《PCB设计与制作》 学习项目2:层次原理图绘制 任务2-2：存储器接口电路层次原理图的设计

学习目标 进一步掌握Protel软件的操作方法 掌握印制电路板的设计步骤 能够创建PCB图文件并加载元件封装库 能够使用和规划电路板文件

知识准备 5.1 印制电路板的设计步骤 5.2 创建PCB图文件 5.3 装载元件库 5.4 设置电路板工作层面 5.5 规划电路板 印制电路板的设计(一) 5.1 印制电路板的设计步骤 5.2 创建PCB图文件 5.3 装载元件库 5.4 设置电路板工作层面 5.5 规划电路板 5.6 装入网络表与元件

5.1 印制电路板的设计步骤 设计印制电路板的大致步骤可以用下面的流程图右图来表示。 图5-1 印制电路板的设计步骤

5.2 创建PCB图文件 新建一个PCB图文件可以进入设计文件夹“【Document】”，执行菜单命令【File】/【New】或在工作区内单击鼠标右键，选择【New】选项，会弹出如图5-2所示的选择文件类型的对话框。

双击该对话框中的【PCB Document】图标，即可创建一个新的印制板电路图文件，默认的文件名为“PCB1 双击该对话框中的【PCB Document】图标，即可创建一个新的印制板电路图文件，默认的文件名为“PCB1.PCB”。在工作窗口中该文件的图标上单击、或在设计浏览器中该文件的文件名上双击鼠标左键，即可进入如图5-3所示的印制电路板编辑器。

5.3 装载元件库 在浏览器的组合框中，选择库【Libraries】，如图5-4所示。 用鼠标左键单击【Add/Remove】按钮，将出现如图5-5所示的关于引入库文件的对话框。

5.4 设置电路板工作层面 铜膜线：简称导线，是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。 5.4 设置电路板工作层面 5.4.1 有关电路板的几个基本概念 铜膜线：简称导线，是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。

飞线：用来表示连接关系的线。它只表示焊盘之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具备实质性的电气连接关系。飞线在手工布线时可起引导作用，从而方便手工布线。飞线是在引入网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间一旦完成实质性的电气连接，则飞线自动消失。当同一网络中，部分电气连接断开导致网络不能完全连通时，系统就又会自动产生飞线提示电路不通。利用飞线的这一特点，可以根据电路板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线。

焊盘、过孔：焊盘（Pad）的作用是放置、连接导线和元件引脚。过孔（Via）的主要作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有3种。  穿透式过孔（Through）：从顶层一直打到底层的过孔。

 半盲孔（Blind）：从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从某个中间层通到底层的过孔。  盲孔（Buried）：只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层或底层的过孔。

单面板：电路板一面敷铜，另一面没有敷铜，敷铜的一面用来布线及焊接，另一面放置元件。单面板成本低，但只适用于比较简单的电路设计。 双面板：电路板的两面都敷铜，所以两面都可以布线和放置元件，顶面和底面之间的电气连接是靠过孔实现的。由于两面都可以布线，所以双面板适合设计比较复杂的电路，应用也最为广泛。

多层板：不但可以在电路板的顶层和底层布线，还可以在顶层和底层之间设置多个可以布线的中间工作层面。用多层板可以设计更加复杂的电路。 长度单位及换算：Protel 99 SE 的PCB编辑器支持英制（mil）和公制（mm）两种长度计量单位。它们的换算关系是：100mils=2.54mm（其中1000mils=1Inches）。

执行菜单命令【View】/【Toggle Units】就能实现这两种单位之间的相互转换。也可以按快捷键Q进行转换。转换后工作区坐标的单位和其他长度信息的单位都会转换为mm（或mil）。 安全间距：进行印刷电路板的设计时，为了避免导线、过孔、焊点及元件的相互干扰，必须使它们之间留出一定的距离，这个距离称之为安全间距（Clearance）。

5.4.2 工作层面的类型 Protel 99 SE提供了若干不同类型的工作层面，包括信号层（Signal layers）、内部电源/接地层（Internal plane layers）、机械层（Mechanical layers）、阻焊层（Solder mask layers）、锡膏防护层（Paste mask layers）、丝印层（Silkscreen layers）、钻孔位置层（Drill Layers）和其他工作层面（Others）。

信号层主要是用来放置元件（顶层和底层）和导线的。 下面介绍各工作层面的功能。 1．信号层（Signal layers） 信号层主要是用来放置元件（顶层和底层）和导线的。 2．内部电源/接地层（Internal plane layers） 内部电源/接地层主要用来放置电源线和地线。

机械层一般用于放置有关制板和装配方法的信息。 3．机械层（Mechanical layers） 机械层一般用于放置有关制板和装配方法的信息。 4．阻焊层（Solder mask layers） 阻焊层有2个Top Solder Mask（顶层阻焊层）和Bottom Solder（底层阻焊层），用于在设计过程中匹配焊盘，并且是自动产生的。

锡膏防护层的作用与阻焊层相似，但在使用“hot re-flow”（热对流）技术安装SMD元件时，锡膏防护层用来建立阻焊层的丝印。 5．锡膏防护层 （Paste mask layers） 锡膏防护层的作用与阻焊层相似，但在使用“hot re-flow”（热对流）技术安装SMD元件时，锡膏防护层用来建立阻焊层的丝印。

丝印层主要用于绘制元件的轮廓、放置元件的编号或其他文本信息。 6．丝印层（Silkscreen layers） 丝印层主要用于绘制元件的轮廓、放置元件的编号或其他文本信息。 7．钻孔层（Drill layer） 钻孔层主要是为制造电路板提供钻孔信息，该层是自动计算的。Protel 99 SE提供Drill guide和Drill drawing两个钻孔层。

禁止布线层用于定义放置元件和布线区域的。 8．禁止布线层 （Keep Out Layer） 禁止布线层用于定义放置元件和布线区域的。 9．多层（Multi layers） 多层代表信号层，任何放置在多层上的元件会自动添加到所在信号层上，所以可以通过多层，将焊盘或穿透式过孔快速地放置到所有的信号层上。

该层用于显示元件、焊盘和过孔等对象之间的电气连线。 10．DRC错误层（DRC Errors） 用于显示违反设计规则检查的信息。 11．连接层（Connection） 该层用于显示元件、焊盘和过孔等对象之间的电气连线。

5.4.3 设置工作层面 设置方法可以执行菜单命令【Design】/【Option】，出现【Document Option】对话框，选择其中的【Layers】标签即可进入工作层面设置对话框，如图5-7所示。

进入【Option】选项卡，结果如图5-8所示。在该选项卡中可对【Grid】（栅格）、【Electrical Grid】（电气栅格）、【Measurement】（计量单位）等选项进行设定。

执行菜单命令【Design】/【Layer Stack Manager】，在屏幕上弹出如图5-9所示的工作层面管理对话框。 1．设置信号层和内部电源/接地层 执行菜单命令【Design】/【Layer Stack Manager】，在屏幕上弹出如图5-9所示的工作层面管理对话框。

设置完信号层、内部电源/接地层和机械层后，设置工作层面对话框变为如图5-12所示。 2．设置Mechanical layers 执行菜单命令【Design】/【Mechanical Layers】，弹出如图5-11所示的机械层设置对话框，单击【Mechanical】复选框，可打开机械层，并可设置机械层名称等参数。 设置完信号层、内部电源/接地层和机械层后，设置工作层面对话框变为如图5-12所示。

5.5 规划电路板 所谓规划电路板，就是根据电路的规模以及公司或制造商的要求，具体确定所需制作电路板的物理外形尺寸和电气边界。电路板规划的原则是在满足公司或制造商的要求的前提下，尽量美观且便于后面的布线工作。

首先设定当前的工作层面为【Keep Out Layer】。单击下方的【KeepOutLayer】标签即可将当前的工作层面切换到Keep Out Layer层面，如图5-13所示。在该层面上确定电路板的电气边界位置。

5.6 装入网络表与元件 规划好电路板后，接着就是要装入网络表和元件。网络表和元件是同时装入的。网络表与元件的装入过程，实际上就是将原理图设计的数据装入印制电路板的设计系统PCB的过程。

一、利用设计同步器装入网络表和元件的具体操作步骤如下。 在原理图编辑器中执行菜单命令【Design】/【Update PCB】，出现如图5-17所示的对话框。

二、利用原理图生成的网络表文件装入网络表和元件。 生成网络表的方法，可以在原理图的设计的工作环境下，执行菜单命令【Design】/【Create Netlist…】，可以看到随后会出现网络表文件“*.net”。 在利用网络表文件装入网络表和元件时，可以在PCB编辑器中执行菜单命令【Design】/【Load Nets】，出现如图5-22所示的装入网络表的对话框。

工作任务——太阳能热水器水位温度显示电路的PCB设计实施步骤 计划 决策 资讯 实施 实施步骤 检查 评价

资 讯 分析太阳能热水器水位温度显示电路的PCB设计任务书 学习Protel软件PCB设计的方法 通过学习详细了解EDA技术的一些基本知识 通过查找资料掌握Protel软件的一些操作技巧 了解绘制PCB图及绘制元件封装的方法 学会如何在计算机进行安装和操作Protel软件，并能够解决操作过程中的常见故障

决 策 分析采用什么样的方式方法了解学习本课程的基本知识，了解Protel软件的组成、功能、安装卸载及相关操作技巧等，通过什么样的途径学会使用Protel软件来绘制PCB图。初步确定工作任务方案 小组讨论并完善工作任务方案。

计 划 制定实施工作任务的计划书。 根据分析，需要通过实物认识、图片搜集、视频播放、查找资料等形式完成本次任务。 通过在多媒体教室和在EDA实训室的实际操作掌握PCB图的分析方法 在老师的指导下分析电路的PCB图 通过学习掌握Protel软件的组成、功能、安装卸载及相关操作技巧等

实 施 通过实物、图片演示、视频播放、现场参观等形式掌握Protel软件的操作方法。 根据任务要求查找并添加PCB图中所需要的元件封装库。 根据任务要求采用正确方法绘制要求的电路的PCB图。

检 查 学生自己独立检查或小组之间互相交叉检查 检查学习目标是否达到，认识任务是否完成、是否根据任务要求学会了如何来操作Protel软件，如何来进行PCB图的绘制。

评 估 可从以下几方面评估整个工作过程： 对学生的认识过程进行评价，指出学生错误的地方，讨论哪些错误会重复出现，导致哪些后果，如何避免。 评估整个计算、整定过程，是否有需要改进的方法。

The End!