單層和雙層板圖設(shè)計(jì)

單層和雙層板圖設(shè)計(jì)第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日什么是PCB？ PCB是PrintedCircuitBoard的簡稱，即印刷電路板，或者叫作印制電路板。PCB的主要功能是固定各種零件，并提供其上各個(gè)零件的相互電氣連接，實(shí)現(xiàn)電路功能。

PCB是由絕緣介質(zhì)隔開的各敷銅層組成，在敷銅層上利用化學(xué)或物理的方法蝕刻制作出銅布線圖案，板上制作出內(nèi)壁鍍有/不鍍金屬的通孔用于焊接零件引腳、連通位于不同敷銅層的銅線、機(jī)械固定等。

PCB兩面的覆蓋在敷銅層上的綠色或是棕色，是阻焊漆的顏色。這層是絕緣的防護(hù)層，阻焊漆可以阻止焊錫附著在敷銅上，也可以保護(hù)銅線免受其它侵蝕。 在阻焊層上另外會(huì)印刷上一層絲(網(wǎng))印(刷)面（silkscreen）。通常在這上面會(huì)印上文字與符號(hào)（大多是白色漆），以標(biāo)示出各零件在板子上的位置，便于裝配、焊接和調(diào)試等。絲印面也被稱作overlay，如topoverlay、bottomoverlay。絲印層覆蓋在其它所有物理層之上，一塊板最多有兩個(gè)絲印層。第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日PCB的種類1.單面板、單層板（Single-SidedBoard）：只有一層敷銅2.雙面板、雙層板（Double-SidedBoard）：有兩層敷銅3.多層板（Multi-LayerBoard）板內(nèi)部夾有由絕緣介質(zhì)隔開的若干個(gè)銅箔層，例如作為信號(hào)層（Signal）、電源層（Power）、地線層（Ground）。用于增強(qiáng)信號(hào)質(zhì)量、減小電路板占用面積等。直插(throughhole)元件、穿孔元件：使用時(shí)，元件引腳穿過電路板上的通孔，元件主體位于板一側(cè)，引腳焊接點(diǎn)(焊盤)位于板另一側(cè)。表貼(SMTSurfaceMountedTechnology)元件、貼片元件(SMD)：使用時(shí)，元件主體和引腳焊接點(diǎn)(焊盤)位于板同一側(cè)。絲印層均位于元件主體一側(cè)，便于指導(dǎo)裝配。第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日零件安裝技術(shù)1.插入式、穿孔式（ThroughHoleTechnology）

針對直插式封裝的元件，這種方式需要占用大量的空間，并且要為每只引腳鉆一個(gè)孔。引腳其實(shí)占掉兩面的空間，而且焊點(diǎn)也比較大。安裝的時(shí)候，元件引腳從孔中穿過，在元件的另一側(cè)將引腳焊接到板上。2.表面黏貼式（SurfaceMountedTechnology）

針對表面黏貼式封裝的元件，元件引腳焊在元件的同一面。鉆孔數(shù)量較少，體積小，占用空間少。第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日ProtelPCB設(shè)計(jì)中常見的各種“層”在Protel中專指頂層信號(hào)層和底層信號(hào)層1.信號(hào)層（SignalLayers）：敷銅層，主要用于繪制信號(hào)線，放置在上面的任何對象（線、矩形敷銅區(qū)、多邊形平面、焊盤、過孔、文字、圓、圓弧等）將會(huì)被處理為PCB布線圖中的有銅區(qū)。信號(hào)層包括：

頂層（TopLayer）——元件面或焊接面信號(hào)層

中間層（MidLayer）——內(nèi)部信號(hào)層（可有中間層1~中間層30）

底層（BottomLayer）——元件面或焊接面信號(hào)層2.內(nèi)平面（InternalPlanes）層：敷銅層，存在于在多層板內(nèi)部。主要用作大面積的電源或地。可以給內(nèi)平面賦予網(wǎng)絡(luò)名（如GND），這樣所有經(jīng)過內(nèi)平面的有相同網(wǎng)絡(luò)名的焊盤、過孔均被認(rèn)為是連接到內(nèi)平面上。一個(gè)內(nèi)平面層也可以被分成若干個(gè)具有不同網(wǎng)絡(luò)名的區(qū)域。為了提高效率，這些層是負(fù)顯示的，放置在上面的任何對象將會(huì)被處理為PCB布線圖中的無銅區(qū)。3.絲印層（SilkscreenLayers、OverlayLayers）：非銅層，一般印上白色漆。主要用于繪制元件輪廓、元件標(biāo)識(shí)、元件型號(hào)或其它注釋用文字和圖形。板的兩面可各有一個(gè)絲印層，為頂層絲印層（TopOverlay）和底層絲印層（BottomOverlay）。第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日4.

機(jī)械層（MechanicalLayers）：非銅層，主要用于提供電路板的制造、裝配信息，如板的物理尺寸。最多可有16個(gè)機(jī)械層。5.掩膜層（MaskLayers）：非銅層，覆蓋在板兩面的敷銅層上，用于阻焊、阻錫。掩膜包括：

焊接掩膜（SolderMasks）——用于波峰焊工藝，包括TopSolderMask層和BottomSolderMask層，掩膜覆蓋的區(qū)域?qū)⒉粫?huì)在波峰焊時(shí)著錫。掩膜是軟件自動(dòng)生成的，通常覆蓋了除元件焊盤和過孔（也可設(shè)置成覆蓋過孔）外的幾乎全部區(qū)域。為了提高效率，焊接掩膜層是負(fù)顯示的。

錫膏掩膜（PasteMasks）——用于SMT工藝，提供板上應(yīng)刷錫膏的區(qū)域信息。包括TopPasteMask層和BottomPasteMask層，掩膜覆蓋的區(qū)域?qū)⒉粫?huì)被刷上錫膏。掩膜是軟件自動(dòng)生成的，通常覆蓋了除貼片元件焊盤外的幾乎全部區(qū)域。為了提高效率，錫膏掩膜層是負(fù)顯示的。6.KeepOutLayer：非銅層，用于指定元件放置和布線的允許區(qū)域，對所有的敷銅層有效。Keepout層的基本規(guī)則是：元件不能被放置在Keepout層的對象上面；布線不能跨過Keepout層的對象。7.

MultiLayer：放置在該層的對象將會(huì)出現(xiàn)在所有的敷銅層上，插入式元件引腳的焊盤通常放置在該層。第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.先由原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表文件，網(wǎng)絡(luò)表中除了描述了電路各元件間如何連接，還包含了各元件的標(biāo)識(shí)、型號(hào)、封裝形式等在繪制原理圖時(shí)所指定的元件屬性信息。然后新建一個(gè)PCB文件，在PCB編輯器中裝載此網(wǎng)絡(luò)表到該P(yáng)CB中，在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)，Protel會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表中各元件所指定的封裝名，在用戶設(shè)定的當(dāng)前封裝庫列表中查找這些封裝名，若找到則將其放置在PCB中。若裝載網(wǎng)絡(luò)表時(shí)指定的元件封裝名不存在，則Protel會(huì)相應(yīng)地提示錯(cuò)誤。用戶在PCB編輯器中完成各元件的布局和PCB布線等工作。2.若無原理圖，可先新建一個(gè)PCB文件，然后用戶直接在PCB編輯器中選取封裝庫中的封裝，放置到PCB中，再完成各元件的布局和PCB布線等工作。PCB圖的繪制方式我們這里使用第一種方式第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)表文件

在原理圖繪圖頁的環(huán)境下，執(zhí)行菜單命令Design/CreateNetlist將彈出NetlistCreation對話框，如圖所示，生成此原理圖的網(wǎng)絡(luò)表文件。 在對話框中確定網(wǎng)絡(luò)表的輸出格式、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符作用域及網(wǎng)絡(luò)表包含的繪圖頁等。對于單頁原理圖，我們使用系統(tǒng)的缺省設(shè)置即可。 點(diǎn)OK生成原理圖相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表，網(wǎng)絡(luò)表文件是文本文件，其描述的內(nèi)容很容易理解。第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（1）

有兩種方式創(chuàng)建PCB文件：PCB向?qū)Х绞胶椭苯觿?chuàng)建方式。

我們這里使用PCB向?qū)Х绞?，以一個(gè)矩形單面板為例進(jìn)行示范。執(zhí)行菜單命令File/New將彈出新建文檔對話框。如圖所示，切換到Wizards標(biāo)簽，選擇PCB向?qū)?，確認(rèn)后進(jìn)入歡迎對話框。第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（2）

有幾種板型可選，同時(shí)可以選擇度量方式為英制還是公制。我們這里選擇定制板型，公制方式。第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（3）

設(shè)置板的寬、高、形狀等參數(shù)。缺省的布線線寬用于繪制板的物理邊界線的線寬KeepOut區(qū)距板物理邊界的距離（布線和元件放置區(qū)域一般比板物理區(qū)域略小）切去板的角部區(qū)域板的內(nèi)部切除一塊標(biāo)出板的物理尺寸信息第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（4）

板的預(yù)覽圖，可以修改寬度和高度。紫色區(qū)域?yàn)镵eepOut區(qū)，黃色線條標(biāo)示出板的物理邊界(板的物理區(qū)域略大于KeepOut區(qū))。第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（5）

填寫一些其它信息。第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（6）

設(shè)置板的信號(hào)層數(shù)和內(nèi)平面層數(shù)。對于單面板，我們可以按以下方式選定?？妆诮饘倩妆诓诲兘饘俚谑捻摚踩?，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（7）

設(shè)置板的通孔僅為直通方式，還是可以有盲孔和埋孔（只對多層板有效）。第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（8）

設(shè)置板上安裝的是以表貼元件為主還是以插入式元件為主，對于后者，設(shè)置相鄰焊盤之間允許通過的導(dǎo)線數(shù)目。第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（9）

根據(jù)制板廠家工藝能力設(shè)置相應(yīng)的最小線寬、最小孔徑、最小焊盤直徑和導(dǎo)線間最小間距。第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日建立一個(gè)PCB文件（10）

設(shè)置好是否將該板型存為模板后，一個(gè)矩形單面板創(chuàng)建完成。第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日設(shè)置PCB編輯器工作環(huán)境

選擇菜單項(xiàng)Design/Options…打開文檔配置對話框。

我們這里以單面板為例（假定采取元件放在頂層，僅在底層布線的方式）進(jìn)行設(shè)置，將當(dāng)前顯示的層設(shè)置為左下圖。

Options標(biāo)簽下可設(shè)置背景柵格大小、元件移動(dòng)的間隔、度量方式等內(nèi)容。第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日設(shè)置當(dāng)前所使用的封裝庫列表

在繪制原理圖時(shí)我們應(yīng)當(dāng)已經(jīng)知道你所使用的各個(gè)封裝名位于那些封裝庫中。在PCB編輯環(huán)境下，將用到的這些封裝庫添加到當(dāng)前的封裝庫列表中。

所有原理圖中用到的封裝名均應(yīng)在當(dāng)前封裝庫列表的某個(gè)庫中能找到。而且同一個(gè)封裝名不應(yīng)出現(xiàn)在當(dāng)前封裝庫列表的多個(gè)庫中，因?yàn)椴煌庋b庫中的同名封裝可能具體形式不同，這樣容易導(dǎo)致錯(cuò)誤。和原理圖時(shí)類似，可通過此按鈕添加/移除PCB元件封裝庫。此處是示意，實(shí)際情況因你的具體設(shè)計(jì)而定。第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日裝載網(wǎng)絡(luò)表

執(zhí)行菜單命令Design/LoadNet…將彈出裝載網(wǎng)絡(luò)表對話框，如圖所示，按Browse按鈕選擇之前所生成的網(wǎng)絡(luò)表文件。若無問題則按Execute命令執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)表的裝載。若有問題，Protel軟件會(huì)提示。

初學(xué)者常遇到的問題有：

FootprintnotfoundinLibrary

表示你在原理圖中指定的某元件封裝名在當(dāng)前封裝庫列表中找不到。

Componentnotfound

常由上面的錯(cuò)誤而引起。

在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)，Protel會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表中各元件所指明的封裝名，在當(dāng)前封裝庫列表中查找這些封裝名，若找到則將其放置在PCB中。若裝載網(wǎng)絡(luò)表時(shí)指明的元件封裝名不存在，則Protel無法將其放置在PCB中，并提示錯(cuò)誤。

Protel還會(huì)檢查原理圖中各元件的引腳編號(hào)(在原理圖元件庫中所設(shè)定)，在其指定的封裝名中，是否有相同編號(hào)的焊盤(在PCB封裝庫中所設(shè)定)。第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日PCB元件布局

執(zhí)行完網(wǎng)絡(luò)表的裝載后，Protel會(huì)將所有元件擺放在板的右側(cè)邊界處(元件缺省被放在頂層)，用藍(lán)色的虛擬線提示出具有兩個(gè)相同網(wǎng)絡(luò)名的位置。接著我們需對這些元件擺放到PCB的適當(dāng)位置，這個(gè)步驟稱為PCB的布局（Placement）。自動(dòng)布局 選擇菜單命令Tools/AutoPlacement/AutoPlacer...，選擇布局算法，自動(dòng)完成元器件的布局。自動(dòng)布局要達(dá)到較好的效果，需要事先設(shè)置合適的布局設(shè)計(jì)規(guī)則（菜單項(xiàng)Design/Rules…的Placement標(biāo)簽下）。手動(dòng)布局（本次實(shí)訓(xùn)主要采用這種方式）以拖曳的方式分別將元件一個(gè)個(gè)地拖進(jìn)電路板布線允許范圍內(nèi)，按照電路功能需求將元件在電路板內(nèi)一一擺放合適。元件處于浮動(dòng)狀態(tài)時(shí)，按空格鍵可以旋轉(zhuǎn)元件（雖然按X鍵和Y鍵也可以對元件鏡像，但PCB元件的位置是要安裝實(shí)物器件的，故很少使用）。第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日PCB布線自動(dòng)布線 選擇菜單AutoRoute，在里面選擇針對某個(gè)網(wǎng)絡(luò)名、連接、元件、區(qū)域或全部內(nèi)容，自動(dòng)完成PCB的布線工作。自動(dòng)布線要達(dá)到較好的效果，需要事先設(shè)置合適的布線設(shè)計(jì)規(guī)則。

接著我們對各元件按照電路實(shí)際情況進(jìn)行連線，這個(gè)步驟稱為PCB的布線（Routing）。手動(dòng)布線（本次實(shí)訓(xùn)主要采用此方式）選擇工具欄中的布線工具完成布線工作。我們這里以單面板為例（假定采取元件放在頂層，僅在底層布線的方式）。第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日單擊交互式布線連接按鈕后進(jìn)行手動(dòng)連線，如示例所示由于需要在底層布線，所以先切換當(dāng)前的工作層為BottomLayer。（應(yīng)時(shí)刻注意你當(dāng)前的工作層是哪一層）注意：在不同層放置“線”，會(huì)代表不同的實(shí)際意義。如在信號(hào)層放置的線是銅導(dǎo)線，在絲印層放置的線是用漆繪制的線條，在內(nèi)平面層放置的線對應(yīng)的是無銅的部分，在KeepOut層放置的線是用作提供允許布線區(qū)域邊界的標(biāo)記，在機(jī)械層放置的線用于指示板邊界等信息。第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日布線技巧

在手動(dòng)布線的過程中，遇到布線需要拐彎的情況時(shí)，可以用Shift+Space鍵在以下拐角模式中進(jìn)行切換：直線-45度線直線-小圓弧-45度線90度直角導(dǎo)線直線-小圓弧-直線任意角度直線45度弧線-直線第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日導(dǎo)線屬性編輯

處于拉線狀態(tài)時(shí)按Tab鍵可對導(dǎo)線屬性進(jìn)行編輯。

雙擊已經(jīng)布好的導(dǎo)線可對其屬性進(jìn)行編輯。第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日放置焊盤

焊盤主要用于焊接元件引腳或焊線等，選擇工具欄中的放置焊盤按鈕，或者選擇菜單項(xiàng)Place/Pad，放置焊盤。焊盤可放在PCB圖的任意一層，效果相同。因?yàn)楹副P的缺省Layer屬性為MultiLayer第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日放置過孔

過孔可連接TopLayer層和BottomLayer層。選擇工具欄中的放置過孔按鈕，或者選擇菜單中的Place/Via命令，放置過孔。第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日淚滴的應(yīng)用

添加淚滴是把走線與焊盤或過孔逐漸加大形成淚滴狀，使其連接更可靠，增