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1、2,第10章 基础PCB设计,内容提示： 本章中对使用PCB编辑器进行PCB设计的过程做基本的介绍，涉及规划电路板、引入网络表、元件布局、自动布线、设计规则的检查以及结果输出等步骤中的基本操作。 本章内容是进行PCB设计的基础，主要让读者熟悉PCB的设计环境、PCB设计的一般流程以及设计过程中的基本操作，为后面深入学习PCB设计技巧打下良好的基础。 学习要点： 规划电路板 引入网络表 元件的手工布局 PCB的自动布线 进行DRC检查 使用绘图工具修饰电路板 电路板的打印输出,3,10.1 规划电路板,下面就具体介绍一下其操作过程。 (1)新建一个PCB文件并打开。 (2)用鼠标左键单击放置对象
2、工具栏中的按钮，对应选择EditOriginSet命令，用于在工作区设置相对原点，此时光标变为十字形，如图10.1所示，选择工作区的某一点，单击鼠标左键，即可将相对原点设于该点，之后的坐标都会以这一点为基准进行显示，这样可以方便PCB的设计。 (3)用鼠标左键单击工作区下方的板层切换按钮中的KeepOutLayer按钮，将禁止布线层设置为当前层，如图10.2所示。,4,10.1 规划电路板,(4)用鼠标左键单击放置对象工具栏上的按钮，对应于选择PlaceKeep OutTrack命令，用来绘制电气边框，此时光标变为十字形，通过单击鼠标左键确定边框线的一端，然后单击鼠标左键确定另一端，即可绘制出
3、一条边框线，如此绘制一个矩形区域作为电气边界，如图10.3所示。 (5)单击鼠标右键，退出绘制边框线状态。 这样就确定好了PCB的电气范围。,5,10.2 由原理图生成PCB,在一般的设计中会首先进行电路原理图的设计，然后以原理图为基础进行PCB的设计。在Protel 99 SE中由设计好的原理图生成PCB文件有两种途径：直接在原理图中更新PCB文件；通过引入网络表生成PCB。下面分别进行介绍。,6,10.2.1 由原理图直接生成PCB,Protel 99 SE支持在原理图中直接进行PCB文件的更新，这是Protel 99 SE的新功能。下面就对其具体步骤进行介绍。 (1)首先打开设计好的原理
4、图文件，如图10.4所示。 (2)选择DesignUpdate PCB菜单命令，如图10.5所示。 (3)此时会打开如图10.6所示的对话框，在这里进行原理图和PCB文件的同步设置，通过建立同步关系，可以实现原理图和PCB文件之间的相互更新，既可以通过修改原理图直接对PCB电路进行相应的修改，也可按照PCB文件中的修改更新原理图文件。,7,10.2.1 由原理图直接生成PCB,(4)设置好原理图与PCB文件的同步选项后可以用鼠标左键单击对话框左下角的Preview Changes按钮，打开如图10.8所示的预览PCB更改对话框。在该对话框中列出了将会对目标PCB文件所作的各种修改。如选中Onl
5、y show errors复选框则仅会显示存在错误的条目。可以通过单击Report按钮生成同步设置报表文件，如图10.9所示。 (5)用鼠标左键单击Execute按钮，即可将原理图中的元件及其连接关系引入PCB文件中，如图10.10所示。,8,10.2.2 引入网络表,下面就来具体地介绍一下其操作步骤。 (1)新建一个PCB文件并打开。 (2)选择DesignLoad Nets菜单命令，如图10.11所示，这时会打开如图10.12所示的加载网络表设置对话框。 (3)用鼠标左键单击Browse按钮，打开如图10.13所示的网络表文件选择对话框。,9,10.2.2 引入网络表,(4)选择要加载的网
6、络表文件，单击OK按钮，回到加载网络表设置对话框，如图10.14所示，可以看到所选网络表会将当前PCB文件所作的修改列在对话框中。 (5)用鼠标左键单击Execute按钮即可将所选网络表加载，结果如图10.15所示。,10,10.2.3 常见错误和警告,如图10.16所示，开始在PCB中加载网络表时，经常会遇到很多错误，主要有以下几种。 1Error：Footprint * not found in Library 发生此错误的原因是由于在原理图中没有为元件指定封装形式，或是所指定的封装在当前加载的封装信息库中没有定义。 2Warning：Alternative footprint * 发生该
7、错误的原因是系统在加载元件封装时在库中没有发现相应的定义，但发现了此元件可选的其他封装形式，并进行了替换。 3Error：Component not found 发生此错误的原因是由于前面的错误使得元件没有加入网络宏中，所以在加入网络时显示了元件没有找到的错误，一般在改正了前面的元件封装问题之后，这里的错误也会随之被修正。,11,10.2.4 网络表的管理,对网络表文件不能直接进行修改。要对网络表进行修改，一是修改原理图中的相应设置，然后重新生成网络表，二是在加载时对具体条目进行修改。 用鼠标左键双击加载的条目，可以打开如图10.22所示的宏命令修改对话框，在这里可以修改由网络表生成的宏命令的
8、类型及其参数。,12,10.3 元 件 布 局,加载网络表并完全正确后，PCB中就有了与原理图中相对应的各个元件，同时，各个元件之间的电气连接关系也根据原理图的定义用飞线表示出来，如图10.28所示。,13,10.3.1 元件的选取和移动,在对元件布局时，一般先按功能模块对整体进行规划，然后将相互之间联系最紧密的元件尽量靠近，从而方便布线，并易使连线缩短。在这一过程中，免不了要频繁进行元件的选取和移动。在PCB中，元件的选取和移动操作同原理图中类似，下面就进行具体的介绍。 1选取对象 (1)通过主工具栏按钮 (2)通过菜单命令 (3)使用键盘快捷键 (4)通过设置对象属性 2移动对象 (1)拖
9、动单个元件 (2)拖动多个对象 (3)使用主工具栏按钮 (4)通过执行菜单命令 (5)使用键盘快捷键,14,10.3.2 对齐元件,PCB最终是要制作出来的，出于美观的考虑，也需要元件的放置要尽量整齐。为满足这种需求，Protel 99 SE的PCB设计器提供了多种元件排列命令，在ToolsInteractive Placement菜单下，如图10.42所示。 此外Protel 99 SE还专门提供了元件排列工具栏，如图10.43所示。,15,10.4 自 动 布 线,调整好布局后，就可以进行PCB的布线了。这里仅对PCB的自动布线功能进行一些简单介绍。对于元件比较少、连接关系不复杂的PCB应
10、用，使用默认的自动布线功能就能够很轻松地完成。具体操作过程如下。 (1)选择Auto RouteAll菜单命令，如图10.49所示，打开如图10.50所示的自动布线设置对话框。 (2)对自动布线的选项进行设置。 (3)设置好自动布线参数，单击Route All按钮，开始布线。 布线结果如图10.52所示。,16,10.5 设计规则检查,对PCB进行布线后，可以应用Protel 99 SE提供的设计规则检查(Design Rule Check，DRC)功能对其进行检查，该功能可以确定设计是否满足设计规则。DRC可以测试各种违反走线的情况，如安全错误、未走线网络、线宽冲突等。在电路不很复杂的时候，
11、主要是检查是否有未连接的引脚以及是否有冲突等，从而避免一些疏忽导致的错误，提高PCB的正确性。,17,10.5.1 检查选项设置,如图10.53所示，执行ToolsDesign Rule Check菜单命令，打开如图10.54所示的检查选项设置对话框。 其中各选项含义如下。 (1)Routing Rules选项组 (2)Manufacturing Rules选项组 (3)High Speed Rules选项组 (4)Signal Integrity Rules选项组 (5)Placement Rules选项组 (6)Options选项组,18,10.5.2 运行DRC,设置好需要进行检查的内容
12、，用鼠标左键单击Run DRC按钮，开始进行规则检查。检查结束后会生成一个报表文件，如图10.56所示。其中记录了运行DRC的参数以及检查到的冲突信息。,19,10.6 使用绘图工具,10.6.1 放置工具栏 同原理图设计类似，在PCB编辑器中也提供了绘图工具，用户可以应用这些工具在PCB图中放置一些说明性的符号，便于对PCB的理解。如图10.57所示。,20,10.6.2 放置字符串,在绘制PCB时，经常要在板上放置一些文字，作为说明或注释。放置字符串的步骤如下。 (1)用鼠标左键单击放置工具栏中的按钮，或执行PlaceString菜单命令，此时光标变为十字形，并带有一个即将放置的字符串。
13、(2)在适当位置单击鼠标左键，即可放置一个字符串，如图10.58所示。 (3)此时光标仍然处于放置字符串状态，可以继续放置下一个字符串。 (4)单击鼠标右键或按键盘上的Esc键，结束或取消放置。,21,10.6.3 放置坐标,在PCB中可以放置某一点的坐标值，其操作步骤如下。 (1)用鼠标左键单击放置工具栏中的按钮，或执行PlaceCoordinate菜单命令，此时光标变为十字形，并带有光标当前位置的坐标值。 (2)在适当位置单击鼠标左键，即可放置坐标对象，如图10.60所示。 (3)此时光标仍然处于放置字符串状态，可以继续放置下一个坐标。 (4)单击鼠标右键或按键盘上的Esc键，结束或取消放
14、置。,22,10.6.4 放置尺寸标注,在PCB中还可以放置尺寸标注，方便电路板的制作，其操作步骤如下。 (1)用鼠标左键单击放置工具栏中的按钮，或选择PlaceDimension菜单命令，此时光标变为十字形，并带有尺寸标注符号。 (2)在适当位置单击鼠标左键，确定尺寸标注的一个点。 (3)拖动鼠标到下一个点，此时会出现两个点之间的距离标注，单击鼠标左键确定第二点，如图10.62所示。 (4)此时光标仍然处于放置尺寸标注状态，可以继续放置下一个尺寸标注。 (5)单击鼠标右键或按键盘上的Esc键，结束或取消放置。,23,10.6.5 绘制圆和圆弧,在PCB编辑器中提供了多种绘制圆弧的方法，分别介
15、绍如下。 1边缘法 边缘法是通过圆弧上的起点和终点来确定圆弧的方法 2中心法 中心法是通过确定圆弧的圆心、起点和终点来绘制圆弧的方法 3角度旋转法 角度旋转法是通过依次确定圆弧的起点、圆心和终点来绘制圆弧的方法 4绘制圆 Protel 99 SE的PCB编辑器还提供了直接绘制圆的工具,24,10.7 电路板图的输出,10.7.1 PCB图的三维查看 Protel 99 SE提供电路板的三维立体查看功能，使用该功能可以显示PCB板的三维立体效果，给设计者提供一定的参考。 用鼠标左键单击主工具栏上的按钮，或选择ViewBoard In 3D菜单命令，即可生成当前PCB文件的三维效果图，如图10.7
16、0所示。,25,10.7.2 PCB文件的导出,具体导出过程如下。 选择FileExport菜单命令，如图10.71所示，打开Export File(导出文件)对话框，在该对话框中选择保存路径，输入PCB文件的名称，选择保存类型，用鼠标左键单击OK按钮，如图10.72所示，即可将PCB文件导出到指定的位置。,26,10.7.3 打印输出,完成PCB的设计后，还可以将页面打印出来，便于在焊接元件以及电路检查时对照，其过程如下。 选择FilePrint/Preview菜单命令，进入如图10.73所示的打印预览界面，此时选择FileSetup Printer命令，会打开如图10.74所示的打印机设置对话框，设置好打印机的各个参数，单击OK按钮，即可开始打印。,27,10.8 本 章 小 结,本章中介绍了PCB设计的一般过程以及一些基本操作，通过本章的学习，读者应该熟悉PCB的设计环境，同时能够进行简单PCB板的制作。 在本章中对网络表的引入以及元件的手工布局是PCB设计中经常要涉及的，希望读者能够熟练掌握。对于自动布线以及设计规则的设置技巧，会在后面的章节中进行更深入的介绍，这里仅对其进行了基本的介绍。,