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1、第第3章章 印制电路板的设计技术印制电路板的设计技术protel 99se 3.1 原理图的设计3.2 PCB图的设计3.3 原理图元件及元件库的绘制3.4 元件封装及封装库的绘制2021/9/171印制电路板（printed circuit board)制作工序：1.1.设计设计PCBPCB板板2.2.打印打印PCBPCB图图3.3.裁剪覆铜板裁剪覆铜板4.4.曝光曝光5.5.显像显像6.6.蚀刻蚀刻7.7.钻孔钻孔8.8.镀镍镀镍2021/9/172 2021/9/1732021/9/1743.1 Protel 99se设计环境介绍2021/9/1753.1.13.1.1创建新的项目创建新
2、的项目:file-new project:file-new project2021/9/176项目管理器界面项目管理器界面2021/9/1773.1.2 3.1.2 创建新的文档：创建新的文档：file-new documentfile-new document2021/9/178新建文档类型：新建文档类型：原理图文件表格文件原理图元件库文件文本文件PCB 文件波形文件PCB元件库文件CAM 配置文件PCB图打印文件设计数据库文件夹2021/9/1793.2 Protel 99se3.2 Protel 99se原理图设计原理图设计3.2.1 3.2.1 原理图的设计流程原理图的设计流程1)1)
3、图纸尺寸设置图纸尺寸设置2)2)放置元器件放置元器件3)3)原理图布线原理图布线4)4)ERCERC电气规则检查电气规则检查2021/9/17103.2.2 3.2.2 原理图绘制原理图绘制(1)(1)新建原理图文档新建原理图文档File-new documentFile-new document选择选择schematic documentschematic documentv 菜单和命令菜单和命令v工具按钮工具按钮v电路图管理器电路图管理器Browse SchBrowse Sch：LibrariesLibraries元件库管理元件库管理 PrimitivesPrimitives对象管理对象管
4、理2021/9/1711LibrariesLibraries元件库管理元件库管理n元件库列表（元件库列表（*.lib)*.lib)nAdd/remove Add/remove 增加或删减元件库增加或删减元件库nBrowse Browse 浏览选中元件库元件浏览选中元件库元件nFilter:Filter:过滤元件过滤元件nEdit/placeEdit/place编辑编辑/放置放置nFind Find 查找元件查找元件nPart Part 2021/9/1712Primitives Primitives 对象管理对象管理n对象分类列表对象分类列表nFilter Filter n对象详细列表对象详细
5、列表nText Text 改变所选对象的文本标识改变所选对象的文本标识nJump Jump 跳转到对象详细列表所选目标跳转到对象详细列表所选目标nEdit Edit 编辑属性编辑属性n更新对象详细列表更新对象详细列表2021/9/1713增加或删减元件库增加或删减元件库n查找范围查找范围n文件类型文件类型 *.ddb(*.ddb(数据库文件）数据库文件）*.lib(*.lib(元件库文件）元件库文件）n已选择文件已选择文件nAdd/removeAdd/remove2021/9/1714Browse Browse 浏览浏览nLibrabries Librabries 选择元件库选择元件库 nCo
6、mponents Components 显示元件库包含显示元件库包含的所有元件的所有元件nMask Mask 筛选：筛选：*74*74*nPart Part 2021/9/1715Find Find 查找元件查找元件nFind componentFind component填写查找关键字填写查找关键字 通过在元器件名通过在元器件名称称 通过文本描述通过文本描述 nSearch Search 查找范围查找范围nFind now/stopFind now/stop2021/9/17163.2.2 3.2.2 原理图绘制原理图绘制（2 2）原理图设计环境的设置）原理图设计环境的设置v图纸参数的设置图
7、纸参数的设置(大小、方向、网格参数）大小、方向、网格参数）Design-optionsDesign-optionsv设计环境的设置设计环境的设置 Tool-preferencesTool-preferences2021/9/17173.2.2 3.2.2 原理图绘制原理图绘制（3 3）放置元件及调整）放置元件及调整放置方法：放置方法：vPlace-partPlace-part或工具按钮或工具按钮v元件库管理器元件库管理器vView-toolbarsView-toolbars调整元件：调整元件：选中、取消选中、删除、选中、取消选中、删除、移动、属性的调整移动、属性的调整2021/9/17183.
8、2.2 3.2.2 原理图绘制原理图绘制（4 4）原理图布线）原理图布线vPlace-wirePlace-wire或或wiring toolbarswiring toolbars 空格键切换走线方式空格键切换走线方式 绘制完后单击鼠标右键退出导线绘制状态绘制完后单击鼠标右键退出导线绘制状态 双击导线修改属性双击导线修改属性vPlace-busPlace-bus或或wiring toolbarswiring toolbarsvPlace-bus entryPlace-bus entry或或wiring toolbarswiring toolbars2021/9/17193.2.2 3.2.2 原
9、理图绘制原理图绘制v 放置电路节点放置电路节点 Place-JunctionPlace-Junction或或wiring toolbarswiring toolbarsv 放置网络标号放置网络标号 网络标号可以将没有导线的连接点连接，也可网络标号可以将没有导线的连接点连接，也可将将 一个项目中各张图纸中连接起来一个项目中各张图纸中连接起来。Place-Net labelPlace-Net label或或wiring toolbarswiring toolbarsv放置端口放置端口 Place-PortPlace-Port或或wiring toolbarswiring toolbarsv放置不做
10、电气规则检查的符号放置不做电气规则检查的符号 Place-NoERCPlace-NoERC或或wiring toolbarswiring toolbars 2021/9/17203.2.2 3.2.2 原理图绘制原理图绘制（5 5）放置电源及接地）放置电源及接地vProtel 99seProtel 99se的电源和接地是用单独的符号来表示，的电源和接地是用单独的符号来表示，通过网络标号进行区分通过网络标号进行区分v放置方法：放置方法：place-power portplace-power port或或wiring toolswiring tools view-toolbars-power ob
11、jects view-toolbars-power objects 2021/9/17213.2.2 3.2.2 原理图绘制原理图绘制（6 6）电气规则检查）电气规则检查ERCERCv检查电路中逻辑、电气和绘图错误，主要检查连检查电路中逻辑、电气和绘图错误，主要检查连线错误线错误vTools-ERCTools-ERC 2021/9/1722设置检查错误的类型：生成报告文件自动在错误处放置标记检查子电路的电路图一个网络有多个网络名未连接网络标号未连接的电源及地电路图名重复元件号重复总线 标号的格式错误输入引脚悬空错误报告中不包括警告信息2021/9/1723v生成网络报表生成网络报表:Desig
12、n-Create Netlistv生成元器件清单生成元器件清单:Reports-bill of materialv原理图打印原理图打印:file-setup printerv将原理图嵌入到将原理图嵌入到word文档文档:tools-preferences-graphical editing 不选不选add template to clip3.3 报表和出图2021/9/17243.4 原理图元件及元件库的制作 n新建原理图元件库 file-new-schematic library document(*.lib)元件库管理器元件库管理器绘图工具栏绘图工具栏IEEE工具栏工具栏 2021/9/1
13、725PinPin属性设置对话框中各选项含义属性设置对话框中各选项含义 NameName：引脚名。：引脚名。NumberNumber：引脚号。：引脚号。X-LocationX-Location、Y-LocationY-Location：引脚的位置。：引脚的位置。OrientationOrientation：引脚方向。共有：引脚方向。共有0 0 DegreesDegrees、90 Degrees90 Degrees、180 Degrees180 Degrees、270 Degrees 4270 Degrees 4个方向。个方向。ColorColor：引脚颜色。：引脚颜色。DotDot：引脚是否具
14、有反相标志。选中复选：引脚是否具有反相标志。选中复选框框表示显示反相标志。表示显示反相标志。ClkClk：引脚是否具有时钟标志。选中复选：引脚是否具有时钟标志。选中复选框框表示显示时钟标志。表示显示时钟标志。2021/9/1726PinPin属性设置对话框中各选项含义属性设置对话框中各选项含义 ElectricalElectrical：引脚的电气性质。其中有：引脚的电气性质。其中有InputInput（输入引脚）、（输入引脚）、IOIO（输入（输入/输出双向输出双向引脚）、引脚）、OutputOutput（输出引脚）、（输出引脚）、Open Open CollectorCollector（集电
15、极开路型引脚）、（集电极开路型引脚）、PassivePassive（无源引脚）、（无源引脚）、HiZHiZ（高阻引脚（高阻引脚)、Open EmitterOpen Emitter（射极输出）、（射极输出）、PowerPower（电（电源源VCCVCC或接地或接地GNDGND）。）。HiddenHidden：引脚是否被隐藏，选中表示隐：引脚是否被隐藏，选中表示隐藏。藏。Show NameShow Name：是否显示引脚名，选中复选：是否显示引脚名，选中复选框框表示显示。表示显示。Show NumberShow Number：是否显示引脚号，选中复：是否显示引脚号，选中复选框选框表示显示。表示显示
16、。PinPin：引脚的长度。：引脚的长度。SelectionSelection：引脚是否被选中。：引脚是否被选中。2021/9/1727 n20070211-212班：班：4月月28日日8：3010：30 A3-304n20070213-215班班:4月月28日日18：1520：15 A3-304考试安排：考试安排：2021/9/17283.5.1 PCB(printed circuit board)基础知识基础知识封装封装板层板层3.5 Protel 99se PCB设计2021/9/17293.5.2 PCB设计流程1)1)设计原理图设计原理图2)2)生成网络表生成网络表3)3)启动并设置
17、启动并设置PCBPCB设计环境设计环境4)4)元件布局元件布局5)5)布线布线6)6)设计规则校验（设计规则校验（DRCDRC）7)7)保存及输出保存及输出PCB PCB 图图2021/9/17303.5.3 Protel 99se 的PCB设计方法1)自动化设计自动化设计2)手工设计手工设计2021/9/17313.5.3.1 PCB自动化设计原理图绘制元件封装修改网络表输出新建PCB文件并绘制板框加载网络表元件布局自动布线人工调整原理图设计PCB设计DRC2021/9/1732利用向导设计板框nFile-newnwizards-printed circuit wizard矩形矩形圆形圆形自
18、定义自定义板框线层板框线层尺寸标注层尺寸标注层板框线宽板框线宽尺寸线宽尺寸线宽实际电路与实际电路与边缘的距离边缘的距离切角切角内孔内孔2021/9/1733利用向导设计板框nFile-newnwizards-printed circuit wizard两层板，导孔电镀两层板，导孔电镀两层板导孔不电镀两层板导孔不电镀四层板四层板六层板六层板八层板八层板需要添加的内层电源需要添加的内层电源/接地接地 板层数板层数只有贯穿全板的通孔（双层只有贯穿全板的通孔（双层 板）板）只有盲孔和埋孔（多层板）只有盲孔和埋孔（多层板）表贴元件为主表贴元件为主直插元件为主直插元件为主是否需要两面是否需要两面放置元件放
19、置元件2021/9/1734利用向导设计板框nFile-newnwizards-printed circuit wizard最小走线宽度最小走线宽度过孔焊盘最小直径过孔焊盘最小直径过孔最小孔径过孔最小孔径最小线间距最小线间距2021/9/1735PCB设计管理器库中的封装库中的封装添加添加/移除封装库移除封装库封装库列表封装库列表浏览加载的封装浏览加载的封装库中的封装库中的封装封装浏览封装浏览注意：在加载网络表注意：在加载网络表之前一定要将所有需之前一定要将所有需要用的封装所在的库要用的封装所在的库全部加载进来全部加载进来当前激活层当前激活层2021/9/1736v信号层信号层(Top lay
20、er,bottom layer,mid layer)：用来定义用来定义pcb的铜膜走线、焊点、过孔等具有实的铜膜走线、焊点、过孔等具有实际意义的电气对象。际意义的电气对象。v机械层机械层(mechanical layer):用来标记用来标记pcb在制造或在制造或组装时所需的标记。组装时所需的标记。v丝印板层丝印板层(topoverlay):用于绘制元件的外形轮廓、用于绘制元件的外形轮廓、序号等。序号等。v禁止布线板层禁止布线板层(Keep out layer)：用来定义板框。用来定义板框。v多级板层多级板层(multilayer):用于放置贯穿所有板层的用于放置贯穿所有板层的对象，如导孔等。对
21、象，如导孔等。板层(layer)2021/9/1737PCB设计环境设置Design-options2021/9/1738加载网络表1:Design-netlist2021/9/1739加载网络表1:Design-netlist加载网络表常见的错误：vNode no found:常出现在原理图与封装焊盘不对应的场合vComponent no found:常出现在元件封装不正确的场合vFootprint no found in library:常出现在没有加载合适的封装库或者没有为元件定义封装的场合印制电路板中封装DIODE0.4的焊盘编号定义为A、K（见图2-16），两者不匹配，故找不到接点而
22、出错。因而需要把印制电路板中DIODE0.4封装的焊盘编号修改为1、2。2021/9/1740加载网络表2：在原理图设计界面中 Design-Update pcb2021/9/1741元件手动布局的原则n流向原则：按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使信号尽可能保持一致的方向或者以每个功能电路的核心元件为中心来布局。n最近相邻原则：布局应注意把有网线连接关系的器件放在一起，最大可能地使互连最短。n均布原则：元件尽可能均匀分布n抗干扰原则：数字元件和模拟元件尽可能远离；易受干扰的元件分开；去耦电容尽量靠近VCC等n热效应原则：发热元件尽可能远离其他元件2021/9/1742手动布局 有时加
23、载网络表后会出现大量元件重叠在一起，手动布局很麻烦，可使用推挤（shove）的方法来解决v设置推挤深度tools-align components(排齐元件)-set shove depth（如5）v执行推挤命令tools-align components(排齐元件)-shove将鼠标点击某个元件，其他元件会以此元件为中心散开。2021/9/1743布线原则v连线精简原则v安全载流原则：电流越大，铜导线越宽 1A-10mil;2A-32mil;v电磁抗干扰原则：避免直角拐弯；双面的导线避免平行等。v经济原则:过孔越小越贵；5mil的线腐蚀2021/9/1744自动布线(auto route)n
24、布线前的设置 design-rules走线间距约束走线间距约束双击可修改，双击可修改，单击鼠标右键在弹出单击鼠标右键在弹出 的对话框中选择的对话框中选择ADD可添加可添加2021/9/1745规则范围规则范围规则属性规则属性2021/9/1746自动布线(auto route)n布线前的设置 design-rules走线间距约束走线间距约束单击鼠标右键在弹出单击鼠标右键在弹出 的对话框中选择的对话框中选择ADD拐角设置，双击可修改，拐角设置，双击可修改，add可添加可添加2021/9/1747自动布线(auto route)n布线前的设置 design-rules走线间距约束走线间距约束单击鼠
25、标右键在弹出单击鼠标右键在弹出 的对话框中选择的对话框中选择ADD拐角设置，双击可修改，拐角设置，双击可修改，add可添加可添加2021/9/1748人工调整(手动布线）1)拆线tools-un route撤销布线2)修改走线v修改走线宽度：双击该走线v布线时点击tab键可以通过过孔在不同的布线层面上切换v切换走线模式：在编辑时spacev不断线拖动元件：首先tools-preferences-options-component drag选择connected track 然后执行Edit-move-drag 命令，选中需拖动的元件v不断线拖动线：第一步同上，第二步：Edit-move-dra
26、g 或者edit-move-re route/drag track end2021/9/1749设计规则检查DRCnTools-design rule check2021/9/17503.5.3.2 PCB手工设计设计过程：v创建PCB文件v设置工作界面v元件布局v手工布线v调整与修改v设定板框v存盘打印2021/9/1751创建PCB文件n在设计数据库中建立一个PCB文档New document-PCB documentn注意:pcb文档（.pcb)和原理图文档(.sch)一样是放在设计数据库(.ddb)中的n注意：数据库的保存路径2021/9/1752设置工作界面nDesign-optio
27、nsn同时打开PCB文档和原理图文档（Split vertical/horizontal）2021/9/1753布局元件n放置元件 place-component2021/9/1754手工布线nPlace-tracknPlace-vianPlace-padnPlace-stringsnPlace-chinesenPlace-fillnPlace-diamention2021/9/1755设定板框n板框线应设置在keep out layer2021/9/17563.6元件封装及封装库的制作 v新建元件封装库File-new-PCB library document(*.lib)v设计元件封装1)
28、使用向导设计封装2)手动设计2021/9/1757使用向导设计封装ntools-new componentn选择元件封装类型 n选择单位(select a unit):英制(mil)、公制(mm)2021/9/1758Protel99se PCB 设计 1、创建数据库（.ddb)2、在数据库中绘制原理图（ERC)3、创建网络表4、利用向导创建PCB文件5、加载封装库（General IC.lib;Miscellaneous.lib;PCB footprints.lib)6、在PCB中加载网络表7、元件布局 8、布线9、DRC10、保存提交2021/9/1759需要注意的问题：需要注意的问题：1
29、.1.新建设计数据库（新建设计数据库（2007.ddb)2007.ddb)时，除了给数据库命名时，除了给数据库命名以外，还要将保存路径改在以外，还要将保存路径改在D D盘盘2.2.每完成一部分要保存每完成一部分要保存3.3.绘制原理图常见问题：绘制原理图常见问题：a.a.如果找不到连线工具栏可以到菜单视图如果找不到连线工具栏可以到菜单视图 工具条工具条Drawing tool bars;Drawing tool bars;b.b.连线应用连线应用wirewire而不是而不是lineline，连线方式；，连线方式；c.c.某些元件有多个部分，如某些元件有多个部分，如74LS0074LS00，U1
30、A,U1B;U1A,U1B;2021/9/1760d.d.双击元件可以编辑其属性（编号，封装）；双击元件可以编辑其属性（编号，封装）；e.e.网络标记（网络标记（Net Label);Net Label);f.f.电源和地从连线工具栏的电源符号放到原理图上，电源和地从连线工具栏的电源符号放到原理图上，而不是去查找元件；而不是去查找元件；g.g.对于一般元件如电阻、电容、晶体管、连接头、对于一般元件如电阻、电容、晶体管、连接头、发光二极管等可以直接在元件库中找到放置，这发光二极管等可以直接在元件库中找到放置，这样可节省时间；对于不常用元件通过查找元件功样可节省时间；对于不常用元件通过查找元件功能
31、来查找；能来查找；h.h.进行电气规则检查进行电气规则检查i.i.生成网络表、元件清单生成网络表、元件清单2021/9/17614.Pcb4.Pcb常见问题：常见问题：a.a.利用设计向导设计板框利用设计向导设计板框 b.b.加载元件封装库：加载元件封装库：General IC.lib;General IC.lib;Miscellaneous.lib;PCB Footprints.lib Miscellaneous.lib;PCB Footprints.lib（安装目录（安装目录下）不要加载其他库下）不要加载其他库 c.c.加载网络表加载网络表 d.d.网络表加载进来之后保存一次网络表加载进来
32、之后保存一次 e.e.元件布局（不能超出枚红色的板框线，元件不可重叠）元件布局（不能超出枚红色的板框线，元件不可重叠）f.f.布线规则设置（线宽）布线规则设置（线宽）g.g.最后进行自动布线最后进行自动布线 h.h.如果图上出现绿色焊盘或导线则是有错误，通常是距如果图上出现绿色焊盘或导线则是有错误，通常是距离太近，超出安全距离离太近，超出安全距离 h.DRC h.DRC2021/9/17625.5.全部完成后保存关闭全部完成后保存关闭protelprotel再提交，如果无法提交再提交，如果无法提交请跟监考老师报告。请跟监考老师报告。6.6.闭卷考试，网络断开，闭卷考试，网络断开，USBUSB口禁用，共享禁用口禁用，共享禁用7.7.严格对号入座严格对号入座8.8.因个人保存不当或提交方法不当所引起的无提交问因个人保存不当或提交方法不当所引起的无提交问题一概自己负责。题一概自己负责。2021/9/1763考试地点时间：A3-30420070211-12：第10周星期三8：3010：30 20070213-15：第10周星期三18：1520：15 2021/9/1764