电子电路CAD 广东机电职业技术学院 计算机与信息工程系 高立新 2005 ~~~ 2006 学年第 一 学期.

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1 电子电路CAD 广东机电职业技术学院 计算机与信息工程系 高立新 2005 ~~~ 2006 学年第 一 学期

2 第5章 PCB设计基础 目的 印刷电路基础 元件封装 印刷电路板的设计步骤 工作层的名称、功能和设置方法

3 5.1印刷电路基础 5.1.1 印刷电路板的结构 1.单面板 一面有导电图形的电路板。

4 5.1印刷电路基础 2.双面板 指两面都有导电图形的电路板，也称双层板。其两面的导电图形之间的电气连接通过过孔来完成。

5 5.1印刷电路基础 3.多层板 由交替的导电图形层及绝缘材料层叠压粘合而成的电路板。除电路板两个表面有导电图形外，内部还有一层或多层相互绝缘的导电层，各层之间通过金属化过孔实现电气连接。

6 元件的封装（Footprint） 元件封装是指元件焊接到电路板时的外观和焊盘位置。

7 元件封装的分类 针脚式元件封装和表面粘贴式(SMD)元件封装。 针脚式元件封装： 元件的焊盘通孔贯通整个电路板
如电阻、电容、三极管、部分集成电路的封装。 DIP(Dual in-line Package) PCB Multi Layer 表面粘贴式元件封装： 焊接时元件与其焊盘在同一层。 Top layer Bottom Layer

8 Footprint a AXIAL0.4（电阻类） b DIODE0.4（二极管类） c RAD0.4（无极性电容类） d FUSE（保险管） e XATAL1（晶振类） f VR5（电位器类） g SIP8（单列直插类）

9 k LCC16（贴片元件类） l DIP16（双列直插类） m TO-220（三极管类）
h RB.2/.4（极性电容类） i DB9/M（D型连接器） j TO-92B（小功率三极管） k LCC16（贴片元件类） l DIP16（双列直插类） m TO-220（三极管类）

10 元件封装的编号 2.元件封装的编号 元件封装的编号规则一般为元件类型+焊盘距离（或焊盘数）+元件外形尺寸。
如AXIAL0.4表示该元件封装为轴状，两个管脚焊盘的间距为0.4英寸。 RB.2/.4表示极性电容类元件封装，两个管脚焊盘的间距为0.2英寸（200mil），元件直径为0.4英寸(400mil) 。 DIP16表示双列直插式元件的封装，两列共16个引脚。

11 印刷电路基础 铜膜导线（Track） Solder Paste Solder Solder layer（焊层）
Top Solder（顶层）和Bottom Solder（底层）两个焊层。 Paste mask layer（锡膏防护层） Top Paste（顶层）和Bottom Paste（底层）两个锡膏防护层。 焊盘（Pad）与过孔（Via） 焊盘（Pad）的作用是用来放置焊锡、连接导线和焊接元件的管脚。 Silkscreen layer（丝印层） 丝印层主要用于放置印制信息，如元件的轮廓和标注、各种注释字符等。

12 印刷电路基础 过孔（Via）:实现不同导电层之间的电气连接

13 印刷电路基础 安全间距（Clearance） 避免导线、过孔、焊盘及元件 间的距离过近而造成相互干扰， 在他们之间留出一定的间距，称
为安全间距。

14 PCB设计流程 1.绘制电路原理图 主要任务是绘制电路原理图，生成网络表，用 于 PCB设计时的自动布局和自动布线。 2.规划电路板
印刷电路板的设计的一般步骤如下： 1.绘制电路原理图 主要任务是绘制电路原理图，生成网络表，用 于 PCB设计时的自动布局和自动布线。 2.规划电路板 完成确定电路板的物理边界、电气边界、电路板的层数、各种元件的封装形式和布局要求等任务。 3.设置参数 主要是设置软件中电路板的工作层的参数、PCB编辑器的工作参数、自动布局和布线参数等。 4. 装入网络表及元件的封装形式 将原理图中的电气连接关系和元件的封装形式，装入PCB编辑器。

15 PCB设计流程 5.元件的布局 在元件自动布局的基础上，进行手工调整，是元件的布局达到要求。 6.自动布线
系统根据网络表中的连接关系和设置的布线规则进行自动布线。只要元件的布局合理，布线参数设置得当，Protel 99 SE的自动布线的布通率几乎是100%。 7.调整 自动布线成功后，用户可对不太合理的地方进行调整。如调整导线的走向、导线的粗细、标注字符和添加输入/输出焊盘、螺丝孔等。 8.保存文件及输出

16 印刷电路板设计的基本原则（P154） 布局 布线 焊盘大小 抗干扰措施 去耦电容 接线

17 PCB编辑器（P157） 启动 界面 工具栏

18 电路板工作层 在PCB编辑器中，执行菜单命令Design|Option，系统将弹出 Document Options对话框：

19 工作层的类型 在这个对话框中，系统列出了电路板中的各工作层。 信号层（）
信号层主要用于布置电路板上的导线。Protel 99 SE提供了32个信号层，包括Top layer（顶层）、Bottom layer（底层）和30个MidLayer（中间层）。 Internal plane layer（内部电源/接地层） Protel 99 SE提供了16个内部电源层/接地层。该类型的层仅用于多层板，主要用于布置电源线和接地线。我们称双层板、四层板、六层板，一般指信号层和内部电源/接地层的数目。 机械层 Protel 99 SE提供了16个机械层，它一般用于设置电路板的外形尺寸、数据标记、对齐标记、装配说明以及其它的机械信息。 4 Solder mask layer（阻焊层） 5 Paste mask layer（锡膏防护层） 6 Keep out layer（禁止布线层） 7 Silkscreen layer（丝印层） 8 Multi layer（多层） 电路板上焊盘和穿透式过孔要穿透整个电路板，与不同的导电图形层建立电气连接关系，因此系统专门设置了一个抽象的层，多层。一般，焊盘与过孔都要设置在多层上，如果关闭此层，焊盘与过孔就无法显示出来。 9 Drill layer（钻孔层） 钻孔层提供电路板制造过程中的钻孔信息（如焊盘、过孔就需要钻孔）。Protel 99 SE提供了Drill gride（钻孔指示图）和Drill drawing（钻孔图）两个钻孔层。

20 工作层 顶层Top Layer（信号层） 多层板 中间层MidLayer 1（信号层） 底层Bottom Layer（信号层）

21 工作层 Mechanical 1（机械层） 中间层MidLayer 14（信号层） Mechanical 4（机械层）
顶层丝印层TopOverlay

22 电路板工作层设置（P164） 9.3.2 工作层的设置 Protel 99 SE允许用户自行定义信号层、内部电源层/接地层和机械层的显示数目。 1.设置Signal layer和Internal plane layer 执行菜单命令Design|Layer Stack Manager，系统弹出Layer Stack Manager（工作层堆栈管理器）对话框。（1）添加层的操作 （4）层的编辑操作 先选取要编辑的层，单击 Properties（属性）按钮，弹 出Edit Layer（工作层编辑） 对话框，可设置该层的Name （名称）和 Copper thickness （覆铜厚度）。 9.3.3 工作层的打开与关闭 1.工作层的打开与关闭 执行菜单命令Design|Options，在系统弹出的Document Options对话框中，单击Layer选项卡，相应工作层前的复选框被选中（√），则表明该层被打开，否则该层处于关闭状态。

23 计量单位 2.栅格和计量单位设置 单击Document Options对话框中的Options选项卡，打开如图所示的对话框。
5）计量单位的设置 Protel 99 SE提供Metric（公制）和Imperial (英制)两种计量单位，系统默认为英制。 英制的默认单位为mil（毫英寸）； 公制的默认单位为mm（毫米）； 1mil=0.0254mm 。

24 PCB设计基础 本章重点： ① 印刷电路板的概念、作用及分类 ② 绘制印刷电路板图有关的元件封装、焊盘、过孔和铜膜导线等基本概念
③ 工作层的名称、功能和设置方法 ④ 在PCB中定位的几种方法