基于Protel DXP 2004 SP2 電子CAD設(shè)計(jì)（第2版）課件 第六章 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

全國(guó)高等職業(yè)教育“十二五”規(guī)劃教材基于ProtelDXP2004SP2電子CAD設(shè)計(jì)（第2版）ProtelDXP2004SP2基礎(chǔ)知識(shí)一原理圖設(shè)計(jì)二原理圖編輯技巧三層次原理圖的設(shè)計(jì)四創(chuàng)建原理圖元件五PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)六印制電路板的設(shè)計(jì)七創(chuàng)建PCB元器件封裝八第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)導(dǎo)航教知識(shí)點(diǎn)1.印制電路板的結(jié)構(gòu)2.PCB設(shè)計(jì)的工作層3.PCB的基本元素及元件封裝學(xué)技能要點(diǎn)1.PCB工作參數(shù)的設(shè)置2.圖件放置與編輯

要進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)，首先要了解印制電路板的結(jié)構(gòu)、工作層、PCB基本元素，了解PCB編輯器的一些基本參數(shù)設(shè)置，掌握?qǐng)D件放置與編輯，這是進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.1

PCB基礎(chǔ)知識(shí)1.PCB的結(jié)構(gòu)根據(jù)電路板的結(jié)構(gòu)可以分為單面板（SignalLayerPCB）、雙面板（DoubleLayerPCB）和多層板（MultiLayerPCB）三種。

單面板也稱單層板，即只有一個(gè)導(dǎo)電層，在這個(gè)層中包含焊盤及印制導(dǎo)線，這一層也被稱做焊接面，另外一面則稱為元件面。雙面板也叫雙層板，是一種包括TopLayer(頂層)和BottomLayer(底層)的電路板，雙面都有覆銅，都可以布線。通常情況下，元器件一般處于頂層一側(cè)，頂層和底層的電氣連接通過(guò)焊盤或過(guò)孔實(shí)現(xiàn)，無(wú)論是焊盤還是過(guò)孔都進(jìn)行了內(nèi)壁的金屬化處理。多層板是在頂層和底層之間加上若干中間層構(gòu)成。中間層包含電源層或信號(hào)層。各層間通過(guò)焊盤或過(guò)孔實(shí)現(xiàn)互連。多層板適用于制作復(fù)雜的或有特殊要求的電路板。多層板包括TopLayer(頂層)、BottomLayer(底層)、MidLayer(中間層)、InternalPlane(電源/接地層)等。層與層之間是絕緣層，絕緣層用于隔離電源層和布線層，絕緣層的材料要求有良好的絕緣性、可撓性、耐熱性等。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.1

PCB基礎(chǔ)知識(shí)2.

PCB設(shè)計(jì)的工作層1）信號(hào)層（SignalLayers）

2）內(nèi)部電源/接地層（InternalPlanes）3）機(jī)械層（MechanicalLayers）4）防護(hù)層（MaskLayers）5）絲印層（SilkscreenLayers）6）其它層（OtherLayers）其它層包括：鉆孔位置層（DrillGuide）、禁止布線層（Keep-Outlayer）、鉆孔圖層（DrillDrawing）和多層（Multi-Layer）。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.1

PCB基礎(chǔ)知識(shí)3.

PCB的基本元素1）

銅膜導(dǎo)線（Track）和飛線2）焊盤（Pad）3）過(guò)孔（Via）4）元件的圖形符號(hào)5）其它輔助性說(shuō)明信息表面粘貼式焊盤第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.1

PCB基礎(chǔ)知識(shí)4.元件封裝1）元件封裝基本概念元件封裝是指實(shí)際的電子元器件或集成電路的外形尺寸、引腳的直徑及引腳的距離等，它是使元件引腳和PCB上焊盤一致的保證。元件封裝只是元件的外觀和焊盤的位置，純粹的元件封裝只是一個(gè)空間的概念，不同的元件有相同的封裝，同一個(gè)元件也可以有不同的封裝。所以在取用焊接元件時(shí)，不僅要知道元件的名稱，還要知道元件的封裝。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.1

PCB基礎(chǔ)知識(shí)4.元件封裝元件類型＋焊盤距離(焊盤數(shù))＋元件外形尺寸?？梢愿鶕?jù)元件的編號(hào)來(lái)判斷元件封裝的規(guī)格。例如，電阻的封裝為AXIAL-0.4，表示此元件封裝為軸狀，兩焊盤間的距離為400mil(100mil=2.54mm)；RB7.6-15表示極性電容類元件封裝，引腳間距為7.6mm，元件直徑為15mm；DIP-24表示雙列直插式元件封裝，24個(gè)焊盤引腳。2）

元件封裝的編號(hào)原則常用的分立元件封裝有DIODE-0.5～DIODE-0.7(二極管類)、RB5-10.5～RB7.6-15(極性)和RAD-0.1～RAD-0.4(非極性電容類)、AXIAL-0.3～AXIAL-1.0(電阻類)、VR1～VR5(可變電阻類)等，這些封裝在MiscellaneousDevicesPCB.PcbLib元件庫(kù)中。常用的集成電路有DIP-xxx封裝和SIL-xxx封裝等。3）常用元件的封裝第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.2ProtelDXP的PCB編輯器1.ProtelDXP2004中的PCB設(shè)計(jì)工具PCB編輯器PCB庫(kù)編輯器“Situs”自動(dòng)布線器PCB編輯器是ProtelDXP2004中的PCB文檔編輯工具。主要用于創(chuàng)建、編輯、修改PCB設(shè)計(jì)文檔，生成輔助制造文件。PCB庫(kù)編輯器是ProtelDXP2004中的PCB庫(kù)編輯工具，它用于創(chuàng)建、編輯和管理元件封裝庫(kù)?！癝itus”自動(dòng)布線器是ProtelDXP2004提供的基于拓?fù)溥壿嫹治龅淖詣?dòng)布線器，用于完成PCB板的自動(dòng)布線任務(wù)。拓?fù)溥壿嫴季€器和PCB編輯器緊密結(jié)合在一起，設(shè)置和運(yùn)行都在PCB編輯器中進(jìn)行，直接在PCB窗口中布線。PCB設(shè)計(jì)工具第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.2ProtelDXP的PCB編輯器2.PCB編輯器工作界面2）工具欄

1）主菜單3）工作區(qū)4）工作面板第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.2ProtelDXP的PCB編輯器3.

PCB編輯器的畫面管理1）畫面顯示的縮放在View的下拉菜單中提供了各種有關(guān)畫面顯示的操作命令2）畫面的移動(dòng)PCB編輯器中畫面的移動(dòng)方式有以下三種：（1）滾動(dòng)條移動(dòng)畫面（2）游標(biāo)手移動(dòng)畫面在PCB工作區(qū)按住鼠標(biāo)右鍵不放，當(dāng)鼠標(biāo)變成小手形狀時(shí)，拖動(dòng)鼠標(biāo)可以任意移動(dòng)PCB的顯示區(qū)域。（3）微型窗口移動(dòng)畫面第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.3PCB工作參數(shù)的設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置

1）顯示光標(biāo)所在位置的坐標(biāo)選擇主菜單中的“View”→“StatusBar”命令，將其選中，即可在狀態(tài)欄中顯示光標(biāo)所在位置的坐標(biāo)。2）設(shè)置相對(duì)坐標(biāo)的步驟(1)在主菜單中選擇“Edit”→“Origin”→“Set”命令。(2)單擊工作區(qū)內(nèi)的某一點(diǎn)，將該點(diǎn)設(shè)置為相對(duì)坐標(biāo)的原點(diǎn)，此時(shí)狀態(tài)欄中將顯示“X：0milY：0mil”。(3)移動(dòng)光標(biāo)，此時(shí)狀態(tài)欄顯示的將是光標(biāo)相對(duì)于所設(shè)置的原點(diǎn)的坐標(biāo)值。(4)如果想將坐標(biāo)恢復(fù)到絕對(duì)坐標(biāo)的狀態(tài)，可在主菜單中選擇“Edit”→“Origin”→“Reset”命令，系統(tǒng)將自動(dòng)恢復(fù)絕對(duì)坐標(biāo)狀態(tài)。注：PCB編輯器支持公制和英制兩種計(jì)量單位標(biāo)準(zhǔn)。公制標(biāo)準(zhǔn)采用mm為單位，英制標(biāo)準(zhǔn)采用mil為單位，100mil=2.54mm。切換計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)可以在主菜單中選擇“View”→“TuggleUnit”命令，或使用“Q”快捷鍵。1.PCB編輯器環(huán)境設(shè)置第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.3PCB工作參數(shù)的設(shè)置網(wǎng)格及圖紙?jiān)O(shè)置捕捉網(wǎng)格(SnapGrid)元件網(wǎng)格(ComponentGrid)可視網(wǎng)格(VisibleGrid)

電氣網(wǎng)格(ElectricalGrid)在主菜單中選擇“Design”→“BroadOption”命令，打開(kāi)如圖所示的“BroadOptions”對(duì)話框“ElectricalGrid”區(qū)域用于設(shè)置電氣網(wǎng)格的參數(shù)?！瘛癊lectricalGrid”復(fù)選項(xiàng)用于設(shè)置是否使用電氣網(wǎng)格?！瘛癛ange”編輯框用于輸入電氣網(wǎng)格的大小?！瘛癝naptoBoardOutline”復(fù)選項(xiàng)用于設(shè)置是否捕獲PCB板的邊框?！癡isibleGrid”區(qū)域用于設(shè)置可視網(wǎng)格的類型和大小?！瘛癕akers”下拉列表用于選擇可視網(wǎng)格的顯示方式?！瘛癎rid1”和“Grid2”編輯框分別用來(lái)設(shè)置顯示的兩個(gè)可視網(wǎng)格的大小。“SnapGrid”區(qū)域用于設(shè)置捕捉網(wǎng)格的參數(shù)，其中的“X”和“Y”的參數(shù)可以不相同。“ComponentGrid”區(qū)域用于設(shè)置元件網(wǎng)格的參數(shù)，其中的“X”和“Y”的參數(shù)可以不相同。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.3PCB工作參數(shù)的設(shè)置2.PCB板設(shè)置1）PCB板層設(shè)置

PCB板層在“LayerStackManager”對(duì)話框中設(shè)置

在主菜單中選擇“Design”→“LayerStackManager…”命令，或者在工作區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“Options”→“LayerStackManager…”命令2）PCB板層顏色設(shè)置在主菜單中選擇“Design”→“BoardLayersandColors…”命令，或者在工作區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“Options”→“BoardLayersandColors…”命令第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.3PCB工作參數(shù)的設(shè)置2.PCB板設(shè)置3）PCB編輯器工作區(qū)設(shè)置在主菜單中選擇“Tools”→“Preferences…”命令，或者在工作區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“Options”→“Preferences…”命令，或使用快捷鍵“Ctrl+0”第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯1.布置連線連線(Tracks)是PCB最基本的線元素。連線寬度可以在0.001mil和10000mil之間調(diào)節(jié)，連線可以布置在PCB板的任意層。例如，連線放置在信號(hào)層，用作布線連接，放在機(jī)械層中定義板輪廓，放在絲印層繪制元件輪廓，或者在禁布層定義“禁布區(qū)”等(1)在工作區(qū)選擇布置連線的電路層，使用“*”鍵可在信號(hào)層之間切換，使用“+”和“?”鍵在所有層之間切換。

(2)單擊“Wiring”工具欄中的布置連線按鈕，或者從菜單中選擇“Place”→“InteractiveRouting”命令。此時(shí)，狀態(tài)欄上會(huì)顯示提示信息“ChooseStartlocation”。

(3)移動(dòng)光標(biāo)至連線起點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)或按下“Enter”鍵確定連線的起始位置。此時(shí)，狀態(tài)欄顯示連線的網(wǎng)格，括號(hào)里顯示的是當(dāng)前線段的長(zhǎng)度和連線的總長(zhǎng)度。

(4)在工作區(qū)移動(dòng)光標(biāo)，工作區(qū)顯示如圖所示的兩個(gè)線段，一個(gè)是實(shí)線，另一個(gè)是輪廓線。實(shí)線表示當(dāng)前即將布置的線段，輪廓線是“預(yù)測(cè)”下一步放置的線段，指明走線的方向。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯1.布置連線PCB編輯器一共提供了5種連線模式，其中有4種連線模式存在兩種起始或結(jié)束模式，所以共有9種布線模式。這些布線模式如圖所示。通過(guò)快捷鍵“Shift+空格鍵”，可以在5種連線模式間切換，使用空格鍵可以在起始或結(jié)束模式間切換。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯1.布置連線(5)按“Tab”鍵，打開(kāi)“InteractiveRouting”對(duì)話框。(6)單擊“Menu”按鈕，在彈出的下拉菜單中選擇“EditWidthRule”命令，打開(kāi)“EditPCBRule–Max-MinWidthRule”對(duì)話框。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯1.布置連線(7)在“EditPCBRule–Max-MinWidthRule”對(duì)話框的“Constraints”區(qū)域的“MaxWidth”編輯框內(nèi)輸入“2mm”，單擊“OK”按鈕，將最大連線寬度設(shè)置為“2mm”。(8)在“InteractiveRouting”對(duì)話框的“TraceWidth”編輯框內(nèi)輸入當(dāng)前布置的連線的寬度，該值應(yīng)介于最小連線寬度和最大連線寬度之間，本例中可輸入的值的范圍為“0.3～2mm”。然后單擊“OK”按鈕，結(jié)束對(duì)直線屬性的更改。(9)移動(dòng)光標(biāo)到實(shí)際連線結(jié)束處，單擊鼠標(biāo)，布置第一個(gè)線段。(10)移動(dòng)光標(biāo)開(kāi)始一個(gè)新的連線線段，這個(gè)新線段將從已經(jīng)放置的連線線段處開(kāi)始延伸，移動(dòng)光標(biāo)并按下空格鍵，可以改變連線放置模式。每次定義一個(gè)連線線段時(shí)單擊鼠標(biāo)或回車鍵確認(rèn)。如果操作錯(cuò)誤，可以按“Backspace”鍵去掉最后一個(gè)連線元素。(11)單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束此次連續(xù)線段的布置。(12)重復(fù)步驟(3)～(11)布置其他的連線線段。(13)所有的連線線段布置完畢后，單擊鼠標(biāo)右鍵或者按“Esc”鍵，結(jié)束連線的布置。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯2.布置線段單擊“Utilities”工具欄中的繪圖工具按鈕，在彈出的工具欄中選擇線段工具按鈕，或者在主菜單中選擇“Place”→“Line”命令，即可啟動(dòng)布置線段命令。3.布置焊盤(1)單擊“Wiring”工具欄中的布置焊盤工具按鈕，或者在主菜單中選擇“Place”→“Pad”命令，啟動(dòng)放置焊盤命令。(2)按“Tab”鍵，打開(kāi)“Pad”對(duì)話框。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯4布置過(guò)孔(1)在“Wiring”工具欄中選擇布置過(guò)孔工具按鈕，或者在主菜單選擇“Place”→“Via”命令，啟動(dòng)放置過(guò)孔命令。(2)按“Tab”鍵，打開(kāi)“Via”對(duì)話框?！癡ia”對(duì)話框用來(lái)設(shè)置過(guò)孔的屬性，其中“Properties”區(qū)域中的“StartLayer”編輯框用于設(shè)置過(guò)孔的起始PCB板層，“EndLayer”用于設(shè)置過(guò)孔的終止PCB板層。對(duì)話框中的其余選項(xiàng)與“Pad”對(duì)話框中相應(yīng)的選項(xiàng)功能相同。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯5布置圓弧線1）圓心方式布置圓弧2）確定圓弧的兩個(gè)端點(diǎn)方式布置圓弧3）任意角度方式布置圓弧或者在主菜單中選擇“Place”→“Arc(Center)”命令。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯6.布置填充區(qū)域布置填充區(qū)域的步驟如下。

(1)在工作區(qū)選擇需要布置填充區(qū)域的PCB板層。(2)單擊“Wiring”工具欄中的填充工具按鈕，或者在主菜單中選擇“Place”→“Fill”命令。啟動(dòng)填充命令。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯7.布置字符串(1)在工作區(qū)選擇放置字符串的PCB板層，單擊“Wiring”工具欄中的字符串工具按鈕，或者選擇“Place”→“String”命令。(2)按“Tab”鍵，打開(kāi)“String”對(duì)話框。(3)在“String”對(duì)話框“Properties”區(qū)域的“Text”下拉列表內(nèi)，輸入字符串或者從列表中選擇特殊字符串。(4)在“String”對(duì)話框中設(shè)置字符串的其他屬性，單擊“OK”按鈕完成設(shè)置。(5)在工作區(qū)單擊鼠標(biāo)，布置字符串到指定位置。放置字符串時(shí)，按下X或Y鍵可以沿該坐標(biāo)軸鏡像，按下空格鍵可以旋轉(zhuǎn)字符串。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯7.布置字符串在“String”對(duì)話框“Properties”區(qū)域的“Text”下拉列表內(nèi)提供了特殊字符串“SpecialStrings”，這些特殊字符串用來(lái)放置一些特殊用途的文本，該文本在打印、繪圖或生成Gerber文件時(shí)被替換成對(duì)應(yīng)的字符串。特殊字符串的定義如表所示。特殊字符串表示的含義特殊字符串表示的含義PRINTDATA打印日期HOLECOUNT孔計(jì)數(shù)PRINTTIME打印時(shí)間NETCOUNT網(wǎng)絡(luò)計(jì)數(shù)PRINTSCALE打印標(biāo)尺PADCOUNT焊盤計(jì)數(shù)LAYERNAME層名STRINGCOUNT字符串計(jì)數(shù)PCBFILENAMEPCB文件名TRACKCOUNT連線計(jì)數(shù)PCBFILENAMENOPATHPCB無(wú)路徑文件VIACOUNT過(guò)孔計(jì)數(shù)POLTFILENAME繪圖文件名DESIGNATOR標(biāo)號(hào)ARCCOUNT圓弧線計(jì)數(shù)COMMET注釋COMPONENTCOUNT元件計(jì)數(shù)LEGEND圖例FILLCOUNT填充計(jì)數(shù)NETNAMESONLAYER網(wǎng)絡(luò)層名第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯8.布置PCB元件封裝手動(dòng)添加PCB元件封裝的步驟(1)在工作區(qū)選擇需要布置PCB元件封裝的PCB板層，單擊“Wiring”工具欄中的布置PCB元件封裝工具按鈕，或者在主菜單中選擇“Place”→“Component…”命令，打開(kāi)“PlaceComponent”對(duì)話框。(2)單擊“PlaceComponent”對(duì)話框“ComponentDetails”區(qū)域內(nèi)的“Footprint”編輯框右側(cè)的按鈕，打開(kāi)“BrowseLibraries”對(duì)話框。(3)單擊“BrowseLibraries”對(duì)話框中“Libraries”下拉列表右側(cè)的按鈕第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯8.布置PCB元件封裝(4)單擊“AvailableLibraries”對(duì)話框中的“Install…”按鈕，打開(kāi)“打開(kāi)”對(duì)話框。(5)在“打開(kāi)”對(duì)話框中選擇需要添加的PCB元件封裝所在的PCB元件封裝庫(kù)文件，然后單擊“打開(kāi)”按鈕，將該庫(kù)文件添加到“AvailableLibraries”對(duì)話框的列表中。(6)單擊“AvailableLibraries”對(duì)話框的“Close”按鈕，關(guān)閉該對(duì)話框。(7)在“BrowseLibraries”對(duì)話框的“Libraries”下拉列表中選擇添加的PCB元件封裝庫(kù)，然后再在“BrowseLibraries”對(duì)話框的PCB元件封裝列表中選擇需要添加的PCB元件封裝模型，單擊“OK”按鈕。(8)單擊“PlaceComponent”對(duì)話框中的“OK”按鈕。(9)移動(dòng)光標(biāo)到合適位置，按空格鍵調(diào)整PCB元件封裝的旋轉(zhuǎn)角度，單擊鼠標(biāo)，將該P(yáng)CB元件封裝布置到PCB板上。第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯9.

尺寸標(biāo)注

1）直線尺寸標(biāo)注2）角度標(biāo)注“Place”→“Dimension”→“Angular”“Place”→“Dimension”→“Linear”第六章PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6.4圖件放置與編輯9.