《計算機輔助電路設(shè)計》課件第5章

5.1印制電路板的制作流程5.2設(shè)置電路板的工作層面5.3設(shè)置電路板的環(huán)境參數(shù)5.4規(guī)劃電路板5.5載入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝5.6元器件布局5.7印制電路板布線5.8PCB圖輸出5.9快速制作印制電路板習題

第5章印制電路板的制作5.1印制電路板的制作流程對首次接觸印制電路板設(shè)計的用戶來說，必須知道印制電路板設(shè)計過程有哪些步驟，以及每個步驟之間的銜接關(guān)系。因此，在進行印制電路板設(shè)計之前，先簡要說明一下印制電路板的制作流程?？偟膩碚f，印制電路板的制作流程，基本上可以劃分為以下幾個步驟。

1.創(chuàng)建PCB工程首先創(chuàng)建PCB工程，在此工程下分別創(chuàng)建原理圖(SCH)文件和印制電路板(PCB)文件。

2.繪制原理圖

這是電路板設(shè)計的先期工作，主要是完成原理圖的繪制。前面已詳細地介紹了原理圖的繪制方法和網(wǎng)絡(luò)表文件的生成。當然，有時也可能不進行原理圖的繪制，而直接進入PCB設(shè)計系統(tǒng)。

3.規(guī)劃電路板

在繪制印制板之前，首先應(yīng)對電路板進行初步的規(guī)劃，規(guī)劃的內(nèi)容包括電路板是單面板、雙面板或者多層板；電路板的物理邊界尺寸和電氣邊界尺寸；各元件采用何種封裝形式及其安裝的位置等。這是一項極其重要的工作，是確定電路板設(shè)計的框架。

4.設(shè)置環(huán)境參數(shù)

在啟動印制電路板編輯器后，可以根據(jù)自己的習慣定制PCB編輯器的環(huán)境參數(shù)，包括柵格大小、光標捕捉區(qū)域的大小和公制/英制轉(zhuǎn)換、工作層面的顯示等。一般來說，有些參數(shù)用其默認值即可，有些參數(shù)第一次設(shè)置后，以后幾乎無須修改。

5.裝入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝

網(wǎng)絡(luò)表是印制電路板自動布線的關(guān)鍵，更是聯(lián)系原理圖和PCB板圖的橋梁和紐帶，因此這一步也是非常重要的環(huán)節(jié)。只有將網(wǎng)絡(luò)表裝入后，才可能完成對電路板的自動布線。元器件封裝就是元件的外形封裝，對于每個裝入的元件必須有相應(yīng)的外形封裝，才能保證電路板布線的順利進行。在Protel2004中一般采用同步設(shè)計器來裝入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝。

6.元器件的布局

用戶根據(jù)印制電路板中元器件的布局需要，設(shè)置自動布局參數(shù)，讓系統(tǒng)對所有的元器件進行自動布局。然后再從機械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾、將來布線的方便性等方面進行綜合考慮，對自動布局好的元器件進行手工調(diào)整。元器件布局合理后，才能進行下一步的布線工作。

7.元器件的布線

Protel2004采用世界上最先進的人工智能技術(shù)。只要將有關(guān)參數(shù)設(shè)置得當，元器件布局合理，自動布線器就會根據(jù)用戶設(shè)置的設(shè)計法則和自動布線規(guī)則選擇最佳的布線策略，使印制電路板的布線盡可能完美。所以用戶根據(jù)布線需要先設(shè)置自動布線的參數(shù)，讓系統(tǒng)對所有的元器件進行自動布線，自動布線結(jié)束后，再對令人不滿意的地方進行手工調(diào)整。最后對各布線層中放置地線網(wǎng)絡(luò)進行敷銅，以增強印制電路板的抗干擾能力；另外，需要通過大電流的地方也可采用敷銅的方法來加強過電流的能力。

8.?DRC檢查

對布線完畢后的電路板做DRC檢查，以確保印制電路板符合設(shè)計規(guī)則并且所有的網(wǎng)絡(luò)均已正確連接。

9.文件保存及輸出

完成印制電路板的布線后，保存完成的電路線路圖文件，并將PCB板圖導(dǎo)出，送交制板商制作。5.2設(shè)置電路板的工作層面5.2.1工作層面類型說明

Protel2004提供了72個工作層面，其中包括信號層、內(nèi)部電源/接地層、機械層等，對于不同層面需要不同的操作。在設(shè)計印制電路板前，首先設(shè)置好需要用到的工作層面，只有根據(jù)自己的習慣定制好所需的工作層面，在實際設(shè)計時才能起到事半功倍的效果。下面介紹幾種類型的工作層面。

1.信號層(SignalLayer)

在Protel2004中共有32層信號層，包括TopLayer(頂層)、MidLayer1(第1中間層)、MidLayer2(第2中間層)…MidLayer30(第30中間層)、BottomLayer(底層)。

信號層主要用來放置元件和布線的工作層，其中TopLayer為頂層敷銅布線層，BottomLayer為底層敷銅布線層，它們都可用于放置元件和布線，其余層只能布置信號線等。如果是雙面板，那么就只有頂層和底層，而沒有中間層。在實際制作印制電路板時，盡量只在頂層放置元器件，而不要兩面都放。

2.內(nèi)部電源/接地層(InternalPlanes)

在Protel2004中共有16層內(nèi)部電源/接地層，包括Plane1(第1內(nèi)電層)～Plane16(第16內(nèi)電層)。只有在設(shè)計多層板時，才會用到內(nèi)部電源/接地層，內(nèi)部電源/接地層用于布置電源線和地線。在使用時，使內(nèi)部電源/接地層設(shè)置一個網(wǎng)絡(luò)名稱，PCB設(shè)計系統(tǒng)會把這個層和其他具有相同網(wǎng)絡(luò)名稱的焊盤、過孔以預(yù)拉線形式連接起來。

3.機械層(MechanicalLayers)

在Protel2004中共有16層機械層，包括Mechanical1(第1機械層)～Mechanical16(第16機械層)。機械層主要用來布置印制電路板的各種說明性的標注，如印制電路板的物理尺寸、焊盤和過孔類型、其他一些設(shè)計說明等。一般利用第一機械層設(shè)定印制電路板的物理尺寸和標注其他信息，當然也可以選擇其他層。

4.膜(MaskLayers)

在Protel2004中共有4層膜，包括TopPaste(頂層阻焊膜)、BottomPaste(底層阻焊膜)、TopSolder(頂層助焊膜)、BottomSolder(底層助焊膜)。在印制電路板上，阻焊膜涂在焊接時不需要加焊錫的地方，防止在這些地方上焊錫；而助焊膜恰恰相反，它是涂在焊接時需要加焊錫的地方，有助于在這些地方上焊錫。

5.絲印層(SilkscreenLayers)

在Protel2004中共有兩層絲印層，包括TopOverlay(頂層絲印層)、BottomOverlay(底層絲印層)。絲印層主要用來放置元器件的外形輪廓、文本標注、元器件編號等。在印制電路板放置元器件時，系統(tǒng)自動把元器件的編號和輪廓放置在頂層的絲印層上。

6.其他工作層面(Other)

鉆孔引導(dǎo)層(DrillGuide)：它主要和生產(chǎn)印制電路板的廠商有關(guān)。

鉆孔層(DrillDrawing)：它主要和生產(chǎn)印制電路板的廠商有關(guān)。

禁止布線層(Keep-outLayer)：它主要用來定義元器件和導(dǎo)線放置的區(qū)域。它定義了印制電路板的電氣邊界，在設(shè)計印制電路板前，一定要先定義禁止布線層。

復(fù)合層(Multi-Layer)：它是指印制電路板上當前層都疊加在一起顯示，在復(fù)合層上放置元器件時，能夠很方便地把該元器件放到所有層中，所以可以在該層上放置穿孔式焊盤和過孔。5.2.2圖層管理

Protel2004雖然為用戶提供了很多工作層面，但是在設(shè)計過程中并不需要全部顯示出來，只要顯示需要用到的工作層面就可以了。諸如此類工作都可用圖層管理器來完成，在圖層管理器中，可以添加、刪除、移動工作層面。下面介紹圖層堆棧管理器的使用。

1.打開圖層堆棧管理器

執(zhí)行菜單命令【Design】/【LayerStackManager】，系統(tǒng)彈出如圖5-1所示的圖層堆棧管理器窗口。圖5-1圖層堆棧管理器窗口

2.圖層堆棧管理器的使用

(1)單擊圖層堆棧管理器左下方的【Menu】按鈕，彈出如圖5-2所示的菜單。各菜單命令的操作意義如下：

ExampleLayerStacks：此菜單項提供了很多電路板層樣式，用戶可以根據(jù)自己的設(shè)計要求選擇其中的一種，而不需要再重新設(shè)計。如SingleLayer單面板、TwoLayer(Plated)雙面板(焊盤內(nèi)孔涂銅)、FourLayer4四層板(2個信號層和2個內(nèi)電層)等。

AddSignalLayer：執(zhí)行該子菜單命令，則在當前電路板層中增加一個信號層。圖5-2圖層堆棧管理器的Menu菜單

AddInternalPlane：執(zhí)行該子菜單命令，則在當前電路板層中增加一個內(nèi)電層。

Delete：執(zhí)行該子菜單命令，刪除在圖層堆棧管理器中選中的電路板層。

MoveUp：執(zhí)行該子菜單命令，使圖層堆棧管理器中選中的電路板層向上移一層。

MoveDown：執(zhí)行該子菜單命令，使圖層堆棧管理器中選中的電路板層向下移一層。

CopytoClipboard：將圖層堆棧管理器中設(shè)置好的板層復(fù)制到剪貼板中。

Properties：執(zhí)行該子菜單命令，將顯示圖層堆棧管理器中選中的電路板層的屬性。

(2)圖層堆棧管理器右邊的各個按鈕的操作意義如下：

TopDielectric復(fù)選框：選中該復(fù)選框，印制電路板上將附上頂層絕緣層。

BottomDielectric復(fù)選框：選中該復(fù)選框，印制電路板上將附上底層絕緣層。

ConfigureDrillPairs：用于配置鉆孔對。

ImpedanceCalculation：用于銅膜導(dǎo)線的阻抗計算。

其他幾個按鈕的功能和圖5-2所示菜單的功能相同。

本章中我們將PCB板設(shè)定為雙面板，其他參數(shù)均為默認值。完成電路板的工作層面設(shè)置后，單擊【OK】按鈕即可并閉圖層管理器對話框。5.2.3設(shè)置工作層面及顏色

Protel2004為用戶提供了很多工作層面，這些工作層面都采用系統(tǒng)提供的不同設(shè)置參數(shù)和顏色。如果用戶想要改變這些參數(shù)和顏色，可以自行設(shè)置工作層面的屬性參數(shù)和顏色。設(shè)置工作層面和顏色的操作方法如下。

1.打開工作層面及顏色設(shè)置對話框

執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardLayers&Colors】，即可進入工作層面及顏色設(shè)定對話框，如圖5-3所示。圖5-3工作層面及顏色設(shè)定對話框由于上一節(jié)我們將電路板設(shè)置成雙面板，所以包含的工作層面通常有頂層(TopLayer)、底層(BottomLayer)、禁止布線層(Keep-OutLayer)、多面層(Multi-Layer)、頂層絲印層(TopOverlay)和機械層(MechanicalLayer)。

2.設(shè)置工作層面及顏色

在對話框中的每一個工作層面后面都有一個Show復(fù)選框，單擊該復(fù)選框，使復(fù)選框中出現(xiàn)對號即可打開該工作層面，否則該工作層面將處于關(guān)閉狀態(tài)。如果要改變某一個工作層面的顏色，單擊要改變顏色的工作層面后面的一個帶顏色的矩形框，即可彈出工作層面顏色配置對話框。用戶可重新選擇或配置當前選中工作層面的顏色。圖5-3的工作層面及顏色設(shè)置對話框中的各個按鈕及復(fù)選框的作用如下：

Onlyshowlayersinlayerstack復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則僅僅顯示在圖層堆棧管理器中設(shè)定的電路板層，否則顯示所有的電路板層。

AllOn按鈕：顯示圖層堆棧管理器中的所有電路板層。

AllOff按鈕：關(guān)閉圖層堆棧管理器中所有電路板層。

UsedOn按鈕：顯示圖層堆棧管理器中常用的電路板層。

SelectedOn按鈕：打開圖層堆棧管理器中所有選擇的電路板層。

SelectedOff按鈕：關(guān)閉圖層堆棧管理器中所有選擇的電路板層。

Clear按鈕：用來撤銷電路板層的選擇狀態(tài)。

DefaultColorSet按鈕：系統(tǒng)默認顏色的設(shè)置。

ClassicColorSet按鈕：系統(tǒng)默認經(jīng)典顏色的設(shè)置，它是以前舊版本中使用的電路板層顏色。

3.?SystemColors選項卡下的工作層面選項的意義

ConnectionsandFormTos：用于設(shè)置飛線層，顯示印制電路板上網(wǎng)絡(luò)的電氣連接關(guān)系，它對于用戶手工布線非常重要，建議該層一定要顯示。

DRCErrorMarkers：DRC錯誤標志顯示層。對于違反DRC設(shè)計規(guī)則的錯誤按該層的顏色顯示。

Selections：選擇顯示。用于設(shè)置被選中的圖元的覆蓋顏色。

VisibleGrid1：用于設(shè)置可視柵格1的顏色。

VisibleGrid2：用于設(shè)置可視柵格2的顏色。

PadHoles：焊盤內(nèi)孔層。選中它，將在電路板上顯示焊盤內(nèi)孔。

ViaHoles：過孔內(nèi)孔層。選中它，將在電路板上顯示過孔內(nèi)孔。

BoardLineColor：用于設(shè)置印制電路板邊框的顏色。

BoardAreaColor：用于設(shè)置印制電路板內(nèi)區(qū)域的顏色。

SheetLineColor：用于設(shè)置PCB編輯器的圖紙邊框的顏色。

SheetAreaColor：用于設(shè)置PCB編輯器的圖紙區(qū)域的顏色。

WorkspaceStartColor：用于設(shè)置PCB編輯器工作區(qū)的開始顏色。

WorkspaceEndColor：用于設(shè)置PCB編輯器工作區(qū)的結(jié)束顏色。5.3設(shè)置電路板的環(huán)境參數(shù)在用Protel2004設(shè)計印制電路板時，除了設(shè)置電路板的板層參數(shù)，還要設(shè)置電路板的環(huán)境參數(shù)。電路板的環(huán)境參數(shù)分為兩級，分別是電路板級環(huán)境參數(shù)和系統(tǒng)級環(huán)境參數(shù)。5.3.1設(shè)置電路板級環(huán)境參數(shù)

1.進入電路板級環(huán)境參數(shù)設(shè)置執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardOptions】，或者在當前PCB文件中單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇【Options】/【BoardOptions】命令。執(zhí)行菜單命令后，系統(tǒng)彈出如圖5-4所示的電路板級環(huán)境參數(shù)設(shè)置對話框。圖5-4電路板級環(huán)境參數(shù)設(shè)置對話框

2.電路板級環(huán)境參數(shù)設(shè)置

圖5-4所示對話框中各參數(shù)的意義如下：

1)?MeasurementUnit(度量單位)選項區(qū)域

用于設(shè)置當前系統(tǒng)度量單位，系統(tǒng)提供了兩種度量單位，即Imperial(mil)和Metric(mm)。

2)?SnapGrid(跳躍柵格)選項區(qū)域

跳躍柵格是印制電路板上光標移動的最小間距，用戶可以分別設(shè)置X、Y向的柵格間距。

3)?ComponentGrid(元器件柵格)選項區(qū)域

元器件柵格是印制電路板上元器件移動的最小間距，用戶可以分別設(shè)置X、Y向元器件的間距。

4)?ElectricalGrid(電氣柵格)選項區(qū)域

主要用于設(shè)置電氣柵格的屬性。它的含義與原理圖中的電氣柵格相同。選中ElectricalGrid復(fù)選框，表示具有自動捕捉焊盤的功能。Range(范圍)用于設(shè)置捕捉半徑。在布置導(dǎo)線時，系統(tǒng)會以當前光標為中心，以Range設(shè)置值為半徑捕捉焊盤，一旦捕捉到焊盤，光標會自動移動到該焊盤上。

5)?VisibleGrid(可視柵格)選項區(qū)域

Markers：用來選擇可視柵格的形式，有Lines(線形)和Dots(點形)兩種形式。

Grid1：可視柵格1的柵格間距。

Grid2：可視柵格2的柵格間距。

6)?SheetPosition(圖紙位置)選項區(qū)域

X/Y：PCB編輯器中圖紙左下角X/Y坐標。

Width/Height：設(shè)置圖紙的寬度/高度。

DisplaySheet復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則在PCB編輯器中顯示圖紙。

LockSheetPrimitive復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則鎖定圖紙上的圖元。

注意：在設(shè)置印制電路板上的跳躍柵格和電氣柵格時，電氣柵格的尺寸一定要小于跳躍柵格的尺寸，但是兩者也不能相差太大，這樣光標在移動時才能準確地捕獲到所需的電氣連接點。5.3.2設(shè)置系統(tǒng)級環(huán)境參數(shù)

1.進入系統(tǒng)級環(huán)境參數(shù)設(shè)置

執(zhí)行菜單命令【Tools】/【Preferences】，或者在當前PCB文件中單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇【Options】/【Preferences】命令。執(zhí)行菜單命令后，系統(tǒng)彈出如圖5-5所示的系統(tǒng)級環(huán)境參數(shù)設(shè)置對話框。圖5-5系統(tǒng)級環(huán)境參數(shù)設(shè)置對話框

2.設(shè)置Options選項卡的參數(shù)

Options選項卡如圖5-5所示，其中各項參數(shù)的意義如下：

1)?EditingOptions(編輯選項)區(qū)域

OnlineDRC復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則在布線過程中，系統(tǒng)將自動根據(jù)設(shè)定的設(shè)計規(guī)則進行檢查。如有錯誤將用錯誤層的顏色顯示出來。

SnapToCenter復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則在移動元件封裝或字符串時，光標自動移動到元件封裝或字符串參考點。

SmartComponentSnap復(fù)選框：選中該復(fù)選框，當用戶雙擊以選取一個元件時，光標會出現(xiàn)在相應(yīng)元件最近的焊盤上。圖5-6元件檢查器窗口

DoubleClickRunsInspector復(fù)選框：選中該復(fù)選框，如果用鼠標左鍵雙擊元件或引腳，則會彈出如圖5-6所示的Inspector(檢查器)窗口，此窗口會顯示所檢查元件的信息。

RemoveDuplicates復(fù)選框：選中該復(fù)選框，系統(tǒng)將自動刪除重復(fù)的組件。

ConfirmGlobalEdit復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則在PCB編輯器中進行全局操作時給出確認信息。

ProtectLockedObjects復(fù)選框：選中該復(fù)選框，用于保護鎖定的對象。

ConfirmSelectionMemoryClear復(fù)選框：選中該復(fù)選框，選擇集存儲空間可以用于保存一組對象的選擇狀態(tài)。

ClickClearsSelection復(fù)選框：選中該復(fù)選框，如果在PCB編輯器中任意位置單擊鼠標，那么剛被選中的圖元就被取消選擇。

ShiftClickToSelect復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則必須使用【Shift】鍵，同時使用鼠標才能選中對象。

2)?Other(其他)區(qū)域

Undo/Redo：用于設(shè)置撤消操作/重復(fù)操作的次數(shù)。

RotationStep：用于設(shè)置一次旋轉(zhuǎn)操作轉(zhuǎn)過的角度，默認為90°。

CursorType：用于設(shè)置光標類型。有Small90(小90°光標)、Large90(大90°光標)、Small45(小45°光標)三種。

CompDrag：設(shè)置元器件拖動的類型。none表示移動元器件時，與之連接的導(dǎo)線不移動；ConnectedTracks表示移動元器件時，與之連接的導(dǎo)線也跟著移動。

3)?AutopanOptions(自動搖景選項)區(qū)域

Style：打開右邊的下拉列表可以選擇自動搖景的方式，系統(tǒng)共提供了7種方式。

Speed：用于設(shè)置光標移動的速度。Pixels/Sec單選框表示每秒移動多少像素；Mils/Sec單選框表示每秒移動多少英寸。

4)?InteractiveRouting(布置導(dǎo)線)區(qū)域

Mode：打開右邊下拉列表框可以選擇布線方式，分別有IgnoreObstacle(忽略障礙)、AvoidObstacle(避開障礙)、PushObstacle(移開障礙)三種方式。

PlowThroughPolygons復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則當導(dǎo)線穿過多邊形敷銅時，導(dǎo)線自動與多邊形敷銅保持設(shè)定的安全距離。

AutomaticallyRemoveLoops復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則系統(tǒng)自動刪除印制電路板上的閉合回路，用戶在繪制一條導(dǎo)線后，如果發(fā)現(xiàn)存在另一條回路，則系統(tǒng)自動刪除原來的回路。

SmartTrackEnds復(fù)選框：選中該復(fù)選框，可以快速跟蹤導(dǎo)線的端部。

RestrictTo90/45復(fù)選框：選中該復(fù)選框，布線方向限制在90°和45°。

5)?PolygonRepour(多邊形敷銅)選項區(qū)域

Repour：設(shè)置多邊形敷銅時，對同一網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式，打開右邊的下拉列表框可以選擇覆蓋方式。Never表示多邊形敷銅時決不覆蓋同一網(wǎng)絡(luò)中的導(dǎo)線；Threshold表示多邊形敷銅時按照閾值來覆蓋，閾值由下面的閾值框來設(shè)定；Always表示多邊形敷銅時覆蓋同一網(wǎng)絡(luò)中的導(dǎo)線

Threshold：用來設(shè)定閾值。

3.設(shè)置Display選項卡的參數(shù)

Display選項卡如圖5-7所示，主要用于設(shè)置屏幕顯示和元件顯示模式，其中主要選項參數(shù)的意義如下：圖5-7Display選項卡

1)?DisplayOptions(顯示選項)區(qū)域

ConvertSpecialStrings復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則系統(tǒng)將特殊字符串轉(zhuǎn)化成它所代表的文字。

HighlightinFull復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則被選中的對象高亮顯示。

UseNetColorForHighlight復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則用原來該網(wǎng)絡(luò)的顏色高亮顯示網(wǎng)絡(luò)，否則，將以選擇層的顏色顯示該網(wǎng)絡(luò)。

RedrawLayers復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則系統(tǒng)在重畫電路板層時，一層一層地畫，而當前層是最后才畫，所以最清楚。

SingleLayerMode復(fù)選框：選中該復(fù)選框，則只顯示當前編輯的層，其他層不被顯示。

TransparentLayers復(fù)選框：選中該復(fù)選框，所有的導(dǎo)線、焊盤都變成了透明色。

2)?Show(顯示)區(qū)域

PadNets復(fù)選框：用于設(shè)置焊盤的網(wǎng)絡(luò)名稱是否顯示。

PadNumbers復(fù)選框：用于設(shè)置焊盤編號是否顯示。

ViaNets復(fù)選框：用于設(shè)置過孔所屬的網(wǎng)絡(luò)名稱是否顯示。

TestPoints復(fù)選框：選中則顯示測試點，并給測試點加上標注。

OriginMarker復(fù)選框：用于設(shè)置是否顯示印制電路板的原點位置。

StatusInfo復(fù)選框：用于設(shè)置是否顯示PCB編輯器的狀態(tài)信息。

3)?DraftThresholds(圖元閾值)區(qū)域

Tracks：用來設(shè)置銅膜導(dǎo)線的顯示極限，默認為2mil。

Strings(Pixels)：用來設(shè)置文本字符串的顯示極限，默認為4Pixels。

4.設(shè)置Show/Hide選項卡的參數(shù)

Show/Hide選項卡如圖5-8所示，該選項卡用來設(shè)置各種圖元的顯示模式。

選項卡中每一項都有相同的3種顯示模式，即Final(精細)顯示模式、Draft(簡易)顯示模式、Hidden(隱藏)顯示模式，用戶可以分別設(shè)置。

選項卡下方有三個按鈕。AllFinal按鈕的作用是讓所有圖元都是精細顯示模式；AllDraft按鈕的作用是讓所有圖元都是簡易顯示模式；AllHidden按鈕的作用是讓所有圖元都是隱藏顯示模式。圖5-8Show/Hide選項卡

5.設(shè)置Defaults選項卡的參數(shù)

Defaults選項卡如圖5-9所示，該選項卡用來設(shè)置各種圖元的系統(tǒng)默認值，這些圖元包括Arc(弧線)、Component(元器件)、Coordinate(坐標)、Dimension(尺寸)、Fill(填充)、Pad(焊盤)、Polygon(敷銅)、String(字符串)、Track(導(dǎo)線)、Via(過孔)等。

圖5-9Defaults選項卡單擊【Reset】按鈕可以恢復(fù)各種圖元的系統(tǒng)默認值，單擊【EditValues】按鈕可以編輯各種圖元的系統(tǒng)默認值。例如選擇Pad項，并單擊【EditValues】按鈕，則彈出如圖5-10所示的編輯焊盤默認屬性對話框，用戶可以修改焊盤的屬性，該設(shè)置將對以后放置的焊盤起作用。圖5-10焊盤屬性對話框5.4規(guī)?劃?電?路?板在設(shè)計印制電路板之前，用戶首先要在PCB編輯器中規(guī)劃好電路板，即設(shè)計印制電路板的物理邊界和電氣邊界。物理邊界指一塊印制電路板的實際物理尺寸，而電氣邊界是指印制電路板上可以放置元器件和布線的區(qū)域。電氣邊界一般小于物理邊界，只有設(shè)置了電氣邊界才能進行自動布局和自動布線工作。在第4章，我們已經(jīng)學習了利用PCBBoardWizard創(chuàng)建PCB板的方法。下面介紹手動規(guī)劃電路板的方法。5.4.1手動規(guī)劃電路板物理邊界

手動規(guī)劃電路板物理邊界的方法有兩種，但都必須先執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【PCB】，首先啟動PCB編輯器。

方法1：

(1)設(shè)定當前的工作層面為“Mechanical1”。

(2)執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardShape】，系統(tǒng)彈出編輯PCB板外形的菜單選項，如圖5-11所示。圖5-11編輯PCB板外形的菜單選項其各選項的意義如下：

RedefineBoardShape：重定義PCB的外形。

MoveBoardVertices：移動PCB板外形頂點。

MoveBoardShape：移動PCB板外形。

Definefromselectedobjects：從選中物體定義PCB板外形。

Auto-PositionSheet：自動定位圖紙。

(3)執(zhí)行【RedefineBoardShape】菜單命令，光標變成十字形狀，工作窗口變成綠色，系統(tǒng)進入編輯PCB板外形的命令狀態(tài)。將光標移動到工作窗口中的適當位置，單擊鼠標左鍵確定物理邊界的起點，然后拖動光標到下一個位置，根據(jù)狀態(tài)欄坐標單擊確定該點，依次操作，直到得到用戶想要的物理邊界形狀，單擊鼠標右鍵結(jié)束命令，印制電路板的物理邊界定義完成。如圖5-12所示為邊長為5000mil的正方形印制電路板物理邊界。圖5-12邊長為5000mil的正方形印制電路板物理邊界方法2：

(1)設(shè)定當前的工作層面為“Mechanical1”。

(2)執(zhí)行菜單命令【Place】/【Line】，在工作區(qū)域畫四條線段，如圖5-13所示。

(3)修改每條線段的屬性，4條線段的坐標值從左到右逆時針旋轉(zhuǎn)為：(2000，2000)、(7000，2000)；(7000，2000)、(7000，7000)；(7000，7000)、(2000，7000)；(2000，7000)、(2000，2000)。形成了一個邊長為5000mil的正方形區(qū)域。圖5-13在機械層繪制四條線段

(4)選中該正方形區(qū)域，執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardShape】/【Definefromselectedobjects】，即可形成如圖5-12所示的邊長為5000mil的正方形印制電路板物理邊界。

當印制電路板物理邊界繪制完成后，如果對物理邊界的定義不滿意，可以進行調(diào)整。

執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardShape】/【MoveBoardVertices】，可以改變印制電路板的外形。

執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardShape】/【MoveBoardShape】，可以移動印制電路板的位置。5.4.2手動規(guī)劃電路板電氣邊界

當印制電路板的物理邊界規(guī)劃好后，接下來就要規(guī)劃電路板的電氣邊界。方法如下：

(1)設(shè)定當前的工作層面為“Keep-OutLayer”。

(2)執(zhí)行菜單命令【Place】/【Keepout】/【Track】。

(3)執(zhí)行該命令后，光標變成十字狀，在物理邊界的內(nèi)部畫一個閉合區(qū)域，即可定義印制電路板的電氣邊界。

經(jīng)過上述步驟，規(guī)劃好的印制電路板如圖5-14所示。圖5-14規(guī)劃好的印制電路板5.5載入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝在規(guī)劃好印制電路板的邊界后，就要準備載入網(wǎng)絡(luò)表和元器件的封裝形式了。注意，電路的網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝是同時載入的。5.5.1準備電路原理圖和網(wǎng)絡(luò)表從本節(jié)開始，我們以第3章繪出的電源電路為例，詳細介紹印制電路板的制作過程。首先創(chuàng)建一個PCB工程，在PCB工程下分別創(chuàng)建Schematic文件和PCB文件。在Schematic文件中繪制好電源電路原理圖，如圖5-15所示。首先應(yīng)該對繪制的電路原理圖進行檢查，從元器件的編號是否重復(fù)或漏編，連線是否正確，元器件封裝設(shè)置是否合理，網(wǎng)絡(luò)表文件中的連線網(wǎng)絡(luò)是否正確等方面去檢查。同時按前幾節(jié)講述內(nèi)容，對PCB文件進行設(shè)置，為載入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝做好準備。在本實例中，我們采用自定義的方式，將PCB板的寬度和高度均設(shè)為5000mil，板層設(shè)為2層板。保存整個PCB工程，形成的文件結(jié)構(gòu)如圖5-16所示。圖5-15準備好的原理圖圖5-16PCB工程結(jié)構(gòu)5.5.2裝入元件庫

在裝入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝之前，必須裝入所需元器件集成庫。如果沒有裝入元器件集成庫，在裝入電路網(wǎng)絡(luò)及元器件封裝的過程中程序?qū)崾居脩粞b入過程失敗。PCB元件庫的裝入方法與原理圖元件庫的裝入方法完全相同。可以參考第2章元件庫的裝入方法。

在本例中需要的庫文件如圖5-17所示。圖5-17庫文件面板中的庫文件5.5.3網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝的載入

由于Protel2004具有真正的雙向同步設(shè)計技術(shù)，因此在執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝的載入時，并不一定需要生成網(wǎng)絡(luò)表文件，系統(tǒng)可以在內(nèi)部自動形成網(wǎng)絡(luò)表，將原理圖文件載入到PCB文件中。利用設(shè)計同步器裝入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝的方法如下：

(1)在原理圖編輯器中執(zhí)行菜單命令【Design】/【UpdatePCB】，或者在PCB編輯器中執(zhí)行菜單命令【Design】/【ImportChangesFrom】，系統(tǒng)將彈出如圖5-18所示的PCB工程變化列表，該列表為用戶提供了在載入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝時詳細的變更信息，包括此次更新引起的操作(Action)、影響到的物體(AffectedObject)、影響到的文件(AffectedDocument)等。在操作一欄里還列出了Components(元器件)、Nets(網(wǎng)絡(luò))、ComponentClasses(元器件類)、Rooms(元器件空間)的變更明細。用戶可以單擊列表左下角的【ValidateChanges】按鈕，檢查這些操作是否正確，正確的在Check欄里打“√”，不正確的在Check欄里打“×”。對于具有錯誤標識的元件，可以返回原理圖編輯器，察看元件或網(wǎng)絡(luò)連接是否正確，直到Check欄里全部打“√”。圖5-18PCB工程變化列表

(2)如果用戶還要查看更清楚的資料，可以單擊PCB工程變化列表左下角的【ReportChanges】按鈕，在彈出的【ReportPreview】(變化信息預(yù)覽報告)對話框中含有本次更新文件、網(wǎng)絡(luò)和元件類型等詳細資料，如圖5-19所示。圖5-19PCB工程變化列表報告

(3)單擊圖5-18所示列表左下角的【ExecuteChanges】按鈕，系統(tǒng)即可按照變化要求一步一步地執(zhí)行載入操作，載入完成后，關(guān)閉工程變化列表，此時PCB編輯器工作區(qū)如圖5-20所示，這表示網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝已經(jīng)載入到PCB文件中。圖5-20載入PCB文件中的網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝

(4)從圖5-20可以看出，所有元器件都放置在PCB文件的禁止布線區(qū)外，并且都集中在一個名為原理圖的元器件空間中。元器件空間并不是一個實際的物理元器件，它只是一個邏輯空間，在同一個空間的元器件可以歸為一組，移動空間即可移動所有屬于該空間的元器件。現(xiàn)在把所有元器件移入到電路板的禁止布線區(qū)域內(nèi)，如圖5-21所示。

在實際設(shè)計過程中，元器件空間的作用并不大，建議用戶把它刪除，方法是單擊并選中該元器件空間，按【Delete】鍵即可。圖5-21載入PCB文件中的網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝5.6元?器?件?布?局把網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝載入PCB文件后，接下來就可以進行元器件的布局和布線了。由于電路板上的元器件各不相同，電路板的工作環(huán)境各不相同，所以在元器件布局和布線時沒有完整的、統(tǒng)一的規(guī)律可尋，只有一些指導(dǎo)性的原則建議，真正的技巧還是要從實踐中得到。只有從實踐中不斷總結(jié)規(guī)律和技巧，制作印制電路板的水平才能有所提高。5.6.1元器件布局的原則

首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線路長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根椐電路的功能單元，對電路的全部元件進行布局。

在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則：

盡可能縮短高頻元件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互之間的電磁干擾。易受干擾的干擾元件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠離。

當元件和導(dǎo)線之間可能有較高的電位差時，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引起意外短路。帶強電的元件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。

重量超過15g的元件，應(yīng)當用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元件，不宜裝在印制電路板上，而應(yīng)裝在整機的機箱底部印制電路板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。

對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若在機內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制電路板上便于調(diào)節(jié)的地方；若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板印制電路板上的位置相適應(yīng)。

要留出印制板的定位孔和固定支架所占用的位置。根據(jù)電路的功能單元對電路的全部元件進行布局時，要符合以下原則：

按照電路的流程安排各個功能單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元件之間的引線和連接。

在高頻下工作的電路，要考慮元件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元件平行排列。這樣，不但美觀，而且焊接容易，易于批量生產(chǎn)。

位于電路板邊緣的元件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3:2或4:3。電路板尺寸大于200mm×150mm時，應(yīng)考慮電路板所受的機械強度。5.6.2設(shè)置自動布局約束參數(shù)

在進行元器件的自動布局前，應(yīng)該設(shè)置好元器件自動布局的約束參數(shù)。根據(jù)自己制作電路板的技術(shù)要求，合理地設(shè)置自動布局的約束參數(shù)，在自動布局結(jié)束后，可以減少手工調(diào)整元器件的工作量，并且使得元器件布局的合理性有章可循。

執(zhí)行菜單命令【Design】/【Rules】，系統(tǒng)彈出如圖5-22所示的PCB印制電路板參數(shù)設(shè)置對話框，進行Placement自動布局約束參數(shù)設(shè)置，共有6個約束參數(shù)。圖5-22PCB印制電路板參數(shù)設(shè)置對話框

1.設(shè)置RoomDefinition參數(shù)

在圖5-22所示的RoomDefinition選項上單擊鼠標右鍵，在彈出的環(huán)境菜單中選擇NewRule(新規(guī)則)命令，將打開如圖5-23所示的對話框，用戶就可以設(shè)置Room空間的參數(shù)了。圖5-23RoomDefinition參數(shù)設(shè)置對話框在該對話框中，各選項的意義如下：

Name：用來設(shè)置該參數(shù)的規(guī)則名，在進行DRC校驗時，如果電路不滿足該參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)將給出以此名字命名的錯誤。

WheretheFirstobjectmatches選項區(qū)域：該區(qū)域用于設(shè)置約束參數(shù)的作用范圍。All表示該參數(shù)作用于所有的區(qū)域；Net表示該參數(shù)作用于選擇的網(wǎng)絡(luò)；NetClass表示該參數(shù)作用于選擇的網(wǎng)絡(luò)類；Layer表示該參數(shù)作用于選擇的電路板層。

Constraints(約束參數(shù))選項區(qū)域：在該區(qū)域中，x1，y1，x2，y2表示Room空間的對角坐標，通過【Define】按鈕可以進入Room空間的設(shè)置狀態(tài)，并且可以選擇Room空間所在的電路板層，還可以選擇KeepObjectsInside使對象在Room空間內(nèi)，或選擇KeepObjectsOutside使對象在Room空間外。

2.設(shè)置ComponentClearance參數(shù)

在ComponentClearance(元器件間距)選項上單擊鼠標右鍵，在彈出的環(huán)境菜單中選擇NewRule命令，將打開如圖5-24所示的對話框。圖5-24ComponentClearance參數(shù)設(shè)置對話框在該對話框中，各選項的意義如下：

WheretheFirstobjectmatches選項區(qū)域和WheretheSecondobjectmatches選項區(qū)域都是用來設(shè)置約束參數(shù)作用范圍的。

Constraints選項區(qū)域：

Gap：用來設(shè)置印制電路板上元器件擺放的間距，默認為10mil。

CheckMode：用來設(shè)置元器件規(guī)則檢查方式。其中QuickCheck是根據(jù)元器件的外形尺寸來布局；MultiLayerCheck是根據(jù)元器件的外形尺寸和焊盤位置來布局；FullCheck是根據(jù)元器件的真實外形來布局。

3.設(shè)置ComponentOrientations參數(shù)

在ComponentOrientations(元器件放置方向)選項上單擊鼠標右鍵，在彈出的環(huán)境菜單中選擇NewRule命令，將打開如圖5-25所示的對話框。

圖5-25所示的AllowedOrientations約束放置方向選項區(qū)域中，有5種放置方向，分別是0Degrees、90Degrees、180Degrees、270Degrees、AllOrientations?？梢远囗椷x擇，也可以全部選中。圖5-25ComponentOrientations參數(shù)設(shè)置對話框

4.設(shè)置PermittedLayers參數(shù)

在PermittedLayers(允許元器件放置層面)選項上單擊鼠標右鍵，在彈出的環(huán)境菜單中選擇NewRule命令，將打開如圖5-26所示的對話框。

圖5-26所示的Constraints約束放置層面選項區(qū)域中，可以設(shè)置把元器件放置在TopLayer(頂層)和BottomLayer(底層)。一般傳統(tǒng)方式元器件都放置在頂層，而對于表面粘貼式元器件既可以放置在頂層又可以放置在底層。圖5-26PermittedLayers參數(shù)設(shè)置對話框

5.設(shè)置NetsToIgnore參數(shù)

在NetsToIgnore(忽略網(wǎng)絡(luò))選項上單擊鼠標右鍵，在彈出的環(huán)境菜單中選擇NewRule命令，將打開如圖5-27所示的對話框。

該規(guī)則用來設(shè)置在元器件自動布局過程中不需要考慮的網(wǎng)絡(luò)。選擇Net單選按鈕并在右邊的下拉列表框中選擇需要忽略的網(wǎng)絡(luò)。此時在右邊FullQuery選項區(qū)域中出現(xiàn)了InNet('All')，表示不需要考慮任何網(wǎng)絡(luò)。圖5-27NetsToIgnore參數(shù)設(shè)置對話框

6.設(shè)置Height參數(shù)

在Height(允許元器件的高度)選項上單擊鼠標右鍵，在彈出的環(huán)境菜單中選擇NewRule命令，將打開如圖5-28所示的對話框。

圖5-28所示的Constraints約束放置元器件高度選項區(qū)域中，Minimum表示放置元器件的最小高度；Preferred表示放置元器件的自選高度；Maximum表示放置元器件的最大高度。

在設(shè)置了PCB印制電路板元器件布局參數(shù)后，就可以開始元器件自動布局了。圖5-28Height參數(shù)設(shè)置對話框5.6.3元器件自動布局

Protel2004提供了強大的元器件自動布局功能，用戶只要定義好布局規(guī)則，系統(tǒng)可以將重疊的元器件封裝分離開來。元器件布局的操作步驟如下：

(1)執(zhí)行菜單命令【Tools】/【AutoPlacement】/【AutoPlacer】。

(2)執(zhí)行該命令后，系統(tǒng)會彈出如圖5-29所示的自動布局方式設(shè)置對話框。圖5-29自動布局方式設(shè)置對話框在該對話框中，各選項的意義如下。

ClusterPlacer單選按鈕：這種布局方式將元件基于它們連通屬性分為相同的元件束，并且將這些元件按照一定的幾何位置布局。這種布局方式適合于元件數(shù)量較少(小于100)的PCB板制作。ClusterPlacer自動布局器如圖5-29所示，在其中還有一個QuickComponentPlacement復(fù)選框，選中該復(fù)選框，自動布局速度會加快，但是布局的品質(zhì)卻下降了。

StatisticalPlacer單選按鈕：這種布局方式使用一種統(tǒng)計算法來放置元件，以便使連接長度最優(yōu)化，使元件間用最短的導(dǎo)線來連接。一般適合元件數(shù)量較多(大于100)的PCB板制作。StatisticalPlacer自動布局方式如圖5-30所示，下面介紹各選項的意義。圖5-30StatisticalPlacer布局方式設(shè)置對話框

GroupComponents復(fù)選框：選中該復(fù)選框，系統(tǒng)將把電路圖中網(wǎng)絡(luò)連接密切的元器件歸為一組，布局時把這些元器件當作一個整體來考慮。

RotateComponents復(fù)選框：選中該復(fù)選框，系統(tǒng)將在元器件自動布局時，根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)元器件。如果不選該復(fù)選框，則系統(tǒng)在自動布局時不改變元器件的方向。

AutomaticPCBUpdate復(fù)選框：選中該復(fù)選框，系統(tǒng)在元器件自動布局時，自動根據(jù)設(shè)計規(guī)則進行更新。

PowerNets：設(shè)置電源網(wǎng)絡(luò)的名稱，一般設(shè)置為VCC。

GroundNets：設(shè)置接地網(wǎng)絡(luò)的名稱，一般設(shè)置為GND。

GridSize：設(shè)置元器件在自動布局時，PCB編輯區(qū)的柵格間距大小，也即元器件之間的最小放置距離。

(3)因為本實例元器件少，所以選擇ClusterPlacer布局方式，并選擇快速放置元件的方式，然后單擊【OK】按鈕，PCB編輯器開始自動布局。

圖5-31所示為元件自動布局完成后的狀態(tài)。從圖中可以看出，所有元件封裝均被布置到電路板的電氣邊界之內(nèi)。如果對本次自動布局的結(jié)果不滿意，可以再進行元器件的自動布局，直到選到一次比較滿意的結(jié)果。圖5-31元件自動布局后的結(jié)果5.6.4鎖定關(guān)鍵元器件自動布局

用戶可以發(fā)現(xiàn)，上一節(jié)的元器件自動布局明顯不合理，它僅僅是按照總的連接距離最短的判斷來進行元器件自動布局，元器件都堆在一起，而且都靠著電氣邊界。下面介紹一種半自動的元器件自動布局方式，也稱為關(guān)鍵元器件定位法。

首先把電路上的關(guān)鍵元器件用手工的方法在印制電路板上放置好，在本實例中，首先把JP1、JP2、Q1、Q2、C6、C8在印制電路板上布置好。接下來分別設(shè)置上述各關(guān)鍵元器件的屬性，把它們的Locked屬性都設(shè)置為鎖定，即選中相應(yīng)的復(fù)選框。

在印制電路板上鎖定這些元器件后，再一次進行元器件自動布局，布局器不會移動這些關(guān)鍵元器件，而是把其他元器件布置在它們周圍，從而獲得較理想的布局效果。圖5-32為鎖定了關(guān)鍵元器件后自動布局的結(jié)果。效果比全自動布局好多了。圖5-32鎖定關(guān)鍵元件后自動布局的結(jié)果5.6.5手工調(diào)整元器件布局

利用Protel2004對元器件進行自動布局，采用關(guān)鍵元器件定位法雖然可以得到較滿意的效果，但是它依然無法滿足用戶的實際需求。事實上，電路板上元器件的位置布局不僅僅和連接線有關(guān)，而且和元器件的功率、電磁干擾、散熱以及印制電路板的結(jié)構(gòu)、接插件的位置都有關(guān)系，而自動布局是無法考慮得這么全面的，它布局的依據(jù)僅僅只是一些幾何關(guān)系和所有連接線距離最短而已。因此在自動布局完成后，有必要根據(jù)整個電路板的工作特性、工作環(huán)境以及某些特殊元器件的特殊要求，還有客戶的要求，手工調(diào)整元器件的布局，也就是對元器件進行排列、移動和旋轉(zhuǎn)等操作。在進行手工調(diào)整之前，需要強調(diào)的是必須對柵格的間距和光標移動的單位距離進行設(shè)定，否則在元件調(diào)整的時候，將會遇到很多麻煩。

(1)執(zhí)行菜單命令【Design】/【Options】，在彈出的對話框中即可對柵格的間距和光標移動的單位距離進行設(shè)定，具體設(shè)定方法參考前面講過的內(nèi)容。

(2)調(diào)整元器件的方法如下：

移動元器件：單擊選中要移動的元器件，按住鼠標左鍵不放，此時光標變?yōu)槭中螤?，然后拖動鼠標，則所選中的元器件會被光標帶著移動，移動到適當?shù)奈恢煤笏砷_鼠標左鍵，即可將元器件放置到當前位置。

旋轉(zhuǎn)元器件：單擊選中要旋轉(zhuǎn)的元器件，按住鼠標左鍵不放，此時光標變?yōu)槭中螤睿础翱崭矜I”(逆時針旋轉(zhuǎn)90°)、“Ｘ鍵”(左右翻轉(zhuǎn))、“Ｙ鍵”(上下翻轉(zhuǎn))，即可調(diào)整元器件放置方向。

(3)利用上述方法對電路板中的元器件的位置和方向進行必要的調(diào)整，調(diào)整的思路是按照電路的功能來安排元器件的位置，元件調(diào)整后的結(jié)果如圖5-33所示。

『注意』：手工調(diào)整元器件標注的方法與調(diào)整元器件的方法完全相同。圖5-33手工調(diào)整后元器件的布局結(jié)果5.6.6自動調(diào)整元器件布局

前面講述了元器件的手工調(diào)整，當然也可以利用Protel2004提供的元件自動排列功能。在很多情況下，利用元件的自動排列功能，可以收到意想不到的效果，尤其在元件的排列整齊和美觀方面，是十分快捷有效的。自動排列元器件的方法如下：

(1)選擇待排列的元器件，執(zhí)行菜單命令【Edit】/【Select】/【InsideArea】，或單擊主工具欄中的按鈕。

(2)執(zhí)行菜單命令后，鼠標變成十字形狀，移動光標到待選區(qū)域的適當位置，拖動鼠標拉開一個虛線框到對角，使待選元件處于該虛線框中，最后單擊鼠標左鍵確定即可。也可直接按住鼠標左鍵選中對象。

(3)執(zhí)行菜單命令【Tools】/【InteractivePlacement】，出現(xiàn)下拉菜單，如圖5-34所示?？梢愿鶕?jù)實際需要，選擇元件自動排列菜單中不同的元件排列方式，調(diào)整元件排列。

(4)執(zhí)行【Align】命令，出現(xiàn)如圖5-35所示的對話框。

圖5-34元件自動排列下拉菜單圖5-35Align對話框在Align對話框中，排列元件的方式分為水平和垂直兩種方式，即水平方向上的對齊和垂直方向上的對齊，兩種方式可以單獨使用，也可以復(fù)合使用，根據(jù)用戶的需要可以任意配置，因此在Protel2004中元件的自動排列是十分方便的。該對話框中各個選項的具體功能如下：

Horizontal選項：所選元件在水平方向的排列方式，其中包含下列選項：

NoChange：所選元件在水平方向上排列方式不變。

Left：所選元件在水平方向上按照左對齊方式排列。

Center：所選元件在水平方向上按照中心對齊方式排列。

Right：所選元件在水平方向上按照右對齊方式排列。

Spaceequally：所選元件在水平方向上按照等間距均勻排列。

Vertical選項：所選元件在垂直方向的排列方式，其中包含下列選項：

NoChange：所選元件在垂直方向上排列方式不變。

Top：所選元件在垂直方向上按照頂部對齊方式排列。

Center：所選元件在垂直方向上按照中心對齊方式排列。

Bottom：所選元件在垂直方向上按照底部對齊方式排列。

Spaceequally：所選元件在垂直方向上按照等間距均勻排列。

【Align】命令是排列元件中相當重要的命令，下面我們在圖5-33的基礎(chǔ)上，利用元件自動排列功能繼續(xù)對元件的布局進行調(diào)整。

①水平排列例子。首先選中元件C1、D1、C2、D2、C3、D3、C4、D4，然后執(zhí)行【Align】命令，選擇Horizontal選項的值為“Left”，Vertical選項的值為“NoChange”，然后單擊【OK】按鈕確定，結(jié)果如圖5-36所示。圖5-36水平排列后的結(jié)果②垂直排列例子。首先選中元件C1、D1、C2、D2、C3、D3、C4、D4，然后執(zhí)行【Align】命令，選擇Horizontal選項的值為“NoChange”，Vertical選項的值為“Spaceequally”，然后單擊【OK】按鈕確定，結(jié)果如圖5-37所示。

③水平垂直同時排列例子。首先選中圖5-33中的元件C1、D1、C2、D2、C3、D3、C4、D4，然后執(zhí)行【Align】命令，選擇Horizontal選項的值為“Left”，Vertical選項的值為“Spaceequally”，然后單擊【OK】按鈕確定，就可以一次性對選擇的元件進行水平和垂直方向的排列，結(jié)果如圖5-37所示。圖5-37垂直排列后的結(jié)果

(5)執(zhí)行【PositionComponentText】命令，出現(xiàn)如圖5-38所示的對話框。

該命令的功能是將選取元件的文本注釋(包括元件的序號和注釋)排列在元件的上方、中間、下方、左方、右方、左上方、左下方、右上方、右下方和不改變等9種方式。在本例中，我們選取所有的元器件，并將文本注釋放在元器件的中間，調(diào)整后的結(jié)果如圖5-39所示。本次操作的目的是讓大家看到文本注釋排列命令的功能，實際上在PCB設(shè)計中是不常見的。因為元件裝上PCB板后，大部分的元件注釋都被元件給擋住了，給調(diào)試和維護帶來很多不便，因此用戶在今后的設(shè)計中應(yīng)盡量避免這種情況。圖5-38文本注釋排列對話框圖5-39調(diào)整元件注釋后結(jié)果5.6.73D效果圖

用戶可以利用3D效果圖查看PCB印制電路板的實際面貌，進行元器件布局的分析與調(diào)整。

觀察分析3D效果圖的方法如下：

執(zhí)行菜單命令【View】/【Boardin3D】，將在PCB印制電路板編輯窗口打開當前PCB文件的3D效果圖，如圖5-40所示。根據(jù)該3D效果，可以檢查元器件布局是否合理，是否符合安裝要求。3D效果圖是一個很好的元器件布局分析工具。圖5-40當前印制電路板的3D效果圖5.7印制電路板布線在印制電路板布局結(jié)束后，便進入電路板的布線過程。首先我們根據(jù)電路板布線的基本原則和用戶對電路板提出的要求，來預(yù)設(shè)電路板布線設(shè)計規(guī)則。設(shè)置完布線規(guī)則后，程序?qū)⒁罁?jù)這些規(guī)則進行自動布線，用戶對不合理的地方再進行手工調(diào)整，直到印制電路板達到理想的布線要求。5.7.1印制電路板布線的原則布線的方法以及布線的結(jié)果對印制電路板的性能影響很大，一般布線要遵循以下原則：

(1)輸入和輸出端的導(dǎo)線應(yīng)避免相鄰平行。最好添加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。

(2)印制電路板導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定。導(dǎo)線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的最小值由承受的電流大小而定，但最小不宜小于0.2mm；在高密度、高精度的印制電路板中，導(dǎo)線寬度和間距一般取0.3mm；導(dǎo)線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，實驗表明，當單面板銅箔厚度為50μm、導(dǎo)線寬度為1～1.5mm、通過電流為2A時，溫升很小，因此一般用1～1.5mm寬度的導(dǎo)線就可能滿足設(shè)計要求而不致引起溫升；印制導(dǎo)線的公共地線應(yīng)盡可能粗，可能的話，使用寬度大于2～3mm的導(dǎo)線，這點在帶微處理器的電路中尤為重要，因為當?shù)鼐€過細時，由于流過的電流變化，地電位變化，微處理器定時信號的電平不穩(wěn)，會使噪聲容限劣化；在DIP封裝的IC腳間布線，當兩腳間通過2根線時，焊盤直徑可設(shè)為50mil，線寬與線距都設(shè)為10mil，當兩腳間通過1根線時，焊盤直徑可設(shè)為64mil，線寬與線距都設(shè)為12mil。

(3)印制導(dǎo)線的間距。相鄰導(dǎo)線間距必須能滿足電氣安全要求，而且為了便于操作和生產(chǎn)，間距也應(yīng)盡量寬些。只要工藝允許，可使間距小于0.5～0.8mm，但最小間距至少要能適合承受的電壓，這個電壓一般包括工作電壓、附加波動電壓以及其他原因引起的峰值電壓。在布線密度較低時，信號線的間距可適當?shù)丶哟?，對高、低電平懸殊的信號線應(yīng)盡可能地加大間距。

(4)印制電路板導(dǎo)線拐彎一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外，應(yīng)盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時間受熱時，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須使用大面積銅箔時，最好用柵格狀的，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。5.7.2設(shè)置印制電路板布線參數(shù)

在利用Protel2004進行自動布線時，必須設(shè)置好自動布線器的參數(shù)，如果參數(shù)設(shè)置合理，那么印制電路板布線器的布通率就高，從而減少了手工調(diào)整布線的工作量，所以用戶一定要重視自動布線器參數(shù)的設(shè)置。

下面要介紹的自動布線參數(shù)設(shè)置中，有很多參數(shù)設(shè)置中的選項意義是相同的，為了不重復(fù)介紹，現(xiàn)作一約定，在所有參數(shù)設(shè)置中，只在第一次遇到時講解，后面再遇到就不再重復(fù)介紹。

1.進入自動布線規(guī)則參數(shù)設(shè)置對話框

執(zhí)行菜單命令【Design】/【Rules】，系統(tǒng)將會彈出如圖5-41所示的對話框，在該對話框中可以設(shè)置布線參數(shù)。圖5-41設(shè)置布線參數(shù)對話框在圖5-41所示的對話框中，可以設(shè)置的布線參數(shù)如下：

Electrical(電氣規(guī)則)類別：包括Clearance(走線間距約束)、Short-Circuit(短路約束)、Un-RoutedNet(未布線的網(wǎng)絡(luò))、Un-ConnectedPin(未連接的引腳)。

Routing(布線規(guī)則)類別：包括Width(布線寬度)、RoutingTopology(布線的拓撲結(jié)構(gòu))、RoutingPriority(布線的優(yōu)先級)、RoutingLayers(布線工作層)、RoutingCorners(布線拐角模式)、RoutingViaStyle(布線過孔類別)、FanoutControl(輸出控制)。

SMT(表貼規(guī)則)類別：包括SMDToCorner(走線拐彎處表貼約束)、SMDToPlane(SMD到電平面的距離約束)、SMDNeck-Down(SMD的縮頸約束)。

Mask(阻焊膜和助焊膜規(guī)則)類別：包括SolderMaskExpansion(阻焊膜擴展)和PasteMaskExpansion(助焊膜擴展)。

Testpoint(測試點規(guī)則)類別：包括TestpointStyle(測試點的類型)和TestpointUsage(測試點的用處)。

本節(jié)主要講述與本實例有直接關(guān)系的布線、電氣等設(shè)計規(guī)則的參數(shù)設(shè)置。

2.設(shè)置布線設(shè)計規(guī)則

(1)設(shè)置布線寬度(Width)。該選項用于設(shè)置布線時布線寬度的最大、最小允許值和典型值。

在圖5-41所示的對話框中，使用鼠標選中Width選項，然后單擊鼠標右鍵，從快捷菜單中選擇NewRule命令，系統(tǒng)將生成一個新的寬度約束，然后用鼠標單擊新生成的寬度約束，即可彈出如圖5-42所示的布線寬度設(shè)置對話框。圖5-42Width參數(shù)設(shè)置對話框在Name編輯框中輸入Width_all(命名能表明含義即可)；在WheretheFirstobjectmatches選項中選擇All，設(shè)定該布線寬度規(guī)則應(yīng)用到整個電路板；在Constraints選項中設(shè)置導(dǎo)線的寬度，PreferredWidth(推薦寬度)設(shè)置為20mil，MinWidth(最小寬度)設(shè)置為20mil，MaxWidth(最大寬度)設(shè)置為20mil。其他設(shè)置項系統(tǒng)默認，這樣就設(shè)置了一個應(yīng)用于整個電路板的導(dǎo)線寬度約束。

Protel2004的設(shè)計規(guī)則系統(tǒng)的一個強大功能是：可以定義同類型的多個規(guī)則，每個規(guī)則的應(yīng)用對象可以相同。每一個規(guī)則的應(yīng)用對象只適用于規(guī)則的范圍內(nèi)。規(guī)則使用預(yù)定義等級來決定將哪個規(guī)則應(yīng)用到對象。下面我們對GND網(wǎng)絡(luò)再添加一個新的寬度約束規(guī)則。

在圖5-42所示的對話框中，使用鼠標選中Width選項，然后單擊鼠標右鍵，從快捷菜單中選擇NewRule命令，系統(tǒng)將生成一個新的寬度約束，然后修改其范圍和約束。在Name編輯框中輸入GND；在WheretheFirstobjectmatches選項中選擇Net，點擊選項右邊的下拉列表，從網(wǎng)絡(luò)列表中選擇GND，就可以設(shè)定GND網(wǎng)絡(luò)的布線寬度；在Constraints選項中設(shè)置導(dǎo)線的寬度，PreferredWidth(推薦寬度)設(shè)置為40mil，MinWidth(最小寬度)設(shè)置為40mil，MaxWidth(最大寬度)設(shè)置為40mil。其他設(shè)置項系統(tǒng)默認，這樣就設(shè)置好了GND網(wǎng)絡(luò)的布線寬度約束值，如圖5-43所示。圖5-43GND網(wǎng)絡(luò)Width參數(shù)設(shè)置對話框

(2)設(shè)置走線間距約束(Clearance)。該選項用于設(shè)置布線與其他對象之間的最小距離。

在圖5-41所示的對話框中，使用鼠標選中Clearance選項，然后單擊鼠標右鍵，從快捷菜單中選擇NewRule命令，系統(tǒng)將生成一個新的布線間距約束，然后用鼠標單擊新生成的布線間距約束，即可彈出如圖5-44所示的布線安全間距設(shè)置對話框。

在WheretheFirst/Secondobjectmatches選項框中選擇規(guī)則匹配的對象，一般可以指定為整個電路板(All)，也可以分別指定；在Constraints選項中，設(shè)置圖元之間允許的最小間距，MinimumClearance(最小間距)的值設(shè)置為20mil。圖5-44走線間距約束設(shè)置對話框

(3)設(shè)置布線拐角模式(RoutingCorners)。該選項用于設(shè)置走線拐彎的樣式。

在圖5-41所示的對話框中，使用鼠標選中RoutingCorners選項，然后單擊鼠標右鍵，從快捷菜單中選擇NewRule命令，系統(tǒng)將生成一個新的布線拐角規(guī)則，然后用鼠標單擊新生成的布線拐角規(guī)則，即可彈出如圖5-45所示的布線拐角模式設(shè)置對話框。在該對話框中主要設(shè)置兩部分內(nèi)容，包括Style(拐角模式)和Setback(拐角尺寸)。拐角模式有45°、90°和圓弧三種，均可以取系統(tǒng)的默認值。圖5-45布線拐角模式設(shè)置對話框

(4)設(shè)置布線工作層(RoutingLayers)。該選項用于設(shè)置在自動布線過程中能夠布線的工作層。

在圖5-41所示的對話框中，使用鼠標選中RoutingLayers選項，然后單擊鼠標右鍵，從快捷菜單中選擇NewRule命令，系統(tǒng)將生成一個新的布線工作層規(guī)則，然后用鼠標單擊新生成的布線工作層規(guī)則，即可彈出如圖5-46所示的布線工作層設(shè)置對話框。圖5-46布線工作層設(shè)置對話框在該對話框中，設(shè)置在自動布線過程中哪些信號層可以使用，以及各層內(nèi)導(dǎo)線的大體走向，分別有NotUsed(不使用該層，在該層不能布線)、Horizontal(導(dǎo)線走向為水平方向)、Vertical(導(dǎo)線走向為豎直方向)、Any(導(dǎo)線走向為任意方向)、1O’Clock?(導(dǎo)線走向為1點鐘方向)…45Up(導(dǎo)線走向為45°向上)、45Down(導(dǎo)線走向為45°向下)、FanOut(導(dǎo)線走向為散開狀)。

由于本實例為雙面板，在頂層和底層都可以布線，所以頂層(TopLayer)設(shè)置為水平(Horizontal)走向，底層(BottomLayer)設(shè)置為垂直(Vertical)走向。

如果要將印制電路板設(shè)計成單層板，則頂層(