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Protel DXP5——PCB電路設(shè)計(jì)(1),Protel技術(shù),電子知識(shí)

 liukai007 2009-06-05

Designator


Description

Footprint


Comment

C1


Capacitor

c1005-0402


10n

C2


Capacitor

RAD-0.3


60p

C3


Capacitor

c1005-0402


1n

C4


Capacitor

c1005-0402


100p

C5


Capacitor

c1005-0402


100p

Q1


NPN Bipolar Transistor

BCY-W3


QNPN

Q2


NPN Bipolar Transistor

BCY-W3


QNPN

Q3


NPN Bipolar Transistor

BCY-W3


QNPN

Q4


NPN Bipolar Transistor

BCY-W3


QNPN

Q5


PNP Bipolar Transistor

BCY-W3


QPNP

Designator


Description

Footprint


Comment

R1


Resistor

AXIAL-0.4


1k

R2


Resistor

AXIAL-0.4


47k

R3


Resistor

AXIAL-0.4


56k

R4


Resistor

AXIAL-0.4


33k

R5


Resistor

AXIAL-0.4


1.2k

R6


Resistor

AXIAL-0.4


17k

R7


Resistor

AXIAL-0.4


22k

X1


Crystal Oscillator

BCY-W2/D3.1


14.31818MHz

所有元件放置和連線完成后保存文檔,進(jìn)人下一步設(shè)計(jì)。

5
. 4 新建 PCB 設(shè)計(jì)文檔

Protel DXP 是以一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目文檔來(lái)管理 PCB
的設(shè)計(jì),在這個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,包含了單個(gè)的設(shè)計(jì)文檔和它們之間的有關(guān)設(shè)置,便于文件的管理和文件的同步。

一般情況下 PCB 文檔總是和原理圖設(shè)計(jì)文檔放在同一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目文檔中。如果此時(shí)沒有
PCB 設(shè)計(jì)項(xiàng)目文檔,則可以在文件工作面板中選擇 Blank Project ( PCB )選項(xiàng),新建一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目文檔。

在已經(jīng)有設(shè)計(jì)項(xiàng)目文檔的情況下,則可以進(jìn)人下一步,開始設(shè)計(jì)
PCB 文檔。

在進(jìn)行印刷板電路設(shè)計(jì)時(shí),必須建立一個(gè) PCB 文檔。通常建立 PCB 文檔的方法有兩種,一種是手動(dòng)創(chuàng)建空白 PCB 圖紙,再指定
PCB 文檔的屬性,規(guī)劃大??;另一種是采用 PCB 模板創(chuàng)建 PCB 文檔。

1 .手動(dòng)創(chuàng)建 PCB 文檔

這種方法是先建立一個(gè)空白的
PCB 圖紙。方法是在文件工作面板中單擊 PCB File 選項(xiàng),創(chuàng)建一份空白的 PCB 圖紙,如圖 5 — 16 所示。

系統(tǒng)自動(dòng)把該 PCB
圖紙加人當(dāng)前的設(shè)計(jì)項(xiàng)目文檔中,文件名為 PCB1 . PcbDoc ,圖紙中帶有柵格,如圖 5 一 17 所示。

  

5 — 16 建立 PCB 空白圖紙 圖 5 — 17 空白 PCB 圖紙

 

如果原來(lái)沒有建立設(shè)計(jì)項(xiàng)目 PCB 文檔建立后則是自由文檔,系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)為其建立一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目來(lái)管理該文檔。新建空白圖紙后,可以手動(dòng)設(shè)置圖紙的尺寸大小、柵格大小、圖紙顏色等。

2 .使用 PCB 模板創(chuàng)建 PCB 文檔

Protel DXP 提供了 PCB 設(shè)計(jì)模板向?qū)?,圖形化的操作使得 PCB 的創(chuàng)建變得非常簡(jiǎn)單。它提供了很多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)板的尺寸規(guī)格,也可以用戶自定義設(shè)置。這種方法適合于各種工業(yè)制板,其操作步驟如下。

  單擊文件工作面板中 New from template 選項(xiàng)下的 PCB Board Wizard 選項(xiàng),如圖 5 — 18

所示。啟動(dòng)的 PCB 電路板設(shè)計(jì)向?qū)鐖D 5 — 19 所示。



5 — 18 PCB Board Wizard 選項(xiàng)

 

( 2 )單擊 Next 按鈕,出現(xiàn)如圖 5 — 20 所示界面,要求對(duì)
PCB 板進(jìn)行度量單位設(shè)置。

系統(tǒng)提供兩種度量單位,一種是 Imperial (英制單位),在印刷板中常用的是 Inch (英寸)和 mil
(千分之一英寸),其轉(zhuǎn)換關(guān)系是 1Inch = 1000 mil 。另一種單位是 Metric (公制單位),常用的有 cm (厘米)和 mm (毫米)。兩種度量單位轉(zhuǎn)換關(guān)系為
1 Inch = 25.4 mm 。系統(tǒng)默認(rèn)使用是英制度量單位。

  

5 — 19 啟動(dòng)的 PCB 向?qū)?圖 5 — 20 PCB 電路板度量單位設(shè)定

 

( 3 ) 單擊 Next 按鈕,出現(xiàn)如圖
5 — 21 所示界面,要求對(duì)設(shè)計(jì) PCB 板的尺寸類型進(jìn)行指定。 Protel DXP 提供了很多種工業(yè)制板的規(guī)格,用戶可以根據(jù)自己的需要,選擇 Custom
,進(jìn)人自定義 PCB 板的尺寸類型模式,在這里選擇 Custom 項(xiàng)。 ( 4 )單擊 Next 按鈕,進(jìn)人下一界面,設(shè)置電路板形狀和布線信號(hào)層數(shù),如圖 5
— 22 所示。

  

5 — 21 指定 PCB 板尺寸類型 圖 5 — 22 設(shè)置電路板形狀和布線信號(hào)層數(shù)

在圖 5 - 22 中, Outline Shape
選項(xiàng)區(qū)域中,有三種選項(xiàng)可以選擇設(shè)計(jì)的外觀形狀, Rectangular 為矩形, Circular 為圓形; Custom 為自定義形狀,類似橢圓形。常用設(shè)置如下:

● 本例中選擇 Rectangular 矩形板。 Board Size 為板的長(zhǎng)度和寬度,輸人 3000 mil 和 2000
mil ,即 3 Inch × 2 Inch 。

● Dimension Layer 選項(xiàng)用來(lái)選擇所需要的機(jī)械加工層,最多可選擇 16 層機(jī)械加工層。設(shè)計(jì)雙面板只需要使用默認(rèn)選項(xiàng),選擇
Mechanical Layer 。

● Keep Out Distance From Board Edge 選項(xiàng)用于確定電路板設(shè)計(jì)時(shí),從機(jī)械板的邊緣到可布線之間的距離,默認(rèn)值為
50 mil 。

● Corner Cutoff 復(fù)選項(xiàng),選擇是否要在印制板的 4 個(gè)角進(jìn)行裁剪。本例中不需要。如果需要,則單擊 Next 按鈕后會(huì)出現(xiàn)如圖
5 — 23 所示界面要求對(duì)裁剪大小進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)。

● Inner Cutoff 復(fù)選項(xiàng)用于確定是否進(jìn)行印刷版內(nèi)部的裁剪。本例中不需要。如果需要,選中該選項(xiàng)后,出現(xiàn)如圖
5 — 24 所示的界面,在左下角輸人距離值進(jìn)行內(nèi)部裁剪。

 

5 — 23 對(duì)印刷板邊角進(jìn)行裁剪 圖 5 — 24 PCB 板內(nèi)部裁剪

 

本例中不使用 Corner Cutoff 和 Inner
Cutoff 復(fù)選項(xiàng),應(yīng)取消兩復(fù)選項(xiàng)的選擇。

( 5 )單擊 Next 按鈕進(jìn)人下一個(gè)界面,對(duì) PCB 板的 Signal Layer (信號(hào)層)和
Power Planes (電源層)數(shù)目進(jìn)行設(shè)置,如圖 5 — 25 所示。本例設(shè)計(jì)雙面板,故信號(hào)層數(shù)為 2 ,電源層數(shù)為 0 ,不設(shè)置電源層。


6 )單擊 Next 按鈕進(jìn)人下一下界面,設(shè)置所使用的過(guò)孔類型,這里將前面 5.1.3 節(jié)所述的 3 種過(guò)孔歸為兩類可供選擇,一類是 Thruhole Vias
(穿透式過(guò)孔),另一類 是 Blind and Buried Vias (盲過(guò)孔和隱藏過(guò)孔),本例中使用穿透式過(guò)孔,如圖 5 — 26 所示。

  

5 — 25 PCB 板信號(hào)層和電源層數(shù)目設(shè)置 圖 5 — 26 PCB 過(guò)孔類型設(shè)置

 

(7) 單擊 Next 按鈕,進(jìn)人下一個(gè)界面,設(shè)置元件的類型和表面粘著元件的布局,如圖
5 — 27 所示。

在 The board has mostly 選項(xiàng)區(qū)域中,有兩個(gè)選項(xiàng)可供選擇,一種是 Surface 一 mount components,
即 表面粘 著式元件;另一種是 Through - hole components 即針腳式封裝元件。

如果選擇了使用表面粘著式元件選項(xiàng),將會(huì)出現(xiàn)
Do you put components on both sides of the board? 提示信息,詢問是否在 PCB 的兩面都放置表面粘著式元件。

本例中使用的是針腳式封裝元件,選中此項(xiàng)后出現(xiàn)如圖 5 — 28 的選擇框,在此可對(duì)相鄰兩過(guò)孔之間布線時(shí)所經(jīng)過(guò)的導(dǎo)線數(shù)目進(jìn)行設(shè)定。這里選擇 One
Track 單選項(xiàng),即相鄰焊盤之間允許經(jīng)過(guò)的導(dǎo)線為 1 條。

  

5 — 27 PCB 板使用元件類型設(shè)定 圖 5 — 28 相鄰過(guò)孔之間通過(guò)導(dǎo)線數(shù)目

 

( 8 )單擊 Next 按鈕,進(jìn)人下一個(gè)界面,在這里可以設(shè)置導(dǎo)線和過(guò)孔的屬性,如圖
5 — 29 所示。



5 — 29 導(dǎo)線和過(guò)孔屬性設(shè)置對(duì)話框

 

在圖 5 — 29 中的導(dǎo)線和過(guò)孔屬性設(shè)置對(duì)話框中的選項(xiàng)設(shè)置及功能如下:


Minimum Track Size :設(shè)置導(dǎo)線的最小寬度,單位為 mil 。

● Minimum Via Width :設(shè)置焊盤的最小直徑值。

● Minimum Via HoleSize :設(shè)置焊盤最小孔徑。

● Minimum Clearance :設(shè)置相鄰導(dǎo)線之間的最小安全距離。

這些參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定,用鼠標(biāo)單擊相應(yīng)的位置即可進(jìn)行參數(shù)修改。這里均采用默認(rèn)值。 ( 9 )單擊 Next 按鈕,出現(xiàn) PCB 設(shè)置完成界面,單擊
Finish 按鈕,將啟動(dòng) PCB 編輯器,

至此完成了使用 PCB 向?qū)陆?PCB 板的設(shè)計(jì)。

新建的 PCB 文檔將被默認(rèn)命名為
PCB1 . PCbDeC ,編輯區(qū)中會(huì)出現(xiàn)設(shè)定好的空白 PCB 紙。

在文件工作面板中右擊鼠標(biāo),在彈出的菜單中選擇 Save As… 選項(xiàng),將其保存為
CLOCK . PcbDoc ,并將其加人到 CLOCK . PRJPCB 項(xiàng)目中。

5.5 PCB
電路板編輯環(huán)境

在使用 PCB 設(shè)計(jì)向?qū)нM(jìn)行 PCB 文件的創(chuàng)建之后,即啟動(dòng)了 PCB 板編輯器,如圖
5 — 30 所示。 PCB 編輯環(huán)境界面與 Wndows 資源管理器的風(fēng)格類似。主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成:

● 主菜單欄 PCB 編輯環(huán)境的主菜單與
SCH 環(huán)境的編輯菜單風(fēng)格類似,不同的是提供了許多用于 PCB 編輯操作的功能選項(xiàng)。

 

● 常用工具欄:以圖標(biāo)的方式列出常用工具。這些常用工具都可以從主菜單欄中的下拉菜單里找到相應(yīng)命令。

圖 5 — 30 PCB 編輯環(huán)境

 

●文件工作面板:文件工作面板顯示當(dāng)前所操作的項(xiàng)目文件和設(shè)計(jì)文檔。

● 圖紙區(qū)域:圖紙的大小。顏色和格點(diǎn)大小等都可以進(jìn)行用戶個(gè)性化設(shè)定。

● 編輯區(qū):用于所有元件的布局和導(dǎo)線的布線操作。

● 層次標(biāo)簽:?jiǎn)螕魧哟螛?biāo)簽頁(yè),可以顯示不同的層次圖紙,每層元件和走線都用不同顏色區(qū)分開來(lái),便于對(duì)多層電路板進(jìn)行設(shè)計(jì)。

 

5.6 PCB
圖紙基本設(shè)置和元件放置

本節(jié)介紹 PCB 圖紙的布線板層和非電層的設(shè)置、圖紙顯示顏色的設(shè)置和網(wǎng)格等設(shè)置,以及元件庫(kù)的添加、元件的放置和元件封裝的修改。

5.6.1 定義布線板層和非電層

印刷電路板的構(gòu)成有單面板、雙面板和多面板之分。電路板的物理構(gòu)造有兩種類型即布線板層和非電層。

● 布線板層:即電氣層。 Protel DXP 可以提供 32 個(gè)信號(hào)層(包括頂層和底層,最多可設(shè)計(jì) 30 個(gè)中間層)和 16 個(gè)內(nèi)層。


非電層:分成兩類,一類是機(jī)械層,另一類為特殊材料層。

Protel DXP 可提供 16 個(gè)機(jī)械層,用于信號(hào)層之間的絕緣等。特殊材料層包括頂層和底層的防焊層、絲印層、禁止布線層等。

  設(shè)置布線板層

Protel DXP 提供了一個(gè)板層管理器對(duì)各種板層進(jìn)行設(shè)置和管理,啟動(dòng)板層管理器的方法有兩種:一是執(zhí)行主菜單命令
Design / Layer Stack Manager… 。二是在右側(cè) PCB 圖紙編輯區(qū)內(nèi),右擊鼠標(biāo),從彈出的右鍵菜單中執(zhí)行 Option / Layer
Stack Manager… 命令。均可啟動(dòng)板層管理器。啟動(dòng)后的界面如圖 5 — 31 所示。



5 — 31 板層管理器

 

板層管理器默認(rèn)雙面板設(shè)計(jì),即給出了兩層布線層即頂層和底層。板層管理器的設(shè)置及功能如下:


Add Layer 按鈕,用于向當(dāng)前設(shè)計(jì)的 PCB 板中增加一層中間層。

● Add Plane 按鈕,用于向當(dāng)前設(shè)計(jì)的 PCB 板中增加一層內(nèi)層。新增加的層面將添加在當(dāng)前層面的下面。

● Move Up 和 Move Down 按鈕將當(dāng)前指定的層進(jìn)行上移和下移操作。

● Delete 按鈕可以刪除所選定的當(dāng)前層。

● Properties 按鈕將顯示當(dāng)前選中層的屬性。

● Configure Drill Pairs ..按鈕用于設(shè)計(jì)多層板中,添加鉆孔的層面對(duì),主要用于盲過(guò)孔的設(shè)計(jì)中。單擊
OK 按鈕將關(guān)閉板層管理器對(duì)話框。 2 .圖紙顏色設(shè)置

顏色顯示設(shè)置對(duì)話框用于圖紙的顏色設(shè)置,打開顏色顯示設(shè)置對(duì)話框的方式如下:


執(zhí)行主菜單命令 Design / Board Layers… ,即可打開顏色顯示設(shè)置對(duì)話框。

● 在右邊 PCB 圖紙編輯區(qū)內(nèi),右擊鼠標(biāo),從彈出的右鍵菜單中選擇
Option/Board Layers & Colors… ,即可打開顏色顯示設(shè)置對(duì)話框,如圖 5 — 32 所示。

顏色顯示設(shè)置對(duì)話框中共有
7 個(gè)選項(xiàng)區(qū)域,分別對(duì) Signal Layers (信號(hào)層)、 Internal Planes ( 內(nèi)層 ) 、 Mechanical Layers (機(jī)械層)、
Mask Layers (阻焊層)、 Silk 一 Screen Layers (絲印層)、 Other Layers (其他層)和 System Colors
(系統(tǒng)顏色)用于顏色設(shè)置。每項(xiàng)設(shè)置中都有 Show 復(fù)選項(xiàng),決定是否顯示。單擊對(duì)應(yīng)顏色圖標(biāo),將彈出 Choose Color (顏色選擇)對(duì)話框,可在其中進(jìn)行顏色設(shè)定。



5 — 32 顏色顯示設(shè)置對(duì)話框

5.6.2 圖使用環(huán)境設(shè)置和格點(diǎn)設(shè)置

PCB 板的使用環(huán)境設(shè)置和格點(diǎn)設(shè)置可以在設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行,打開該對(duì)話框的方法有如下兩種:

  在主菜單欄中,執(zhí)行命令 Design/Board Options…, 即可打開格點(diǎn)設(shè)置對(duì)話框。

 

在右邊 PCB 圖紙編輯區(qū)內(nèi)右擊鼠標(biāo),從彈出的右鍵菜單中選擇 Option/Grids... 命令,打開的格點(diǎn)設(shè)置對(duì)話框,如圖 5 — 33 所示。



5 — 33 格點(diǎn)設(shè)置對(duì)話框

 

格點(diǎn)設(shè)置對(duì)話框中共有 6 個(gè)選項(xiàng)區(qū)域,分另用于電路板的設(shè)計(jì),其主要設(shè)置及功能如下:


Measurement Unit (度量單位):用于更改使用 PCB 向?qū)0褰?PCB 板時(shí),設(shè)置的度量單位。單擊下拉菜單,可選擇英制度量單位( Imperial
)或公制單位( Metric )。

● Snap Grid ( 可捕獲格點(diǎn) ) :用于設(shè)置圖紙捕獲格點(diǎn)的距離即工作區(qū)的分辨率,也就是鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)的最小距離。此項(xiàng)根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置,對(duì)于設(shè)計(jì)距離要求精確的電路板,可以將該值取得較小,系統(tǒng)最小值為
1mil 。可分別對(duì) X 方向和 Y 方向進(jìn)行格點(diǎn)設(shè)置。

● Electrical Grid (電氣格點(diǎn)):用于系統(tǒng)在給定的范圍內(nèi)進(jìn)行電氣點(diǎn)的搜索和定位,系統(tǒng)默認(rèn)值為
8mil 。

● Visible Grid ( 可視格點(diǎn) ) :選項(xiàng)區(qū)域中的 Markers 選項(xiàng)用于選擇所顯示格點(diǎn)的類型,其中一種是 Lines
(線狀),另一種是 Dots (點(diǎn)狀)。 Grid 1 和 Grid 2 分別用于設(shè)置可見格點(diǎn) 1 和可見格點(diǎn) 2 的值,也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)的值。


Sheet Position 圖紙位置):選項(xiàng)區(qū)域中的 X 和 Y 用于設(shè)置從圖紙左下角到 PCB 板左下角的 x 坐標(biāo)和 y 坐標(biāo)的值; Width 用于設(shè)置
PCB 板的寬度; Height 用于設(shè)置 PCB 板的高度。用戶創(chuàng)建好 PCB 板后,如果不需要對(duì) PCB 板大小進(jìn)行調(diào)整,這些值可以不必更改。


Component Grid( 元件格點(diǎn)):分別用于設(shè)置 X 和 Y 方向的元件格點(diǎn)值,一般選擇默認(rèn)值。

5.6.3 元件庫(kù)的加載和元件放置
Protel DXP 提供了元件庫(kù)管理器進(jìn)行元件的封裝管理,方便用戶加載元件庫(kù),同時(shí)用于查找元件和放置元件。

第 4 章中已經(jīng)介紹過(guò)在 SCH
原理圖中對(duì)于元件所在庫(kù)的添加和刪除,同樣對(duì)應(yīng)到 PCB 電路板設(shè)計(jì)時(shí)也要添加相應(yīng)的 PCB 元件封裝庫(kù)。

1 .元件封裝庫(kù)的加載

元件庫(kù)管理器的窗口如圖
5 — 34 所示。

元件庫(kù)管理器提供了 Components (元件)和 Footprints (封裝)兩種查看方式,單擊其中某一單選按鈕,即可進(jìn)相應(yīng)的查看方式。

其中 Miscellaneous Devices . IntLib 一欄下拉菜單顯示了當(dāng)前已經(jīng)加載的元件集成庫(kù)。

在元件搜索區(qū)域可以輸人元件的關(guān)鍵信息,對(duì)所選中的元件集成庫(kù)進(jìn)行查找。如果輸人“
* ”號(hào)則表示顯示當(dāng)前元件庫(kù)下所有的元件,并可將所有當(dāng)前庫(kù)提供的元件都在元件測(cè)覽框中顯示出來(lái),包括元件的 Footprint Name (封裝信息)。

如圖
5 — 34 中所示,當(dāng)在元件瀏覽框中選中一個(gè)元件時(shí),該元件的封裝形式就會(huì)顯示在元件顯示區(qū)域中。

單擊 Libraries …按鈕,打開 Add
Remove Libraries (添加刪除元件庫(kù))對(duì)話框,如圖 5 — 35 所示。在該對(duì)話框中可以對(duì)元件庫(kù)進(jìn)行添加和刪除操作。

該對(duì)話框中列出了當(dāng)前已經(jīng)加載的元件庫(kù)。
Type 一項(xiàng)的屬性為 Integrated ,表示是 Protel DXP 的整合集成庫(kù),后綴名為. IntLib 。

選中一個(gè)元件庫(kù),可以單擊
Move down 或 Move Up 按鈕將它們排序。單擊 Remove 按鈕,可以將該集成庫(kù)移出當(dāng)前的項(xiàng)目。

 

 

圖 5 — 34 元件庫(kù)管理器窗口


5 - 35 添加刪除元件庫(kù)對(duì)話框

 

單擊 Add Library …按鈕,將彈出如圖 5 - 36 所示的添加元件庫(kù)對(duì)話框。該對(duì)話框列出了
Protel DXP 安裝目錄下的 Library 中的所有元件庫(kù)。 Protel DXP 的元件庫(kù)以公司名分類,因此對(duì)一個(gè)特定元件的封裝時(shí),即可要知道它的提供商。

對(duì)于常用的元件庫(kù),如電阻、電容等元器件, Protel DXP 提供了常用雜件庫(kù): Miscellaneous Devices . IntLib
。對(duì)于常用的接插件和連接器件, Protel DXP 提供了常用接插件庫(kù): Miscellaneous Connectors . IntLib 。

如果不知道某一元件的提供商時(shí),可以回到元件庫(kù)管理器,使用元件庫(kù)的查找功能進(jìn)行搜索,取得元件的封裝形式。在元件庫(kù)管理器上,單擊
Search 按鈕,將彈出如圖 5 — 37 的 Search Libranries (元件搜索)對(duì)話框。



5 - 36 添加元件庫(kù)對(duì)話框。

 

 

 

 

 


5 - 37 元件搜索對(duì)話框

 

在 Scope 選項(xiàng)區(qū)域中,選定 Available Libraries 單選項(xiàng),即對(duì)已經(jīng)添加到設(shè)計(jì)項(xiàng)目的庫(kù)進(jìn)行元件的搜索。選定
Libraries on Path 單選項(xiàng),可以指定對(duì)一個(gè)特定的目錄下的所有元件庫(kù)進(jìn)行搜索。

Path 選項(xiàng)區(qū)域中的 Include Subdirectories
復(fù)選項(xiàng),選中該選項(xiàng)則對(duì)所選目錄下的子目錄進(jìn)行搜索。

例如,在不知道 DIP — 16 形式封裝的元件位于哪個(gè)庫(kù)中的情況下,可以在 Search
Criteria 選項(xiàng)區(qū)域的 Name 文本框中輸人要搜索的信息名。在這里輸人 DIP — 16 ,然后單擊 Search 按鈕,系統(tǒng)將在指定的庫(kù)里搜索。
元件搜索的結(jié)果即出現(xiàn)在 Results 選項(xiàng)卡里,如圖 5 — 38 所示。



5 — 38 元件搜索結(jié)果對(duì)話框


在元件搜索結(jié)果對(duì)話框中,顯示出搜索的元件名、元件所在庫(kù)的名稱,并且顯示該元件的封裝圖示。


單擊 Select 按鈕,可以選中該元件,直接在 PCB 設(shè)計(jì)圖紙上進(jìn)行元件放置。

2 .元件的放置

元件放置有如下兩種方法:

● 在元件庫(kù)管理器中選中某個(gè)元件,單擊 Place 按鈕,即可在 PCB 設(shè)計(jì)圖紙上放置元件。

● 在元件搜索結(jié)果對(duì)話框中選中某個(gè)元件,單擊
Select 按鈕,即可在 PCB 設(shè)計(jì)圖上進(jìn)行元件的放置。進(jìn)行元件放置時(shí),系統(tǒng)將彈出如圖 5 — 39 所示的 Place Component (元件放置)對(duì)話框,顯示放置的元件信息。


5 — 39 元件放置設(shè)置對(duì)話框

 

Place Component 設(shè)置對(duì)話框中,可為 PCB 元件選擇 Placement Type
(放置類型)選項(xiàng)區(qū)域的 Footprint 單選項(xiàng)。

Component Details 選項(xiàng)區(qū)域的常用設(shè)置及功能如下:

● Footprint
文本框:為元件的封裝形式。

● Designator 文本框:為元件名。

● Component 文本框:為對(duì)該元件的注釋,可以輸人元件的數(shù)值大小等信息。

單擊 OK 按鈕后,鼠標(biāo)將變成十字光標(biāo)形狀。在 PCB 圖紙中移動(dòng)鼠標(biāo)到合適位置、單擊左鍵,完成元件的放置。

5.6.4 元件封裝的修改

元件封裝的修改有如下兩種方式:

● 在元件放置狀態(tài)下,按 Tab 鍵,將會(huì)彈出 Component Designator 2 (元件屬性)對(duì)話框。


● 對(duì)于 PCB 板上已經(jīng)放置好的元件,可直接雙擊該元件,即可打開元件屬性對(duì)話框,如圖 5 — 40 所示。



5 — 40 元件屬性對(duì)話框

元件屬性對(duì)話框中設(shè)有 Component Properties 、 Designator 、 Comment 、
Source Reference Links 等 4 個(gè)選項(xiàng)區(qū)域。

Component Properties 選項(xiàng)區(qū)域的設(shè)置及功能如下:


FootPrint 文本框:用于設(shè)置元件的封裝形式。

● Layer 下拉列表框:用于設(shè)置元件的放置層。

● Rotation
文本框:用于設(shè)置元件的放置角度。

● X - Location 文本框:用于設(shè)置元件放置的 X 坐標(biāo)。

● Y - Location
文本框:用于設(shè)置元件放置的 y 坐標(biāo)。

● Type 下拉列表框:用于設(shè)置元件放置的形式,可以為標(biāo)準(zhǔn)形式或者圖形方式。

● Lock
Prints 復(fù)選項(xiàng):該選項(xiàng)即選擇將元件做為整體使用,即不允許將元件和管腳拆開使用。

● Locked 復(fù)選項(xiàng):選中此項(xiàng)即將元件放置在固定位置。

Designator 選項(xiàng)區(qū)域的設(shè)置及功能如下:

● Text 文本框:用于設(shè)置元件的序號(hào)。

● Height 文本框:用于設(shè)置元件文字的高度。

● Width 文本框:用于設(shè)置元件文字的寬度。

● Layer 下拉列表框:用于設(shè)置元件文字的所在層。

● Rotation
文本框:用于設(shè)置元件文字放置的角度。

● X 一 Location 文本框:用于設(shè)置元件文字的 X 坐標(biāo)。

● Y 一 Location
文本框:用于設(shè)置元件文字的 y 坐標(biāo)。

● Font 下拉列表框:用于設(shè)置元件文字的字體。

● Hide 復(fù)選項(xiàng):用于設(shè)置是否隱藏元件的文字。

● Autoposition 下拉列表框:用于設(shè)置元件文字的布局方式。

● Mirror 復(fù)選項(xiàng):用于設(shè)置元件封裝是否反轉(zhuǎn)。

Comment
選項(xiàng)區(qū)域的設(shè)置用于對(duì)元件注釋文字的設(shè)置。

Source Reference Links 選項(xiàng)區(qū)域中的設(shè)置用于所有文件庫(kù)的相關(guān)設(shè)置。

Protel DXP5——PCB電路設(shè)計(jì)(1)
來(lái)源:全民業(yè)務(wù)網(wǎng) 作者:不詳

 

本章介紹印刷電路板 (PCB 板 ) 設(shè)計(jì)的一些基本概念,如電路板、導(dǎo)線、元件封裝、多層板等,并介紹印刷電路板的設(shè)計(jì)方法和步驟。通過(guò)這一章的學(xué)習(xí),使讀者能夠完整地掌握電路板設(shè)計(jì)的全部過(guò)程。

5.1 PCB 電路 板的基本概念

5.1.1
P CB 電路板的概念

在學(xué)習(xí) PCB 電路板設(shè)計(jì)之前,首先要了解一些基本的概念,對(duì) PCB 電路板有一些了解。

一般所謂的 PCB
電路板有 Single Layer PCB (單面板)、 Double Layer PCB (雙面板)。

四層板、多層板等。


單面板是一種單面敷銅,因此只能利用它敷了銅的一面設(shè)計(jì)電路導(dǎo)線和元件的焊接。

● 雙面板是包括 Top (頂層)和 Bottom (底層)的雙面都敷有銅的電路板,雙面都可以布線焊接,中間為一層絕緣層,為常用的一種電路板。

● 如果在雙面板的頂層和底層之間加上別的層,即構(gòu)成了多層板,比如放置兩個(gè)電源板層構(gòu)成的四層板,這就是多層板。

通常的 PCB 板,包括頂層、底層和中間層,層與層之間是絕緣層,用于隔離布線層。它的材料要求耐熱性和絕緣性好。早期的電路板多使用電木為材料,而現(xiàn)在多使用玻璃纖維為主。

在 PCB 電路板布上銅膜導(dǎo)線后,還要在頂層和底層上印刷一層 Solder Mask (防焊層),它是一種特殊的化學(xué)物質(zhì),通常為綠色。該層不粘焊錫,防止在焊接時(shí)相鄰焊接點(diǎn)的多余焊錫短路。防焊層將銅膜導(dǎo)線覆蓋住,防銅膜過(guò)快在空氣中氧化,但是在焊點(diǎn)處留出位置,并不覆蓋焊點(diǎn)。

對(duì)于雙面板或者多層板,防焊層分為頂面防焊層和底面防焊層兩種。

電路板制作最后階段,一般要在防焊層之上印上一些文字符號(hào),比如元件名稱、元件符號(hào)、元件管腳和版權(quán)等,方便以后的電路焊接和查錯(cuò)等。這一層為
Silkscreen Overlay (絲印層)。多層板的防焊層分 Top Overlay (頂面絲印層)和 Bottom Overlay (底面絲印層)。

5.1.2 多層板概念

一般的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)用雙面板和四層板即可滿足設(shè)計(jì)需要,只是在較高級(jí)電路設(shè)計(jì)中,或者有特殊需要,比如對(duì)抗高頻干擾要求很高情況下才使用六層及六層以上的多層板。多層板制作時(shí)是一層一層壓合的,所以層數(shù)越多,無(wú)論設(shè)計(jì)或制作過(guò)程都將更復(fù)雜,設(shè)計(jì)時(shí)間與成本都將大大提高。

如果在 PCB 電路板的頂層和底層之間加上別的層,即構(gòu)成了多層板,比如放置兩個(gè)電源板層構(gòu)成多層板。

多層板的 Mid-Layer
(中間層)和 Internal Plane (內(nèi)層)是不相同的兩個(gè)概念,中間層是用于布線的中間板層,該層均布的是導(dǎo)線,而內(nèi)層主要用于做電源層或者地線層,由大塊的銅膜所構(gòu)成,其結(jié)構(gòu)如圖
5 — 1 所示。



5 — 1 多層板剖面圖

在圖 5 — 1 中的多層板共有 6 層設(shè)計(jì),最上面為 Top Layer (頂層);最下為 Bottom Layer(
底層 ) ;中間 4 層中有兩層內(nèi)層,即 InternalPlane1 和 InternalPlane2, 用于電源層;兩層中間層,為 MidLayerl
和 MidLayer2 ,用于布導(dǎo)線。

5.1.3 過(guò)孔

過(guò)孔就是用于連接不同板層之間的導(dǎo)線。過(guò)孔內(nèi)側(cè)一般都由焊錫連通,用于元件的管腳插入。

過(guò)孔分為 3 種:從頂層直接通到底層的過(guò)孔稱為 Thnchole Vias (穿透式過(guò)孔);只從頂層通到某一層里層,并沒有穿透所有層,或者從里層穿透出來(lái)的到底層的過(guò)孔稱為
Blind Vias (盲過(guò)孔);只在內(nèi)部?jī)蓚€(gè)里層之間相互連接,沒有穿透底層或頂層的過(guò)孔就稱為 Buried Vias (隱藏式過(guò)孔)。


過(guò)孔的形狀一般為圓形。過(guò)孔有兩個(gè)尺寸,即
Hole Size (鉆孔直徑)和鉆孔加上焊盤后的總的 Diameter (過(guò)孔直徑),如圖 5 — 2 所示。

 



5 — 2 過(guò)孔的形狀和尺寸

5.1.4 銅膜導(dǎo)線

電路板制作時(shí)用銅膜制成銅膜導(dǎo)線( Track ),用于連接焊點(diǎn)和導(dǎo)線。銅膜導(dǎo)線是物理上實(shí)際相連的導(dǎo)線,有別于印刷板布線過(guò)程中的預(yù)拉線(又稱為飛線)概念。預(yù)拉線只是表示兩點(diǎn)在電氣上的相連關(guān)系,但沒有實(shí)際連接。

5.1.5 焊盤

焊盤用于將元件管腳焊接固定在印刷板上完成電氣連接。焊盤在印刷板制作時(shí)都預(yù)先布上錫,并不被防焊層所覆蓋。

通常焊盤的形狀有以下三種,即圓形(
Round )、矩形( Rectangle )和正八邊形( Octagonal ) ,如圖 5 — 3 所示。



5 - 3 圓形、矩形和正八邊形焊盤

5.1.6 元件的封裝

元件的封裝是印刷電路設(shè)計(jì)中很重要的概念。元件的封裝就是實(shí)際元件焊接到印刷電路板時(shí)的焊接位置與焊接形狀,包括了實(shí)際元件的外型尺寸,所占空間位置,各管腳之間的間距等。

元件封裝是一個(gè)空間的概念,對(duì)于不同的元件可以有相同的封裝,同樣一種封裝可以用于不同的元件。因此,在制作電路板時(shí)必須知道元件的名稱,同時(shí)也要知道該元件的封裝形式。
1 .元件封裝的分類

普通的元件封裝有針腳式封裝和表面粘著式封裝兩大類。

針腳式封裝的元件必須把相應(yīng)的針腳插入焊盤過(guò)孔中,再進(jìn)行焊接。因此所選用的焊盤必須為穿透式過(guò)孔,設(shè)計(jì)時(shí)焊盤板層的屬性要設(shè)置成
Multi - Layer ,如圖 5 — 4 和圖 5 — 5 所示。

    

5 — 4 針腳式封裝 圖 5 — 5 針腳式封裝元件焊盤屬性設(shè)置

 


SMT (表面粘著式封裝)。這種元件的管腳焊點(diǎn)不只用于表面板層,也可用于表層或者底層,焊點(diǎn)沒有穿孔。設(shè)計(jì)的焊盤屬性必須為單一層面,如圖
5 — 6 和圖 5 — 7 所示。

    

5 — 6 表面粘著武元件的封裝 圖 5 — 7 表面粘著式封裝焊盤屬性設(shè)置

2 .常見的幾種元件的封裝

常用的分立元件的封裝有二極管類、晶體管類、可變電阻類等。常用的集成電路的封裝有
DIP — XX 等。

Protel DXP 將常用的封裝集成在 Miscellaneous Devices PCB . PcbLib 集成庫(kù)中。

◆ 二極管類

常用的二極管類元件的封裝如圖 5 — 8 所示。

◆ 電阻類


電阻類元件常用封裝為
AXIAL — XX ,為軸對(duì)稱式元件封裝。如圖 5 — 9 所示就是一類電阻封裝形式。

 

5 — 8 二極管類元件封裝 圖 5 — 9 電阻類元件封裝

◆ 晶體管類

常見的晶體管的封裝如圖 5 — 10 所示, Miscellaneous
Devices PCB . PcbLib 集成庫(kù)中提供的有 BCY — W3 / H.7 等。

◆ 集成電路類

集成電路常見的封裝是雙列直插式封裝,如圖
5 — 11 所示為 DIP — 14 的封裝類型。

  

5 - 10 晶體管的封裝 圖 5 — 11 DIP - 14 封裝

◆ 電容類

電容類分為極性電容和無(wú)極性電容兩種不同的封裝,如圖
5 — 12 和圖 5 一 13 所示。

  

5-- — 12 極性電容封裝 圖 5 — 13 無(wú)極性電容封裝

Miscellaneous Devices PCB . PcbLib 集成庫(kù)中提供的極性電容封裝有
RB7. 6 — 15 等,提供的無(wú)極性電容的封裝有 RAD — 0.1 等。

 

5.2
PCB
電路板的設(shè)計(jì)流程

PCB 電路板設(shè)計(jì)的流程如圖 5 — 14 所示。



5 — 14 PCB 板設(shè)計(jì)流程圖

1 .設(shè)計(jì)原理圖

這是設(shè)計(jì) PCB 電路的第一步,就是利用原理圖設(shè)計(jì)工具先繪制好原理圖文件。如果在電路圖很簡(jiǎn)單的情況下,也可以跳過(guò)這一步直接進(jìn)人
PCB 電路設(shè)計(jì)步驟,進(jìn)行手工布線或自動(dòng)布線。

2 .定義元件封裝

原理圖設(shè)計(jì)完成后,元件的封裝有可能被遺漏或有錯(cuò)誤。正確加入網(wǎng)表后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地為大多數(shù)元件提供封裝。但是對(duì)于用戶自己設(shè)計(jì)的元件或者是某些特殊元件必須由用戶自己定義或修改元件的封裝。

3 . PCB 圖紙的基本設(shè)置

這一步用于 PCB 圖紙進(jìn)行各種設(shè)計(jì),主要有:設(shè)定 PCB 電路板的結(jié)構(gòu)及尺寸,板層數(shù)目,通孔的類型,網(wǎng)格的大小等,既可以用系統(tǒng)提供的
PCB 設(shè)計(jì)模板進(jìn)行設(shè)計(jì),也可以手動(dòng)設(shè)計(jì) PCB 板。

4 .生成網(wǎng)表和加載網(wǎng)表

網(wǎng)表是電路原理圖和印刷電路板設(shè)計(jì)的接口,只有將網(wǎng)表引人
PCB 系統(tǒng)后,才能進(jìn)行電路板的自動(dòng)布線。

在設(shè)計(jì)好的 PCB 板上生成網(wǎng)表和加載網(wǎng)表,必須保證產(chǎn)生的網(wǎng)表已沒有任何錯(cuò)誤,其所有元件能夠很好的加載到
PCB 板中。加載網(wǎng)表后系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部的網(wǎng)表,形成飛線。

元件布局是由電路原理圖根據(jù)網(wǎng)表轉(zhuǎn)換成的 PCB 圖,一般元件布局都不很規(guī)則,甚至有的相互重疊,因此必須將元件進(jìn)行重新布局。

元件布局的合理性將影響到布線的質(zhì)量。在進(jìn)行單面板設(shè)計(jì)時(shí),如果元件布局不合理將無(wú)法完成布線操作。在進(jìn)行對(duì)于雙面板等設(shè)計(jì)時(shí),如果元件布局不合理,布線時(shí)。將會(huì)放置很多過(guò)孔,使電路板走線變得復(fù)雜。

5 .布線規(guī)則設(shè)置

飛線設(shè)置好后,在實(shí)際布線之前,要進(jìn)行布線規(guī)則的設(shè)置,這是 PCB 板設(shè)計(jì)所必須的一步。在這里用戶要定義布線的各種規(guī)則,比如安全距離、導(dǎo)線寬度等。

6 .自動(dòng)布線

Protel DXP 提供了強(qiáng)大的自動(dòng)布線功能,在設(shè)置好布線規(guī)則之后,可以用系統(tǒng)提供的自動(dòng)布線功能進(jìn)行自動(dòng)布線。只要設(shè)置的布線規(guī)則正確、元件布局合理,一般都可以成功完成自動(dòng)布線。

7 .手動(dòng)布線

在自動(dòng)布線結(jié)束后,有可能因?yàn)樵季只騽e的原因,自動(dòng)布線無(wú)法完全解決問題或產(chǎn)生布線沖突時(shí),即需要進(jìn)行手動(dòng)布線加以設(shè)置或調(diào)整。如果自動(dòng)布線完全成功,則可以不必手動(dòng)布線。

在元件很少且布線簡(jiǎn)單的情況下,也可以直接進(jìn)行手動(dòng)布線,當(dāng)然這需要一定的熟練程度和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

8 .生成報(bào)表文件

印刷電路板布線完成之后,可以生成相應(yīng)的各類報(bào)表文件,比如元件清單、電路板信息報(bào)表等。這些報(bào)表可以幫助用戶更好的了解所設(shè)計(jì)的印刷板和管理所使用的元件。

9 .文件打印輸出

生成了各類文件后,可以將各類文件打印輸出保存,包括 PCB 文件和其他報(bào)表文件均可打印,以便永久存檔。

5.3
建立 SCH 文檔

前面章節(jié)已經(jīng)著重介紹了原理圖的創(chuàng)建,這里不再詳細(xì)介紹創(chuàng)建方法,具體設(shè)計(jì)參見第
2 、 3 、 4 章相關(guān)內(nèi)容。 1 .創(chuàng)建原理圖

在這里創(chuàng)建一份簡(jiǎn)單的時(shí)鐘發(fā)生器原理圖,并以此為例,在本章后面章節(jié)中介紹如何設(shè)計(jì)相應(yīng)的 PCB
電路板。設(shè)計(jì)的主要步驟如下:

( 1 )從 Protel DXP 的主菜單下執(zhí)行命令 File/New / PCB Project ,建立一份
PCB 設(shè)計(jì)項(xiàng)目,命名為 ClocK . PRJPCB 。

( 2 )在該設(shè)計(jì)項(xiàng)目下新建一份 SCH 原理圖,相應(yīng)的菜單執(zhí)行命令為 File/New/Schematic,
將其命名為 CLOCK . SCHDOC 。

2 .定義元件封裝


在設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,加人集成庫(kù) Miscellaneous
Devices . IntLib 。從中選擇元件進(jìn)行放置,并放置導(dǎo)線,完成它們之間的連接。設(shè)計(jì)完成后的效果如圖 5 — 15 所示。



5 — 15 時(shí)鐘發(fā)生器原理圖

 

時(shí)鐘發(fā)生器原理圖中使用到的各元件封裝如表 5 — 1 所示。


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