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1、 Protel电路设计教程 经典教学 Protel电路设计教程 帮助学习材料 江思敏，陈明 清华大学出版社 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 学习内容 PCB设计根底学问 Protel软件介绍 Protel原理电路图设计 Protel PCB布局和布线 Protel电路仿真 Protel信号完整性分析 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 第1讲 PCB设计根底学问PCB的设计就是将设计的电路在一块板上实现。 一块PCB板上不但要包含全部必需的电路，而且还 应当具有适宜的元件选择、元件的信号速度、材 料、温度范围、电源的电压范围以及制造公差等 信息，一块设计出来
2、的PCB必需能够制造出来，所 以PCB的设计除了满意功能要求外，还要求满意制 造工艺要求以及装配要求。 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 1. PCB设计流程设计要求和标准 原理图仿真 设计规章检查和调整 生成系统组成构造框图 确定PCB的尺寸和构造 时序和信号完整性分析 功能分解 元件布局 生成制造文件 绘制原理图 确定设计布线规章 PCB的制造和装配 创立元件库 进展PCB布线 PCB产品的测试 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 2. PCB制造材料 PCB的信号传导层材料：铜箔 铜箔通过加热和压力作用下粘接在衬底层上。 铜箔层的厚度通常由其每平方英尺的
3、重量来指定，常 用的有1或2盎司规格，其他规格的铜箔材料有0.25、 0.5、3和4盎司等类型。 1盎司铜的厚度大约为0.035mm0.002mm。选择那种 铜箔主要依据它的电阻系数 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 2. PCB制造材料 不同重量的铜电阻系数和铜箔宽度的关系100 铜的重量 0.5盎司 1盎司 2盎司 3盎司 10 电阻系数 (m /cm) 1.0 20 70 0.1 0.1 1.0 铜箔的宽度(mm) 10 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 2. PCB制造材料 绝缘层材料：环氧树脂玻璃和酚醛纸 酚醛纸是一种更加廉价的并且简单冲孔的材料，
4、因此 它的主要应用在高产量的非关键性的场合。酚醛纸的 电气特性比环氧树脂玻璃的要差、机械性能比拟脆、 较差的工作温度范围、很简单汲取水分并且不适合通 孔的涂层构造。 环氧树脂玻璃布可以有效地应用于通孔涂层和多层板。 假如对机械和电器特性有较高要求时，它也可以用于 简洁构造。环氧树脂玻璃具有很好的尺寸稳定性，具 有比酚醛纸更好的机械特性，但是本钱要高一些，因 为它必需钻孔，而不能实现冲孔。 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 2. PCB制造材料 一些常用的PCB材料特性和选择标准材料 外表电阻(m ) 介电常数 r 绝缘强度 (kV/mil) 温度补偿系数 (x-y ppm/
5、C) 最高温度 ( C ) 标准的FR4 最小为 1 104 1 106 最 大为5.4, 典 型值4.64.9 3.8 最小为1.0 1316 110150 FR408 (高质量) 环氧树脂-芳族聚酰胺 (适用 于更小的走线间距离) 1.4 13 180 5 106 3.8 1.6 10 180 聚酰亚胺 3.4 3.8 20 300 聚酯 3.0 3.4 27 105 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 3. PCB板的构造 一个一般的PCB板由镀铜的树脂玻璃材料或一层铜箔 与树脂材料(介电层)粘接在一起 铜层 介电绝缘层 铜层 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设
6、计教程 3. PCB板的构造(1) 铜箔 铜箔是一薄层的铜(如图0-5所示),放置在 介电填充材料之间并且和介电填充材料粘接在一起。 铜箔 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 3. PCB板的构造(2)铜镀层 铜镀层主要用于板的外层，并且当对板上的 钻孔的孔壁进展镀铜层时，也为板上的铜供应了额外 的铜层。 蚀刻的铜镀层 铜镀层 铜箔 介电绝缘 层 介电绝缘 层 蚀刻的铜箔 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 3. PCB板的构造(3)焊锡流 焊锡流是将焊锡铺在板的暴露铜外表的工艺， 有助于后面装配元件时的焊接，并爱护铜放置被氧化。焊锡流 铜镀层 铜箔层 介电绝缘
7、层 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 3. PCB板的构造(4) 阻焊层 阻焊层可以防止焊锡附着在上面。可以保 护铜层放置被氧化。阻焊层可以去绝缘作用，即铺了 阻焊层的走线与外界可以实现绝缘。阻焊层 铜走线 介电绝缘层 (5)走线 PCB上的走线实际上就是信号导线。它供应了 一样的传输电信号的功能，它的两端一般于PCB上的 元件的引脚相连接。 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 3. PCB板的构造(6)焊盘 一个焊盘可以有几种不同的外形和类型，最常 用的两种焊盘类型为表贴元件安装的镀锡焊盘和通孔 镀锡焊盘。元件引脚 阻焊层 焊锡流 铜镀层 铜箔粘接层 焊锡流
8、 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 4. PCB的走线配置 设计PCB时，有两种根本的走线配置：微带走线 (Microstrip)和带状走线(Stripline)。微带走线 内层芯 顶层 地平面 电介质 内层芯 电介质 内层芯 电介质 内层芯 信号层电源平面 地平面 信号层电源平面 底层 带状走线 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 5. PCB设计和电磁兼容 PCB设计的好坏对电路的干扰及抗干扰力量影响很大。 在PCB设计中，元件的选择和电路设计是影响板级电 磁兼容性性能的主要因素。 元件的布局对PCB的电磁兼容性具有重要的影响(数 字电路、模拟电路以及电源
9、电路的元件布局) 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 第2讲 Protel软件介绍 Protel 2023构建于一整套板级设计及实现特性上，其 中包括原理图设计、印制电路板设计、混 合信号电路 仿真、布局前/后信号完整性分析、规章驱动PCB布局 与编辑、改良型拓扑自动布线及全部计算机帮助制造 (CAM)输出力量。 Protel 2023支持FPGA及其它可编程器件设计及其在 PCB上的集成。 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 1. Protel 2023绘图环境 Protel 2023主界面 工作区，点击对应的选择项 可快速启动该功能 工作区面板，点击其可 以
10、弹出相应的工作界面 文件工作区 面板 工作区面板按钮，点 击其可以弹出相应的 工作界面或快捷菜单 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 1. Protel 2023绘图环境 新建文件菜单介绍 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 2. 设置Protel 2023系统参数 执行系统的“Preferences”命令进展系统参数设置。 在系统参数对话框的系统设置选项中设定系统参数。 经典教学 清华大学出版社 Protel电路设计教程 3. Protel 2023的原理图编辑模块 原理图设计编辑模块是Protel 2023主要功能模块之一。 原理图是电路设计的开头，是一个用户设计目标的原 理实现，图形主要由电子组件和线路组成。 原理图是由Schematic模块生成的。Schematic模块具 有如下特点： 支持多通道设计 丰富而又敏捷的编辑功能 强大的设计自动化功能 在线库编辑及完善的库治理 电路信号仿真