電子線路CAD單元九實際PCB設計學習情境一單面板設計實例學習情境二雙面板設計實例單元九實際PCB設計知識目標掌握從原理圖繪制到最終生成PCB的基本方法和技巧。技能目標掌握繪制原理圖的方法；掌握創建元件符號的方法；掌握創建元件封裝的方法；掌握PCB設計中布局、布線的方法；掌握印刷電路板圖與原理圖網絡的比較方法。相關描述本單元將從實際電路的設計和制作流程描述一個電路的完整設計過程，使讀者能系統地認識PCB設計。單元九實際PCB設計設計如圖9-1所示電路的電路板。要求設計為單面板。禁止布線層邊框尺寸為2080mil×1280mil。電源線、地線銅膜導線的寬度為50mil，一般布線寬度為25mil。圖9-1555應用電路原理圖學習情境一單面板設計實例學習情境一單面板設計實例在設計前應首先分析電路結構和組成，最好能分析電路的工作原理或基本功能，這樣能在繪制原理圖時合理安排電路的布局。1.設計前的準備學習情境一單面板設計實例啟動ProtelDXP，創建項目文件，命名為“555應用電路.PrjPCB”，選擇保存路徑。2.創建項目文件學習情境一單面板設計實例3.新建配置文件并繪制原理圖創建原理圖文件，命名為“555應用電路.SchDoc”。添加所需的元件庫，在繪圖窗口中繪制原理圖。在本例單面板制作中，由于電路原理圖元件符號都可以在MiscellaneousDevices.lib元件庫中找到，所以無須建立原理圖庫文件和繪制元器件符號。學習情境一單面板設計實例4.創建元件封裝庫文件并繪制元件封裝符號創建一個PCB元件封裝庫文件Mypcb.PcbLib。進入元件封裝編輯窗口，依據事先用面包板測量好的C1、CT的引腳間距為100mil；引腳直徑用卡尺測量為0.4mm，則引腳孔徑小于0.6mm；焊盤直徑不小于（0.6+1.3）mm。將以上各參數換算為英制，確定封裝參數為：元件引腳間距為100mil，引腳孔徑為23mil，焊盤直徑為75mil，元件輪廓為矩形。這些參數與系統提供的電容封裝RAD0.1的參數近似，所以可以打開Advpcb.ddb元件封裝庫，找到電容封裝RAD0.1，將其復制到自己新建的元件封裝庫中，并將孔徑改為23mil，焊盤直徑改為75mil，元件封裝名稱改為RAD0.1_1即可。學習情境一單面板設計實例圖9-2電容C1、CT的封裝符號學習情境一單面板設計實例在生成網絡表前，一定要進行電氣規則檢查，如果有錯應及時修改，然后保存。5.電氣規則檢查學習情境一單面板設計實例填入原理圖中各元件的封裝，注意自己創建的元器件的封裝（RAD0.1_1）不要填錯。生成電路圖的網絡表文件“555應用電路.NET”。6.創建網格表學習情境一單面板設計實例7.創建PCB文件創建一個PCB文件。進入PCB編輯環境后，將工作層切換到禁止布線層，繪制2080mil×1280mil的矩形邊框，如圖9-3所示。圖9-3禁止布線邊框學習情境一單面板設計實例加載自己創建的元件封裝庫和PCB設計中需要的封裝庫。8.加載元件封裝庫學習情境一單面板設計實例9.裝載網格表導入網絡表文件“555應用電路.NET”。若無錯誤，則生成無錯誤網絡宏，可將元件封裝和連接關系裝入PCB文件中，如圖9-4所示。圖9-4PCB中導入的元件學習情境一單面板設計實例元件布局的合理性將直接影響到布線工作能否完成，同時也涉及電路能否正常工作和電路的抗干擾性等問題。既要保證電路功能和性能指標的實現，又要滿足工藝性、檢測、維修方面的要求，同時還要適當兼顧美觀性，如元件排列整齊、疏密得當等。布局時應注意要按照飛線的指示擺放元件，盡量減少飛線的交叉。元件之間的連線盡量短，調整好布局后將元件的標注隱藏等。10.元件布局學習情境一單面板設計實例圖9-5綜合考慮調整后的元件布局學習情境一單面板設計實例在布線前要對布線規則進行設置。要求設計為單面板，在BottomLayer（底層）布線。將TopLayer設置為NotUsed，BottomLayer設置為Any。本例中GND、VCC線需要將線寬設置為40mil，其他走線設置為20mil。本例中元器件較少，可以按照飛線的指示手工布線。因為是單面板，所有走線都在BottomLayer，TopLayer只用來放置元器件。11.元件布線學習情境一單面板設計實例圖9-6布線完成效果圖學習情境一單面板設計實例12.印制電路板圖與原理圖網絡的比較（1）根據印制電路板圖產生網絡表文件，該網絡表的文件名為“Generated555應用電路.NET”。（2）打開原理圖文件“555應用電路.SchLib”，選擇根據原理圖產生的網絡表文件“555應用電路.NET”，再選擇根據印制電路板圖產生的網絡表文件“Generated555應用電路.NET”，系統將產生網絡表比較文件“555應用電路.Rep”，此網絡表比較文件的內容如圖9-7所示。學習情境一單面板設計實例圖9-7網絡表比較文件的內容學習情境一單面板設計實例學習情境二雙面板設計實例對于較復雜的電路，其設計難度較大，用單面板就顯得力不從心，所以要用到雙面板。雙面板是指在電路板的兩面都可以布線，需要連接的而不在同一層面上的線可以利用過孔連接，這樣交叉的線路可以在不同的板層通過而互不接觸。雙面板布線與單面板布線相比，更方便、簡潔，應用也更廣泛。雙面板只是多出一個布線層面，其余工作與單面板類似。以下的雙面板實例將重點說明與單面板的不同之處。圖9-8數碼顯示板電路原理圖學習情境二雙面板設計實例學習情境二雙面板設計實例1.準備分析電路的工作原理。學習情境二雙面板設計實例2.創建項目文件啟動ProtelDXP，創建項目文件，命名為“數碼顯示板電路.PrjPCB”，選擇保存路徑。學習情境二雙面板設計實例3.創建原理圖文件啟動ProtelDXP，創建項目文件，命名為“數碼顯示板電路.PrjPCB”，選擇保存路徑。學習情境二雙面板設計實例創建原理圖庫文件Schlib1.SchLib，在該文件中繪制數碼管元件符號（本例中也可以直接從系統庫中找到REDCA元件，為了表現設計過程的完整性，按要求自制元件）。具體繪制時可以用系統提供的原理圖元件庫MiscellaneousDevices.IntLib中的DPY_7SEG_DP符號進行修改。應注意引腳的電氣特性，除了GND引腳的電氣特性選擇Power外，其余均選擇無源引腳（Passive）。4.創建原理圖庫文件學習情境二雙面板設計實例將修改過的元器件命名為REDCA并保存，圖9-9所示為數碼管修改前后的比較。圖9-9數碼管修改前后的比較學習情境二雙面板設計實例5.創建PCB元件封裝庫文件新建的PCB元件封裝庫文件命名為Pcblib1.PcbLib。在該文件中繪制元件REDCA的封裝符號，該封裝符號中焊盤尺寸為：X尺寸為70mil，Y尺寸為35mil，通孔孔徑為35mil，其余尺寸如圖9-10所示。注意在繪制完封裝符號后要設置元件封裝的參考點。封裝符號命名為SHUMAGUAN并保存。圖9-10數碼管封裝圖學習情境二雙面板設計實例6.繪制原理圖每個原理圖元件都應該正確設置封裝，元件DS1~DS4的封裝應為SHUMAGUAN。學習情境二雙面板設計實例7.電氣規則檢查在生成網絡表前，進行電氣規則檢查，如果有錯誤應及時修改，然后保存。學習情境二雙面板設計實例8.生成網格表文件生成網絡表文件“數碼顯示板電路.NET”。學習情境二雙面板設計實例9.創建PCB文件將PCB文件命名為“數碼顯示板電路.PcbDoc”。加載自己創建的元件封裝庫所在的數據庫文件和PCB設計中需要的元件封裝庫Advpcb.pcb。在禁止布線層繪制電氣邊界為6020mil×2000mil的矩形邊框。學習情境二雙面板設計實例10.裝入網格表裝入網絡表文件“數碼顯示板電路.NET”，結果如圖9-11所示。圖9-11裝入網絡表后的結果學習情境二雙面板設計實例11.元件布局執行自動布局命令，并根據原理圖手工調整布局，結果如圖9-12所示。圖9-12布局效果圖學習情境二雙面板設計實例12.工作層設置信號層中頂層（TopLayer）和底層（BottomLayer）設定為打開狀態，其余各層處于不使用狀態。絲印層（SilkscreenLayers）中只需打開頂層絲印層，其他層面（Others）中打開禁止布線層（Keep-OutLayer）和多層（Multi-Layer）。學習情境二雙面板設計實例13.自動布線首先，對布線規則進行設置。安全間距（ClearanceConstraint）、布線拐角（RoutingCorners）、布線優先級（RoutingPriority）、布線拓撲（RoutingTopology）等均按系統默認。下面重點說明布線層（RoutingLayers）及布線寬度（WidthConstraint）的設置。（1）布線層規則規定了布線工作層和各層走線方向。本例中設計的是雙面板，系統默認為TopLayer（頂層）采用水平布線，BottomLayer（底層）采用垂直布線的雙面板設置，因此這一步可以省略。學習情境二雙面板設計實例（2）布線寬度規則設置。將線路中電源線及地線寬度設定為20mil，一般信號線寬度設定為10mil。執行AutoRoute→All命令，在彈出的AutorouterSetup對話框中將RoutingGrid設置為20mil，單擊“確定”按鈕，開始自動布線工作。布線完畢，系統會提示布線完畢并給出布線信息。圖9-13自動布線后的PCB學習情境二雙面板設計實例14.印制電路板圖與原理圖網絡的比較操作步驟與本單元學習情景一類似，在此不再贅述。圖9-14所示為網絡表比較文件“數碼顯示板電路.Rep”的部分內容，這里略去了兩個網絡表中互相匹配的網絡。圖9-14“數碼顯示板電路.Rep”的部分內容學習情境二雙面板設計實例15.設計規則檢查為了了解自動布線的結果是否滿足設定的布線要求，還可以利用檢測功能進行檢測。執行“工具”→“設計規則檢查”命令，在彈出的“設計規則檢查器”對話框中進行設置，如圖9-15所示。圖9-15“設計規則檢查器”對話框學習情境二雙面板設計實例設計規則檢查結果分為兩種。一種是報表（Report）輸出，可以產生檢測的結果報表；另一種是在線檢測（OnLine），是在布線的過程中對布線規則進行檢測。設計規則檢查包括安全間距檢測、走線寬度檢測、電路走線是否符合最短規則檢測、對沒有布線的網絡進行檢測等。設定報表檢測選項后，單擊對話框左下角的“運行設計規則檢查”按鈕，開始運行設計規則檢查，會產生一個檢查結果報表，其內容如圖9-16所示。學習情境二雙面板設計實例圖9-16檢查結果報表學習情境二雙面板設計實例（1）表頭包括檢查時間、電路板名稱、所