电子线路设计——Protel DXP 2004 SP2教学课件 顾滨 第7章 PCB图设计常用操作功能.ppt 65页

顾滨主编 第7章PCB图设计常用操作功能7.1确定合适的元件封装7.2生成网络表7.3新建PCB文件7.4如何设置PCB板图纸7.5载入元件封装和导入网络表7.6PCB板布局7.7自动布线 7.1确定合适的元件封装在上一章中我们已经了解了什么是封装，那，双击进入元件属性对话框（图7-2）么在绘制好的原理图中查看元件的封装是否正确、合适，以便PCB设计。以第二章中三端稳压电源为例具体操作如下：在原理图中选择合适元件，在此以电容元件为例（图7-1）所示所示，查看元件封住是否正确。 图7-1选择元件查看封装性 图7-2元件属性对话框 元件属性对话框的右下角双击【Footprint】选项，进入PCB模型窗口查看元件的封装，图7-3显示为C3无极性电容的封装，查看的结果是正确的。但如果查看的元件封装错误，则在图7-2元件属性窗口单击【追加】按钮，进入加新的模型，类型选择Footprint单击【确认】按钮（图7-4）所示。图7-3查看C3电容封装 图7-4加新模型窗口 单击【浏览】选项（图7-5所示），在浏览库对话框中选择合适的库，常用元件库选择是MiscellaneousDevices.IntLib（FootprintView），在【屏蔽】选项中输入所要封装的名称（图7-6所示），选择合适的元件封装。图7-5PCB模型窗口 图7-6选择元件合适的封装 在【屏蔽】选项中输入所要封装的名称，常用元件可在第6章中查询元件封装，其余可在附录2中查询。 7.2生成网络表通过网络表可以查看原理图中所有元件的封装，不需要像上一节所介绍的单个查询元件的封装是否正确。以第二章中三端稳压电源为例具体操作如下：在菜单栏中单击【设计】/【设计项目的网络表】/【Protel】选项，图7-7所示。查看原理图元件在Projects工作面板中，单击Generated（一级文件夹）→单击NetlistFiles（二级文件夹）→单击01.Net，图7-8所示。 图7-7生成网络表操作图7-8网络表查看操作 [C1POLAR0.8CapPol2][C2RAD-0.3Cap][C3RAD-0.3Cap][C4POLAR0.8CapPol2]元件列表：以元件C1为例，C1的元件列表为：[C1POLAR0.8]其中“C1”表示元件的标号，“POLAR0.8”表示元件封装的名称，“Cap”表示元件在对应库中的名称，每一个元件的信息都用一对方括号括起来。网络列表：（NetC1-1C1-1Q1-2R1-1）其中“NetC1-1”指网络名称，“C1-1”、“Q1-2”和“R1-1”表示与该网络有电气连接关系的元件管脚列表，以英文字母的顺序进行排列，每一个网络的信息都用圆括号括起来。 双击01.NET文件，生成网络表如图7-9所示。图7-9生成网络表双击01.NET文件，生成网络表如图7-9所示。图7-9生成网络表 7.3新建PCB文件在设计PCB时，必须新建一个PCB文件。新建PCB文件的方法有两种：一种是通过向导生成PCB文件，另一种是手动创建空白PCB文件。 7.3.1通过向导生成PCB文件ProtelDXP2004sp2提供了PCB文件向导生成工具，利用a文件。下面介绍其操作步骤。打开Files工作面板，选择【根据模板新建】栏的“PCBBoardWizard…”，如图7-10所示。系统将启动PCB板设计向导，如图7-11所示。 单击【下一步】按钮，弹出“选择电路板单位”对话框，如图7-12所示。图7-12选择电路板单位 电路板的单位有英制和公制两种，英制的单位z（inch），公制单位为毫米（mm），它们的换算关系是1inch=1000mil≈25.4mm。单击【下一步】按钮，进入“选择电路板配置文件”对话框，如图7-13。图7-13选择电路板配置文件 ProtelDXP2004sp2提供了多种工业标准版规格，用户即可以选用其中的标准类型，也可以根据自己的需要，选择自定义模式（Custom），这里选择自定义模式。 单击【下一步】按钮，进入“选择电路板详情”对话框，如图7-14所示。图7-14选择电路板详情 电路板主要参数如下：♂轮廓形状：共有矩形、圆形和自定义3种形状，本例选用矩形。♂电路板尺寸：电路板长度和宽度。这里设置长为5000mil，宽为4000mil。♂放置尺寸线于此层：共有16个机械层可选择，这里采用默认的MechanicalLayer1。♂边界导线宽度：电气边界线的宽度，这里采用默认值10mil。♂尺寸线宽度：采用默认值10mil。♂禁止布线区和板子边沿的距离：电气边界和物理边界的距离，默认值为50mil。此外还有标题栏和刻度、图标字符串、尺寸线、角切除和内部切除等复选项可供选择。若选中某一复选框，则打开该项功能。按图7-14设置后单击【下一步】按钮，进入“选择电路板层”对话框，如图7-15所示。该对话框用于设置电路板中信号层和内电层的数目，这里设置为双面板，不打开内电层。按图7-15所示设置后单击【下一步】按钮，进入“选择过孔风格”对话框，如图7-16所示。这里有两种类型的过孔可选择：只显示通孔（ThruholeVias）和只显示盲孔或埋过孔（BlindandBuriedVias）。在这里三端稳压电源为例，选择“只显示通孔”单选按钮。单击【下一步】按钮，进入“选择元件和布线逻辑”对话框，如图7-17所示。元件类型有表面贴装元件（Surface-mountcomponents，简称表贴元件）和通孔元件（Through-holecomponents，即直插式元件）。 图7-15选择电路板层 图7-16选择过孔风格 若选择表贴元件，则PCB上的元件以表贴元件为主，在对话框上将出现“你是否希望将元件放在板的两面上？”选择“是”，将在PCB上下两面放置元件，如图7-17所示。图7-17选择元件和布线逻辑 如果PCB上的元件以通孔元件为主，则在图7-17所示中选择“通孔元件”单选按钮，该对话框将出现“邻近焊盘间的导线数”选项，如图7-18所示。在该选择项中选择相邻两个焊盘可以通过的导线数量，本例选择“一根导线”单选按钮。图7-18选择邻近焊盘间的导线数 单击【下一步】按钮，将弹出“选择默认导线和过孔尺寸”对话框，如图7-19所示。该对话框可设置最小导线尺寸、最小过孔宽（直径）、最小过孔孔径、最小间隔4项。图7-19选择默认导线和过孔尺寸 按图7-19所示设置后单击【下一步】按钮，弹出“电路板向导完成”对话框，如图7-20所示。单击【完成】按钮，完成PCB文件的创建，并将新建的文件名默认为PCB1.PCBDOC的PCB文件打开，如图7-21所示。图7-20电路板向导完成页面 图7-21利用向导生成的PCB文件 7.3.2手动创建PCB文件执行菜单命令【文件】/【创建】/【PCB文件】，如图7-22所示。新建并打开一个空白的PCB文件，文件名默认为PCB*.PCBDOC，其中“*”表示创建的次数。图7-22菜单命令创建PCB文件 执行菜设置PCB板物理边界单命令【设计】/【PCB板形状】/【重定义PCB板形状】，此时绘图窗口的PCB区变成绿色，用鼠标重定义PCB的边界，如图7-23所示。图7-23重定义PCB边界 将PCB绘图窗口的当前层设置为Mechanically（机械层1），然后单击使用工具栏中的直线工具按钮，绘制PCB板的物理边界。在画线过程中，可按空格键切换直线的走向，规划物理边界后的PCB，如图7-24所示。图7-24设置好物理边界的PCB 设置PCB板的电气边界PCB板的电气边界用于设置元件和导线的放置范围，电气边界必须在禁止布线层（Keep-OutLayer）绘制。方法是：先将当前层设置为禁止布线层（Keep-OutLayer），然后单击实用工具栏的直线工具按钮，画出边界线，如图7-25所示。图7-25设置好物理边界的PCB 7.4如何设置PCB板图纸7.4.1控制图层显示执行菜单命令【设计】/【PCB板层次颜色】或按下快捷键【L】，将打开【板层和颜色】对话框，如图7-26所示。 图7-26选择颜色板层和颜色 该对话框共有7个选项区，包括信号层（SignalLayers）、内部电源/接地层（InternalPlanes）、机械层（MechanicalLayers）、屏蔽层（MaskLayers）、丝印层（Silk-ScreenLayers）、其它层（OtherLayers）和系统颜色层（SystemColors）。每个图层的后面都有“表示”复选框，选中时将显示该图层。单击每项后面的颜色矩形块，可在弹出的选择颜色窗口中选择其他颜色。单击【全部选择】按钮，将显示所有层；单击【全部非选择】按钮，将关闭所有层；单击【选择使用的】按钮，则只显示用户用到的层。 7.4.2设置PCB图纸的栅格和测量单位执行菜单命令【设计】/【PCB板选择项】，将打开“PCB板选择项”对话框，如图7-27所示。该对话框共有6个选项区，分别如下：♂测量单位：单击文本框右边的下三角形按钮，可选择英制单位（Imperial）或公制单位（Metric）。♂捕获网格：用于设置图纸捕获网格的距离。系统的最小网格纸为1mil，X方向和Y方向的捕获网格值可分别设置。♂元件网格：用于X方向和Y方向的元件网格值。元件网格是指在移动元件时每眺一步的步长。♂电气网格：用于对给定范围内的电气点进行搜索和定位，默认值为8mil。♂可视网格：该选项区的【标记】选项用于选择可视网格的类型，有Lines（现状）和Dots（点状）两种。网格1和网格2窗口用于设置可视网格1和可视网格2的值。♂图纸位置：用于设置图纸左下角的坐标值、图纸的宽度和高度、是否显示图纸、锁定图纸图元等。 图7-27PCB板选择项 7.5载入元件封装和导入网络表创建和规划好PCB板文件后，接下来就是装载需要用到的PCB元件库和向PCB中导入网络表。 7.5.1装入元件封装库装入PCB元件库的方法和装入原理图元件库的方法一样。其方法是“打开元件库工作面板，如图7-28所示。并单击该面板左上角的【元件库】按钮，进入可用元件库窗口，来加载PCB元件库（具体方法可参考本书2.2.5节）。ProtelDXP2004sp2使用的是集成库，在元件库工作面板中提供了原理图元件（Components）和PCB元件（Footprints）两种元件的浏览窗口，可同时浏览选中元件的原理图元件模型和PCB元件模型。图7-28元件库工作面板 7.5.2导入网络表正确装入元件封装库后，就可导入网络表。导入网络表实际上就是将原理图的设计信息装入到PCB设计系统中，才能进行之后的布局和布线工作。 ProtelDXP2004sp2提供了从原理图到PCB板的自动更新功能，方法是执行菜单命令【设计】/【ImportChangesForm*.PrjPCB】，如图7-29所示。其中“*”表示文件名，对于不同名称的文件，其表示的内容也随着变化。图7-29原理图更新PCB 执行该命令相当于将原理图的网络表信息全部载入到PCB文件中。执行该命令后将弹出“工程变化订单（EOC）”对话框，如图7-30所示。该对话框左边为“修改”列表，主要修改项目有：AddComponentsClasses（添加Room空间）等几类。单击【使变化生效】按钮，系统检查所有更改是否都有效。如果有效，将在右边“检查”栏的对应位置打钩；否则打上红色的叉，表示错误，同时在右边的“消息”栏显示产生错误的原因。一般错误是由于原理图元件的封装设定错误或没有将所用元件封装库载入PCB编辑器中所造成的。若出现错误，则单击【关闭】按钮，返回原理图进行修改，或添加所需的PCB库，直到“检查”栏全部正确为止。 图7-30工程变化订单窗口 图7-31执行变化后的工程变化订单窗口 在“检查”栏全部真确后，单击【执行变化】按钮，系统将执行所有更改操作。若执行成功，“完成”栏将全部打上勾，如图7-31所示。单击【变化报告】按钮，可将更新结果生成报表。在对话框的“完成”栏全部打上勾后，单击【关闭】按钮，关闭该对话框，同时原理图的设计信息将被全部传送到PCB文件中，如图7-32所示。接下来的工作就是设置布局和布线规则，在PCB上进行元件的布局和布线操作。图7-32执行变化后PCB板 在本章开始处，以“三端稳压电源”为例：♂7.3新建PCB文件，新建后应该保存在与三端稳压电源原理图的同一路径处，即同一项目文件中。♂7.4设置PCB板图纸，按照三端稳压电源原理图的大小进行设置，在此例中设置为（3000mil×4000mil）的举行板。♂7.5导入网络表，一定要再次查看PCB文件与原理图是否保存在同一项目中，如果不是，则无法正确导入。还需检查PCB文件和项目文件是否保存，如没有保存，导入也无法正常使用。此标签是红色代表尚未保存，必须保存变成白色即可。上图7-32是“三端稳压电源”原理图正确导PCB板的结果。 7.6PCB板布局导入网络表后，所有元件都已经更新到PCB板上，由于此时元件的摆放往往不合理，所以需对元件进行布局。ProtelDXP2004sp2提供了两种元件布局方法，一种是自动布局，另一种是手工布局，下面将分别介绍。 7.6.1PCB板自动布局ProtelDXP2004sp2提供了强大的自动布局功能，通常使用自动布局能提高PCB板的设计效率。在PCB编辑环境下，执行菜单命令【工具】/【放置元件】/【自动布局】，将弹出自动布局对话框，如图7-33所示。图7-33自动布局对话框 图7-33自动布局对话框自动布局有两种布局方式，分别如下：♂分组布局：系统将根据元件之间的连接关系，将元件划分为一个个组群，并以布局面积最小为基准进行布局，这种布局规则合适于元件数量较少的电路板，如图7-33。♂统计式布局：系统将以元件之间连接长度最短为标准进行布局，这种布局规则适合于元件数量较多的电路板。选择该项后，对话框中的说明和设置将随之变化，如图7-34。统计式布局各设置项功能如下：分组元件：将当前布局中连接紧密的元件组成一组。旋转元件：布局时根据需要对元件进行旋转调整。自动PCB更新：在布局中自动更新PCB板。电源网络：定义电源网络名称。接地网络：定义接地网络名称。网格尺寸：设置元件网各大小。 图7-34统计式自动布局 以“三端稳压电源”为例，选择分组布局，单击【确认】按钮，出现自动布局后的PCB板，如图7-35所示。图7-35三端稳压电源自动布局显示 7.6.2PCB板手动布局，但自动布局后的元件一般都比较凌乱，结果难以令人满意。因此通常的做法是：元件数量较多时，先使用自动布局，然后再进行手动调整；元件数量比较少时，往往只采用手动布局。所谓手动布局，就是设计人员使用鼠标，将PCB上的元件放到合适的位置，如图7-36所示。图7-36三端稳压电源手动布局显示 7.7自动布线自动布线就是根据用户设定的相关布线规则，依照一定的算法，自动将元件有连接关系的焊盘用铜膜导线连接起来的过程。上节中介绍的自动和手动布局所显示的白线如图（7-36），不代表真正连接元件，只代表元件连接关系。 7.7.1设置自动布线规则通常在自动布线之前需要设置布线规则，常用的布线规则包括：导线间最小间距、导线宽度、布线优先级别、过孔的直径和孔径、布线拐角等。执行菜单命令【设计】/【规则】，打开PCB规则和约束编辑器对话框，如图7-37所示。 图7-37PCB规则和约束编辑器窗口 该对话框左侧列表中包含有Electrical、Routing、SMT、Mask、Plane、Testpoint等设置项，下面介绍最常用的Routing设置项的内容。♂Width：用于设置布线宽度。可设置某个网络、某一网络类、某一层或某个层上的某个网络导线的最小宽度、最大宽度和优先使用宽度。♂RoutingTopology：用于设置布线的拓扑结构，即定义焊盘于焊盘间的布线规则。布线拓扑结构的类型有6中，分别是Shortest、Horizontal、Vertical、Daisy-Mid-Driven、Daisy-Balanced和Starburst，默认值为Shortest。♂RoutingPriority：用于设定布线优先权。允许用户设定网络布线顺序，早布线的网络优先权高于晚布线的网络，优先权由0～100依次升高。♂RoutingLayers：用于设定在哪一个工作层布线和布线的方向。♂RoutingCorners：用于设定布线拐角模式。拐角模式有90Degrees、45Degrees、Rounded等3种，如图7-38所示。图7-383种布线拐角模式 ♂RoutingViaStyle：用于设定布线过孔的形式。定义表层与内层、内层于内层之间过孔的类型和相关尺寸。下面以将VCC导线的宽度设置为30mil为例，介绍布线规则的设置方法。在图7-37所示对话框中选择Routing设置项下的Width选项，将光标置于Width选项之上单击鼠标右击，在弹出的快捷键菜单中选择“新建规则”命令，即可新建一个默认名称为“Width-1”的宽度规则。单击新建的“Width-1”宽度规则，在对话框的右边出现设置导线宽度的选项区，如图7-39所示。在“名称”文本框中输入“W-VCC”；在“第一个匹配对象位置”选项区中选择“网络”单选按钮；在“约束”选项区中，将“MinWidth”、“PreferredWidth”和“MaxWidth”均设置为30mil，如图7-39所示。 图7-39设置VCC网络宽度规则单击【确认】按钮关闭对话框，VCC网络的宽度规则设置完毕。 7.7.2自动布线设置好自动布线规则后，接下来就可以进行自动布线了。单击菜单栏【自动布线】选项，系统会弹出自动布线菜单，由用户选择自动布线方式，如图7-40所示。“全部对象”布线方式使用该方式，系统会自动完成整块电路板的布线，具体操作如下：执行菜单命令【自动布线】/【全部对象】，打开“Situs布线策略”对话框，如图7-41所示。该对话框有“布线设置报告”和“可用的布线策略”两个区。其中“布线设置报告”区用于查看或设置相关的布线规则，“可用的布线策略”区为有效布线策略，单击【追加】按钮，可对布线策略进行编辑。单击【RouteAll】按钮，系统将弹出自动布线信息对话框，如图7-42所示。布线完成后，关闭自动布线信息对话框，布线后的PCB板如图7-43所示。 温馨提示：♂在自动布线过程中想暂停布线，可执行菜单命令【自动布线】/【Pause】或按快捷键【A+P】来实现。♂在自动布线过程中想终止布线，可执行菜单命令【自动布线】/【停止】或按快捷键【A+T】来实现。♂想重新自动布线，可执行菜单命令【自动布线】/【重置】或按快捷键【A+E】来实现。 图7-41“Situs布线策略”对话框 图7-42自动布线信息对话框 图7-43三端稳压电源自动布线后的PCB 2.“网络”布线方式执行菜单命令【自动布线】/【网络】，此时系统会弹出一个布线信息对话框，同时光标变成十字形。移动光标到需布线网络的一个焊盘上，单击鼠标左键，在弹出的快捷键菜单中选择“Pad”或“Connection”选项，即可完成指定网络的自动布线。如果想撤销已布好的线，可执行菜单命令【工具】/【取消布线】命令下的各种撤销布线命令，如图7-44所示。图7-44取消布线的菜单命令