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第 8 章　 PCB 的 设计

8.1 　新建 PCB 文件. 8.14 　放置矩形铜膜填充. 第 8 章　 PCB 的 设计. 8.2 　规划 PCB. 8.15 　放置多边形敷铜. 8.3 　装载元器件封装库的操作. 8.16 　分割多边形敷铜. 8.4 　网络与元器件的装入. 8.17 　放置屏蔽导线. 8.5 　放置元器件封装. 8.18 　放置泪滴. 8.6 　放置导线. 8.19 　自动布局. 8.7 　放置焊盘. 8.20 　手工调整元器件封装布局. 8.8 　放置导孔. 8.21 　添加网络连接. 8.9 　放置文字. 8.22 　设计规则.

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第 8 章　 PCB 的 设计

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  1. 8.1　新建 PCB 文件 8.14　放置矩形铜膜填充 第 8 章　PCB 的设计 8.2　规划 PCB 8.15　放置多边形敷铜 8.3　装载元器件封装库的操作 8.16　分割多边形敷铜 8.4　网络与元器件的装入 8.17　放置屏蔽导线 8.5　放置元器件封装 8.18　放置泪滴 8.6　放置导线 8.19　自动布局 8.7　放置焊盘 8.20　手工调整元器件封装布局 8.8　放置导孔 8.21　添加网络连接 8.9　放置文字 8.22　设计规则 8.10　放置坐标指示 8.23　设计规则向导 8.11　放置尺寸标注 8.24　手动布线和自动布线 8.12　放置相对原点 8.25　手工调整印制电路板 8.13　放置圆弧导线 8.26　设计规则检查

  2. 8.1　新建 PCB 文件 新建 PCB 文件的方法有两种： 方法一： 执行选单命令 File\New\PCB 启动 PCB 编辑器，然后人工定义尺寸。 方法二： 使用向导创建新的 PCB 文件。 下面介绍使用向导建立新的 PCB 文件。

  3. 8.1.1　使用 PCB 向导创建新的文件 (1)单击工作区底部的 按钮 8.1　新建 PCB 文件 (2)单击 PCB Board Wizard命令，启动向导 (3)在接下来出现的对话框中对 PCB 进行设置。

  4. 8.1.2　将 PCB 文件添加到设计项目 8.1　新建 PCB 文件 (1)在 Projects面板中选择目标项目文件 (2)右键单击项目文件，执行命令 Add Existing to Projects ···，在弹出的文件对话框内选择文件，按打开按钮。

  5. 8.2　规划 PCB 在创建了 PCB 文件进行印制电路板设计时，首先要确定其工作层，包括信号层、内部电源\接地层、机械层等。 本节主要内容： 1．Protel 2004 工作层的设置 2．PCB 选项设置 3．定义 PCB 形状及尺寸

  6. 8.2.1Protel 2004 工作层的设置 8.2　规划 PCB 1．层堆栈管理器 　　执行 Design\Layer Stack Manager 命令，系统将弹出框“层堆栈管理器”对话。 　　在图右上方的 Top Dielectric 或 Bottom Dielectric 前打“√”，则会看到立体图中的顶层或底层变为其他颜色。

  7. 8.2　规划 PCB 8.2.1Protel 2004 工作层的设置 1．层堆栈管理器 　　执行 Design\Layer Stack Manager 命令，系统将弹出框“层堆栈管理器”对话。 　　图左边为各工作层指示，右边为 Core (信号层间距绝缘层)尺寸和 Prepreg(层间预浸料坯)的尺寸。可以将光标移至 Core或 Prepreg上双击，即可弹出“Core或 Prepreg”对话框。

  8. Add Layer 按钮 添加中间信号层 Add Plane 按钮 添加内部电源/接地层 Delete 按钮 删除层 Move Up 按钮 上移层 Move Down 按钮 下移层 Properties 按钮 设置所选层的属性 Configure Drill Pairs 按钮 对钻孔结构进行设置 Impedance Calculation 按钮 计算层间阻抗。 　　设置顶层或底层的焊接绝缘属性，可分别单击 Top Dielectric或 Bottom Dielectric左边的按钮 8.2　规划 PCB 1．层堆栈管理器

  9. 8.2　规划 PCB 2．Broad Layers(板层设置)对话框 　　执行选单命令 Design\Broad Layers & Colors ···，或在PCB编辑窗口单击鼠标右键，在弹出快捷选单中选择 Options\Broad Layers & Colors ··· 命令，出现 Broad Layers(板层设置)对话框。

  10. 8.2　规划 PCB 8.2.1Protel 2004 工作层的设置 1)Signal Layers信号板层区域　设定信号层的颜色及显示状态。 2)Internal Plane内部电源/接地区域　设置电源和接地层的颜色及显示状态。 3)Mechanical Layers机械板层区域　设置机械板层的颜色及显示状态。 4)Masks Layers面膜区域　包括 Solder Mask 阻焊板层和 Paste Mask锡膏板层设置。锡膏板层主要是用于产生表面安装所需要的专用锡膏层，用以粘贴 SMD(表面安装元器件)。锡膏板层包括两层。

  11. 8.2　规划 PCB 5)Silkscreen Layers 丝印层区域　用来设定丝印层的颜色及显示状态。 6)OtherLayers其他层设置区域 (1)KeepOut(禁止布线层) (2)MultiLayer(多层) (3)DrillGuide(钻孔导引层) (4)DrillDrawing(绘制钻孔图层)

  12. 8.2　规划 PCB 7)System Color系统颜色设置区域 (1)Connections and From Tos 用于设置是否显示飞线。 (2)DRC Error Markers 用于设置是否显示自动布线检查错误标记。 (3)Pad Holes 用于设置是否显示焊盘通孔。 (4)Via Holes 用于设置是否显示导孔的通孔。　 (5)Visible Grid1 用于设置是否显示第一组栅格。 (6)Visible Grid2 用于设置是否显示第二组栅格。

  13. 8.2.2PCB 选项设置 8.2　规划 PCB 　　执行选单命令 Design\Broad Options ··· ，或在 PCB 编辑窗口单击鼠标右键，在弹出快捷选单中选择 Design\Broad Options ··· 命令，弹出 Broad Options对话框。

  14. 8.2　规划 PCB 8.2.2PCB 选项设置 1．Measurement Units(度量单位)设置区域 　　用于设置系统度量单位 2．Snap Grid(移动栅格)设置区域 　　用于控制工作空间的对象移动栅格的间距 3．Visible Grid(可视栅格)设置区域 　　用于设置可视栅格的类型和栅距 4．Component Grid(元件栅格)设置区域 　　用来设置元件移动的间距。

  15. 8.2　规划 PCB 8.2.2PCB 选项设置 5．Electrical Grid(电气栅格)设置区域 　　主要用于设置电气栅格的属性 6．Sheet Position(板图位置)设置区域 设置板图的大小和位置。X 和 Y 编辑框设置板图的左下角的位置，Width 编辑框设置板图的宽度，Height 编辑框设置板图的高度。 　如果选中 Display Sheet 复选框，则显示板图边框，否则只显示 PCB 部分。 　如果选中 Lock Sheet Primitive 复选框，则可以链接具有模板元素(如标题块)的机械层到该版图上。

  16. 8.2.3　定义 PCB 形状及尺寸 8.2　规划 PCB 　　常用 PCB 形状和尺寸定义的操作步骤： 1)鼠标左击工作层标签上的 Keep Out Layer(禁止布线层)，将禁止布线层设置为当前工作层。 2)单击放置工具栏上的布线按钮，也可以执行 Place \ Line命令或先后按下 P、L 键。 3)在编辑区中适当位置单击鼠标左键，开始绘制第一条边。

  17. 8.2　规划 PCB 8.2.3　定义 PCB 形状及尺寸 　　常用 PCB 形状和尺寸定义的操作步骤： 4)移动光标到合适位置，单击鼠标左键，完成第一条边的绘制。依次绘线，最后绘制一个封闭的多边形。 5)单击鼠标右键或按下Esc键取消布线状态。

  18. 8.2　规划 PCB 8.2.3　定义 PCB 形状及尺寸 　　查看 PCB的大小的方法为： 　　执行 Reports\Board Information 命令，弹出板图信息选单。也可以先后按下 R 和 B 键。然后弹出“印制电路板信息”对话框，可显示实际 PCB 的大小。

  19. 8.3　装载元器件封装库的操作 (2)添加完需要的元器件封装库，然后单击 按钮完成该操作，程序即将所选中的元器件封装库装入。 8.3.1　装载元器件封装库 　　装入封装库的操作步骤： (1)先执行选单命令 Design\Add/Remove Library ··· ，或单击控制面板上的 Libraries 标签，打开元器件封装库浏览器，再单击 Libraries 按钮，即可弹出 Availalble Library 对话框。

  20. 8.3.2　浏览元器件库 8.3　装载元器件封装库的操作 　　浏览元器件库的具体操作方法： (1)执行 Design\Browse Components 命令，弹出“浏览元器件库”对话框。 (2)在该对话框中可以查看元器件的类别和形状等。 　　① 在该对话框中，单击 Libraries 按钮，可以进行元器件库的装载操作。 　　② 单击 Search 按钮，弹出“搜索元器件库”对话框，可以进行元器件的搜索操作。 　　③ 按 Place 按钮可以将选中的元器件封装放置到电路板。

  21. 8.3　装载元器件封装库的操作 8.3.2　浏览元器件库 浏览元器件库的具体操作方法：

  22. 8.3.3　搜索元器件库 8.3　装载元器件封装库的操作 　　在“浏览元器件库”对话框中，单击 Search 按钮，则系统弹出“搜索元器件库”对话框。 1)查找元器件 有关操作如下： (1)Scope 操作框 设置查找的范围。 (2)Path 操作框 设定查找的对象的路径。 (3)Search Criteria 操作框 设定需要查找的对象名称，Name 编辑框输入需要查找的对象名称。如果要停止搜索，可以按 Stop 按钮。

  23. 8.3　装载元器件封装库的操作 8.3.3　搜索元器件库 2)找到元器件 　　查找到需要的元器件后可以将其所在的元器件库直接装载到元器件库管理器中，也可直接使用该元器件而不装载其所在的元器件库。选择 Install Library按钮即可装载该元器件库，选择 Select按钮则只使用该元器件而不装载其元器件库。

  24. 8.4　网络与元器件的装入 8.4.1　编译设计项目 　　在装入原理图的网络与元器件之前，设计人员应该先编译设计项目，根据编译信息检查项目的原理图是否存在错误，如果有错误，应及时修正，否则装入网络和元器件到 PCB 文件时会产生错误，而导致装载失败。下面以振荡器和积分器原理图文件为例加以说明。

  25. 8.4.2　装入网络与元器件 8.4　网络与元器件的装入 (1)打开设计好的振荡器和积分器原理图文件。

  26. 8.4　网络与元器件的装入 8.4.2　装入网络与元器件 (2)打开已经创建的振荡器和积分器 PCB 文件。 (3)执行 Design\Import Changes From ZDQ. PRJPCB 命令，系统会弹出 “工程改变顺序”对话框。

  27. 8.4　网络与元器件的装入 8.4.2　装入网络与元器件 (4)单击对话框中的 Validate Changes 按钮，检查工程变化顺序，并使工程变化顺序有效。 (5)单击对话框中的 Execute Changes 按钮，接受工程变化顺序，将元器件封装和网络添加到 PCB 编辑器中。

  28. 8.5　放置元器件封装 (2)单击放置工具栏中　　按钮。 (3)在键盘上依次击键 P 、C 。 8.5.1　元器件封装的放置 1．放置元器件封装命令 　　启动放置元器件封装的命令有以下几种方法： (1)执行选单命令 Place\Component 。 (4)在元器件封装库面板中，用鼠标左键双击所需的元器件封装，或者单击面板上方的放置元器件封装按钮。

  29. 8.5　放置元器件封装 8.5.1　元器件封装的放置 1．放置元器件封装命令

  30. 　　① Footprint 输入元器件封装名称，即加载哪一种元器件封装。打开“元器件封装库浏览”对话框。可以选择元器件库及元器件封装。选取后，单击　　　按钮即可。 8.5　放置元器件封装 8.5.1　元器件封装的放置 1．放置元器件封装命令 　　启动命令后，系统将会弹出 “放置元器件封装”对话框。

  31. 　　进入元器件封装放置状态，光标变成十字形状，带着选择的元器件封装一起移动到合适的位置时单击鼠标左键即可完成元器件封装的放置。此时鼠标仍在元器件封装放置状态，可继续放置，否则可单击右键，结束放置。单击　　进入元器件封装放置状态，光标变成十字形状，带着选择的元器件封装一起移动到合适的位置时单击鼠标左键即可完成元器件封装的放置。此时鼠标仍在元器件封装放置状态，可继续放置，否则可单击右键，结束放置。单击 　　　按钮即可。 8.5　放置元器件封装 8.5.1　元器件封装的放置 1．放置元器件封装命令 　　② Designator 元器件序号。用来输入此封装在本 PCB中的元器件标号 　　③ Comment 用来输入此封装对应的元器件的标称值或型号 2．元器件封装的放置

  32. 8.5.2　设置元器件封装的属性 8.5　放置元器件封装 　　设置元器件封装的属性首先要启动“元器件封装属性设置”对话框。方法有 3 种： (1)在放置元器件封装时按 Tab 键。 (2)用鼠标左键双击已经放置的元器件封装。 (3)将鼠标放在元器件封装上，单击右键，从弹出的对话框中选取 Properties ··· 命令。会弹出“元器件封装属性设置”对话框，从而设置封装属性。

  33. 8.5　放置元器件封装 8.5.2　设置元器件封装的属性 1．Component Properties 区域 2．Designator 区域 3．Comment 区域 4．Footprint 区域 5．Schematic Reference Information 区域

  34. 8.5.3　元器件封装的修改 8.5　放置元器件封装 1．元器件封装的修改 　　举例说明把图 a 的器件封装更改为图 b 的形状。 做法：先在PCB 图中左键双击图 a 的器件封装，打开其属性对话框，取消 Lock Prims　项。然后修改导线和焊盘符合图 b 的形状。调整完后，再将 Lock Prims 项选中即可。

  35. 8.5　放置元器件封装 8.5.3　元器件封装的修改 2．元器件封装的分解 　　如果要分解元器件封装，可以选择主选单命令Tools\Convert\Explode Component to Free Primitives 实现。启动命令后，光标变成十字形状，将光标移动到需要分解的元器件封装上单击左键即可。 　　注：元器件封装一旦分解就不能恢复，所以使用此命令之前要慎重考虑。

  36. 8.6　放置导线 (4)在键盘上依次击键 P 、T 。 8.6.1　放置导线操作 1．放置导线命令 四种方法： (1)从选单选择执行 Place\Interactive Routing 命令。 (2)单击布线工具栏中按钮。 (3)在 PCB 设计窗口中，单击右键，从弹出的右键选单中选择 Interactive Routing 命令。

  37. 8.6　放置导线 8.6.1　放置导线操作 2．导线的放置　 1)以同一板层间布线步骤(以连接 R1-2 和 C1-1 焊盘间的导线为例加以说明)。 (1)启动放置导线命令，将光标移到导线的起点 R1-2 焊盘上。 (2)在焊盘中心单击鼠标左键，确定导线起点位置。将光标向 C1-1 移动。 (3)继续移动光标到 C1-l 的焊盘上，焊盘上出现一个八角形框。

  38. 8.6　放置导线 8.6.1　放置导线操作 2．导线的放置　 (4)单击鼠标左键，完成第二段导线。 (5)单击右键完成 R1-2 和 C1-1 焊盘间的整条网络的导线放置 。 (6)接着可在其他位置开始新的布线，或者单击鼠标右键，光标由十字状变成箭头，系统退出布线状态。　

  39. (2)在底层布线的 C1-1，可以按数字键盘上的 * 键在信号层之间进行转换，系统自动放置一个Via(导孔)。 8.6　放置导线 8.6.1　放置导线操作 2．导线的放置 2)以不同板层间布线步骤(假设 R1-2 和 C1-1 焊盘间已经存在一条在顶层的导线，要使二者相连) 　　操作步骤如下： (1)从顶层开始布线，首先从焊盘 R1-2 布线。 (3)单击鼠标左键确定第一条导线，同时导孔也被定位。

  40. 8.6　放置导线 8.6.1　放置导线操作 2．导线的放置　 (4)继续将光标移到 C1-1 焊盘上，单击左键后单击右键。可看到导线颜色变成相应层的颜色。完成网络布线。

  41. 8.6.2　导线的修改和调整 8.6　放置导线 1．导线的平移　 　　将光标放在已经点中的导线上，当光标变成 4 个方向箭头的十字架光标时按下左键不放，即可向 4 个方向平移导线。　 2．导线的调整 　　光标在导线的操控点上变成水平或竖直方向的双箭头形状光标时，按下鼠标左键在水平或竖直方向上调整导线。　

  42. 8.6.3　导线的删除 8.6　放置导线 　　删除导线可以采用以下两种操作方法： 1．按快捷键或执行选单命令 Edit\Delete (1)先选取所要删除的导线，再按 Del 键，或执行选单 Edit\Clear 命令。 (2)执行 Edit\Delete 删除命令，左键单击要删除的导 线，也可删除该导线。　 2．启动解除布线命令删除导线 　　如果 PCB 中的导线是依据网络进行的布线，可以执 行选单命令 Tools\Un-Route 的 下拉命令删除导线。

  43. 8.6.4　设置导线属性 　　在布线状态下，按 Tab 键，或在已固定的导线上双击鼠标左键，或用鼠标右击导线上，从弹出的对话框中选取 Properties ··· 命令，都可打开“导线属性设置”对话框。 8.6　放置导线

  44. 8.7放置焊盘 (2)单击放置工具栏中 按钮。 (3)在键盘上依次击键 P 、P 。 8.7.1　焊盘的放置 1．放置焊盘命令　 　　放置焊盘的操作命令有 3种：　 (1)选择执行选单命令 Place\Pad 命令项。 2．焊盘的放置　 　　按以上方法启动命令后，光标变成十字状，且光标上带着一个焊盘，单击鼠标左键可完成焊盘的放置。单击右键结束命令。

  45. 8.7.2　焊盘的属性设置 8.7　放置焊盘 　　在放置焊盘状态下按 Tab 键，或在已放置的焊盘上双击鼠标左键，或右键单击已放置的焊盘，从弹出的对话框中选取 Properties ··· 命令，都可打开 “焊盘属性设置”对话框。 5 个区域： 1)图形区域 2)Properties 区域 3)Size and Shape 区域 4)Paste Mask Expansions 和 Solder Mask Expansions 区域

  46. 8.8　放置导孔 (2)单击放置工具栏中　　按钮。 (4)在交互布线状态下，按数字键盘上的 * 键，自动产生一个导孔。 8.8.1　导孔的放置 1．放置导孔的操作命令 　　放置导孔操作命令的方法有 4 种： (1)执行选单命令 Place\Via。 (3)在键盘上依次击键 P 、V 。

  47. 8.8　放置导孔 8.8.1　导孔的放置 2．导孔的放置 　　执行命令后，光标变成十字状，并且光标上带着一个导孔。将光标移到合适位置，单击鼠标左键即可完成导孔的放置。

  48. 8.8.2　导孔的属性设置 8.8　放置导孔 　　在放置导孔时按 Tab 键，或在 PCB 编辑状态下用键双击导孔，或用鼠标右击已放置的导孔，从弹出的对话框中选取 Properties ··· 命令。系统弹出“导孔属性设置”对话框 分 3 个区域： 1．图形区域 2．Properties 区域 3．Solder Mask Expansions 区域

  49. 8.9　放置文字 (2)单击布线工具栏中　　按钮。 (3)在键盘上依次击键 P 、S 。 8.9.1　文字的放置 　　放置文字的操作命令有 3种： (1)执行选单命令 Place\String。 执行命令后，光标变成十字状，并且光标上带着一个系统默认的文字String 。将光标移到合适位置，单击鼠标左键即可放置文字 String 。该文字可以通过下面的方法对其进行编辑。

  50. 8.9.2　文字的属性设置 　　放置文字时按 Tab键，或鼠标左键双击PCB编辑平面上的文字，或鼠标右击已放置的文字，从弹出的对话框中选取 Properties ··· 命令。弹出“文字属性设置”对话框。

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