機械工業出版社同名教材

配套電子教案EDA技術基礎（第2版）制作：福建信息職業技術學院郭勇EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線第8章

PCB手工布線

本章要點8.1設置PCB元件庫8.2規劃電路板尺寸8.3放置元件、焊盤和過孔8.4元件布局8.5

元件布線8.6PCB元件設計8.7

手工布線實例

EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線本章要點●

PCB布線前的準備工作：規劃印制板、設置元件庫

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放置元件、焊盤及過孔

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手工布局原則及手工布局

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手工布線原則及手工布線●

PCB元件設計返回EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線PCB設計方法有手工布線和自動布線兩種，對于簡單的電路，采用手工布線效率更高。一般采用自動布線后的線條往往有些地方不夠整齊，甚至還不合理，還需要進行手工布線調整。手工設計PCB是用戶直接在PCB軟件中根據原理圖進行手工放置元件、焊盤、過孔等，并進行線路連接的操作過程，手工設計的一般步驟如下。⑴設置元件庫，規劃印制電路板。⑵放置元件、焊盤、過孔等圖件。⑶元件布局。⑷手工布線。

⑸電路調整以下采用圖8-1所示單管放大電路為例介紹手工布線方法。

設計實例EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.1設置PCB元件庫

在PCB設計前，必須將元件封裝所在的元件庫添加到當前庫（Libraries）中，只有這樣，這些元件才能被調用。

圖8-1中的元件封裝都在系統提供的Advpcb.ddb設計數據庫中的PCB_Footprints.lib封裝元件庫中。1.設置元件庫在設計管理器中選中BrowsePCB，在Browse下拉列表框中選擇Libraries，設置為元件庫瀏覽器。單擊Libraries欄下方的【Add/Remove】按鈕，在彈出的對話框中找到所需的庫文件，單擊【Add】按鈕裝載庫文件，單擊【OK】完成操作，元件瀏覽器中將出現已加入的庫文件。

在PCB99SE中，印制板庫文件位于DesignExplorer99SE\Library\Pcb目錄下，常用的印制板庫文件是GenericFootprint文件夾中的Advpcb.ddb。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線2.瀏覽元件圖形打開了某個數據庫文件后，元件庫瀏覽器的Library欄內將出現該數據庫文件中的元件庫名，在Component欄中顯示此元件庫中所有元件的封裝名稱。選中某個封裝，下方的監視器中將出現此元件封裝圖，如圖8-2所示。單擊元件庫瀏覽器右下角的Browse按鈕，可以進行元件瀏覽，瀏覽窗口右下角的三個按鈕可用來調節圖形顯示的大小。返回EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.2規劃電路板尺寸

在PCB設計中，首先要規劃印制板，即定義印制板的機械輪廓和電氣輪廓。印制板的機械輪廓是指電路板的物理外形和尺寸，需要根據公司和制造商的要求進行相應的規劃，機械輪廓定義在4個機械層上，比較合理的規劃機械層的方法是在一個機械層上繪制電路板的物理輪廓，而在其它的機械層上放置物理尺寸、隊列標記和標題信息等。印制板的電氣輪廓是指電路板上放置元件和布線的范圍，電氣輪廓一般定義在禁止布線層上，是一個封閉的區域，一般的電路設計僅規劃PCB的電氣輪廓。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.2.1手工定義PCB板尺寸1.手工定義PCB板尺寸本例中采用公制規劃尺寸，板的尺寸為70mm×40mm，具體步驟如下。⑴執行View→ToggleUnits，設置單位制為公制Metric。⑵執行Design→Options，在Layers選項卡中分別設置可視柵格1、2為1mm和10mm；在Options選項卡中設置捕獲柵格為0.5mm。⑶在工作層設置中選中KeepOutLayer復選框，然后用鼠標單擊工作區下方標簽中的，將當前工作層設置為KeepOutLayer。⑷執行Place→Line放置連線，一般從工作區的左下角開始，定義一個閉合PCB邊框，以此邊框作為電路板的尺寸，如圖8-3所示。此后，放置元件和布線都要在此邊框內部進行。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線2.手工規劃PCB中的技巧上述方法在畫線的時候靠眼睛辨別，要尋找工作區的坐標原點，且很難確定線條長度，難以在該閉合處閉合，且容易在頂點處產生45°斜面。因此只有在畫線時時刻注意狀態欄左部的坐標信息，以便確定每一個頂點的坐標位置，才能順利完成邊框線的繪制，這種操作方法比較麻煩，實際使用中可以采用定義位置坐標的方法解決。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線

⑴執行View→Toolbars→PlacementTools，打開放置工具欄。⑵單擊放置工具欄上的圖標，在工作區左下角處單擊一下，將該點定義為相對坐標原點（0，0），沿此點往右為+x軸，往上為+y軸。⑶單擊放置工具欄上的圖標，設置邊框線。此時光標上連著十字形，表示處于畫線狀態，單擊鼠標左鍵確定連線起點，然后按一下快捷鍵<J>，接著再按快捷鍵<L>，屏幕彈出坐標跳躍對話框，如圖8-4所示，在X欄和Y欄輸入終點的x軸和y軸坐標70、0，單擊【OK】按鈕，光標跳躍到坐標（70，0）處，連按兩次回車鍵確定此條連線。圖8-4定義位置坐標⑷同樣方法繪制好其他連線。用這種快捷鍵的方法比用移動光標的方法最突出的優點是定位準確，頂點可靠閉合，且不會在頂點產生45°斜面。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.2.2使用制板向導創建PCB板Protel99SE提供的制板向導中帶有大量已經設置好的模板，這些模板中已具有標題欄、參考布線規則、物理尺寸和標準邊緣連接器等，允許用戶自定義電路板，并保存自定義的模板。1.使用已有的模板執行建立新文檔，屏幕彈出圖8-5所示的對話框，選擇Wizards選項卡，選中制板向導圖標，系統啟動圖8-6所示的制板向導。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線單擊圖8-6中的【Next】按鈕，進入圖8-7所示的模板選擇對話框，在其中可以選擇所需的設計模板和所采用的單位制。下面以設計PCI32位的模板為例介紹模板的設計過程。⑴在圖8-7中選中模板建立PCI模式的模板，設計的單位制選擇為英制（Imperial）。⑵單擊【Next】按鈕，屏幕彈出印制板類型選擇對話框，如圖8-8所示，選擇印制板類型PCIshortcard3.3V/32BIT。

EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑶單擊圖8-8中的【Next】按鈕，屏幕彈出標題欄設置對話框，如圖8-9所示，可以設置標題（DesignTitle）、公司名稱（CompanyName）、PCB板編號（PCBPartNumber）、設計人員姓名（DesignersName）及聯系電話（ContactPhone）。⑷設置好標題欄信息后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出信號層設置對話框，如圖8-10所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑸設置好信號層后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-11所示的過孔類型選擇對話框，可以選擇ThruholeViasonly（穿透式過孔）和BlindandBuriedViasonly（半掩埋式和掩埋式過孔）。

⑹設置完過孔后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-12所示的元件類型及放置方式設置對話框，設置元件類型為Surface-mountcomponents（帖片式）或Throughholecomponents（插針式）及元件是單面放置（選No）或雙面放置（選Yes）。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑺設置完元件放置方式后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-13所示的布線參數設置對話框，圖中主要參數如下。MinimumTrackSize設置最小導線寬度；MinimumViaWidth設置過孔的最小外徑；MinimumViaHoleSize設置過孔的最小內徑；MinimumClearance設置導線之間的最小間距。

⑻所有設置完畢，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出結束模板設計對話框，單擊【Finish】按鈕完成PCB模板設計。設計完成的PCI32位的PCB模板如圖8-14所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線2.自定義電路模板以下以自定義3000mil×2500mil的矩形板為例，說明自定義電路模板的方法。啟動制板向導，選中創建自定義模板選項，進入自定義模板狀態，屏幕彈出圖8-15所示的電路模板參數設置對話框，主要參數如下。圖8-15電路板參數設置⑴板的類型設置。有3種選擇，即Rectangular（矩形）、Circular（圓形）和Custom（自定義）；主要參數有Width（寬度）、Height（高度）和Radius（半徑，圓形板）。⑵層面設置。BoundaryLayer設置電路板邊界所在層面，一般設置為KeepOutLayer；DimensionLayer設置物理尺寸所在層面，系統默認為mechanicalLayer4。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑶線寬設置。TrackWidth設置導線線寬；DimensionLineWidth設置標尺線線寬；KeepOutDistanceFromBoardEdge設置禁止布線層上的電氣邊界與電路板邊界之間的距離。⑷其它選擇設置。TitleBlock（標題欄顯示設置）、LegendString（圖例的字符串顯示設置）、CornerCutoff（是否切掉電路板的4個角）、Scale（顯示比例設置）、DimensionLines（尺寸線顯示設置）、InnerCutoff（是否切掉電路板的中間部分）。將Width設置為3000mil，將Height設置為2500mil，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-16所示的自定義印制板外形對話框，此時還可以重新設置印制板的尺寸。定義好印制板尺寸后，單擊【Next】按鈕，設置邊框缺角，屏幕彈出圖8-17所示的對話框，在其中修改缺角的長、寬值，對不需要缺角的，都輸入0。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線定義好印制板缺角后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-18所示PCB開窗口對話框，可修改窗口的上下左右的位置和長、寬，修改方法同修改缺角是一樣的。若不需要開窗口，則可將四個數據均設置為0。圖8-16定義印制板外形圖8-17定義印制板缺角EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線此后分別設置標題欄信息、定義信號層、定義過孔類型、定義元件類型及放置方式、設置布線參數后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出一個對話框，若要保存模板，選中復選框，出現圖8-19所示的保存模板對話框，輸入模板名和模板說明后單擊【Next】按鈕，將當前模板保存，屏幕彈出完成消息對話框，單擊【Finish】按鈕結束設置。圖8-18開窗口對話框圖8-19保存模板返回EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.3放置元件、焊盤和過孔

當設置了元件庫，規劃印制板邊框后，就可以在印制板上放置各種圖件，如元件、焊盤、過孔和線條等。8.3.1放置元件1.通過菜單或相應按鈕放置元件

執行菜單Place→Component或單擊放置工具欄上按鈕，屏幕彈出放置元件對話框，如圖8-20所示，在Footprint欄中輸入元件封裝名，如圖中的TO-92A；在Designator1欄中輸入元件標號，如圖中的V1；在Comment欄中輸入元件的標稱值或型號，如圖中的9013。參數設置完畢，單擊【OK】按鈕，將元件移動到適當的位置單擊鼠標左鍵放置元件。若不知道元件封裝名，可以單擊【Browse】按鈕進行瀏覽，屏幕彈出圖8-21所示的對話框，可以從中選擇元件。

EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線放置元件后，系統提示繼續放置同一類元件，元件標號自動加1（如V2），此時可以繼續放置元件，單擊【Cancel】按鈕退出放置狀態。本例中，在圖8-3所示的禁止布線框中，根據原理圖執行菜單Place→Component，依次放置電阻AXIAL0.4，電解電容RB.2/.4和三極管TO-92A，如圖8-22所示。

圖8-20放置元件對話框圖8-21瀏覽元件對話框EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線圖8-22放置元件2.從元件庫中直接放置

從元件瀏覽器中選中元件后，單擊右下角的【Place】按鈕，光標便會跳到工作區中，同時還帶著該元件封裝，將光標移到合適位置后，單擊鼠標左鍵，放置該元件，此時元件還未定義標號和標稱值。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線

3.元件屬性設置打開元件屬性的方法有兩種，大多數情況下，在放置元件過程中，元件處于懸浮狀態時，按鍵盤上的<Tab>鍵，屏幕彈出圖8-23所示的元件屬性對話框，進行元件屬性編輯；當在元件已經固定在工作區中，則可以雙擊該元件，屏幕彈出元件屬性對話框，修改元件屬性。元件屬性對話框共有Properties、Designator、Comment三個選項卡，其中Properties選項卡為該元件基本屬性，用于設置元件的標號、注釋文字（標稱值或型號）、元件封裝所在層、元件封裝所在層、元件封裝是否鎖定狀態，注釋文字的字體、大小、所在層等。若按下【Global>>】按鈕，可以進行全局修改，方法與SCH99SE中的全局修改相同。Designator選項卡和Comment選項卡，都是定義其字符的屬性，他們的項目是相同的，圖8-24所示為Designator選項卡，主要設置如圖示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.3.2放置焊盤1.放置焊盤焊盤有穿透式的，也有僅放置在某一層面上的貼片式（主要用于表面封裝元件），外形有圓形（Round）、正方形（Rectangle）和正八邊形（Octagonal）等，如圖8-25所示。圖8-25焊盤的三種基本形狀執行Place→Pad或單擊放置工具欄上按鈕，進入放置焊盤狀態，移動光標到合適位置后，單擊左鍵，放下一個焊盤，此時仍處于放置狀態，可繼續放置焊盤。

2.焊盤屬性設置在焊盤處于懸浮狀態時，按下鍵盤上的<Tab>鍵，調出焊盤屬性對話框，如圖8-26所示。

EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線對話框中，Properties選項卡主要用于設置焊盤的形狀（Shape）、大小（Size）、所在層（Layer）、編號（Designator）、孔徑（HoleSize）等，Advanced選項卡主要用于設置焊盤所在的網絡、焊盤的電氣類型及焊盤的鉆孔壁是否要鍍銅。一般自由焊盤的編號設置為0。

設置焊盤的X軸尺寸設置焊盤的Y軸尺寸設置焊盤的形狀設置焊盤的編號設置焊盤的鉆孔大小設置焊盤所在層設置焊盤旋轉的角度圖8-26焊盤屬性設置EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線在自動布線中，必須對獨立焊盤進行網絡設置，這樣才能完成布線。設置網絡的方法為：在圖8-26所示的焊盤屬性對話框中選中Advanced選項卡，在Net下拉列表框中選定所需的網絡；在手工布線中，Net下拉列表框中為NotNet（沒有網絡）。對于已經放置好的焊盤，雙擊焊盤也可以調出屬性對話框。用鼠標單擊選中的焊盤，用鼠標左鍵點住控點，可以移動焊盤。本例中，必須在輸入端、電源端及接地端添加焊盤，以便與外部連接。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.3.3放置過孔過孔用于連接不同層上的印制導線，過孔有三種類型，分別是穿透式（Multi-layer）、隱藏式（Buried）和半隱藏式（Blind）。穿透式過孔導通底層和頂層，隱藏式導通相鄰內部層，半隱藏式導通表面層與相鄰的內部層。執行菜單Place→Via或用單擊放置工具欄上按鈕，進入放置過孔狀態，移動光標到合適位置后，單擊鼠標左鍵，放下一個過孔，此時仍處于放置過孔狀態，可繼續放置過孔。過孔與焊盤不同，他是圓形的，沒有編號，也不可設置為矩形或八角形。

在放置過孔狀態下，按<Tab>鍵，調出屬性對話框。對話框中包括兩個選項卡，其中Properties選項卡設置過孔直徑、孔徑、x軸位置、y軸位置、過孔起始層和終止層、過孔所在的網絡等。本例中由于是單面板設計，無須使用過孔。返回EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.4元件布局

雖然Protel99SE提供了功能強大的自動布局，但是其布局的結果是不近人意的，往往要進行手工布局調整。元件放置完畢，應當從機械結構、散熱、電磁干擾及布線的方便性等方面綜合考慮元件布局，可以通過移動、旋轉和翻轉等方式調整元件的位置，使之滿足電路使用要求。在布局時除了要考慮元件的位置外，還必須調整好絲網層上文字符號。8.4.1印制板布局原則元件布局是將元件在一定面積的印制板上合理地排放，它是設計PCB的第一步。布局是印制板設計中最耗費精力的工作，往往要經過若干次比較，才能得到一個較滿意的布局結果。一個好的布局，首先要滿足電路的設計性能，其次要滿足安裝空間的限制，在沒有尺寸限制時，要使布局盡量緊湊，減小PCB設計的尺寸，減少生產成本。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線為了設計出質量好、造價低、加工周期短的印制板，印制板布局應遵循下列的一般原則。1.元件排列規則⑴首先布置主電路的集成塊和晶體管的位置。⑵在通常條件下，元件應布置在印制板的同一面上，只有在頂層元件過密時，才能將一些高度有限并且發熱量小的器件，如貼片電阻、貼片電容、貼片IC等放在底層。⑶在保證電氣性能的前提下，元件放置應相互平行或垂直排列，元件排列要緊湊，不允許重疊，輸入和輸出元件盡量遠離。⑷某些元器件或導線之間可能存在較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免因放電、擊穿引起以外短路。⑸帶高壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。

⑹位于板邊緣的元件，離板邊緣至少2個板厚。⑺對于四個管腳以上的元件，不可進行翻轉操作，否則將導致該元件安裝插件時管腳號不能一一對應。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑻元器件在整個板面上分布均勻、疏密一致。2.按照信號走向布局原則⑴通常按照信號的流程逐個安排各個功能電路單元的位置，以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它進行布局。⑵元件的布局應便于信號流通，使信號盡可能保持一致的方向。多數情況下，信號的流向安排為從左到右或從上到下，與輸入、輸出端直接相連的元件應當放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。3.防止電磁干擾⑴對輻射電磁場較強的元件，以及對電磁感應較靈敏的元件，應加大它們相互之間的距離或加以屏蔽，元器件放置的方向應與相鄰的印制導線交叉。⑵盡量避免高低電壓器件相互混雜、強弱信號的器件交錯在一起。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑶對于會產生磁場的元器件，如變壓器、揚聲器、電感等，布局時應注意減少磁力線對印制導線的切割，相鄰元件的磁場方向應相互垂直，減少彼此間的耦合。⑷對干擾源進行屏蔽，屏蔽罩應良好接地。⑸工作在高頻的電路，要考慮元器件間分布參數的影響。4.抑制熱干擾⑴對于發熱的元器件，應優先安排在利于散熱的位置，必要時可以單獨設置散熱器或小風扇，以降低溫度，減少對鄰近元器件的影響。⑵一些功耗大的集成塊、大或中功率管、電阻等元件，要布置在容易散熱的地方，，并與其它元件隔開一定距離。⑶熱敏元件應緊貼被測元件并遠離高溫區域，以免受到其它發熱元件影響，引起誤動作。⑷雙面放置元件時，底層一般不放置發熱元件。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線5.提高機械強度⑴要注意整個PCB板的重心平衡與穩定，重而大的元件盡量安置在印制板上靠近固定端的位置，并降低重心，以提高機械強度和耐振、耐沖擊能力，以及減少印制板的負荷和變形。⑵重15克以上的元器件，應當使用支架或卡子加以固定。⑶為了便于縮小體積或提高機械強度，可設置“輔助底板”，放置一些笨重的元件。⑷板的最佳形狀是矩形（長寬比為3:2或4:3），板面尺寸大于200×150mm時，要考慮板所受的機械強度，可加邊框加固。⑸在印制板上留出固定支架、定位螺孔和連接插座的位置。6.可調節元件的布局可調元件的布局應考慮整機的結構要求，若是機外調節，其位置要與調節旋鈕在機箱面板上的位置相適應；若是機內調節，則應放置在印制板上能夠方便調節的地方。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.4.2手工布局1.手工移動元件⑴用鼠標拖動元件移動有多種方法，比較快捷的方法是直接使用鼠標進行移動，即將光標移到元件上，按住鼠標左鍵不放，將元件拖動到目標位置。這種方法對沒有進行線路連接的元件比較方便。⑵使用Move菜單下的命令移動元件執行菜單Edit→Move→Component，光標變為“十”字，移動光標到需要移動的元件處，單擊該元件，即可將該元件移動到所需的位置，單擊鼠標左鍵放置元件。執行該命令后，在元件外單擊鼠標左鍵，屏幕彈出板上的元件清單，供選擇要移動的元件。執行菜單Edit→Move→Drag，也可以實現元件拖動。

EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑶移動元件時拖動連線的設置如果希望移動元件時，印制導線也跟著一起移動，則在進行移動前，必須進行拖動連線的系統參數設置，方法如下：執行菜單Tools→Preferences，在彈出的系統參數設置對話框，選擇Options選項卡，在ComponentDrag區的Mode下拉列表框，選中ConnectedTracks即可。⑷在PCB中快速定位元件執行菜單Edit→Jump→Component，屏幕彈出對話框，填入要查找的元件標號，單擊【OK】，光標跳轉到指定元件上。2.旋轉元件選中元件，按住左鍵不放，同時按<X>鍵進行水平翻轉；按<Y>鍵進行垂直翻轉；按空格鍵進行旋轉，旋轉的角度可以通過執行Tools→Preferences進行設置，在對話框中選中Options選項卡，在Other區中RotationStep中設置旋轉角度，默認90度。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線圖8-27所示為布局調整后并添加焊盤后的印制板圖。圖8-27元件布局圖3.元件標注的調整布局調整后，往往元件標注的位置過于雜亂，盡管并不影響電路的正確性，但可讀性變差，在電路裝配或維修時不易識別元件，所以布局結束還必須對元件標注進行調整。元件標注文字一般要求排列要整齊，方向要一致，不能將元件的標注文字放在元件的框內或壓在焊盤或過孔上。元件標注的調整采用移動和旋轉的方式進行，修改標注內容可直接雙擊該標注文字，在彈出的對話框中進行修改。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線圖8-27所示的元件布局圖，圖中元件的標注文字未調好，如元件C1、C3、R1、R2的文字方向與其它不同；元件C1、C2、C3的文字位于元件的框中，由于該元件的標注文字在頂層絲網層上，標號將被元件覆蓋。經過調整元件標注后的電路布局如圖8-28所示。圖8-28調整后的PCB布局EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線4.3D預覽Protel99SE提供有3D預覽功能，可以在電腦上直接預覽電路板的效果，根據預覽的情況可以重新調整元件布局。執行View→Boardin3D，或單擊按鈕，系統自動產生3D預覽文件，在設計管理器的Display區中，選中Components顯示元件，選中Silkscreen顯示絲網層，選中Copper顯示敷銅層，選中Text顯示標注文字。拖動Display區下方的視圖小窗口的坐標軸可以任意旋轉PCB板的3D視圖。圖8-29為圖8-28的3D視圖。

圖8-29調好布局的3D預覽圖返回EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.5元件布線所謂布線，就是使用實際的印制導線連接元件。布線的方法有自動布線和手工布線兩種，本節介紹手工布線。8.5.1印制板布線原則布線和布局是密切相關的兩項工作，布局的好壞直接影響著布線的布通率。布線受布局、板層、電路結構、電性能要求等多種因素影響，布線結果又直接影響電路板性能。⒈基本布線方法⑴直接布線。傳統的印制板布線方法起源于最早的單面印制線路板。其過程為：先把最關鍵的一根或幾根導線從始點到終點直接布設好，然后把其它次要的導線繞過這些導線布下，通用的技巧是利用元件跨越導線來提高布線效率，布不通的線可以通過頂層短路線(飛線)解決，如圖8-30所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⒉印制板布線的一般原則

⑴布線板層選擇印制板布線可以采用單面、雙面或多層，一般應首先選用單面，其次是雙面，在仍不能滿足設計要求時才選用多層板。⑵X－Y坐標布線。X－Y坐標布線指布設在印制板一面的所有導線都與印制線路板邊沿平行，而布設在另一面的所有導線都與前一面的導線正交，兩面導線的連接通過過孔（金屬化孔）實現，如圖8-31所示。頂層短路線圖8-30單面板布線處理方法圖8-31雙面板布線元件跨越導線EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線

⑵印制導線寬度原則①印制導線的最小寬度主要由導線與絕緣基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定。

一般選用導線寬度在1.5mm左右完全可以滿足要求，對于集成電路，尤其數字電路通常選0.2～0.3mm就足夠。當然只要密度允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源和地線。②印制導線的線寬一般要小于與之相連焊盤的直徑。⑶印制導線的間距原則導線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。導線越短、間距越大，絕緣電阻就越大。一般選用間距1～1.5mm完全可以滿足要求。對集成電路，尤其數字電路，只要工藝允許可使間距很小。⑷信號線走線原則①輸入、輸出端的導線盡量避免相鄰平行，平行信號線之間要盡量留有較大間隔，最好加線間地線，起到屏蔽的作用。

EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線②印制板兩面的導線應互相垂直、斜交或彎曲走線，避免平行，減少寄生耦合。③信號線高、低電平懸殊時，要加大導線的間距；在布線密度比較低時，可加粗導線，信號線的間距也可適當加大。⑸地線布設原則①一般將公共地線布置在印制板的邊緣，便于印制板安裝在機架上，也便于與機架地相連接。印制地線與印制板的邊緣應留有一定的距離（不小于板厚），這不僅便于安裝導軌和進行機械加工，而且還提高了絕緣性能。②在印制電路板上應盡可能多地保留銅箔做地線，這樣傳輸特性和屏蔽作用將得到改善，并且起到減少分布電容的作用。地線（公共線）不能設計成閉合回路，在高頻電路中，應采用大面積接地方式。③印制板上若裝有大電流器件，如繼電器、揚聲器等，它們的地線最好要分開獨立走，以減少地線上的噪聲。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線④模擬電路與數字電路的電源、地線應分開排布，這樣可以減小模擬電路與數字電路之間的相互干擾。⑤為避免各級電流通過地線時產生相互間的干擾，特別是末級電流通過地線對第一級的反饋干擾，以及數字電路部分電流通過地線對模擬電路產生干擾，通常各級的地是割裂的，不直接相連，然后再分別接到公共的一點地上。⑹模擬電路布線模擬電路的布線要特別注意弱信號放大電路部分的布線，特別是電子管的柵極、半導體管的基極和高頻回路，這是最易受干擾的地方。布線要盡量縮短線條的長度，所布的線要緊挨元器件，盡量不要與弱信號輸入線平行布線。⑺數字電路布線原則數字電路布線中，工作頻率較低的只要將線連好即可，一般不會出現太大的問題。工作頻率較高，特別是高到幾百兆赫時，布線時要考慮分布參數的影響。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線

⑻高頻電路布線原則①高頻電路中，集成塊應就近安裝高頻退耦電容，一方面保證電源線不受其它信號干擾，另一方面可將本地產生的干擾就地濾除，防止了干擾通過各種途徑（空間或電源線）傳播。②高頻電路布線的引線最好采用直線，如果需要轉折，采用45度折線或圓弧轉折，可以減少高頻信號對外輻射和相互間的耦合。管腳間的引線越短越好，引線層間的過孔越少越好。

⑼信號屏蔽原則①印制板上的元件若要加屏蔽時，可以在元件外面套上一個屏蔽罩，在底板的另一面對應于元件的位置再罩上一個扁形屏蔽罩（或屏蔽金屬板），將這兩個屏蔽罩在電氣上連接起來并接地，這樣就構成了一個近似于完整的屏蔽盒。②印制導線如果需要進行屏蔽，要求不高時，可采用印制導線屏蔽。對于多層板，一般通過電源層和地線層，既解決電源的布線問題，又可以對信號線進行屏蔽，如圖8-32所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線

⑽大面積銅箔的使用原則印制導線在不影響電氣性能的基礎上，應盡量避免采用大面積銅箔。如果必須使用大面積銅箔時，應局部開窗口，以防止長時間受熱時，導致銅箔與基板間的粘合劑產生的揮發性氣體無法排除，熱量不易散發，以致產生銅箔膨脹和脫落現象，如圖8-33所示，大面積銅箔上的焊盤連接如圖8-34所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑾印制導線走向與形狀①印制導線的拐彎處一般應取圓弧形，直角和銳角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能。②從兩個焊盤間穿過的導線盡量均勻分布。圖8-35所示為印制板走線的示例，其中（a）圖中三條走線間距不均勻；（b）圖中走線出現銳角；（c）、（d）圖中走線轉彎不合理；（e）圖中印制導線尺寸比焊盤直徑大。不合理走線合理走線(a)(b)(c)(d)(e)圖8-35PCB走線圖EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.5.2手工布線

1.布線前的準備工作⑴設置工作層

執行菜單Design→Option，打開文檔選項菜單，選中Layers選項卡，在要設置為打開狀態的工作層中的復選框內點擊打勾，選中該層。

本例中采用單面布線，所以須選中BottomLayer（底層）。

圖8-36線寬設置⑵選擇線條寬度

在PCB99SE中，執行Place→Line或單擊放置工具欄上的按鈕，放置線寬固定為10mil的連線，若在放置連線的初始狀態時，單擊鍵盤上的<Tab>鍵可以修改連線寬度，如圖8-36所示，在其中可以修改線寬和線的所在層。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線

執行Place→InteractiveRouting或單擊放置工具欄的按鈕，可放置自定義線寬的連線，下面介紹自定義線寬的方法。

執行菜單Design→Rules，屏幕彈出布線規則設置對話框，如圖8-37所示，選中Routing選項卡，在RulesClasses欄下移動滾動條至最下方，選中WidthConstraint（線寬限制），其對話框下方顯示當前的線條寬度。單擊圖中的【Properties】按鈕，屏幕彈出線寬設置對話框，如圖8-38所示，可修改線條的最大、最小和合適的線條寬度。⑶選擇連線的工作層

本例中在工作區的下方單擊BottomLayer標簽，選中工作層BottomLayer。2.為手工布線設置柵格

在進行手工布線時，如果柵格的設置不合理，布線可能出現銳角，或者印制導線無法連接到焊盤上，因此必須合理地設置捕獲柵格尺寸。

EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線設置捕獲柵格尺寸可以在電路工作區中單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇SnapGrid，屏幕彈出圖8-39所示的對話框，從中選擇捕獲柵格尺寸。3.放置印制導線

導線可放置在任何工作層上，當放置在信號層上時，就具有電氣特性，稱為印制導線；當放置在其它層時，代表無電氣特性的繪圖標志線。

本例中設計的是單面板，故布線層為BottomLayer（底層）。單擊小鍵盤上的<*>鍵，將工作層切換到BottomLayer；在布線規則設置中將布線的線寬設置為1mm。

執行菜單Place→InteractiveRouting或單擊放置工具欄上的按鈕，進入放置印制導線狀態，放置印制導線。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線在放置印制導線過程中，同時按下<Shift>+空格鍵，可以切換印制導線轉折方式，共有六種，分別是45度轉折、弧線轉折、90度轉折、圓弧角轉折、任意角度轉折和1/4圓弧轉折。圖8-40所示為連線示意圖。連線前連線后，光標上繼續連著線條完成連線的線條圖8-40連線示意圖EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線圖8-41所示為印制導線轉折方式圖。

任意角度轉折90度轉折圓弧角轉折圖8-41連線的轉折方式1/4圓弧轉折45度轉折弧線轉折EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線手工布線后的電路如圖8-42所示，其中印制導線的線寬設置為1mm，焊盤的直徑為2mm。圖8-42手工布線后的PCBEDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線4.不同板層上的布線多層板中，在不同板層上的布線應采用垂直布線法，即一層采用水平布線，則相鄰的另一層應采用垂直布線。在繪制電路板時，不同層之間銅膜線的連接依靠過孔(金屬化孔)實現。對于雙面板或多層板的連線，如果線條在走線時被同一層的另一個線條所阻擋，如圖8-43所示，在被阻擋前可通過過孔連接，其孔壁的金屬轉到另一層來繼續走線，如圖8-44所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線5.編輯印制導線屬性雙擊PCB中的印制導線，屏幕彈出圖8-45所示的印制導線屬性對話框，可以修改印制導線的屬性。其中：Width設置印制導線的線寬；Layer設置印制導線所在層；Net用于選擇印制導線所屬的網絡，在手工布線，由于不存在網絡，所以是NoNet（在自動布線中，由于裝載了網絡，可以在其中選擇具體的網絡名）；Locked用于設置銅膜是否鎖定。

在印制板設計中，一般地線和電源線要加寬一些，本例中將地線寬度修改為3mm，如圖8-46所示。返回EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.6PCB元件設計設計印制電路板需要用到元件的封裝，雖然Protel99SE中提供了幾十個元件封裝庫，但隨著電子技術的迅速發展，新型元器件層出不窮，不可能由元件庫全部包容，這就需要用戶自己設計元件的封裝。PCB封裝實際上就是由元件外觀和元件引腳組成的圖形，他們大致都是由兩部分組成：外形輪廓和元件引腳。外形輪廓在PCB上是以印刷油漆的形式體現，；元件引腳在PCB上是以焊盤的形式體現。因此，各引腳的間距就決定了該元件相應焊盤的間距，這是與原理圖元件圖形的引腳是不同的。例如：一個1/4W的電阻與一個2W的電阻在原理圖中的元件圖形是沒有區別的，而其在PCB中元件卻有外形輪廓的大小和焊盤間距的大小之分。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.6.1繪制元件封裝的準備工作在繪制封裝之前，首先收集元器件的封裝信息。封裝信息主要來源于元器件生產廠家提供的用戶手冊。如果沒有所需元器件的用戶手冊，可以上網查找元器件信息，一般通過訪問該元器件的廠商或供應商網站可以獲得相應信息。在查找中也可以通過搜索引擎進行，如或等。如果有些元件找不到相關資料，則只能依靠實際測量，一般要配備游標卡尺，測量時要準確，特別是集成塊的管腳間距。元件封裝設計時還必須注意元器件的輪廓設計，元器件的外形輪廓一般放在PCB的絲印層上，要求要與實際元器件的輪廓大小一致。如果元件的外形輪廓畫得太大，浪費了PCB的空間；如果畫得太小，元件可能無法安裝。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.6.2PCB元件設計基礎在PCB99SE中，執行菜單，在出現的對話框中單擊圖標，進入PCB元件庫編輯器，并自動新建一個元件庫PCBLIB1.LIB。如圖8-47所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線1.新建元件庫進入PCB元件庫編輯器后，系統自動新建一個元件庫，該元件庫的缺省文件名為PCBLIB1，庫文件名可以修改。同時，在元件庫中，程序已經自動新建了一個名為PCBCOMPONENT_1的元件，可以用菜單Tools→RenameComponent來更名。2.元件庫管理器PCB元件庫編輯器中的元件庫管理器與原理圖庫元件管理器類似，在設計管理器中選中BrowsePCBLib可以打開元件庫管理器，在元件庫管理器中可以對元件進行編輯操作，元件管理器如圖8-48所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.6.3采用設計向導方式設計元件封裝Protel99SE中提供了封裝設計向導，常見的標準封裝都可以通過這個工具來實現封裝設計。1.常用的元件標準封裝Protel99SE的封裝設計向導可以設計常見的標準封裝，主要有以下幾類。⑴Resistors（電阻）電阻只有兩個管腳，有插針式和貼片式兩種封裝。隨著電阻功率的不同，電阻的體積大小不同，對應的封裝尺寸也不同。插針式電阻的命名一般以“AXIAL”開頭；貼片式電阻的命名可自由定義。圖8-49所示為兩種類型的電阻封裝。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑵Diodes（二極管）二極管的封裝與電阻類似，不同之處在于二極管有正負極的分別。圖8-50所示為二極管的封裝。⑶Capacitors（電容）電容一般只有兩個管腳，通常分為電解電容和無極性電容兩種，封裝形式也有插針式封裝和貼片式封裝兩種。一般而言，電容的體積與耐壓值和容量成正比。圖8-51所示為電容封裝。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑷DIP（雙列直插封裝）DIP為目前最常見的集成塊封裝形式，制作時應注意管腳數、同一列管腳的間距及兩排管腳間的間距等，如圖8-52所示。⑸SOP（雙列小貼片封裝）SOP是一種貼片的雙列封裝形式，幾乎每一種DIP封裝的芯片均有對應的SOP封裝，與DIP封裝相比，SOP封裝的芯片體積大大減少。圖8-53所示為SOP封裝圖。⑹PGA（引腳柵格陣列封裝）PGA是一種傳統的封裝形式，其引腳從芯片底部垂直引出，且整齊地分布在芯片四周，早期的80X86CPU均是這種封裝形式。圖8-54所示為PGA封裝圖。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑺SPGA（錯列引腳柵格陣列封裝）SPGA與PGA封裝相似，區別在于其引腳排列方式為錯開排列，利于引腳出線，如圖8-55所示。⑻LCC（無引出腳芯片封裝）LCC是一種貼片式封裝，這種封裝的芯片的引腳在芯片的底部向內彎曲，緊貼于芯片體，從芯片頂部看下去，幾乎看不到引腳，如圖8-56所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線這種封裝方式節省了制板空間，但焊接困難，需要采用回流焊工藝，要使用專用設備。⑼QUAD（方形貼片封裝）QUAD為方形貼片封裝，與LCC封裝類似，但其引腳沒有向內彎曲，而是向外伸展，焊接比較方便。QUAD封裝包括QFG系列，如圖8-57所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑽BGA（球形柵格陣列封裝）BGA為球形柵格陣列封裝，與PGA類似，主要區別在于這種封裝中的引腳只是一個焊錫球狀，焊接時熔化在焊盤上，無需打孔，如圖8-58所示。⑾SBGA（錯列球形柵格陣列封裝）SBGA與BGA封裝相似，區別在于其引腳排列方式為錯開排列，利于引腳出線，如圖8-59所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑿EdgeConnectors（邊沿連接）EdgeConnectors為邊沿連接封裝，是接插件的一種，常用于兩塊板之間的連接，便于一體化設計，如計算機中的PCI接口板。其封裝如圖8-60所示。2.使用設計向導繪制元件封裝采用設計向導繪制元件一般針對符合通用的標準元件。下面以雙列直插式16腳IC的封裝DIP16為例介紹設計方法。⑴進入PCB元件庫編輯器后，執行菜單Tools→NewComponent新建元件，屏幕彈出元件設計向導，如圖8-61所示，選擇【Next】按鈕進入設計向導（若選擇【Cancel】按鈕則進入手工設計狀態）。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑵單擊【Next】按鈕，進入元件設計向導，屏幕彈出圖8-62所示的對話框，共有12種基本封裝供選擇，包括電阻、電容、二極管、連接器及集成電路等常用封裝，圖中選中的為雙列直插式元件DIP，對話框下方的下拉列表框用于設置單位制。⑶選中元件的基本封裝后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-63所示的對話框，用于設定焊盤的直徑和孔徑，可直接修改圖中的尺寸。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑷定義好焊盤的尺寸后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-64所示的對話框，用于設置相鄰焊盤的間距和兩排焊盤之間的距離，圖中分別設置為100mil和600mil。

⑸定義好焊盤間距后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-65所示的對話框，用于設置元件邊框的線寬，圖中設置為10mil。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑹定義好線寬后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-66所示的對話框，用于設置元件的管腳數，圖中設置為16。⑺定義管腳數后，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出圖8-67所示的對話框，設置元件封裝名，圖中設置為DIP16。名稱設置完畢，單擊【Next】按鈕，屏幕彈出設計結束對話框，單擊【Finish】按鈕結束元件設計，屏幕顯示剛設計好的元件，如圖8-68所示。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線采用設計向導可以快速繪制元件的封裝，繪制時一般要先了解元件的外形尺寸，并合理選用基本封裝。對于集成塊應特別注意元件的管腳間距和相鄰兩排管腳的間距，并根據管腳大小設置好焊盤尺寸及孔徑。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線8.6.4手工繪制元件封裝

手工繪制方式一般用于不規則的或不通用的元件設計。下面以圖8-69所示的貼片式14腳集成塊的封裝SO-14為例介紹元件封裝手工設計的具體步驟。

⑴創建新元件

若新建一個PCBLIB元件庫，系統將自動創建一個缺省名為PCBCOMPONENT_1的PCB元件。若在一個已經存在的元件庫再次創建一個新元件，執行菜單Tools→NewComponent，屏幕彈出圖8-61所示的元件設計向導，選擇【Cancel】按鈕進入手工設計狀態，系統自動創建一個名為PCBCOMPONENT_1的新元件。EDA技術基礎-2--第8章PCB手工布線⑵根據實際元件確定元件焊盤之間的間距、兩排焊盤間的間距及焊盤的直徑。SO-14是標準的貼片式元件封裝，焊盤設置為：80mil×25mil，形狀為Round；焊盤之間的間距50mil；兩排焊盤間的間距220mil；焊盤所在層為Toplayer（頂層）。⑶執行菜單Tools→LibraryOptions設置文檔參數，將可視柵格1設置為5mil，可視柵格2設置為20mil，捕獲柵格設置為5mil。⑷執行Edit→Jump→Reference將光標跳回原點（0，0）。⑸執行菜單Place→Pad放置焊盤，按下〈Tab〉鍵，彈出焊盤的屬性對話框，設置參數如下。X-Size：80mil；Y-Size：25mil；Shape：Round；Designator：1；Layer：TopLayer；其它默認。退出對話框后，將光標移動到原點，單擊鼠標左鍵，將焊盤1放下。⑹依次以50mil為間距放置焊盤2～7。EDA技術基礎-2--第8章PC