《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

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1 《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

2 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

3 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

4 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 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。

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7 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。

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9 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。

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12 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 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。

13 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。

14 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。

15  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。

16 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。

17 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）。

18 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）。

19 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）。

20 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。

21 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。

22 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。

23 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。

24 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。

25 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。

26 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。

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28 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。

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30 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。

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32 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。

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35 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。

36 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。

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39 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。

40 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。

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46 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。

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52 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

53 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

54 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。

55 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

56 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。

57 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。

58 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。

59 The End!