实现印制电路设计

8.4.3　Protel实现印制电路设计

（1）印制电路板设计的基本步骤

①利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表。当然，有些特殊情况下，如电路板比较简单、已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计，直接进入PCB设计系统，在PCB设计系统中，可以直接取用零件封装，人工生成网络表。手工更改网络表，将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等；将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二极管、三极管等。

②画出自己定义的非标准器件的封装库。建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB库专用设计文件。

③设置PCB设计环境和绘制印刷电路的板框含中间镂空等。

·进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境，包括设置格点大小和类型、光标类型、板层参数、布线参数等。大多数参数都可以用系统默认值，而且这些参数经过设置之后，符合个人的习惯，以后无须再去修改。

·规划电路版，主要是确定电路版的边框，包括电路版的尺寸大小等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm的螺丝可用6.5～8mm的外径和3.2～3.5mm内径的焊盘，对于标准板可从其他板或PCB izard中调入。

注意：在绘制电路版的边框前，一定要将当前层设置成Keep Out层，即禁止布线层。

④打开所有要用到的PCB库文件后，调入网络表文件和修改零件封装。这一步是非常重要的一个环节，网络表是PCB自动布线的灵魂，也是原理图设计与印象电路版设计的接口，只有将网络表装入后，才能进行电路版的布线。在原理图设计的过程中，ERC检查不会涉及零件的封装问题。因此，原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。当然，可以直接在PCB内人工生成网络表，并且指定零件封装。

⑤布置零件封装的位置，也称零件布局。Protel 99可以进行自动布局，也可以进行手动布局。如果进行自动布局，运行“Tools”下面的“Auto Place”，用这个命令，需要有足够的耐心。布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件，按住鼠标左键不放，拖住这个元件到达目的地，放开左键，将该元件固定。Protel 99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐。使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件，然后旋转、展开和整理成组，就可以移动到板上所需位置上了。当简易的布局完成后，使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。

提示：在自动选择时，使用Shift＋X或Y和Ctrl＋X或Y可展开和缩紧选定组件的X、Y方向。

注意：零件布局，应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。先布置与机械尺寸有关的器件，并锁定这些器件，然后是大的占位置的器件和电路的核心元件，再是外围的小元件。

⑥根据情况再作适当调整，然后将全部器件锁定。假如板上空间允许则可在板上放上一些类似于实验板的布线区。对于大板子，应在中间多加固定螺丝孔。板上有重的器件或较大的接插件等受力器件边上也应加固定螺丝孔，有需要的话可在适当位置放上一些测试用焊盘，最好在原理图中就加上。将过小的焊盘过孔改大，将所有固定螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等。放好后用VIEW 3D功能察看一下实际效果，存盘。

（2）印制电路板布线规则

布线规则设置是印刷电路版设计的关键之一，需要丰富的实践经验。线规则是设置布线的各个规范（使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓扑结构等部分规则，可通过Design-Rules的Menu处从其他板导出后，再导入这块板）这个步骤不必每次都要设置，按个人的习惯，设定一次就可以。选Design-Rules一般需要重新设置以下几点。

①安全间距（Routing标签的Clearance Constraint）。它规定了板上不同网络的走线焊盘过孔等之间必须保持的距离。一般板子可设为0.254mm，较空的板子可设为0.3mm，较密的贴片板子可设为0.2～0.22mm，极少数印制板加工厂家的生产能力在0.1～0.15mm，假如能征得厂家同意就能设成此值。0.1mm以下是绝对禁止的。

②走线层面和方向（Routing标签的Routing Layers）。此处可设置使用的走线层和每层的主要走线方向。请注意贴片的单面板只用顶层，直插型的单面板只用底层，但是多层板的电源层不是在这里设置的（可以在Design-Layer Stack Manager中，单击顶层或底层后，用Add Plane添加，用鼠标左键双击后设置，单击本层后用Delete删除），机械层也不是在这里设置的（可以在Design-Mechanical Layer中选择所要用到的机械层，并选择是否可视和是否同时在单层显示模式下显示）。

③过孔形状（Routing标签的Routing Via Style）。它规定了手工和自动布线时自动产生的过孔的内、外径，均分为最小、最大和首选值，其中首选值是最重要的。

④走线线宽（Routing标签的Width Constraint）。它规定了手工和自动布线时走线的宽度。整个板范围的首选项一般取0.2～0.6mm，另添加一些网络或网络组（Net Class）的线宽设置，如地线、＋5V电源线、交流电源输入线、功率输出线和电源组等。网络组可以事先在Design-Netlist Manager中定义好，地线一般可选1mm宽度，各种电源线一般可选0.5～1mm宽度，印制板上线宽和电流的关系大约是每毫米线宽允许通过1安培的电流，具体可参看有关资料。当线径首选值太大使得SMD焊盘在自动布线无法走通时，它会在进入到SMD焊盘处自动缩小成最小宽度和焊盘的宽度之间的一段走线，其中Board为对整个板的线宽约束，它的优先级最低，即布线时首先满足网络和网络组等的线宽约束条件。

⑤敷铜连接形状的设置（Manufacturing标签的Polygon Connect Style）。建议用Relief Connect方式导线宽度Conductor Width取0.3～0.5mm 4根导线45°或90°。其余各项一般可用它原先的缺省值，而布线的拓扑结构、电源层的间距和连接形状匹配的网络长度等项可根据需要设置。选Tools-Preferences，其中Options栏的Interactive Routing处选Push Obstacle（遇到不同网络的走线时推挤其他的走线，Ignore Obstacle为穿过，Avoid Obstacle为拦断）模式并选中Automatically Remove（自动删除多余的走线）。Defaults栏的Track和Via等也可改一下，一般不必去改动它们。在不希望有走线的区域内放置FILL填充层，如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布线层，要上锡的在Top或Bottom Solder相应处放FILL。