1、第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD1 1第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 6.1 原理图到印制板原理图到印制板6.2 设置工作层设置工作层 6.3 元件布局操作元件布局操作 6.4 布线及布线规则布线及布线规则 6.5 信号完整性分析信号完整性分析 6.6 打印输出打印输出 习题习题 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2 26.1 原理图到印制板原理图到印制板 6.1.1 利用PCB向导生
2、成包含布线区的印制板文件操作过程如下：1启动启动PCB Wizard在Protel99、Protel99 SE状态下，执行菜单下的命令，在图1-6所示窗口内单击标签；然后在图6-1所示窗口内，双击印制电路板向导)文件图标，即可弹出如图6-2所示的PCB生成向导。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3 3图6-1 向导列表第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD4 4图6-2 PCB向导 第第6章章 双面印制电路板设计举例
3、双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5 52选择印制板类型选择印制板类型单击图6-2中的“Next”按钮，在图6-3所示窗口内，选择度量单位(英制单位还是公制单位)及印制板种类后，单击“Next”按钮。建议选择英制单元(即mil)，因为多数元件标准封装图以mil为单位。图6-3 选择印制板规格第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD6 63选择印制板尺寸参数选择印制板尺寸参数在图6-3所示的印制板类型列表内，选择类型印制板后，进入如图6-4所示的印制板外
4、型结构、尺寸选择窗。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD7 7值得注意的是，当选择”(用户自定义)类型 (1)输入印制板边框宽、高尺寸，(2)当选择“圆弧”边框时，还需进一步指定圆弧弓形的高度。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD8 84确定印制板信号层确定印制板信号层印制板信号层选择窗内选择印制板层数。图6-11 选择印制板结构 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通
5、大学物理学院电子线路电子线路CADCAD9 9Protel99 SE PCB生成向导信号层列表内没有提供单面板生成向导信号层列表内没有提供单面板 对单面板来说，可选择不带金属化过孔的两信号层印制板，并在随后的布线操作中禁止在元件面内走线。对于双面板来说，一般选择具有金属化过孔的双面板，以提高布线时的布通率。如果没有金属过孔，而仅依靠元件引脚实现两信号层的连接，很难连线。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD10105选择过孔类型选择过孔类型 选择印制板信号层、内电源地线层后，单击选择印制板信号层、内电源地线
6、层后，单击“Next”按钮，按钮，选择金属化过孔类型。选择金属化过孔类型。在双面板中，只能选择穿通形式过孔。即使在四层以上电路板中，也应尽量避免使用盲孔或掩埋孔。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD11116选择多数元件封装方式选择多数元件封装方式选择过孔类型后，单击“Next”按钮，在图6-13所示窗口内，根据电路板上多数元件封装形式选择元件安装类型。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD1212图6-15 布线规则
7、 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD13138保存模板保存模板 单击“Next”按钮后，将显示如图6-16所示的对话窗，询问是否将该模板作为样板保存。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD1414图6-17 完成印制板导入提示 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD1515图6-18 生成的印制板边框第第6章章 双面印制电路板设计
8、举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD1616 生成印制板后，即可通过“更新”或装入网络表文件方式将原理图中元件封装形式及连接关系信息传送到印制板文件中。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD17176.1.2 6.1.2 通过通过“更新更新”方式实现原理图文件与印制板文件之方式实现原理图文件与印制板文件之间的信息交换间的信息交换在原理图编辑状态下，通过更新PCB)命令，将原理图中元器件封装图及电气连接关系信息传递到PCB文件的如下：(1)在原理图编
9、辑状态下，执行“Design”(设计)菜单下的“Update PCB”(更新PCB)命令，在如图6-19所示的“Update Design”(更新设计)对话窗内，指定有关选项内容。各选项设置依据如下：选择“I/O端口、网络标号”连接范围。根据原理图结构，单击“Connectivity”(连接)下拉按钮，选择I/O端口、网络标号的作用范围：第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD1818 对于单张电原理图来说，可以选择“Sheet Symbol/Port Connections”、“Net Labels and
10、 Port Global”或“Only Port Global”方式中的任一种。对于由多张原理图组成的层次电路原理图来说：如果在整个设计项目(.prj)中，只用方块电路I/O端口表示上、下层电路之间的连接关系，也就是说，子电路中所有的I/O端口与上一层原理图中方块电路I/O端口一一对应，此外就再也没有使用I/O端口表示同一原理图中节点的连接关系，则将“Connectivity”(连接)设为Sheet Symbol/Port Connections。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD1919图6-19 “
11、Update Design”(更新设计)对话窗 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2020 如果网络标号及I/O端口在整个设计项目内有效，即不同子电路中所有网络标号、I/O端口相同的节点均认为电气上相连，则将“Connectivity”(连接)设为Net Labels and Port Global。如果I/O端口在整个设计项目内有效，而网络标号只在子电路图内有效，在原理图编辑过程中，严格遵守同一设计项目内不同子电路图之间只通过I/O端口相连，不通过网络标号连接，即网络标号只表示同一电路图内节点之间的连
12、接关系时，则将“Connectivity”(连接)设为Only Port Global。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2121“Components”(元件)选择。当“Update component footprint”选项处于选中状态时，将更新PCB文件中的元件封装图；当“Delete Components”选项处于选中状态时，将忽略原理图中没有连接的孤立元件。根据需要选中“Generate PCB rules according to schematic layer”选项及其下面的选项。(2)
13、预览更新情况。单击“Preview Change”(变化预览)按钮，观察更新后发生的改变，如图6-20所示。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2222图6-20 更新信息 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2323如果原理图不正确，则图6-20中的错误列表窗口内将列出错误原因，同时更新列表窗下将提示错误总数，并在“Update Design”(更新设计)窗口内，增加“Warnings”(警告)标签，如图6-21所
14、示。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2424图6-21 原理图不正确时的更新信息第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2525这时必须认真分析错误列表窗口内的提示信息，找出出错原因，并单击“Cancel”按钮，放弃更新，返回原理图编辑状态，更正后再执行更新操作，直到更新信息列表窗内没有错误提示信息为止。常见的出错信息、原因以及处理方式如下：Component not found(找不到元件封装图)。原因是原理图中指
15、定的元件封装形式在封装图形库文件(.Lib)中找不到。Advpcb.ddb文件包内的PCB Footprint.Lib文件包含了绝大多数元件的封装图形，但如果原理图中某一元件封装形式特殊，在PCB Footprint.Lib图形库文件中找不到，就需要装入非常用元件封装图形库文件包。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2626解决办法是：单击“Cancel”按钮，取消更新操作。在“设计文件管理器”窗口内，单击PCB文件图标，进入PCB编辑状态，通过“Add/Remove”命令，装入相应元件封装图形库文件包。
16、Node not found(找不到元件某一焊盘)。原因可能是元件电气图形符号引脚编号与元件封装图引脚编号不一致。例如，有些三极管电气图形符号引脚编号为E、B、C，而 A dvpc b.d d b 文 件 包 内 的 P C B Footprint.Lib常用元件封装图形库文件中的TO-92A的引脚编号为1、2、3，彼此不统一。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2727解决办法是：修改三极管电气图形符号的引脚编号，并更新原理图。又如，当小型发光二极管采用SIP2(引脚间距为100 mil)封装形式时，由
17、于LED发光二极管电气图形符号引脚编号为A、K，而SIP2封装形式引脚编号为1、2，这时可能需要创建小型发光二极管专用封装图。Footprint XX not found in Library(元件封装图形库中没有XX封装形式)。原因是元件封装图形库文件列表中没有对应元件的封装图，例如PCB Footprint.Lib中就没有小型发光二极管LED可用的封装图，解决办法是编辑PCB Footprint.Lib文件，并在其中创建LED的封装图，然后再执行更新PCB命令；或者原理图中给出的元件封装形式拼写不正确，例如将极性电容Electro1的封装形式写作“RB0.2/0.4”，解决办法是返回原理图
18、修正元件封装形式。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2828(3)执行更新。当图6-20所示的更新信息列表窗内没有错误提示时，可单击“Execute”(执行)按钮，更新PCB文件。如果不检查错误，就立即单击“Execute”(执行)按钮，则当原理图存在错误时，将给出如图6-22所示的提示信息。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD2929图6-22 原理图存在缺陷不能更新时的提示 第第6章章 双面印制电路板设计举例双
19、面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3030需要注意的是：执行“Design”菜单下的“Update PCB”命令后，如果原理图文件所在文件夹内没有PCB文件，将自动生成一个新的PCB文件(文件名与原理图文件相同)，如图6-23所示；如果当前文件夹内已存在一个PCB文件，将更新该PCB文件，使原理图内元件电气连接关系、封装形式等与PCB文件保持一致(更新后不改变未修改部分的连线)；如果原理图文件所在文件夹内存在两个或两个以上的PCB文件时，将给出如图6-24所示的提示信息，要求操作者选择并确认更新哪一个PCB文件。因此，在Protel99
20、SE中，可随时通过“更新”操作，使原理图文件(.sch)与印制板文件(.PCB)保持一致。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3131图6-23 执行“更新”命令自动生成的PCB文件 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3232图6-24 选择需要更新的PCB文件 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3333如果图6-20中没有
21、错误，则更新后，原理图文件中的元件封装图将呈现在PCB文件编辑区内，如图6-25所示。可见，在Protel99 SE中并不一定需要网络表文件。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3434图6-25 更新“PCB创建向导”生成的PCB文件 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3535如果执行“Update PCB”命令时，原理图文件(.sch)所在文件夹下没有PCB文件(更新时将自动创建一个空白的PCB文件)，或原来的
22、PCB文件没有布线区边框，则执行“Update PCB”(更新PCB)命令时也能将原理图中元件封装及电气连接关系信息装入PCB文件内(如图6-26所示)，只是PCB编辑区内没有出现布线区边框。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3636图6-26 元件封装图装入没有布线区边框的PCB文件 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD37376.1.3 6.1.3 在禁止布线层内绘制布线区在禁止布线层内绘制布线区在禁止布线层内
23、绘制印制电路板布线区边框的操作过程如下：(1)单击印制板编辑区下边框的“Keep Out”按钮，切换到禁止布线层。(2)在禁止布线层内绘制布线区边框时，单击“导线”工具后，原则上可不断重复“单击、移动”操作方式画出一个封闭的多边形框。但由于电路边框直线段较长，为了便于观察，往往缩小了很多倍显示，精确定位困难，因此在禁止布线层内绘制电路板边框时，也可采用如下步骤进行：第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3838(1)单击“放置”工具栏中的“导线”工具。(2)在禁止布线层内，通过“移动、单击鼠标左键固定起点，
24、移动、单击鼠标左键固定终点，单击鼠标右键结束”的操作方式分别画出四条直线段，如图6-27所示。在绘制这四条边框线时，可以暂时不关心其准确位置和长度，甚至不关心这四条线段是否构成一个封闭的矩形框。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD3939图6-27 画出四条直线 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD4040(3)单击“放置”工具栏内的“设置原点”工具(或执行“Edit”菜单下的“OriginSet”命令)，将光标移动
25、绘图区内适当位置，并单击鼠标左键，设置绘图区原点。(4)将鼠标移到直线上，双击左键，进入“导线”选项属性设置窗，修改直线段的起点和终点坐标，如图6-28所示，然后单击“OK”按钮退出。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD4141图6-28 修改直线选项属性 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD4242 在本例中，布线区尺寸暂定为8000 mil6000 mil，因此下边框线段的起点坐标(X,Y)为(0，0)，终点坐标
26、(X,Y)为(8000，0)；右边框线段的起点坐标(X,Y)为(8000，0)，终点坐标(X,Y)为(8000，6000)；上边框线段的起点坐标(X,Y)为(8000，6000)，终点坐标(X,Y)为(0，6000)；左边框线段的起点坐标(X,Y)为(6000，0)，终点坐标(X,Y)为(0，0)。用同样操作方法修改另外三条边框(上边框及左右边框)的起点和终点坐标后，即可获得一个封闭的矩形框，如图6-29所示。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD4343图6-29 修改四条直线段起点和终点坐标后获得的矩形
27、框第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD44446.1.4 6.1.4 通过网络表装入元件封装图通过网络表装入元件封装图Protel99 SE依然保留通过网络表文件(.Net)装入元件封装图的功能，操作过程如下：1装入网络文件前的准备工作装入网络文件前的准备工作(1)编辑好原理图文件并生成网络表文件(.Net)。有关原理图编辑方法、网络表文件创建过程的内容在第2、3章介绍过，这里不再重复。(2)执行“File”菜单下的“New”命令，在如图1-6所示的新文档选择窗口内，选择“PCB Document”(印制
28、板文件)类型，单击“OK”按钮，生成新的PCB文件。(3)在“设计文件管理器”窗口内，单击生成的PCB文件，进入PCB编辑状态。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD45452重新设置绘图区原点重新设置绘图区原点单击“放置”工具栏内的“设置原点”工具(或执行“Edit”菜单下的“OriginSet”命令)，将光标移到绘图区内适当位置，并单击鼠标左键，设置绘图区原点。3在禁止布线层内设置布线区边框在禁止布线层内设置布线区边框(1)单击PCB编辑区下边框上“KeepOut”按钮，切换到禁止布线层。(2)利用“放
29、置”工具栏内的“导线”、“圆弧”绘制出一个封闭图形，作为布线区，如图6-30所示。具体操作过程在前面已介绍过，这里不再重复。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD4646图6-30 布线区边框 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD47474装入网络表文件装入网络表文件在禁止布线层内设置了电路板布线区边框后，即可通过如下步骤装入网络表文件：(1)执行“Design”菜单下的“Netlist”命令，在如图6-31所示窗口内
30、装入原理图网络表文件。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD4848图6-31 装入原理图网络表文件 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD4949(2)单击图6-31中“Netlist File”文本框右侧的“Browse”(浏览)按钮，在图6-32所示的“Select”(选择)窗口内当前设计文件包中找出并单击网络表文件，然后单击“OK”按钮返回，即可在图6-31所示的网络宏列表窗内看到已装入的元件、焊盘等信息，如图6
31、-33所示。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5050图6-32 选择装入网络表文件窗口第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5151图6-33 装入网络表文件后 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5252如果网络表文件不在当前设计文件包内，可单击“Add”按钮，从其他设计文件包内或目录下找出体现原理图元件电气连接关系的网络表
32、文件。(3)根据情况选择图6-33中的“Delete components not in netlist”(删除没有连接的元件)和“Update footprint”(更新元件封装图)选项。(4)在网络宏列表窗口内，检查网络表文件装入后有无错误。如果发现错误，要具体分析，并加以修正。例如，当发现某一元件没有封装图时，可单击“Cancel”按钮，取消网络表文件装入过程，返回原理图。在元件属性窗口内给出元件封装图后，再生成网络表文件，然后转到PCB编辑器重新装入网络表，直到在图6-33所示的网络宏列表窗口内没有出现错误为止。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理
33、学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5353网络宏列表窗内常见的出错信息、原因以及处理方式与通过“更新”方式将原理图中元件的连接关系转化为PCB文件元件关系相同。(5)当图6-33中“网络宏”列表窗口内没有出现错误信息后，即可单击“Execute”按钮，装入网络表文件，结果如图6-34所示。可见，装入网络表文件后，所有元件均叠放在布线区。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5454图6-34 装入网络表后的结果第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西
34、南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5555在“B r o w s e”(浏 览)选 项 框 内，选 择“Component”(元件)作为浏览对象，即可看到原理图中的元件已出现在浏览选项框内的浏览对象列表中，表明原理图中的元件封装图已自动装入PCB编辑区。装入网络表文件后，最好单击主工具栏内的“存盘”工具(或执行“File”菜单下的“Save”命令)，将装入了网络表后的印制板文件存盘.第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD56565分离重叠在一起的元件分离重叠在一起的元件对于通过“更新”方式生成的
35、PCB文件来说，在禁止布线层内画出印制板布线区后，原则上可用手工方法将图6-29中每一元件的封装图逐一移到布线区内(当然，在移动过程中，必要时可旋转元件朝向)；也可以使用“自动布局”命令，将元件封装图移到布线区内。但通过装入“网络表文件”方式更新或生成PCB文件中元件的电气连接关系时，装入网络表文件后，所有元件封装图重叠放在布线区内，如图6-34所示，不便手工调整元件布局，需通过“自动布局”命令，将布线框内重叠在一起的元件彼此分开，以便浏览和手工预布局(这一操作的目的仅仅是为了使重叠在一起的元件彼此分离，无需设置自动布局参数)。操作过程如下：(1)执行“Tools”菜单内的“Auto Plac
36、e”(自动布局)命令。(2)在如图6-35所示自动布局方式窗口内，分别选择菊花链状方式和快速放置方式。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5757图6-35 设置自动布局方式第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5858(3)单击“OK”按钮，启动自动布局过程，使重叠在一起的元件彼此分离，如图6-36所示，为随后进行的手工预布局提供方便。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南
37、交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD5959图6-36 执行“自动布局”后重叠在一起的元件已彼此分离 第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD60606.2 设置工作层执行“Design”菜单下的“Update PCB”命令(或执行“File”菜单下的“New”命令)生成的PCB文件，仅自动打开了Top(元件面)、Bottom(焊锡面)、Keep Out(禁止布线层)、Mech1(机械层1)及Multi(多层重叠)。在自动布局、布线前，需要根据原理图连线的复杂程度、抗干扰性能指标高低、印制板生产设备及
38、工艺水平、成本等因素，确定印制电路板的层数，原则上能用单面板则不要用双面板，能用双面板就不用多层板。原因是电路板层数越多，对印制板生产设备、工艺要求就越高，工序也就越多，导致成本上升。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD6161由于图2-96所示电路系统中集成电路芯片较多，需要使用双面电路板，操作过程如下：执行“Design”菜单下的“Options”命令，并在弹出的“Document Options”(文档选项)窗内，单击“Layers”标签，在如图5-5所示窗口内选择工作层。由于是双面板，只需选择信号
39、层中的“Top”(顶层，即元件面)、“Bottom”(底层，即焊锡面)，关闭中间信号层。为了降低PCB生产成本，只在元件面上设置丝印层(除非有特殊要求)。因此，在“Silkscreen”选项框内，只选择“Top”。假设所有元件均采用传统穿通式安置方式，没有使用贴片式元件，因此也就不用Paste Mask(焊锡膏)层。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD6262打开阻焊层选项框的“Bottom”和“Top”，即两面都要上阻焊漆。在“Other”选项框内，选中“Conne”(元件连接关系)复选项，以便在PCB
40、编辑区内显示出表示元件电气连接关系的“飞线”，因为在手工调整布局时，通过“飞线”即可直观地判断是否需要旋转元件方向、调整元件位置。同时也要选择“DRC Error”(设计规则检查)复选项，这样在移动元件、印制导线、焊盘、过孔等操作过程中，当两个导电图形(印制导线、焊盘或过孔)间距小于设定的安全间距时，与这两个节点相连的导线、焊盘等显示为绿色，提示这两个导电图形间距不够。一般需要打开Mech1(机械层1)和Mech4(机械层4)，以便在机械层4内绘制电路板边框、对准孔，在机械层1内放置注标尺寸或说明性文字等信息。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交
41、通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD6363单击图5-5中的“Options”标签，选择可视栅格大小(一般设为20 mil)、形状(线条)以及格点锁定距离(一般设为10 mil)，然后单击“OK”按钮，关闭“Document Options”(文档选项)设置窗。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD64646.3 元件布局操作6.3.1 元件布局过程及要求1布局过程布局过程对于一块元件数目多、连线复杂的印制板来说，全依靠手工方式完成元件布局耗时多，效果还不一定好(主要是连线未必最短)，而采用“自动布局
42、”方式，连线可能最短，但又未必满足电磁兼容性要求，因此一般先按印制板元件布局规则，用手工方式放置好核心元件、输入/输出信号处理芯片、对干扰敏感的元件以及发热量大的功率元件，然后再使用“自动布局”命令放置剩余元件，最后再用手工方式对印制板上个别元件位置做进一步调整。总之，印制板元件布局对电路性能影响很大，绝对不能马虎。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD65652元件布局原则元件布局原则 尽管印制板形状及结构很多、功能各异，元件数目、类型也各不相同，但印制板元件布局还是有章可循的。(1)元件位置安排的一般原
43、则。在PCB设计中，如果电路系统同时存在数字电路、模拟电路以及大电流回路，则必须分开布局，使各系统之间耦合达到最小。在同一类型电路(指均是数字电路或模拟电路)中，按信号流向及功能，分块、分区放置元器件。输入信号处理元件、输出信号驱动元件应尽量靠近印制电路板边框，使输入/输出信号走线尽可能短，以减少输入/输出信号可能受到的干扰。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD6666(2)元件离印制板机械边框的最小距离必须大于2 mm以上，如果印制板安装空间允许的话，最好保留510 mm。(3)元件放置方向。在印制板上
44、，元件只能沿水平和垂直两个方向排列，否则不利于插件。对于竖直安装的印制电路板，当采用自然对流冷却方式时，集成电路芯片最好竖直放置，发热量大的元件要放在印制板的最上方；当采用散热风扇强制冷却时，集成电路芯片最好水平放置，发热量大的元件要放在风扇直接吹到的位置。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD6767 (4)元件间距。对于中等布线密度印制板，小元件，如小功率电阻、电容、二极管、三极管等分立元件彼此间的间距与插件、焊接工艺有关：当采用自动插件和波峰焊接工艺时，元件之间的最小距离可以取50100 mil(即1
45、.272.54 mm)；而当采用手工插件或手工焊接时，元件间距要大一些，如取100 mil或以上，否则会因元件排列过于紧密，给插件、焊接操作带来不便。对于大尺寸元件，如集成电路芯片，元件间距一般为100150 mil。对于高密度印制板，可适当减小元件间距。总之，元件间距要适当，如果间距太小，除了不利于插件、焊接操作外，也不利于散热。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD6868对于发热量大的功率元件，元件间距要足够大，以利于大功率元件散热，同时也避免了大功率元件间通过热辐射相互加热，以保证电路系统的热稳定性
46、。当元件间电位差较大时，元件间距应足够大，以免出现放电现象，造成电路无法工作或损坏器件；带高压元件应尽量远离整机调试时手容易触及的部位，避免发生触电事故。但元件间距也不能太大，否则印制板面积会迅速增大，除了增加成本外，还会使连线长度变长，造成印制导线寄生电容、电阻、电感等增大，使系统抗干扰能力变差。(5)热敏元件要尽量远离大功率元件。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD6969(6)电路板上重量较大的元件应尽量靠近印制电路板支撑点，使印制电路板翘曲度降至最小。如果电路板不能承受，则可把这类元件移出印制板，
47、安装到机箱内特制的固定支架上。(7)对于需要调节的元件，如电位器、微调电阻、可调电感等的安装位置应充分考虑整机结构要求；对于需要机外调节的元件，其安装位置与调节旋钮在机箱面板上的位置要一致；对于机内调节的元件，其放置位置以打开机盖后即可方便调节为原则。(8)在布局时IC去耦电容要尽量靠近IC芯片的电源和地线引脚，否则滤波效果会变差。在数字电路中，为保证数字电路系统工作可靠，在每一数字集成电路芯片(包括门电路和抗干扰能力较差的CPU、RAM、ROM芯片)的电源和地之间均需要放置IC去耦电容。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路
48、电子线路CADCAD7070一方面，IC去耦电容是该数字IC芯片的蓄能电容，它吸收了该集成块内有关门电路开、关瞬间引起电源波动而产生的尖峰脉冲，避免尖峰脉冲影响系统中的其他元件；另一方面，去耦电容也滤除了叠加在电源上的干扰信号，避免通过电源线干扰IC内部单元电路。去耦电容一般采用瓷片电容或多层瓷片电容，容量为0.010.1 F，对于容量为0.1 F的瓷片电容，寄生电感为5 nH，共振频率约为7 MHz，可以滤除10 MHz以下的高频干扰信号。IC去耦电容容量选择并不严格，一般按系统工作频率f的倒数选择，例如，对于工作频率为10MHz的电路系统，去耦电容C取1/f，即0.1F。另一方面，为了提高
49、电路的抗干扰能力，每10块中小功率数字IC，增加一个10 F的蓄能电容。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD7171原则上在每一数字IC芯片的电源和地线间都要加接一个0.010.1 F的瓷片电容，在中高密度印制板上，没有条件给每一块数字IC增加去耦电容时，也要保证每4块芯片加一个去耦电容；此外，在电路板电源入口处的电源线和地线间也需加接一个10 F左右的钽电解电容(最好不要用铝电容，原因是铝电容由两层铝箔片卷成，寄生电感大，高频特性差，不能有效滤除电源中的高频干扰信号)以及一个0.01 F的瓷片电容。第第
50、6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电子线路CADCAD7272(9)时钟电路元件尽量靠近CPU时钟引脚。数字电路，尤其是单片机控制系统中的时钟电路，最容易产生电磁辐射，干扰系统内其他元器件。因此，布局时，时钟电路元件应尽可能靠在一起，且尽可能靠近单片机芯片时钟信号引脚，以减少时钟电路的连线长度。如果时钟信号需要接到电路板外，则时钟电路应尽可能靠近电路板边缘，使时钟信号引出线最短；如果不需引出，可将时钟电路放在印制板中心。第第6章章 双面印制电路板设计举例双面印制电路板设计举例 西南交通大学物理学院西南交通大学物理学院电子线路电
