EDA技术 第94讲 PCB板图设计D.pptx

HYIT第5章 PCB板图设计 5.1 PCB及分类 5.2 Protel 99 SE启动/关闭 1.3 界面管理 1.4 数据库文件 1.5 设计组管理 本章小结 思考与练习1返回主目录1HYIT5.1 PCB及分类 5.1.1 PCB及分类及分类 PCB(Printed circuit board PCB(Printed circuit board印刷电路板印刷电路板)2HYIT3HYIT4HYIT5HYIT单面板：电路板一面敷铜，另一面没有敷铜，敷铜的一面用来布线及焊接，另一面放置元件单面板成本低，但只适用于比较简单的电路设计双面板：电路板的两面都敷铜，所以两面都可以布线和放置元件，顶面和底面之间的电气连接是靠过孔实现的由于两面都可以布线，所以双面板适合设计比较复杂的电路，应用也最为广泛多层板：不但可以在电路板的顶层和底层布线，还可以在顶层和底层之间设置多个可以布线的中间工作层面用多层板可以设计更加复杂的电路6HYIT长度单位及换算：Protel 99 SE 的PCB编辑器支持英制（mil）和公制（mm）两种长度计量单位它们的换算关系是：100mils=2.54mm （其中1000mils=1Inches）。

执行菜单命令【View】/【Toggle Units】就能实现这两种单位之间的相互转换也可以按快捷键Q进行转换转换后工作区坐标的单位和其他长度信息的单位都会转换为mm（或mil）7HYIT1.Protel 99 SE提供了：信号层（Signal layers）内部电源/接地层（Internal plane layers）机械层（Mechanical layers）阻焊层（Solder mask layers）锡膏防护层（Paste mask layers）丝印层（Silkscreen layers）钻孔位置层（Drill Layers）其他工作层面（Others）5.1.2 PCB工作层 8HYIT1）信号层（Signal layers）信号层主要是用来放置元件和导线的顶层和底层）正片性质：线路或图元是覆铜区可有Mid Layer1-Mid Layer302）内部电源/接地层（Internal plane layers）内部电源/接地层主要用来放置电源线和地线物理层9HYIT3）机械层（Mechanical layers）机械层一般用于放置有关制板和装配方法的信息机械层1一般用于画板子的边框；机械层3一般用于画板子上的挡条等机械结构件；机械层4一般用于画标尺和注释等。

绘图层例：例：4 Port Serial Interface4 Port Serial Interface4）阻焊层（Solder mask layers）阻焊层有2个Top Solder Mask（顶层阻焊层）和Bottom Solder（底层阻焊层），用于在设计过程中匹配焊盘，并且是自动产生的 5）锡膏防护层（Paste mask layers）锡膏防护层的作用与阻焊层相似，但在使用“hot re-flow”（热对流）技术安装SMD元件时，锡膏防护层用来建立阻焊层的丝印10HYIT6）丝印层（Silkscreen layers）丝印层主要用于绘制元件的轮廓、放置元件的编号或其他文本信息7）钻孔层（Drill layer）钻孔层主要是为制造电路板提供钻孔信息，该层是自动计算的Protel 99 SE提供Drill guide和Drill drawing两个钻孔层8）禁止布线层（Keep Out Layer）禁止布线层用于定义放置元件和布线区域的9）多层（Multi layers）多层代表信号层，任何放置在多层上的元件会自动添加到所在信号层上，所以可以通过多层，将焊盘或穿透式过孔快速地放置到所有的信号层上。

11HYIT10）DRC错误层（DRC Errors）用于显示违反设计规则检查的信息11）连接层（Connection）该层用于显示元件、焊盘和过孔等对象之间的电气连线12HYIT2 设置工作层面设置方法可以执行菜单命令设置方法可以执行菜单命令【Design】/【Option】13HYIT进入进入【Option】选项卡，结选项卡，结果如图果如图5-8所所示在该选示在该选项卡中可对项卡中可对【Grid】（栅格）、（栅格）、【Electrical Grid】（电（电气栅格）、气栅格）、【Measurement】（计量单（计量单位）等选项位）等选项进行设定进行设定14HYIT1)设置信号层和内部电源/接地层执行菜单命令执行菜单命令【Design】/【Layer Stack Manager】15HYIT2)设置Mechanical layers执行菜单命令执行菜单命令【Design】/【Mechanical Layers】，16HYIT17HYIT5.1.3 PCB基本元素 18HYIT1 元件封装19HYIT20HYIT针脚式元件针脚式元件 所谓针脚式元件，就是元件的引脚是一根导线，安装元件时该导线必须通过焊盘穿过电路板焊接固定。

所以在电路板上，该元件的引脚要有焊盘，焊盘必须钻一个能够穿过引脚的孔（从顶层钻通到底层），下图所示为针脚式元件的封装图，其中的焊盘属性中的Layer板层属性必须设为MultiLayer21HYIT22HYIT表面贴装式元件 表面贴装式元件是直接把元件贴在电路板表面表面贴装式元件是直接把元件贴在电路板表面上它是靠粘贴固定的，所以焊盘就不需要钻孔了，上它是靠粘贴固定的，所以焊盘就不需要钻孔了，因此成本较低表面贴装式元件各引脚间的间距很因此成本较低表面贴装式元件各引脚间的间距很小，所以元件体积也较小由于安装时不存在元件小，所以元件体积也较小由于安装时不存在元件引脚穿过钻孔的问题，所以它特别适合于用机器进引脚穿过钻孔的问题，所以它特别适合于用机器进行大批量、全自动地进行机械化的生产加工下图行大批量、全自动地进行机械化的生产加工下图为表面贴装式元件的封装图，其中焊盘的为表面贴装式元件的封装图，其中焊盘的LayerLayer属性属性必须设置为单一板层，如必须设置为单一板层，如TopLayerTopLayer（顶层）或（顶层）或BottomLayerBottomLayer（底层）23HYIT24HYIT封装图结构封装图结构 不不管管是是针针脚脚式式元元件件还还是是表表面面贴贴装装式式元元件件，其其结结构构如如下下图图所所示示，可可以分为元件图、焊盘、元件属性以分为元件图、焊盘、元件属性3个部分，说明如下：个部分，说明如下：25HYIT元件元件封装封装 在在实实际际应应用用中中电电阻阻、电电容容的的名名称称分分别别是是AXIAL和和RAD，对对于于具具体体的的对对应应可可以以不不做做严严格格的的要要求求，因因为为电电阻阻、电电容容都都是是有有两两个管脚，管脚之间的距离可以不做严格的限制。

个管脚，管脚之间的距离可以不做严格的限制直直插插元元件件有有双双排排的的和和单单排排的的之之分分，双双排排的的被被称称为为DIP，单排的被称为，单排的被称为SIP表表面面贴贴装装元元件件的的名名称称是是SMD，贴贴装装元元件件又又有有宽宽窄窄之之分：窄的代号是分：窄的代号是A，宽的代号是，宽的代号是B介绍：介绍：protelprotel元件封装总结元件封装总结.doc.doc 芯片封装详细介绍芯片封装详细介绍.doc.doc26HYIT2 铜膜线简称导线，是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的27HYIT飞线：用来表示连接关系的线它只表示焊盘之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具备实质性的电气连接关系飞线在手工布线时可起引导作用，从而方便手工布线飞线是在引入网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间一旦完成实质性的电气连接，则飞线自动消失当同一网络中，部分电气连接断开导致网络不能完全连通时，系统就又会自动产生飞线提示电路不通利用飞线的这一特点，可以根据电路板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线28HYIT3 焊盘（Pad）作用是放置、连接导线（自由焊盘）和元件引脚。

29HYIT主要作用是实现不同板层间的电气连接过孔主要有3种穿透式过孔（Through）：从顶层一直打到底层的过孔半盲孔（Blind）：从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从某个中间层通到底层的过孔盲孔（Buried）：只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层或底层的过孔4 过孔（Via）丝印层主要用于绘制元件的轮廓、放置元件的编号或其他文本信息30HYIT5 字符丝印（Via）主要用于绘制元件的轮廓、放置元件的编号或其他文本信息31HYIT6 敷铜（多边形填充）印制线路板上的大面积敷铜常用于两种作用，一种是散热，一种用于屏蔽来减小干扰，如果说整块线路的地回路性质相同，可大面积敷铜在敷铜时最好采用栅格状铜箔32HYIT5.2 印制电路板的设计步骤 印制电路板的设计步骤 33HYIT5.3 PCB设计界面1 新建PCB文件2 文件管理3 工具条、状态栏、命令栏的显示和隐藏4 PCB设计系统管理5 层管理（打开 关闭 当前层）6 图纸平移34HYIT绘制第一张原理图对应的绘制第一张原理图对应的PCB35HYIT5.4 设置PCB设计环境5.4 1 设计参数设置菜单命令菜单命令【Design】/【Option】36HYIT37HYIT38HYIT5.4 设置PCB设计环境5.4 2 系统参数设置菜单命令菜单命令【Tools】/【prefernces】39HYIT5.5 规划电路板根据电路的规模以及公司或制造商的要求，具体确定所需制作电路板的物理外形尺寸和电气边界。

电路板规划的原则是在满足公司或制造商的要求的前提下，尽量美观且便于后面的布线工作Keep Out LayerMechanical layers40HYIT41HYIT42HYIT5.6 装入网络表与元件规划好电路板后，接着就是要装入网络表和元件网络表和元件是同时装入的网络表与元件的装入过程，实际上就是将原理图设计的数据装入印制电路板的设计系统PCB的过程43HYIT一、利用设计同步器装入网络表和元件的具体操作步骤如下在原理图编辑器中执行菜单命令【Design】/【Update PCB】，出现如图5-17所示的对话框44HYIT45HYIT46HYIT47HYIT48HYIT49HYIT二、利用原理图生成的网络表文件装入网络表和元件生成网络表的方法，可以在原理图的设计的工作环境下，执行菜单命令【Design】/【Create Netlist】，可以看到随后会出现网络表文件“*.net”在利用网络表文件装入网络表和元件时，可以在PCB编辑器中执行菜单命令【Design】/【Load Nets】，出现如图5-22所示的装入网络表的对话框50HYIT51HYIT52HYIT53HYIT54HYIT55HYIT5.7 元 件 布 局5.7.1 元件的自动布局Protel 99 SE提供了强大的元件自动布局的功能，可以通过程序算法自动将元件分开，放置在规划好的电路板电气范围内。

元件自动布局的实现方法可以执行菜单命令【Tppls】/【Auto Placement】/【Auto Placer】，出现如图5-27所示的对话框56HYIT对话框中选项的定义如下Cluser Placer】：成组布局方式Statistical Placer】：统计布局方式Quick Component Placement】：快速元件布局57HYIT58HYIT 【Group Components】：该选项的功能是将当前网络中连接密切的元件归为一组排列时该组的元件将作为整体考虑，默认状态为选中Rotate Component】：该选项的功能是根据当前网络连接与排列的需要使元件或元件组旋转方向若未选中该选项则元件将按原始位置放置默认状态为选中59HYIT 【Power N。