|
|
PCB 手工布线
PROTEL99SE所提供给我们的PCB设计方法有手工布线和自动布线两种。虽然自动布线的功能强大，但对于只有十来个分离元件的较为简单的电路，可以直接进行手工布线，而不必采用自动布线。况且，大多数情况下，由于采用自动布线后的线条往往不够整齐和不够美观，甚至还不合理，所以还要进行手工布线用以修整。
8．1 设置PCB元件库
对PCB的编辑，只有在已经装入所需的PCB封装元件库的条件下才可以进行。在进行PCB设计前，首先要知道将会用到那些元件，这些元件都各自存在于系统的那一个PCB元件库中，有些特殊的元器件可能系统的元件库中还不曾包含进来，这还要求我们用系统提供的PCBLIB元件库编辑器制作该特殊元件，最后将这些元件所在的库一一添加进当前库（Libraries）中。只有这样，这些元件才能被放置到图幅中来。下面介绍添加和移除元件库的方法。设所用到的元件一律存在于系统提供的AdvPCB.ddb设计数据库中的PCB_ FootPrints.lib封装元件库。
进入PCB界面，点击常用工具栏中的 图标以打开设计管理器，点击设计管理器中的 标签，点击Browse框架内的下拉列表，移动光标至Library行时点击，出现如图8-1所示的PCB元件封装管理器。
缺省状态下，PCB将装入AdvPCB.ddb设计据库中的PCB FootPrints.lib封装元件库，该设计数据
库的默认路径为：C:\Program files\ Design Explorer 99 SE\ Library\ Pcb\ Generic Footprints\ Advpcb.ddb。其中包含最常用电阻器、电容器、二三极管、双列直插和表面贴装式集成电路等的封装外形。大多数情况下，这些元器件基本基本够用了。
按Browse框架内的 按钮，弹出PCB Libraries对话框，如图8-2所示。
双击下方框内C:\PROGRAM\…..\AdvPCB.ddb\
PCB FootPrints.lib文件名，按 钮实现移除。
在图8-2搜寻框内找到C:\Program files\ Design Explorer 99 SE\ Library\ Pcb\ Generic Footprints\路径路径下的Advpcb.ddb设计数据库文件，双击之，按 钮实现装入。
若有存在于别的路经下的某元器件库中的元器件需要使用，可以继续用上述方法添加进来。
图8-2 添加和移除元件库
8．2 规划电路板尺寸
印制电路板总有一定的外观形状和外观尺寸，设计电路板前需要先规划一下，大多数情况下为规则形状，如矩形，也可以有其他形状的。
规划电路板实际上就是确定电路板边框的外观形状和外观尺寸。
定义的方法有多种，总体可分为手工定义和系统自动定义。
8．2．1手工定义一个PCB板
对电路板边框的定义要满足系统对电路板边框的要求，主要是对层的要求。系统要求将电路板边框定义在Keep Out层上，即在Keep Out层上画边框线。
1：按Pege Up或Pege Down以缩放工作区界面到适当大小。
2：执行菜单命令View\Tooge Unit以转换公制/英制度量单位，这里用英制。
3：点击工作区下方的层标签KeepOutLayer层，以便采用该层定义PCB的边框。
4：点击放置工具栏上的 图标，在绘图区幅面左下角处点击一下，该点即为相对坐标原点o（0，0），沿此点往右为+x轴，往上为+y轴。
5：点击放置工具栏上的 图标，以设置边框线。此时光标上连着十字形，表示处于画线状态，在图幅上某点处点击一下，决定了该点为线条起点，往+x方向移动光标至x轴上某另一点，再点击一下光标，决定了该点为一条水平边框线的终点。按鼠标右键，以撤销连着的该边框线的连线。
5：用同样的方法画出其余三条边框线，注意要可靠闭合。
上述方法在画线的时候靠眼睛辨别，很难确定线条长度，难以在该闭合处闭合，且容易在顶点处产生45°斜面。我们只有在画线时时刻注意状态栏左部的坐标信息，以便确定每一个顶点的坐标位置，才能顺利完成边框线的绘制。
还可以用如下的方法在键盘上输入坐标位置以决定线条的起点和终点，且边框线可一气呵成。
在上述1、2、3、4步骤之后，规划一下一个电路板边框的四个顶点的坐标，例如要设置一个长为4000、宽为3000的电路板边框，如图8-3：a点为1000，1000；b点为5000，1000；c点为5000，4000；d点为1000，4000；最后回到a点为1000，1000。
同上述5，点击放置工具栏上的 图标，以设置边框线。此时光标上连着十字形，表示处于画线状态，按一下快捷键J，接着再按快捷键L，弹出相对于原点位置的对话框，如图8-4所示。
在X栏和Y栏输入a点的x轴和y轴坐标1000mil、1000mil，连按三次回车键；
此时又一次按快捷键J，接着再按快捷键L，弹出相对于原点位置的对话框；
在X栏和Y栏输入b点的x轴和y轴坐标5000mil、1000mil，连按三次回车键；
此时又一次按快捷键J，接着再按快捷键L，弹出相对于原点位置的对话框；
在X栏和Y栏输入c点的x轴和y轴坐标5000mil、4000mil，连按三次回车键；
此时又一次按快捷键J，接着再按快捷键L，弹出相对于原点位置的对话框；
在X栏和Y栏输入d点的x轴和y轴坐标1000mil、4000mil，连按三次回车键；
此时又一次按快捷键J，接着再按快捷键L，弹出相对于原点位置的对话框；
在X栏和Y栏输入a点的x轴和y轴坐标1000mil、1000mil，连按三次回车键；
一个4000mil×3000mil的PCB边框已经设置好。用这种快捷键的方法比用移动光标的方法的最突出的优点是定位准确，顶点可靠闭合，不会在顶点产生45°斜面。
8．2．2使用制板向导创建PCB板
上述用手工的方法通过移动和点击光标设置电路板边框，还通过快捷键从键盘上输入顶点来设置电路板边框。下面介绍用系统提供的电路板向导器创建电路板边框，方便快捷，他不但可以快速设置方形、圆形、椭圆形等多种电路板，甚至可以设置计算机系统标准总线上含有 “金手指”的电路板。
执行菜单命令File/New，弹出建立新文件对话框，见图8-5所示。
图8-6 选择电路板的类型
点击Wizards向导标签，双击Printed Circuit Board WizardPCB向导图标，出现欢迎画面 ，按 钮，出现选择PCB类型对话框，见图8-6所示。
该向导可以创建多达10种PCB类型，如各种标准总线电路板和含有金手指电路板等，选择第一行的Custom Made Board的自定义板，按Next钮，出现定义边界等选项对话框，见图8-7所示。
图8-7 定义电路板边界
在该对话框中可选择矩形（Rectangu）、圆形（Circul）、椭圆形（Custo）三种大的类型的电路板。若设置Rectangu为矩形或Custo椭圆形，则在Width栏内置宽度，在Height栏内置高度；若设置Circul为圆形，则在Radius栏内置直径。
本例选择矩形（Rectangu），在Width栏内置宽度和在Height栏内置高度分别设为4000mil和2500mil，在Boundary Layer内选择Keep Out Layer。其余采用缺省值便可，不必修改。按Next钮，出现确认边框尺寸消息框，见图8-8所示。
图8-8 确认边框尺寸消息框
此时可进一步修改长和宽的数值，然后按 钮，进入下一步的设置边框缺角对话框，见图8-9所示。
图8-9 定义电路板缺角
移动光标到各个缺角的数字上点击，即可修改该缺角的长宽，对不需要缺角的，要求都输入0。按 钮。进入开窗口对话框。见图8-10所示。
图8-10 开窗口对话框
可修改窗口的上下左右的位置和长、宽，修改方法同修改缺角是一样的。若不需要开窗口，则可将四个数据均设置为0。按 钮，进入指定电路板基本信息输入框。见图8-11所示。
图8-11 电路板基本信息输入框
按要求输入完毕后，按 钮，进入设置电路板层数及设置双层板引线孔是否有孔壁金属化要求的对话框，见图8-12所示。
图8-12 设置电路板层数对话框
其1~5行选项分别为
1） 双面板金属化孔
2） 双面板非金属化孔
3） 四层板
4） 六层板
5） 八层板
大多数情况下，选择首行双层板需要孔壁金属化；由于几个选项中没有单面板可供选择，如果要制作单面板，则可选择第二行，虽然也是双面板，但不需要孔壁金属化，就如同单面板的孔是一样的。选择某项后按 钮，弹出过孔形式对话框，见图8-13所示。
图8-13 孔形式对话框
该对话框提供两种过孔形式供选择，当选择 时表示仅支持直通式过孔，双面板和单面板必须选择此项，当选择 时，表示支持盲孔式过孔，适合多层板。当选择某项后按 钮，弹出元件安装形式和孔间穿线形式对话框。见图8-14所示。
图8-14 元件安装形式和孔间穿线形式对话框
其中，元件安装形式有两种选择， 为表面贴装元件，当选择此项以后，可进一步选择双面都可以焊接元件焊是仅可在一面焊接元件。
为通孔直插式元件，当选择此项以后，可进一步选择集成电路两孔间可走过一根线、两根线还是三根线。进一步按 钮，弹出过孔和走线线径、线间距设置对话框，见图8-15所示。
图8-15 过孔和走线线径、线间距设置对话框
该对话框依次可设置走线宽度、过孔外径、过孔内径和最小线间间距。按 钮，弹出保存对话框，按 钮，弹出完成消息对话框，见图8-16所示。按 钮结束设置。
图8-16 电路板边框设置完成消息框
8．3放置元件、焊盘和过孔
当设置了元件库，并设置了电路板边框后，就可以在电路板上放置各种各样的元素了，如元件、焊盘、过孔和线条等。
一、放置元件
PCB99SE提供了多种放置元件到图幅上的渠道，具体的分为手工的和自动的两大类。手工的如通过菜单Place、元器件工具图标 、元件库浏览器等；自动的如通过网络表、同步传送器等。这里仅介绍手工放置的几种方法，自动放置留待下一章介绍。
1．通过菜单命令Place或元器件工具图标 放置元件
通过菜单命令Place或元器件工具图标 放置元件的效果是相同的，点击下拉菜单Place，弹出下拉菜单，在下拉菜单中点击Component…弹出放置元件对话框。见图8-17所示。
若点击元器件工具图标 ，同样弹出如图8-17所示的放置元件对话框。
8-17 放置元件对话框
在该对话框中，Footprint栏输入元件封装类型，如1/4W电阻器为AXIAL0.4；Designat栏输入元件标号，如R1；Component栏输入元件的参数（电阻器、电容器等为输入参数，二极管、三极管和集成电路等为输入型号）。
如果对Footprint栏的元件所对应的符号记不住则无法填写，可通过其后的 按钮点击查看，当按下 按钮后，弹出查看元件对话框，如图8-18所示。
图8-18 查看元件对话框
通过点击滚动条内的元件名称，观察该元件名称所对应的封装形状，选择到合适的元件后按 按钮可关闭该对话框，回到原设置元件对话框，此时Footprint栏内自动输入了所观察到的元件封装图形所对应的元件封装名称。按 按钮，对话框消失，该元件封装图形包括元件序号、元件参数（或型号）等文字一同连在光标上，等待定位。
图8-19 元件随着光标而移动
移动光标到适当位置，按鼠标左键，将该元件固定下来。见图8-19所示。
此时重又弹出设置元件对话框，可继续添加下一个元件，也可按 按钮取消操作。
2．通过元件浏览器放置元件
打开PCB元件封装管理器，见图8-1。按Component列表框右侧滚动条，观察列表项元件符号，点击某符号，可在其下显示该封装元件符号所对应的元件封装外形。按Component列表框下部的 按钮，可取得该元件粘在光标上，在幅面上的合适位置按鼠标左键固定之。同图8-19相似。
3．元件的属性
能够放置到图幅上的任意一个元素都有其特定的属性，也可修改之，元件也不例外。
打开元件属性的方法也是多种多样的，大多数情况下，在刚取得元件尚未固定之前，元件还粘在光标上时，按一下键盘上的Tab键就可打开元件的属性对话框以便编辑和修改元件的属性；在元件已经固定到图幅上以后，通过双击鼠标左键，同样能打开元件的属性对话框。元件属性对话框如图8-20所示。
图8-20 元件基本属性对话框 图8-21 元件序号字符属性对话框
他有三个标签，其中Properties为该元件基本属性；Designator为该元件序号的字符所对应的属性，见图8-21所示；Comment为为该元件参数（或符号）的字符所对应的属性，与图8-21所示的元件序号字符属性对话框完全相同。
先叙述Properties属性
该属性有十项，前七项是输入属性，分别为：
1） Designator：定义该元件的序号；
2） Comment：定义该元件的参数（或符号）；
3） Footprint：定义该元件的封装名称；
4） Layer：定义该元件所在的层；
5） Rotation：定义该元件倾斜角度；
6） X-Location：定义该元件距原点在X轴向的位置；
7） Y-Location：定义该元件距原点在Y轴向的位置；
后三项为单选项，分别为：
1） Lock Prims：定义该元件上的元素如线条或焊盘是否不可以解体；
2） Locked：定义该元件是否处于锁定状态；
3） Selection：定义该元件是否处于选择状态。
大多数情况下，只需要对前两项Designator、Comment予以编辑和修改即可，其余的可选择默认的缺省值。
现叙述Designator和Comment的属性，由于是定义其字符的属性，所以他们的项目是相同的，见图8-21所示。
1）Text：对Designator，定义序号；对Comment，定义参数（或型号）
2）Height：定义字符的高度；
3）Width：定义组成字符所用线条的宽度；
4）Layer：定义该字符所在的层；
5）Rotation：定义该字符倾斜角度；
6）X-Location：定义该字符距原点在X轴向的位置；
7）Y-Location：定义该元件距原点在Y轴向的位置；
8）Font：定义该字符的字体，可三选一，分别为Default、Sans Serif、Serif。
后两项为单选项，分别为：
1） Hide：定义该字符是否隐藏（即不显示）；
2） Mirror：定义该字符是否处于镜像状态（即反字）；
二、放置焊盘
如同放置元件相类似的，PCB99SE同样提供了多种放置焊盘到图幅上的渠道，如通过菜单Place、焊盘工具图标 等。
1． 放置焊盘
通过菜单命令Place或焊盘工具图标 放置焊盘的效果是相同的，点击下拉菜单Place，弹出下拉菜单，在下拉菜单中点击Pad。即出现了一个焊盘粘在光标上；若点击焊盘工具图标 ，同样出现了一个焊盘粘在光标上。移动光标到图幅的适当位置，点击鼠标左键可固定之，设置适当的属性，可选择三种形状的焊盘。见图8-22所示。需要说明的是，元器件封装图形的各个引线端上均设置了一个焊盘，见图8-19所示，与这里所放置的焊盘本质上没有不同之处。
图8-22 焊盘及其焊盘的三种基本形状
2．焊盘的属性
在刚取得焊盘尚未固定之前，焊盘还粘在光标上时，按一下键盘上的Tab键就可打开焊盘的属性对话框以便编辑和修改该焊盘的属性；在焊盘已经固定到图幅上以后，通过双击鼠标左键，同样能打开焊盘的属性对话框。焊盘属性对话框如图8-23所示。
图8-23 焊盘属性对话框
主选项卡 的含义为：
设置是否可在不同层中设置焊盘不同的大小和形状，当该项未选中时，其 、 和 可选且底层和顶层是相同的；当该项选中时，其 、 和 不可选，只有到 选项卡中去设置在各层的尺寸和形状。默认为未选中状态。
设置焊盘在x轴向尺寸；
设置焊盘在y轴向尺寸；
设置焊盘形状，有三个可选：
圆形，为默认状态；
为矩形；
为八角形。
Attributes框架下的选项分别为：
焊盘号
孔径
所在的层
旋转角度
在x轴位置
在y轴位置
锁定状态
选择状态
在顶层或底层设置测试点
三、放置过孔
如同放置元件和焊盘相类似的，PCB99SE也同样提供了多种放置过孔到图幅上的渠道，如通过菜单Place、过孔工具图标 等。
1．放置过孔
通过菜单命令Place或过孔工具图标 放置过孔的效果是相同的，点击下拉菜单Place，弹出下拉菜单，在下拉菜单中点击Via。即出现了一个过孔粘在光标上；若点击过孔工具图标 ，同样出现了一个过孔粘在光标上。移动光标到图幅的适当位置，点击鼠标左键可固定之。其形状如图8-24所示，与焊盘相比，他没有编号，也不可设置为矩形和八角形。
图8-24 过孔的形状
2．过孔的属性
在刚取得过孔尚未固定之前，过孔还粘在光标上时，按一下键盘上的Tab键就可打开过孔的属性对话框以便编辑和修改该过孔的属性；在过孔已经固定到图幅上以后，通过双击鼠标左键，同样能打开过孔的属性对话框。过孔属性对话框如图8-25所示。分别可设置直径、孔径、起始层、终止层、x轴位置、y轴位置、所属网络、锁定状态、选择状态、和测试点。
图8-25 过孔属性对话框
8.4 元件布局
虽然PROTEL99SE提供了功能强大的自动布局，但是其布局的结果是不近人意的，往往必须进行手工布局。印制板布局是通过移动元件的位置、旋转和翻转元件的角度使之满足电路使用要求所进行的操作。印制电路板的布局是决定印制电路板设计是否成功和是否满足使用要求的最重要的环节之一。
8.4.1 印制板布局原则
在一块板上按电路图把元器件组装成电路，首先必须考虑元器件在电路板上的结构布局问题。布局的优劣不仅影响到电路板的走线、调试、维修以及外观，也对电路板的电气性能有一定影响。
电路板结构布局也没有固定的模式，不同的人所进行的布局设计有不同的结果，这不足为奇。但有如下一些供参考的原则：
1．首先布置主电路的集成块和晶体管的位置。一般可依照相邻原则和信号流向原则布置。所谓相邻原则是互连线多的元件尽可能相邻排列，以减小引线长度。信号流向原则是指元器件按信号传输次序排列，以减小相互间的耦合干扰。当芯片多而板面有限时，则布成一个“U’’字形，“U”字形的口一般应尽量靠近电路板的引出线处，以利于第—级的输入线、末级的输出线与电路板引出线之间的连线。此外，集成块之间的间距（即空余面积）应视其周围元器件的多少而定。
2．安排其他电路元器件（电阻、电容、二极管等）的位置。其原则是，按级就近布置。换句话说，各级元器件围绕各级的集成块或晶体管布置。如果有发热量较大的元器件，应考虑其发热对周边器件的影响，特别是对热敏感器件的影响。可将热敏感器件安置在离热源较远处，同时给发热器件留下合适的散热途径和散热空间，注意集成电路和晶体管也是热敏感器件，其间距也应足够大些。
3．电路板的布局还应注意美观和检修方便，疏密要均匀，尤其要注意元件不可太密，否则插件安装时，元件相互拥挤，元件引脚插不进电路板孔，甚至导致相邻焊盘短路，集成块的安置方式应尽量一致，电阻、电容等元器件要横平竖直。
4．应考虑引线接插件的位置，应使连接尽可能短。在布置接插件时，应有一定的空间使得安装后的插座能方便地与插头连接而不至于影响其他部分。
5．对于四个引脚以上的元件，不可进行翻转操作，否则将导致该元件安装插件时引脚号不能一一对应；
6．要注意重量较大的元件在电路板上的重心平衡；
7．变压器位置要互相垂直放置，否则易引起相互感应而破坏电路性能；
8．各集成电路电源两引脚都要并联一个损耗小的0.1UF的退耦电容并就近放置；
9．最后，还应考虑在电路板周边留有适当的边框，以便安装；螺钉孔四周要留有足够的空间，以防固定螺钉时引起短路。
8.4.2 元件布局操作
1．元件的移动
左键压住元件并拖动。
2．元件的旋转
左键压住元件并按Space键数次。默认情况下，每按一下Space，逆时针旋转90°。若有其他角度要求，执行菜单Tools命令下的_Preferences…，弹出 优选项对话框，点击 选项卡，在 栏下，可修改 数值而实现其他角度值的旋转，见图8-26所示。
图8-26 电路板图优选项设置对话框
3．元件的翻转
左键压住元件按x键实现左右翻转，按y键实现上下翻转。
4．选中整体移动、旋转、翻转
电路板图中的元件选择方法与电路图元件选择方法是相同的，这里不再复述。在选中元件后，可以用上述介绍的元件的移动、旋转和翻转功能实现布局。
5．利用菜单命令对齐元件和均匀尺寸
在选择一批非对齐或非均分的元件后，执行菜单命令Tools下的Align Components下的Align…，弹出Align Components对话框，如图8-27所示，可选择水平方向或垂直方向上的左中右或上中下对齐、均分和不操作。
图8-27 对齐元件对话框 |
阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！
曾经有一段真挚的爱情摆在我的面前，我没有珍惜，现在想起来，还好我没有珍惜……
|
发表于 2011-7-26 16:38:47
