《電子線路CAD教程 》課件第5章 印制電路板設(shè)計(jì)初步

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第5章印制電路板設(shè)計(jì)初步5.2.1啟動(dòng)PCB編輯器5.2.2PCB編輯器界面5.1印制板種類及材料5.1.1印制板種類及結(jié)構(gòu)5.1.2印制板材料5.2Protel99SEPCB的啟動(dòng)及窗口認(rèn)識(shí)5.3手工設(shè)計(jì)單面印制板--Protel99SEPCB基本操作5.3.1工作參數(shù)的設(shè)置與電路板尺寸規(guī)劃5.3.2元件封裝庫的裝入5.3.3畫圖工具的使用5.4信號(hào)層及內(nèi)電源層的管理2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

印制電路板（PrintedCircuitBoard，簡(jiǎn)稱PCB）編輯、設(shè)計(jì)是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，編輯原理圖的目的也是為了能夠使用相關(guān)的CAD軟件進(jìn)行PCB板設(shè)計(jì)，因此在電子線路CAD中印制板設(shè)計(jì)才是最終目的。

本章先介紹PCB設(shè)計(jì)概念、基本知識(shí)，以及Protel99SEPCB編輯器的基本操作方法。有關(guān)PCB設(shè)計(jì)規(guī)則、PCB封裝圖設(shè)計(jì)方法等方面的知識(shí)可參閱本書后續(xù)章節(jié)。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

5.1印制板種類及材料

印制板是印制線路板或印制電路板的簡(jiǎn)稱，通過印制板上的印制導(dǎo)線、焊盤以及金屬化過孔、填充區(qū)、敷銅區(qū)等導(dǎo)電圖形實(shí)現(xiàn)元器件引腳之間的電氣互連。由于印制板上的導(dǎo)電圖形、元件輪廓線以及說明性文字（如元件序號(hào)、型號(hào)）等均通過印制方法實(shí)現(xiàn)，因此稱為印制電路板。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

通過一定的工藝，在絕緣性能很高的基材上覆蓋一層導(dǎo)電性能良好的銅薄膜，就構(gòu)成了生產(chǎn)印制電路板所需的材料——覆銅板。按電路要求，在覆銅板上刻蝕出導(dǎo)電圖形，并鉆出元件引腳安裝孔、實(shí)現(xiàn)電氣互連的金屬化過孔、固定大尺寸元件以及整個(gè)電路板所需的螺絲孔，就獲得電子產(chǎn)品所需的印制電路板。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)5.1.1印制板種類及結(jié)構(gòu)

印制板種類很多，根據(jù)導(dǎo)電層數(shù)的不同，可將印制板分為單面電路板（簡(jiǎn)稱單面板）、雙面電路板（簡(jiǎn)稱雙面板）和多層電路板；根據(jù)覆銅板基底材料的不同，又可將印制板分為紙質(zhì)覆銅箔層壓板和玻璃布覆銅箔層壓板兩大類。此外，采用撓性塑料作基底的印制板稱為撓性印制板，常用做印制電纜，主要用于連接可移動(dòng)部件，例如DVD機(jī)內(nèi)激光頭與電路板之間就通過撓性印制電纜連接。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

單面板的結(jié)構(gòu)如圖5-1(a)所示，所用的覆銅板只有一面敷銅箔，另一面空白，因而也只能在敷銅箔面上制作導(dǎo)電圖形。單面板上的導(dǎo)電圖形主要包括固定、連接元件引腳的焊盤和實(shí)現(xiàn)元件引腳互連的印制導(dǎo)線，該面稱為“焊錫面”——在Protel99/99SEPCB編輯器中被稱為“Bottom”（底）層。沒有銅膜的一面用于安放元件，因此該面稱為“元件面”——在Protel99PCB編輯器中被稱為“Top”（頂）層。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)5-1單面、雙面及多面印制電路板剖面2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)5-1單面、雙面及多面印制電路板剖面圖(c)多層印制電路板結(jié)構(gòu)2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

雙面板結(jié)構(gòu)如圖5-1(b)所示，基板的上下兩面均覆蓋銅箔。因此，上、下兩面都可以印制導(dǎo)電圖形。導(dǎo)電圖形中除了焊盤、印制導(dǎo)線外，還有用于使上、下兩面導(dǎo)電圖形互連的“金屬化過孔”。在雙面板中，元件也只能安裝在其中的一個(gè)面上，該面同樣稱為“元件面”，另一面稱為“焊錫面”。在雙面板中，需要制作連接上、下面印制導(dǎo)線的金屬化過孔，生產(chǎn)工藝流程比單面板多，成本高。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，元器件集成度越來越高，引腳數(shù)目迅速增加，電路圖中元器件連接關(guān)系越來越復(fù)雜。此外，器件工作頻率也越來越高，雙面板已不能滿足布線和電磁屏蔽要求，于是就出現(xiàn)了多層印制板。在多層印制板中導(dǎo)電層的數(shù)目一般為4、6、8、10等，例如在四層板中，上、下面（層）是信號(hào)層（信號(hào)線布線層），在上、下兩層之間還有內(nèi)電源層、內(nèi)地線層，如圖5-1(c)所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在多層印制板中，可充分利用電路板的多層結(jié)構(gòu)解決電磁干擾問題，提高了電路系統(tǒng)的可靠性；由于可布線層數(shù)多，走線方便，布通率高，連線短寄生參數(shù)小，工作頻率高，印制板面積也較?。ㄓ≈茖?dǎo)線占用面積小）。目前計(jì)算機(jī)設(shè)備，如主機(jī)板、內(nèi)存條、顯示卡等均采用4或6層印制電路板。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在多層電路板中，層與層之間的電氣連接通過元件引腳焊盤和金屬化過孔實(shí)現(xiàn)，除了元件引腳焊盤孔外，用于現(xiàn)實(shí)不同層電氣互連的金屬化過孔最好貫穿整個(gè)電路板（經(jīng)特定工藝處理后，不會(huì)造成短路），以方便鉆孔加工。在圖5-1(c)所示的四層板中，給出五種不同類型的金屬化過孔。例如，用于元件面上印制導(dǎo)線與電源層相連的金屬化過孔中，為了避免與地線層相連，在該過孔經(jīng)過的地線層上少了一個(gè)比過孔大的銅環(huán)（很容易通過刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)），這樣該金屬化過孔就不會(huì)與地線層相連。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)5.1.2印制板材料

根據(jù)覆銅板基底材料的不同，可以將印制板分為紙質(zhì)覆銅箔層壓板和玻璃布覆銅箔層壓板兩大類。使用粘結(jié)樹脂將紙或玻璃布粘在一起，然后經(jīng)過加熱、加壓工藝處理就形成了紙質(zhì)覆銅箔層壓板和玻璃布覆銅箔層壓板。目前常用的粘結(jié)樹脂主要有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和聚四氟乙烯樹脂三種。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

使用酚醛樹脂粘結(jié)的紙質(zhì)覆銅箔層壓板稱為覆銅箔酚醛紙質(zhì)層壓板，其特點(diǎn)是成本低，主要用作收音機(jī)、電視機(jī)以及其他電子設(shè)備的印制電路板。使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)的紙質(zhì)覆銅箔層壓板稱為覆銅箔環(huán)氧紙質(zhì)層壓板。覆銅箔環(huán)氧紙質(zhì)層壓板的電氣性能和機(jī)械性能均比覆銅箔酚醛紙質(zhì)層壓板好，也主要用作收音機(jī)、電視機(jī)以及其他低頻電子設(shè)備的印制電路板。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)的玻璃布覆銅箔層壓板稱為覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板。這是目前使用最廣泛的印制電路板材料之一，它具有良好的電氣和機(jī)械性能，耐熱，膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定，可在較高溫度下使用。因此，廣泛用作各種電子設(shè)備、儀器的印制電路板。使用聚四氟乙烯樹脂粘結(jié)的玻璃布覆銅箔層壓板稱為覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板。由于其介電性能好（介質(zhì)損耗小、介電常數(shù)低），耐高溫（工作溫度范圍寬），耐潮濕（可以在潮濕環(huán)境下使用），耐酸、堿（即化學(xué)穩(wěn)定性高），是制作高頻、微波電子設(shè)備印制電路板的理想材料，只是價(jià)格較高。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

覆銅箔層壓板有時(shí)也簡(jiǎn)稱為覆銅板，主要性能指標(biāo)有基板厚度、銅箔厚度、銅膜抗剝強(qiáng)度、翹曲度、介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角正切、單位長度電阻等。常用紙質(zhì)、玻璃布覆銅箔層壓板厚度在0.2～6.4mm之間,可根據(jù)電路板用途、絕緣電阻及抗電強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行選擇；銅箔厚度為50～70μm(誤差為5μm)，單位長度電阻約為.3Ω/m（印制導(dǎo)線寬度為1.5mm，銅箔厚度為50μm，即截面積為0.075）。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

5.2Protel99SEPCB的啟動(dòng)及窗口認(rèn)識(shí)

在Protel99SE狀態(tài)下，編輯、創(chuàng)建原理圖的最終目的是為了制作PCB印制板。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

5.2.1啟動(dòng)PCB編輯器

在Protel99SE狀態(tài)下，可通過如下方式之一創(chuàng)建新的PCB文件，進(jìn)入PCB編輯狀態(tài)。(1)

任何時(shí)候，單擊“File”菜單下的“New”命令，在圖1-6所示窗口內(nèi)直接雙擊“PCBDocument”（PCB文檔）文件圖標(biāo)，即可創(chuàng)建新的、空白的PCB文件，進(jìn)入印制板編輯狀態(tài)，如圖5-2所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-2Protel99PCB編輯器窗口2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

與原理圖編輯器相似，在印制板編輯、設(shè)計(jì)過程中，除了可使用菜單命令操作外，PCB編輯器也將一系列常用的菜單命令以工具“按鈕”形式羅列在“工具欄”內(nèi)，用鼠標(biāo)單擊“工具欄”上的某一“工具”按鈕，即可迅速執(zhí)行相應(yīng)的操作，方便、快捷。PCB編輯器提供了主工具欄（MainToolbar）、放置工具(PlacementTools)欄（窗）。必要時(shí)可通過“View”菜單下的“Toolbars”命令打開或關(guān)閉這些工具欄（窗）。缺省時(shí)這兩個(gè)工具欄均處于打開狀態(tài)。主工具欄（窗）內(nèi)各工具的作用與SCH編輯器主工具欄相同或相近，在此不再介紹。放置工具欄內(nèi)的工具名稱如圖5-3所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-3放置工具窗口內(nèi)的工具2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

啟動(dòng)后，PCB編輯區(qū)內(nèi)顯示的柵格線是第二柵格線，大小為1000mil，即25.4mm。在編輯區(qū)下方列出了目前已打開的工作層和當(dāng)前所處的工作層。PCB瀏覽窗（BrowsePCB）內(nèi)顯示的信息及按鈕種類與當(dāng)前瀏覽對(duì)象有關(guān)，如圖5-4所示，單擊“瀏覽對(duì)象選擇框”下拉按鈕，即可選擇相應(yīng)的瀏覽對(duì)象，如Library(元件封裝庫)、Components（元件）、Nets（節(jié)點(diǎn)）、“NetClasses”（節(jié)點(diǎn)組）、“ComponentClasses”（元件組）、“Violations”（違反設(shè)計(jì)規(guī)則）、“Rules”(設(shè)計(jì)規(guī)則)等。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-4不同瀏覽對(duì)象對(duì)應(yīng)的瀏覽窗2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

瀏覽對(duì)象的選擇又與當(dāng)前操作狀態(tài)有關(guān)，例如在手工放置元件封裝圖時(shí)，可選擇“Library”(元件封裝圖庫)作為瀏覽對(duì)象（如圖5-2所示）；在手工調(diào)整元件布局過程中，可選擇“Components”（元件）作為瀏覽對(duì)象；在手工調(diào)整布線過程中，可選擇“Nets”（節(jié)點(diǎn)）作為瀏覽對(duì)象；在元件組管理操作（如在組內(nèi)增加或刪除元件）過程中，可選擇“ComponentClasses”（元件組）作為瀏覽對(duì)象；在節(jié)點(diǎn)組管理操作（如在組內(nèi)增加或刪除節(jié)點(diǎn)）過程中，可選擇“NetClasses”（節(jié)點(diǎn)組）作為瀏覽對(duì)象；而在瀏覽、糾正設(shè)計(jì)錯(cuò)誤時(shí)，可選擇“Violations”（違反設(shè)計(jì)規(guī)則）作為瀏覽對(duì)象。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)PCB編輯器內(nèi)工具欄的位置也可移動(dòng)，例如將鼠標(biāo)移到工具欄上的空白位置，按下鼠標(biāo)左鍵不放，移動(dòng)鼠標(biāo)器，即可調(diào)整工具欄位置。當(dāng)工具欄移到工作區(qū)內(nèi)時(shí)就會(huì)自動(dòng)變成“工具窗”；反之，將“工具窗”移到工作區(qū)邊框時(shí)又會(huì)自動(dòng)變成工具欄。在Protel99SEPCB編輯器中，單擊“Design”菜單下的“Options…”命令，在“Options(選項(xiàng))”標(biāo)簽窗口內(nèi)，選擇英制（單位為mil，即1/1000英寸）或公制（單位為mm）作為長度計(jì)量單位，彼此之間的換算關(guān)系如下：2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)1mil=0.0254mm10mil=0.254mm100mil=2.54mm1000mil(1英寸)=25.4mm2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

5.3手工設(shè)計(jì)單面印制板——Protel99SEPCB基本操作

為了便于理解PCB編輯器的基本概念,掌握PCB設(shè)計(jì)的基本操作方法，下面以手工設(shè)計(jì)如圖2-35所示電路的印制板為例，介紹Protel99SEPCB印制板編輯器的基本操作。圖2-35所示電路很簡(jiǎn)單，元件數(shù)量少，完全可以使用單面板，元件尺寸不大，電路板尺寸暫取2000×1500mil（相當(dāng)于50.8×38.1mm）。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

5.3.1工作參數(shù)的設(shè)置與電路板尺寸規(guī)劃

1．設(shè)置工作層

執(zhí)行“Design”菜單下的“Options”命令，并在彈出“DocumentOptions”(文檔選項(xiàng))窗內(nèi)，單擊“Layers”標(biāo)簽（如圖5-5所示），選擇工作層。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-5選擇

PCB編輯器的工作層2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

各層含義如下：（1）SignalLayers（信號(hào)層）Protel99SEPCB編輯器最多支持8個(gè)信號(hào)層，其中：●

Top(頂層)，即元件面，是元器件主要安裝面。在單面板中不能在元件面內(nèi)布線，只有在雙面或多面板中才允許在元件面內(nèi)進(jìn)行少量布線。在單面板中，由于元件面內(nèi)沒有印制導(dǎo)線，表面封裝元件只能安裝在焊錫面內(nèi)；而在多面板中，包括表面封裝元件在內(nèi)的所有元件，應(yīng)盡可能安裝在元件面上，只有在特殊情況下，才考慮在焊錫面上安裝表面封裝元件。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)●

Bottom(底層)，即焊錫面，主要用于布線。焊錫面是單面板中唯一可用的布線層，同時(shí)也是雙面、多面板主要布線層。

Mid1～Mid6是中間信號(hào)層，主要用于放置信號(hào)線。只有多層電路板才需要在中間信號(hào)層內(nèi)布線（對(duì)于雙面板來說，圖5-5中將不出現(xiàn)中間信號(hào)層）。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

（2）InternalPlane(內(nèi)電源/地線層)Protel99/99SEPCB編輯器最多支持4個(gè)內(nèi)電源/地線層，主要用于放置電源/地線網(wǎng)絡(luò)。在4層以上電路板中，信號(hào)層內(nèi)需要與電源或地線相連的印制導(dǎo)線可通過元件引腳焊盤或過孔與內(nèi)電源/地線層相連，極大地減少了電源/地線的連線長度。另一方面，在多層電路板中，能充分利用內(nèi)地線層對(duì)電路板中容易產(chǎn)生輻射或受干擾部位進(jìn)行屏蔽，電磁兼容性指標(biāo)容易達(dá)到要求。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

（3）Mechanical(機(jī)械層)

機(jī)械層沒有電氣特性，主要用于放置電路板上一些關(guān)鍵部位的注標(biāo)尺寸信息、印制板邊框以及電路板生產(chǎn)過程中所需的對(duì)準(zhǔn)孔。打印時(shí)往往與其他層套疊打印，以便對(duì)準(zhǔn)。

Protel99SE允許同時(shí)使用4個(gè)機(jī)械層，但一般只需使用1～2個(gè)機(jī)械層。例如，將對(duì)準(zhǔn)孔、印制板邊框等放在機(jī)械層4（mech4）內(nèi)（打印時(shí)，一般需要與其他層套疊打印，以便對(duì)準(zhǔn)）；而注標(biāo)尺寸、注釋文字等放在機(jī)械層1內(nèi)，打印時(shí)不一定要套疊打印。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

（4）DrillLayers(鉆孔層)

該層主要用于繪制鉆孔圖以及孔位信息。（5）Silkscreen(絲印層)

通過絲網(wǎng)印刷方式將元件外形、序號(hào)以及其他說明文字印制在元件面或焊錫面上，以方便電路板生產(chǎn)過程的插件（包括表面封裝元件的貼片）以及日后產(chǎn)品的維修操作。絲印層一般放在頂層（Top），但對(duì)于故障率較高、需要經(jīng)常維修的電子產(chǎn)品，如電視機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器、打印機(jī)等的主機(jī)板在元件面和焊錫面內(nèi)均可設(shè)置絲印層。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

（6）

SolderMask(阻焊層)

設(shè)置阻焊層的目的是為了防止波峰焊接時(shí)，連線、填充區(qū)、敷銅區(qū)等不需焊接的地方也粘上焊錫。在電路板上，除了需要焊接的地方（主要是元件引腳焊盤、連線焊盤）外，均涂上一層阻焊漆（阻焊漆一般呈綠色或黃色。（7）PasteMask（焊錫膏層）設(shè)置焊錫膏層的目的是為了便于貼片式元器件的安裝。隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品體積越來越小，集成電路芯片傳統(tǒng)封裝方式，如雙列直插式（DIP）、單列直插式（SIP）、PLCC、引腳網(wǎng)格陣列（PGA）等芯片封裝方式已明顯不適應(yīng)電子產(chǎn)品小型化、微型化要求。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

（8）Other(其他)

圖5-5中的“Other”設(shè)置框包括了：

KeepOutLayer，即禁止布線層。

MultiLayer，即多個(gè)導(dǎo)電層的簡(jiǎn)稱。

VisibleGrid，可視柵格線（點(diǎn)）開/關(guān)。

PadHoles，焊盤孔顯示開/關(guān)。

ViaHoles，金屬化過孔的孔徑顯示開/關(guān)。

Conne，“飛線”顯示開/關(guān)。DRCError，設(shè)計(jì)規(guī)則檢查開/關(guān)。該選項(xiàng)被“選中”時(shí)，在移動(dòng)或放置元件、印制導(dǎo)線、焊盤、過孔等導(dǎo)電圖形操作過程中，相鄰元件封裝圖外輪廓線，如圖5-6(a)所示，小于元件安全間距時(shí)；或相鄰的導(dǎo)電圖形（印制導(dǎo)線、焊盤、過孔、敷銅區(qū)或填充區(qū)）間距，如圖5-6(b)所示，小于導(dǎo)電圖形安全間距時(shí)，則元件或與導(dǎo)電圖形相連的導(dǎo)線、焊盤等顯示為綠色，提示這兩個(gè)元件或?qū)щ妶D形間距小于設(shè)定值。圖5-6安全間距2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)2.設(shè)置可視柵格大小及格點(diǎn)鎖定距離執(zhí)行“Design”菜單下的“Options”命令，并在彈出的“DocumentOptions”(文檔選項(xiàng))窗內(nèi)，單擊“Options”標(biāo)簽（如圖5-7所示），選擇可視元件最小間距、柵格形狀、以及鎖定格點(diǎn)距離等。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-7設(shè)置PCB編輯區(qū)可視格點(diǎn)大小2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

可視格點(diǎn)形狀可以選擇線點(diǎn)（Dot，點(diǎn)）或（Line，線）形式。格點(diǎn)鎖定距離為10mil，電氣格點(diǎn)自動(dòng)搜索范圍缺省時(shí)為8mil。在以集成電路為主的電路板中，為了便于在集成電路引腳之間走線，可將格點(diǎn)鎖定距離設(shè)為10mil，相應(yīng)地電氣格點(diǎn)自動(dòng)搜索范圍設(shè)為4mil。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

格點(diǎn)鎖定距離（Snap）的選擇與最小布線寬度及間距有關(guān)，例如當(dāng)最小布線寬度為d1,最小布線間距為d2時(shí)，可將格點(diǎn)鎖定距離設(shè)為（d1+d2）,這樣連線時(shí)，可保證最小線間距為d2。測(cè)量單位可以選擇公制（Metric）或英制（Imperial）。選擇公制時(shí)所有尺寸以mm為單位；選擇英制時(shí)，以mil作單位。盡管我國采用公制，長度單位用mm，但由于元器件，如集成電路芯片尺寸、引腳間距等均以mil為單位，因此，選擇英制單位，操作更方便，定位更精確。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)3.選擇工作層、焊盤、過孔等在屏幕上的顯示顏色工作層、焊盤、過孔等在屏幕上的顏色可以采用系統(tǒng)給定的缺省設(shè)置。在缺省狀態(tài)下，元件面為紅色，焊錫面為藍(lán)色。執(zhí)行“Tools”菜單下的“Preferences”命令，并在彈出的“Preferences”(特性選項(xiàng))窗內(nèi)，單擊“Color”標(biāo)簽，如圖5-8所示，即可重新設(shè)置各工作層、焊盤、過孔等的顯示顏色。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-8設(shè)置各層、焊盤、過孔等在屏幕上的顯示顏色2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

將鼠標(biāo)移到相應(yīng)工作層顏色框內(nèi)，單擊左鍵，即可調(diào)出“ChooseColor”（顏色選擇）配置窗，單擊其中某一顏色后，再單擊“OK”按鈕關(guān)閉即可。單擊“DefautsColors”（缺省）按鈕，即恢復(fù)所有工作層的缺省色；單擊“ClassicColors”按鈕，即可按系統(tǒng)最佳配置設(shè)定工作層的顏色。

4．選擇光標(biāo)形狀、移動(dòng)方式等執(zhí)行“Tools”菜單下的“Preferences”命令，并在彈出的“Preferences”(特性選項(xiàng))窗內(nèi)，單擊“Options”標(biāo)簽（如圖5-9所示），即可重新設(shè)置光標(biāo)形狀、屏幕自動(dòng)更新方式等。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-9設(shè)置光標(biāo)形狀、移動(dòng)方式2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(1)

Editing（編輯設(shè)置）

SnapToCenter：對(duì)準(zhǔn)中心，缺省時(shí)處于禁止?fàn)顟B(tài)。

ExtendSelection：允許/禁止同時(shí)存在多個(gè)選擇框，缺省時(shí)處于允許狀態(tài)。

RemoveDuplicate：禁止/允許自動(dòng)刪除重復(fù)元件。

ConfirmGlobal：當(dāng)該項(xiàng)處于選中狀態(tài)時(shí)，修改操作對(duì)象前將給出提示信息。

RotationStep：設(shè)置旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)角，缺省時(shí)為90度。

CursorType：光標(biāo)形狀。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(2)

AutoPan屏幕自動(dòng)移動(dòng)方式設(shè)置

●

Style:選擇屏幕自動(dòng)移動(dòng)方式。

●

StepSize：定義移動(dòng)步長。

(3)

PCB在線功能設(shè)置

●

OnlineDRC：允許/禁止“設(shè)計(jì)規(guī)則”在線檢查。

●

AutomaticallyRemoval：自動(dòng)清除回路布線。選中該項(xiàng)時(shí)，在手工調(diào)整布線操作過程中，在兩電氣節(jié)點(diǎn)間重新連線后，PCB會(huì)自動(dòng)刪除原來的連線。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

(4)

顯示方式設(shè)置單擊圖5-8中的“Display”(顯示)標(biāo)簽，選擇顯示方式顯示方式選項(xiàng)較多，比較重要且常需要重新設(shè)定的有：

●

HighlightinFull：設(shè)置選取圖元高亮度顯示是否充滿整個(gè)屏幕。

●

UseNetColorForHighlight設(shè)置是否使用網(wǎng)絡(luò)顏色顯示高亮度圖元。

SingleLayerMode：設(shè)置是否只顯示當(dāng)前工作層。

●

RedrawLayer：重新繪制工作層。

●

TransparentLayer：設(shè)置透明顯示模式。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

5.3.2元件封裝庫的裝入

PCB元件封裝圖形庫存放在“DesignExplorer99SE\Library\PCB”文件夾內(nèi)三個(gè)不同的子目錄下，其中GenericFootprints文件夾存放了通用元件封裝圖，Connectors文件夾存放了連接類元件封裝圖，IPCFootprints文件夾內(nèi)存了表面安裝元件的封裝圖。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

常用元器件封裝圖形存放在DesignExplorer99SE\Library\PCB\GenericFootprints\ADVPCB.ddb圖形庫文件中，因此在PCB編輯器中一般需要裝入ADVPCB.ddb元件封裝圖形庫，操作過程如下：

(1)

擊“BrowsePCB”按鈕，進(jìn)入PCB編輯界面；在PCB編輯器窗口內(nèi)，單擊“Browse”(瀏覽)窗內(nèi)的下拉按鈕，選擇“Libraries”（元件封裝圖形庫）作為瀏覽對(duì)象。（2）如果元件庫列表窗內(nèi)沒有列出所需元件封裝圖形庫，如PCBFootprints.LIB，可單擊“Add/Remove”按鈕。在如圖5-2所示的“PCBLibraries”窗口內(nèi)，不斷單擊“搜尋(I)”2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

下拉列表窗內(nèi)目錄，將DesignExplorer99SESE\Library\PCB\GenericFootprints目錄作為當(dāng)前搜尋目錄，在PCB庫文件列表窗內(nèi)，尋找并單擊相應(yīng)的庫文件包，如ADVPCB.ddb，再單擊“Add”按鈕，即可將指定圖形庫文件加入到元件封裝圖形庫列表中，然后再單擊“Ok”鍵退出如圖5-10所示的“PCBLibraries”窗。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-10PCBLibraries管理窗口2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(3)在元件庫列表窗內(nèi)，找出并單擊“PCBFootprints.LIB”，將它作為當(dāng)前元件封裝圖形庫，庫內(nèi)的元件封裝圖形即顯示在“Components”（元件列表）窗內(nèi),如圖5-2所示。所謂元件封裝圖形，就是元件外輪廓形狀及引腳尺寸，它由元件引腳焊盤大小、相對(duì)位置及外輪廓形狀、尺寸等部分組成，圖5-11給出了電阻、電容、三極管和14引腳雙列直插式DIP14的封裝圖外形及各部分名稱。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-11元件常見封裝圖舉例2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)5.3.3畫圖工具的使用裝入元件封裝圖形庫，設(shè)置工作層及有關(guān)參數(shù)后，不斷單擊主工具欄內(nèi)的“放大”按鈕，適當(dāng)放大編輯區(qū)，然后就可以在編輯區(qū)內(nèi)放置元件和連線。1．

放置元件手工放置元件操作與后面介紹的元件手工布局操作要領(lǐng)相同，先確定電路中核心或?qū)Ψ胖梦恢糜刑厥庖蟮脑恢?。?-35所示電路中，首先放置的元件應(yīng)該是9013三極管，序號(hào)為Q101，假設(shè)封裝形式為TO-92A。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在PCB99SE編輯器中，放置元件的操作過程如下：

(1)

單擊“畫圖”工具欄內(nèi)的“放置元件”工具，在圖5-12所示窗內(nèi)，直接輸入元件的封裝形式、序號(hào)和注釋信息。封裝形式和序號(hào)不能省略，可在“注釋信息”文本盒內(nèi)輸入元件的型號(hào)，如“9013”或元件的大小，如“51”、“1k”等。但注釋信息并不必需，有時(shí)為了保密，故意不給出元件型號(hào)、大小，或制版時(shí)隱藏注釋信息。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-12放置元件對(duì)話窗2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

如果操作者不能確定元件的封裝形式，可單擊圖5-12中的“Browse”（瀏覽）按鈕。單擊“Browse”按鈕后，將出現(xiàn)如圖5-13所示對(duì)話窗。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-13瀏覽元件封裝形式2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

在元件列表窗內(nèi)單擊不同元件（或按鍵盤上的上、下光標(biāo)控制鍵），即可迅速觀察到庫內(nèi)元件的封裝圖，找到指定元件后，單擊“Close”按鈕關(guān)閉瀏覽窗口，返回圖5-12所示的放置元件對(duì)話窗。（2）然后單擊“OK”按鈕，所選元件的封裝圖即出現(xiàn)在PCB編輯區(qū)內(nèi)，如同5-14所示2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-14處于浮動(dòng)狀態(tài)的元件封裝圖2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(3)

移動(dòng)光標(biāo)，將元件移到適當(dāng)位置后，單擊鼠標(biāo)左鍵固定即可。在PCB中放置元件封裝圖的操作過程與在SCH編輯器中放置元件電氣圖形符號(hào)的操作過程基本相同，在元件未固定前，可按如下按鍵調(diào)整方向：

空格鍵：旋轉(zhuǎn)元件的方向。

X鍵：使元件關(guān)于X對(duì)稱。

Y鍵：使元件關(guān)于Y對(duì)稱。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(這里需要說明是：在PCB編輯器中，盡管可以通過X、Y鍵使處于激活狀態(tài)的元件關(guān)于左右或上下對(duì)稱，但一般不能進(jìn)行對(duì)稱操作，否則可能造成元件無法安裝。)Tab鍵，進(jìn)入元件屬性對(duì)話窗，以便修改元件序號(hào)、注釋信息等內(nèi)容。元件屬性對(duì)話窗如圖5-15所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-15元件屬性對(duì)話窗2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

用同樣方法將電阻R101～R104封裝圖（假設(shè)封裝形式為AXIAL0.5）、電容C101～C103的封裝圖（假設(shè)封裝形式為RB.2/.4）放在三極管Q101附近，如圖5-16所示。

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圖5-16放置元件后

2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)2.連線前的準(zhǔn)備——進(jìn)一步調(diào)整元件位置手工布局操作只是大致確定了各元件的相對(duì)位置，布線（無論是手工連線還是自動(dòng)布線）操作前，需要進(jìn)一步調(diào)整元件位置，使元件在印制板上的排列滿足下列要求：

(1)

導(dǎo)線與導(dǎo)線、引腳焊盤之間距離大于安全間距(即最小間距)。執(zhí)行“Design”(設(shè)計(jì))菜單下的“Rule…”命令，在如圖5-17所示窗口內(nèi)設(shè)置安全間距。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-17安全間距設(shè)置2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(2)

根據(jù)電路板工作頻率選擇元件在電路板上的排列方式。元件在電路上的排列方式可大致分為三種：不規(guī)則排列、坐標(biāo)排列和坐標(biāo)格排列，如圖5-20所示。圖5-20元件排列方式

2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(3)布線或連線前，所有引腳焊盤必須位于柵格點(diǎn)上，使連線與焊盤之間的夾角為135度或180度，以保證連線與元件引腳焊盤連接處的電阻最小。操作方法：執(zhí)行Tools菜單下的“AlignComponents\MoveToGrid…”（移到柵格點(diǎn)）命令，將所有元件引腳焊盤移到柵格點(diǎn)上。調(diào)整結(jié)果如圖5-21所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-21調(diào)整元件位置后2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

3.放置印制導(dǎo)線對(duì)于手工編輯來說，完成了元件位置的精確調(diào)整后，就可以進(jìn)入布線操作；對(duì)于自動(dòng)布線來說，完成了元件位置的精確調(diào)整后，就可以進(jìn)入預(yù)布線操作。手工布線操作過程如下：（1）

選擇布線層：在PCB編輯器窗口下已打開的工作層列表中，單擊印制導(dǎo)線放置層。對(duì)于單面板來說，只能在BottomLayer，即焊錫面上連線。（2）執(zhí)行Design菜單下的“Rules…”命令，單擊“Routing”標(biāo)簽，再單擊“RulesClasses”（規(guī)則類別）選項(xiàng)框內(nèi)的“WidthConstraint”（布線寬度），即可顯示線寬設(shè)定狀態(tài)，如圖5-22所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-22導(dǎo)線寬度設(shè)置2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

線寬適用范圍一般是Board（即可整個(gè)電路板），如果最小線寬與最大線寬相同，可單擊圖5-22中的“Properties”按鈕，進(jìn)入線寬設(shè)置對(duì)話窗，如圖5-23所示。在最大、最小值窗口內(nèi)分別輸入最大線寬和最小線寬，并確定適用范圍后，單擊“Ok”按鈕返回圖5-22窗口。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-23最大和最小線寬度設(shè)置2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(3)

在圖5-19所示窗口內(nèi)，找出并單擊“RoutingCorners”(布線轉(zhuǎn)角規(guī)則)，顯示當(dāng)前布線轉(zhuǎn)角方式，如圖5-24所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-24布線轉(zhuǎn)角方式

2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(4)

移動(dòng)光標(biāo)到印制導(dǎo)線轉(zhuǎn)折點(diǎn)，單擊左鍵固定，再移動(dòng)光標(biāo)到印制導(dǎo)線的終點(diǎn)，單擊左鍵固定，再單擊右鍵終止（但這時(shí)仍處于連線狀態(tài)，可以繼續(xù)放置其他印制導(dǎo)線。當(dāng)需要取消連線操作時(shí)，必須再單擊右鍵或按下Esc鍵返回），即可畫出一條印制導(dǎo)線，如圖5-26所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-26在焊錫面上繪制的一條導(dǎo)線2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)4.焊盤焊盤也稱為連接盤，與元件相關(guān)，或者說焊盤是元件封裝圖的一部分。在印制板上，僅使用少量孤立焊盤，作為少量飛線、電源/地線或輸入/輸出信號(hào)線的連接盤以及大功率元件固定螺絲孔、印制板固定螺絲孔等。在Protel99SEPCB編輯器中，元件引腳焊盤的大小、形狀均可重新設(shè)置。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

焊盤形狀可以是：圓形、長方形、長圓形、橢圓、八角形等，如圖5-28所示。為了增加焊盤的附著力，在中等密度布線條件下，一般采用橢圓形或長圓形焊盤，因?yàn)樵诃h(huán)寬相同的情況下，長圓形、橢圓形焊盤面積比圓形和方形大；在高密度布線情況下，常采用圓形或方形焊盤。

2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-28常用焊盤形狀2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

對(duì)于DIP封裝的集成電路芯片來說，引腳間距為100mil，在缺省狀態(tài)下，焊盤外徑為50mil，即1.27mm，引線孔徑為28mil，即0.71mm，當(dāng)需要在引腳間走一條連線時(shí)，最小線寬可取20mm，即0.508mm，這時(shí)印制導(dǎo)線與焊盤之間的最小距離為15mil。在高密度布線情況下,當(dāng)最小線寬為10mil,最小間距也是10mil時(shí),可以在引腳間走兩條印制導(dǎo)線。焊盤直徑與引線孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸如表5-3所示：2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)表5-3最小焊盤直徑與引線孔直徑關(guān)系(單位：mm)引線孔直徑

最小焊盤直徑0.40.50.60.80.91.01.31.62.0高精度0.80.91.01.21.31.41.72.22.5普通精度1.01.01.21.41.51.61.82.53.0低精度1.21.21.51.82.02.53.03.54.02025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

對(duì)于大功率元件固定螺絲孔、印制板固定螺絲孔焊盤尺寸與固定螺絲尺寸有關(guān)（一般均采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的螺絲、螺帽）。為了使印制導(dǎo)線與焊盤、過孔的連接處過渡圓滑，避免出現(xiàn)尖角，在完成布線后，可在焊盤、過孔與導(dǎo)線連接處放置淚滴焊盤或淚滴過孔。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

下面以在圖5-26中增加電源/地線連接盤、輸入/輸出信號(hào)連接盤為例，介紹放置、編輯焊盤的操作方法:(1)單擊“放置工具”欄內(nèi)的“焊盤”工具，然后按下Tab鍵，激活“PadProperties”（焊盤屬性）選項(xiàng)設(shè)置窗，如圖5-29所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

圖5-29焊盤屬性設(shè)置窗2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)X-Size、Y-Size的大小決定了焊盤的外形尺寸。

Shape：焊盤形狀。

HoleSize：焊盤引線孔直徑。

Layer：對(duì)于單面板來說，焊盤可以放在“BottomLayer”（焊錫面）上，也可以放在“MultiLayer”（多層）上，但在雙面、多層板中，焊盤只能放在MultiLayer層上，使所有打開的信號(hào)層上均出現(xiàn)焊盤。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)(2)

移動(dòng)光標(biāo)到指定位置后，單擊左鍵固定即可。重復(fù)焊盤放置操作，即可連續(xù)放置其他的焊盤，結(jié)果如圖5-30所示。在放置焊盤操作過程中，焊盤的中心必須位于與它相連的印制導(dǎo)線中心上，否則不能保證焊盤與印制導(dǎo)線之間可靠連接。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)圖5-30放置了三個(gè)焊盤后的結(jié)果2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)5.過孔在雙面或多層印制電路板中，通過金屬化“過孔”使不同層上的印制圖形實(shí)現(xiàn)電氣連接。放置過孔的操作方法與焊盤相同。單擊“放置工具”欄內(nèi)的“過孔”工具，然后按下Tab鍵，即可激活“ViaProperties”（過孔屬性）設(shè)置框，如圖5-31所示。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

圖5-31過孔屬性設(shè)置框2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)Diameter：過孔外徑。

HoleSize：過孔內(nèi)徑。對(duì)于只作貫穿連接而不需要安裝元件的金屬化過孔，孔徑尺寸可以小一些，但必須大于板厚的1/3，否則加工困難。

StartLayer、EndLayer：定義連接層，缺省時(shí)是元件面到焊錫面（這適合于雙面板），在多層板中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選定。但一般情況下，盡量避免使用盲孔。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

6.畫電路邊框單擊PCB編輯器窗口下工作層列表欄內(nèi)的“MechanicalLayer4”，將機(jī)械層4（MechanicalLayer4）作為當(dāng)前工作層，然后利用“畫線”工具在機(jī)械層4內(nèi)畫出電路板的邊框。值得注意的是邊框線與元件引腳焊盤最短距離不能小于2mm(一般取5mm較合理)，否則下料困難。2025/1/6電子線路CAD實(shí)用教程——基于Protel99SE平臺(tái)

7.利用“圓弧”、“畫線”工具畫出對(duì)準(zhǔn)孔單擊PCB編輯器窗口下的Mech4，將機(jī)械層（MechanicalLayer4）作為當(dāng)前工作層，然后利用“圓弧”工具在