将铜膜导线覆盖住。对于一个质量比较好的成品电路板来说，还需要包括一些其他的板层，如防焊层、丝印层等。丝印层分为顶层丝印层(TopSilkscreenOverlay)和底层丝印层(BottomSilkscreenOverlay)。用于印一些说明文字。二、设计流程1．绘制原理图、并生成网络表。2．进入印刷电路板设计系统，并设置其环境参数。3．设置电路板的有关参数，如电路板的大小、层数等。4．引入前面生成的网络表。5．布置各零件封装的位置。6．进行布线规则设置。包括：安全距离、导线形式等。7．进行自动布线。8.用打印机打印印刷电路图。§7.2印刷电路板上的组件一、零件封装零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置。不同的零件可以共用同一个零件封装；同一种的零件也可以有不同的零件封装。零件封装在设计电路原理图的时候，零件属性对话框中的“Footprint”编辑框中指定。零件封装分为两大类，即针脚式零件封装和表面粘着式零件封装。1.针脚式零件封装在焊接的时候需要先将零件针脚插入焊点导通孔中，然后再焊锡。其焊点的属性对话框中，“板层(Layer)”属性必须为“多板层(MultiLayer)”。2.表面粘着式零件封装的焊点只限于表面板层。其焊点的属性对话框中，“板层(Layer)”属性必须为单一表面，如“顶层(TopLayer)”或“底层(BottomLayer)”。图7-2针脚式零件封装图7-3表面粘着式零件封装零件封装的编号一般是：零件类型+焊点距离(焊点数)+零件外型尺寸。常用的几种零件的常用的封装形式如7-1所示。表7-1常用零件封装形式零件名称常用的封装形式二极管类零件DIODE0.4～DIODE0.7无极性电容类零件RAD0.1～RAD0.4电解电容类零件RB.2/.4～RB.5/1.0电阻类或无极性双端类零件AXIAL0.3～AXIAL1.0可变电阻类VR1～VR5AXIAL0.4表示此零件封装为轴状的，两个焊点间的距离为400mil；RB.2/.4表示电解电容类零件封装，引脚间距离为200mil，零件直径为400mil。DIP8表示双排直插式的零件封装，两排各4个引脚。二、铜膜导线(Trace)三、焊点(Pad)铜膜导线也称为铜膜走线，或简称走线，用于连接各个焊点、导孔，是印刷电路板中最重要的部分。焊点的作用是放置焊锡、连接导线和零件引脚。四、导孔(Via)导孔的作用是连接不同板层间的铜膜导线。导孔分为3种，即从顶层贯穿到底层的穿透式导孔，从顶层通到内层或从内层通到底层的盲导孔和内层之间的隐藏导孔。§7.3制作印刷电路板的准备工作一、初次生成网络表在绘制好原理图后，执行Design/CreateNetlist…命令即可*.net网络表文件。7-4铜膜导线的实例图7-5未封装的电路网络表图7-6已封装的电路网络表二、设置零件的封装形式对于电路原理图中没有设置封装形式的元件，应双击该元件，对其属性进行修改，在Footprint栏中输入响应的封装形式，然后单击OK即可。7-7给电阻元件设置封装§7.5印刷电路板编辑器的一些基本设置一、设置格点大小首先，执行File/New命令打开印刷电路板设计软件。在如图7-8中选择PCBDocument即可。或在电路原理图中执行Design/UpdatePCB命令。图7-8新建印刷电路板文档图7-7印刷电路板主页执行Design/Options命令图7-8电路扳属性设置对话框电路板属性对话框中有两个标签页，即“层(Layers)”标签页和“选项(Options)”标签页。在“选项(Options)”标签页中，格点(Grids)区域用于设置有关格点的选项，用于显示鼠标移动的最小单位值，ComponentX、ComponentY用于显示元件移动的最小距离单位值。再点击“层(Layers)”标签页，切换到如图7-7所示的“层(Layers)”标签页。图7-9“层(Layers)”标签页二、设置相对原点位置首先用鼠标左键单击位于设计窗口下方的板层标签栏中的“禁止布线层(KeepOutLayer)”标签，将“禁止布线层(KeepOutLayer)”层面切换成为当前层面。图7-10选择禁止布线层执行View/Toolbars/PlacementTools命令放置工具栏。三、绘制电路板边框7-11PlacementTools工具栏点击图标，将鼠标移动到合适的位置，单击鼠标左键就完成了对相对原点的设置。执行Place/Keepout/Track命令用鼠标绘制电路板的边框。图7-12绘制好的封闭正方形边框四、引入零件封装库文件执行Design/Add/RemoveLibrary命令引入零件封装库文件,如图7-10所示。图7-13执行Design/Add/RemoveLibrary命令所需要的库文件在安装目录DesignExplorer99\LibraryPcb\GenericFootPrints下，文件名为AdvPcb.ddb。图7-14已经加入AdvPcb.ddb§7.6引入网络表与组件的布局一、引入网络表首先将设计窗口下方的板层标签栏中的“项层(Top)”层面切换成为当前层面。执行Design/LoadNets…命令，将弹出下图所示的对话框。点击“浏览(Browse…)”，以浏览在本设计数据库中的所有网络表文件，如图7-16所示。图7-16浏览网络表文件图7-17引入网络表如果要引入网络表没有问题，在下面的状态(Status)栏中会显示“所有的宏已经生效(Allmacrosvalidated)”。单击“运行(Execute)”以确定引入网络表。图7-18引入网络表以后的电路板二、组件的布局执行Tools/AutoPlacement/AutoPlacer命令对电子元件进行自动布局。图7-19自动布局参数对话框只需要使用默认设置就可以了。用鼠标左键单击0K键以确定让系统进行自动布局。图7-20自动布局结果图7-21手动调整后的零件布局§7.7自动布线执行AutoRoute/All命令，弹出图7-22所示的对话框。图7-22自动布线设置单击“RoutAll”命令，即可自动布线。图7-23自动布线结果§7.8打印设置与打印1.在PCB设计界面下，执行命令File/New。一、PCB打印编辑界面的进入图7-24生成PCB打印文件2.双击PCBPrinter，PCB打印编辑界面。图7-25PCB打印编辑界面二、打印命令及设置1.File菜单介绍图7-26File采单界面全部打印打印工作图设打印页打印当前图1.SetupPrinter打印设置命令。图7-27SetupPrinter对话框打印方向设置打印边距设置系统默认设置打印要求设置打印比例设置(1)PrintScale设置总体打印比例，系统默认的是1.0。(2)XCorrectionX方向矫正，用来设置X方向的缩放比例，系统默认的是1.0。(3)YCorrection用于Y方向矫正，其作用同(2)。2.Edit采单图7-28Edit对话框3.View菜单图7-29View对话框图7-30View汉化框4.Tools采单图7-31Tools对话框（1）CreateFinal，生成一个分层打印文件。（2）CreateComposite，生成一个多层重叠打印文件。（3）CreatePower-PlaneSet,生成电源层打印文件。（4）CreateMaskSet,生成防焊层打印文件。（5）CreateDrillDrawings，生成钻孔图层打印文件。（6）CreateAssemblyDrawings，生成元件装配层打印文件。（7）CreateCompositeDrillGuide，生成复合钻孔导引层打印文件。§7.9设置文档选项对话框执行Design/Options命令，出现如图7-32所示的文档选项对话框。图7-32文档选项对话框板层选项选项一、“板层选项(Layers)”标签页1．信号板层区域(SignalLayers)信号层主要是由电气布线的敷铜板层组成。它包括顶层(Top)、底层(Bottom)和中间层。2．内部板层区域(InternalPlane)内部板层主要是用于布置电源和接地线。3．机械板层区域(Mechanical)机械板层主要是作为说明使用。4．防焊板层和锡膏板层区域(Masks)防焊板层包括顶层防焊层(TopSolder)和底层防焊层(BottomSolder)两层。锡膏板层主要用于产生表面安装所需要的专用的锡膏层。锡膏板层包括顶层锡膏层(TopPast)和底层锡膏层(BottomPost)两层。5．覆盖板层区域(Silkscreen)覆盖板层主要用于绘制零件外形轮廓以及标识零件序号等。覆盖扳层包括顶层覆盖层(TopOverlay)和底层覆盖层(BottomOverlay)两层。6．其他设置区域(Other)(1)禁止布线层(Keepout)：选中为显示禁止布线层。(2)复合层(MultiLayer)：选中为显示复合层。(3)钻孔导引层(Drillguide)：选中为显示钻孔导引层。(4)钻孔图层(Drilldrawing)：选中为显示钻孔图层。7．系统(System)(1)DRC错误(DRCErrors)：选中表示显示自动布线检查错误信息。(2)飞线(Connection)：选中表示显示飞线。(3)焊点通孔(PadHoles)：选中表示显示焊点通孔。(4)导孔通孔(ViaHoles)：选中表示显示导孔通孔。(5)第一格点(VisibleGrid1)：选中表示显示第一组格点。(6)第二格点(VisibleGrid2)：选中表示显示第二组格点。8．其他按键（1）“全开(AllOn)”表示将所有的板层都设置为显示，而不论上面有没有东西。（2）“全关(AllOff)”表示将所有的板层都设置为不显示，而不论有没有用。（3）“用了才开(UsedOn)”表示将用到的层打开，没有用到的层关闭。二、“选项(Options)标签页图7-33电路扳属性设置对话框1．格点(Grids)区域(1)SnapX表示X方向上光标可移动的最小距离。(2)SnapY表示Y方向上光标可移动的最小距离。(3)ComponentX表示图上零件在X方向上可移动的最小距离。(4)ComponentY表示图上零件在Y方向上可移动的最小距离。2．电子节点捕捉(ElectricalGrid)区域如果选中此功能，则在画导线的时候，如果在搜索半径内有电气节点，就会在该节点上显示一个大圆点。（1）Range设置电气节点搜索半径。（2）VisibleKind设置网格线形的种类，包括Dots（点线形）和Lines（直线形）两种。(3)MeasurementUnit设置度量单位单位，包括Metric（毫米mm）和Imperial（毫英寸mil）两种单位。§7.10设置系统参数对话框系统参数(Preferences)对话框是用于设置系统有关的参数，例如板层颜色、光标的形状、PCB设置等。执行Tools/Preferences命令，出现如图7-34所示的系统参数设置对话框。图7-34系统参数设置对话框。一、“选项(Options)”标签页1．编辑(Editingoptions)区域（1）OnlineDRC自动布线在线检测。（2）SnapToCenter移动到参考点：选中表示在移动零件封装或者字符串时，光标会自动移动到零件封装或字符串的平移参考点上。（3）ExtendSelection延长选择：选中表示在选取印刷电路图上的零件的时候，不取消原来的选择。（4）Re