印制板設計

1.印制板設計的準備工作：建立設計文件新建一個印制板設計文件，可以根據實際需要，采用如下方法之一。

（1）使用向導新建PCB 文件。

Protel 設計軟件提供了新建PCB 板設計文件的向導。點擊主工具欄“新創(chuàng)建任意文件”按鈕（圖1）或直接打開工作文件面板（Files），單擊“根據模板新建”欄下的“PCB Board Wizard…”選項（見圖2），出現“新建電路板向導”對話框，如圖3 所示。

整個向導有多個對話框，都比較簡單，這里就不貼圖了，只做簡要文字說明。

單擊下一步按鈕進入“選擇電路板單位”對話框。

如選擇“ 英制”，則在PCB 設計中系統(tǒng)使用mil（ 密爾，千分之一英寸。

1mil=0.0254mm）作為長度單位；如選擇“公制”，則使用mm（ 毫米）作為長度單位。由于大多數元件封裝的引腳采用英制單位（尤其是直插式元件），因此較多選擇“英制”。

再下一步是“選擇電路板配置文件”對話框。

在該對話框左邊的列表框中給出了Protel 2004 提供的所有PCB 標準模板，用戶可以根據需要從中選擇一種。如果不使用標準模板，則選擇Custom（ 用戶自定義）。

單擊下一步按鈕進入“選擇電路板詳情”對話框。該對話框用于選擇PCB 的外形和尺寸?！拜喞螤睢睓谟糜谶x擇電路板的外形，有“矩形”、“圓形”和“自定義”3 種選擇。“電路板尺寸”欄用于設置電路板的尺寸大小，矩形電路板可設置“寬”和“高”，圓形電路板可設置“半徑”?！胺胖贸叽缬诖藢印毕吕斜砜蜻x擇尺寸標注線所在的層，通常保持默認的機械1 層（Mechanical Layerl）。“邊界導線寬度”、“尺寸線寬度”、“禁止布線區(qū)與板子邊沿的距離” 3 個文本框，一般可保持默認設置。3 個復選框分別用于設置“是否在PCB 上放置標題欄和刻度”、“是否在PCB 上設置圖標字符串”、“是否在PCB 上放置尺寸線”，通常選中。 另兩個復選框“角切除”和“內部切除”通常取消。

單擊下一步按鈕進入“選擇電路板層”對話框。

默認為2 個信號層和2 個內部電源層，即為4 層板設計。如果是雙面板，則只需保留2 個信號層，將內部電源層設為0。

單擊下一步按鈕進入“選擇過孔風格”對話框。

這里有“只顯示通孔”和“只顯示盲孔或埋過孔”

兩個選項，一般選擇“只顯示通孔”。這里多說一句，在設計中盡可能不用盲孔和埋孔，因為工藝復雜，成本高，且成品率相對較低。

單擊下一步按鈕進入“選擇元件和布線邏輯”

對話框。該對話框需要設計者確定此電路板主要采用何種類型的元件并指定相應的布線風格。選中“表面貼裝元件”時，下面會出現對應的“是否希望將元件放在板的兩面上”選項；選中“通孔元件”時，下面出現“鄰近焊盤間的導線數”選項，若電路板不必采用很高的密度布線，則選擇“一條導線”即可。

再次單擊下一步按鈕即進入“選擇默認導線和過孔尺寸”對話框，供設計者選擇新建電路板的最小導線寬度尺寸、最小過孔尺寸和最小線間距。我們可以保留默認數值，在設計過程中根據需要也可進行修改。

至此，通過新建PCB 板向導，確定了基本參數信息，點擊最后出現的“電路板向導完成”對話框右下的完成按鈕，即完成了新建一個印制板設計文件的過程。隨即，新建的印制板設計文件被打開，如圖4。為了印刷清楚，對顏色設置作了修改，沒有采用默認值。

關于這個設計文件，初學者必須注意以下幾點：

1） 圖4 中，淺色區(qū)域是前述通過“選擇電路板詳情”對話框設置的印制板形狀和尺寸所定義（這里是矩形，3000mil×2000mil），尺寸線標注的是禁止布線區(qū)域，前面已定義“禁止布線區(qū)與板子邊沿的距離”為默認值50mil，所以標注尺寸是2900mil×1900mil。

2） 許多設計者把“禁止布線區(qū)域”作為印制板的外形定義，這是不合適的。印制板上的銅箔（無論是導線還是大面積覆銅的“接地”）不應延伸到板子的外沿，應留有間隔（如我們定義的50mil，小一點也是可以的），一方面避免印制板加工過程中損傷導線（尤其是導線很細時），也避免裝配時印制板邊沿與金屬件（機殼或固定件）接觸造成電氣短路。

3） 圖4 中，并無印制板外形輪廓線，應加上，否則印制板廠會把“禁止布線區(qū)域”作為外輪廓加工。通常外輪廓線放在機械1 層（MechanicalLayerl 與標注尺寸線同一層）。見圖5。尺寸標注的修改，是點擊選中→拖拉端點，數值會自動變化。

4） 印制板往往需要固定在機箱內，即使是裸露放置的實驗板也需要安裝腳釘之類。在確定禁止布線區(qū)域時，需要考慮避開這些放置螺釘的開口位置，并在其周圍留下足夠的間隔。

通過下面幾種方式新建印制板設計文件，同樣需要考慮上述幾點，就不再贅述。

（2）利用模板新建PCB 文件。

Protel 設計軟件提供了多個標準外形的印制電路板模板，供設計者選用，這可以大大提高工作效率，也避免了尺寸控制出現錯誤導致損失。

點擊主工具欄“ 新創(chuàng)建任意文件”按鈕，或直接打開工作文件面板（Files），單擊“ 根據模板新建” 欄下的“PCBTemplates…”選項（見圖6），出現“選擇模板文件”對話框，如圖7，提供選擇的包括了項目文件模板，以及單獨的原理圖模板和印制板圖模板。例如這里選擇“PCI short 3.3V- 32BIT.PCBDOC”，則自動調用該圖形模板如圖8。由圖可見，該模板建立得很規(guī)范，有輪廓線，禁止布線區(qū)域，固定螺孔，金手指，完整的尺寸標注，局部放大加工圖以及預放置的諸如公司名稱、文件名、版本號等等。此外，為了設計過程中避免層操作出錯，對各設計層都預放置了作為標識的字符串，便于檢查核對（見圖9）。

顯然，這種直接引用模板的方式適合設計標準板卡。

（3）直接創(chuàng)建PCB 文件。

如圖10 所示，選擇主菜單“文件”→“創(chuàng)建” →“PCB 文件”， 或者打開文件操作面板（Files），如圖11 單擊“新建”欄下的“PCB File”選項，即可新建一個PCB 文件。隨即自動打開該新建文件，進入PCB 編輯環(huán)境。如果已經調入PCB項目文件，新建的PCB 文件會自動加入到當前的項目文件中，默認文件名為“PCBl.PcbDoc”，若當前沒有打開的PCB 項目文件，則新建的PCB 文件是自由文檔，放在“Free Document”文件夾下。

直接創(chuàng)建的PCB 文件是空文件，即沒有任何內容（ 圖樣），需要設計者繪制印制板外形，作出必要的標注等。

（4） 將自由文檔添加至項目前面應用向導和模板新建的PCB 文件，以及在未打開已有PCB 項目時新建的PCB 文件都是“自由文件”，并不屬于特定的設計項目。有時，我們需要在以前的設計作品基礎上進行新的設計，或是利用以前做好的基礎工作，如板尺寸結構等。在繼續(xù)進行設計工作時，需要把上述的PCB 文件“導入”到設計項目中。

首先，應把新建的PCB 文件按照指定路徑“另存為”指定名稱。打開項目工作面板，右鍵單擊項目名稱，下一級菜單選中“追加已有文件到指定項目”，左鍵單擊，見圖11。指定路徑和文件名，即將需用的PCB 文件加入到當前項目中。

2.設計參數。

與原理圖設計類似，印制板圖的設計環(huán)境也有一些基本參數需要由設計者根據自己的需要予以設圖11 追加已有文件到指定項目定。

（1） 文檔參數。

在主菜單“設計”項下拉菜單中選擇“PCB 板選擇項”（圖12），或鼠標指向印制板圖設計窗口，右鍵單擊，彈出圖13 所示的兩級菜單，選擇“PCB板選擇項”，即會出現圖14 所示對話框。該對話框提供了對若干設計參數的設置定義?！皽y量單位”可定義為英制或公制；“捕獲網格”類似原理圖設計，實際上是鼠標指針移動的最小單位；“元件網格”是指移動（放置）元件的最小距離單位；“電氣網格”也和原理圖設計環(huán)境類似，鼠標指針進入某元件引腳或導線端點的電氣網格范圍內即自動對接；“可視網格”是設計區(qū)域內的網格線，便于元件放置對齊和走線，可根據需要設定并在設計過程中修改調整；“圖紙位置”項中的“X”“Y”是指圖紙左下端點的坐標，“寬”和“高”是指設計區(qū)域的尺寸。

（未完待續(xù)）