CB双面布线设计.ppt
机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,第10章 PCB双面布线设计,知识目标1.掌握PCB双面布线的方法步骤。2.了解PCB图布局和布线概念。技能目标1.学会PCB双面布线的方法。2.学会PCB图布局调整和布线调整的方法。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,第10章 PCB双面布线设计,10.1 创建PCB图文件10.2 放置元件封装10.3 手动布线和自动布线10.4 手工调整印制电路板,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.1 创建PCB图文件,10.1.1 打开“振荡器和积分器.PRJPCB”项目文件 1）执行菜单命令FileOpen，依据“振荡器与积分器.PRJPCB”项目文件存放的路径，选择该项目文件，如图10-1所示。图10-1 选择打开项目文件对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,2）单击图10-1中 按钮，即可打开“振荡器与积分器.PRJPCB”项目文件，如图10-2所示。图10-2 打开“振荡器与积分器.PRJPCB”项目文件,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.1.2 新建“振荡器和积分器.PCB”文件 1）执行菜单命令FileNewPCB，即可创建印制电路板设计文件，进入PCB编辑状态窗口。2）执行菜单命令FileSave，在弹出的对话框中，选择合适的路径并输入合适的文件名，例如“振荡器与积分器”，单击 按钮即可。如图10-3所示。图10-3 创建的“振荡器与积分器.PCB”文件,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.1.3 定义电路板形状及尺寸 印制电路板形状和尺寸定义的操作步骤如下：1)将光标移至编辑区下面的工作层标签上的“Keep Out Layer”(禁止布线层)，单击鼠标左键，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字母键。3)在编辑区中适当位置单击鼠标左键，开始绘制第一条边。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,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。这里是一个矩形，3000mil2000mil，如图10-4所示。图10-4 定义的印制电路板形状和尺寸,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,要想知道定义的电路板大小是否合适，可以查看印制电路板的大小。查看的方法为：执行ReportsBoard Information命令，如图10-5所示。也可以先后按下R和B键。图10-5 板图信息菜单,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,执行上述操作之后，将调出图10-6所示的对话框，在对话框的右边有一个矩形尺寸示意图，所标注的数值就是实际印制电路板的大小(即布局范围的大小)。图10-6 印制电路板信息,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.2 放置元件封装 10.2.1 装载元件库(1)首先执行菜单命令DesignAdd/Remove Library，或单击控制面板上的Libraries标签，打开元件库浏览器，再单击“Libraries”按钮，即可弹出如图10-7所示的“Availalble Library”对话框。图10-7“Availalble Library”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.2.2 装入网络与元件 1)打开设计好的振荡器与积分器原理图文件，如图10-8所示。图10-8 振荡器与积分器原理图,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,2)执行命令DesignImport Changes From振荡器与积分器.PRJPCB命令，系统会弹出如图10-9所示的对话框。图10-9“工程改变顺序”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,3)单击图10-9所示对话框中的 按钮，检查工程变化顺序，并使工程变化顺序有效。4）单击图10-9所示对话框中的 按钮，接受工程变化顺序，将元件和网络添加到PCB编辑器中，如图图10-10所示。如果ECO存在错误，则装载不能成功。图10-10 元件和网络添加到PCB编辑器,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.2.3 添加网络连接 当在PCB中装载了元件和网络后，一般还有些网络需要设计者自行添加，比如一些遗漏的连线，或者是PCB板与外部电源、输入输出信号等的连接。下面以图10-10所示的PCB图为例来添加网络连接。在图10-8所示振荡器与积分器原理图中，C2的1脚、R5的1脚、R3的1脚都与U2的2脚相连，而图10-10所示的振荡器和积分器PCB图中没有飞线连接，下面介绍添加的方法。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,1.使用“网络表管理器”添加网络连接(1)在打开的PCB文件中，执行菜单命令DesignNetlistEdit nets，系统将弹出如图10-11所示的“网络表管理器”对话框。图10-11“网络表管理器”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,（2）在对话框的Nets in Class列表中查找需要连接的网络，如果找到了要添加的网络NetC2_1，但在Pins in net栏中没有与之连接的引脚，说明存在错误，可双击该网络名或者单击下面的按钮，系统将弹出图10-12所示的“编辑网络”对话框。如果我们在Nets in Class列表中查找不到要添加的网络，此时可单击列表栏下边的 按钮，同样可以弹出图10-12所示的“编辑网络”对话框。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,图10-12“编辑网络”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,（3）在“编辑网络”对话框中的Net Name栏中输入新的网络名，如NetR3_l，并在Pins in Other nets栏中分别找到与NetR3_l连接的元件引脚：C2_1、R5_1、R3_1和U2_2，按两栏中间的按钮，使之进入Pins in net栏中。(4)单击“编辑网络”对话框下面的 按钮，系统将弹出图10-13所示的“网络表管理器”对话框，可以看到Pins in net栏中已经添加了与NetR3_l连接的元件引脚。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,图10-13 编辑后的“网络表管理器”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,（5）单击图10-13所示对话框下面的 按钮，即完成网络连接的添加。重新执行菜单命令ToolsAuto PlacementAuto Placer，可以看到添加的网络连接已经出现在PCB板上，如图10-14所示。图10-14 添加网络连接的PCB板,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,2.使用“焊盘属性”添加网络连接 振荡器与积分器PCB板上JP元件的第4号焊盘和OUT1没有飞线连接，可以使用“焊盘属性”添加网络连接。操作步骤如下：1）用鼠标左键双击JP元件的第4号焊盘，系统弹出图10-15所示的“焊盘属性”设置对话框。图10-15“焊盘属性”设置对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,2）在“焊盘属性”设置对话框中，设计者可以设置焊盘的尺寸大小、形状、标号、所在板层以及连接的网络OUT1，设置好后单击下面的 按钮，移动鼠标将焊盘放置到PCB的合适位置。依同样的方法可以设置JP元件的第5号焊盘属性连接的网络为OUT2。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,图10-16所示为设置了焊盘属性的PCB板。图10-16 设置了焊盘属性的PCB板,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.3 手动布线和自动布线,10.3.1 手动布线 Protel 2004提供了许多方便的手工布线工具，使得布线工作非常容易。尽管自动布线器提供了一个容易而强大的布线方式，然而仍然需要手动去控制导线的放置。在Protel 2004中，PCB的导线是由一系列直线段组成的。每次改变方向时，也会开始新的导线段。在默认情况下，Protel 2004开始时会使导线走向为垂直、水平或45角，这样很容易地得到比较专业的结果。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,(1)执行菜单命令PlaceInteractive Routing 后，光标将变成十字形状，表示处于导线放置模式。(2)检查文件工作区底部的层标签，看TopLayer标签是否是被激活的当前工作层。可以按数字键盘上的*键切换到底层或者顶层而不需要退出导线放置模式，这个键仅在可用的信号层之间切换。也可以在执行放置导线命令前，使用鼠标在底部的层标签上点击需要激活的层。先设置当前层为顶层(TopLayer)，即先在顶层布线。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,(3)将光标放在R2的2号焊盘上，单击鼠标左键或按ENTER键固定导线的第一个点。(4)移动光标到C1的2号焊盘。在默认情况下，导线走向为垂直、水平或45角；导线有两段，第一段(来自起点)是红色实体，是当前正放置的导线段，第二段(连接在光标上)称作“look-ahead”段，为空心线，这一段允许预先查看好你要放的下一段导线的位置以便很容易地绕开障碍物，并且一直保持初始的45或90。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,(5)将光标放在C1的2号焊盘的中间，然后单击鼠标左键或按ENTER键，此时第一段导线变为红色，表示它已经放在顶层了。(6)将光标重新定位在C1的2号焊盘上，会有一条实心红色线段从前一条线段延伸到这个焊盘，单击鼠标左键放置这条红色实心线段。这样就完成了两个元件引脚之间的连接。(7)完成了第一个网络的布线后，单击鼠标右键或按Esc键表示已完成了这条导线的放置。光标仍然是一个十字形状，表示仍然处于导线放置模式，准备放置下一条导线。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,完成的PCB顶层布线如图10-17所示。图10-17 完成的PCB顶层布线,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,(8)然后按数字键盘上的*键切换到底层。接着在底层完成剩余的布线。最后按两次Esc键或单击鼠标右键两次退出放置导线状态。图10-18所示为完成手动布线的PCB板。图10-18 完成手动布线的PCB板,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,手动布线时应注意以下几点：单击鼠标左键（或按ENTER键），放置实心颜色的导线段。空心线段表示导线的look-ahead部分，放置好的导线段和所在的层颜色一致。按SPACE键可以切换要放置的导线的Horizontal(水平)/Vertical（垂直）和45放置模式。任何时间按END键可以重画屏幕。任何时间按快捷V、F键，可重画屏幕并显示所有对象。按Back Space键取消放置的前一段导线。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.3.2 自动布线 在完成PCB板的布局和设置好布线参数后，就可以利用Protel 2004提供的布线器进行自动布线了。执行自动布线的方法主要有以下几种。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,1全部布线 1)执行菜单命令Auto RouteAll后，系统将弹出如图10-19所示的“自动布线设置”对话框。图10-19“自动布线设置”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,在该对话框中，单击 按钮可以设置布线规则。(3)单击 按钮，程序就开始对电路板进行自动布线，系统会弹出一个布线信息框，如图10-20所示，设计者可以了解到布线的情况。图10-20 布线信息框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,完成自动布线结果如图10-21所示。图10-21 自动布线结果,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,2.对选定网络进行布线 执行菜单命令AutoRouteNet后，光标变为十字形状，设计者可以选取需要进行布线的网络。当单击的地方靠近焊盘时，系统可能会弹出如图10-22所示的菜单(该菜单对于不同焊盘可能不同)，一般应该选择“Pad”或“Connection”选项，而不选择“Component”选项，因为“Component”选项仅仅是局限于当前元件的布线。图10-22 网络布线方式选择菜单,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,3对两连接点进行布线 执行菜单命令Auto RoutingConnection后，光标变为十字形状，设计者可以选取需要进行布线的一条连线（R2到C1），单击选择的预拉飞线，两连接点就布上了连线。4.对指定元件布线 执行菜单命令命令Auto RouteComponent后，光标变为十字形状，设计者可以用鼠标选取需要进行布线的元件，本实例选取元件U1进行布线，可以看到系统完成了与U1相连所有元件的布线。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,5.对指定区域进行布线 首先执行菜单命令Auto RouteArea，执行该命令后，光标变为十字形状，设计者可以拖动鼠标选取需要进行布线的区域，系统将会对此区域进行自动布线。6.其他布线命令 还有其他与自动布线相关的命令：Stop：终止自动布线过程。Reset：对电路重新布线。Pause：暂停自动布线过程。Restart：重新开始自动布线过程。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,7自动布线设置 当设计者执行命令Auto RouteSetup后，系统会弹出如图10-19所示的“自动布线设置”对话框。设计者可以设置一些规则和测试点的特性。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.4 手工调整印制电路板,Protel 2004的自动布线功能虽然非常强大，但是自动布线的结果也会存在一些令人不满意的地方。往往需要设计者在自动布线的基础上进行多次修改，才能使PCB设计得完美，,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.4.1 调整元件,将图10-21中的U1和U2两元件逆时针旋转90，重新进行自动布线，即得图10-22所示的PCB板。图10-22 调整元件后的PCB板,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.4.2 调整布线,在ToolsUn-Route菜单下提供了几个常用于手工调整布线的命令，这些命令可以分别用来进行不同方式的布线调整。All：拆除所有布线，进行手动调整。Net：拆除所选布线网络，进行手动调整。Connection：拆除所选的一条连线，进行手动调整。Component：拆除与所选的元件相连的导线，进行手动调整。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,下面以Net命令为例来介绍调整布线的操作步骤。如图10-22所示的元件U2的6引脚和R5的2引脚之间连线转了一个大弯，现在进行手工调整如下：(1)执行ToolsUn-RouteConnection命令。光标变为十字，移动光标到要拆除的连线上，先拆除R2-1与C1-1之间连线，再拆除R3-1与C2-1之间的连线。(2)将工作层切换到底层(Bottom Layer)，使底层为当前工作层。(3)执行PlaceInteractive Routing命令，将上述已拆除的连线重新走线。先在底层连接R2-1与C1-1之间的连线，再连接R3-1与C2-1之间连线。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,调整布线后的PCB板如图10-23所示。图10-23 调整布线后的PCB板,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.4.3 调整焊盘,从图10-23可以看出，若将元件JP的3号焊盘与元件JP的4号焊盘所连接网络互换位置，连线就会简捷的多。下面介绍调整焊盘的操作方法：（1）执行ToolsUn-RouteConnection命令。光标变为十字，移动光标到要拆除的连线上，先拆除JP的3号焊盘与U2-4之间连线，再拆除JP的4号焊盘与U1-3之间的连线。（2）将光标移到JP的3号焊盘，并双击，这时系统会弹出如图10-24所示的Pad对话框。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,图10-24 Pad对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,（3）在10-24对话框中将JP的3号焊盘连接的网络Net由VDD改为OU1，单击对话框中的 按钮。（4）在10-24对话框中将JP的4号焊盘连接的网络Net由OU1改为VDD，单击对话框中的 按钮。(5)执行PlaceInteractive Routing命令，将上述已拆除的连线重新走线。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,调整焊盘后的PCB板如图10-25所示。图10-25 调整焊盘后的PCB板,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.4.4 电源接地线的加宽,电源和接地线往往流过的电流较大，为了提高系统的可靠性，可将电源和接地线加宽，增加电源和接地线的宽度可以在前面讲述的设计规则中设定，设计规则中设置的电源和接地线宽度对整个设计过程均有效。但是当设计完电路板后，如果需要增加电源和接地线的宽度，也可以直接对板上电源和接地线加宽。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,(1)移动光标，将光标指向需要加宽的电源和接地线。(2)使用鼠标左键双击电源或接地线，出现如图10-26所示的对话框。图10-26 连线属性设置对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.4.5 对印制电路板敷铜,为了提高PCB的抗干扰性，通常要对要求比较高的PCB实行敷铜处理。敷铜可以通过执行PlacePolygon Plane命令来实现。(1)将工作层切换到顶层(TopLayer)，使顶层为当前工作层。(2)单击绘图工具栏中的 按钮，或执行PlacePo1ygon Plane命令。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,(3)执行此命令后，系统将会弹出如图10-27所示的“多边形敷铜属性”对话框。图10-27“多边形敷铜属性”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,在“Connect to Net”下拉列表中选中GND，然后分别选中“Pour Over Same Net”(相同的网络连接一起)和“Remove Dead Copper”(去掉死铜)复选框。选中“Lock Primitives”（锁定图元）复选框，这样敷铜不会影响到原来的布线。“Layer”选择“TopLayer”，其他设置项可以取默认值。(4)设置完对话框后按 按钮，光标变成了十字形状，将光标移到所需的位置，单击鼠标左键，确定多边形的起点。然后再移动鼠标到适当位置单击鼠标左键，确定多边形的中间点。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,(5)在终点处先单击鼠标左键，再单击右键，程序会自动将终点和起点连接在一起，并且去除死铜，形成板上敷铜，如图10-28所示。图10-28 项层敷铜后的PCB图,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,(7)将工作层切换到底层(BottomLayer)，使底层为当前工作层。(8)重复（2）（7）的操作，同样可对底层进行敷铜。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.4.6 文字标注的调整,在进行自动布局时，元件的标号以及注释等将从网络表中获得，并被自动放置到PCB上。经过自动布局后，元件的相对位置与原理图中的相对位置将发生变化，在经过手动布线调整后，有时元件的序号会变得很杂乱，所以经常需要对文字标注进行调整，使文字标注排列整齐，字体一致，使电路板更加美观。调整文字标注一般可以对元件进行流水号更新。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,1手动更新文字标注 移动光标，将光标指向需要调整的文字标注，然后双击鼠标，弹出如图10-29所示的对话框。图10-29“文字标注属性”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,2自动更新流水号(1)执行菜单命令ToolsRe-Annotate，系统将弹出如图10-30所示的“选择流水号方式”对话框。图10-30“选择流水号方式”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,系统提供了5种更新方式，下面分别说明。1 By Ascending X Then Ascending Y选项，该选项表示先按横坐标从左到右，然后再按纵坐标从下到上编号。2 By Ascending X Then Descending Y：表示先按横坐标从左到右，然后再按纵坐标从上到下编号。3 By Ascenalng Y Then Ascenamg X：表示先按纵坐标从下到上，然后再按横坐标从左到右编号。4 By Descending Y Then Ascending X：表示先按纵坐标从上到下，然后再按横坐标从左到右编号。5 Name from Position：表示根据坐标位置进行编号。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,（2）当完成方式选择后，可以单击 按钮，系统将按照设定的方式对元件流水号重新编号。这里选择第2种方式进行流水号排列。如图10-31所示。图10-31 重新编号后的PCB板,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,元件重新编号后，系统将同时生成一个WAS文件，记录了元件编号的变化情况，“振荡器与积分器 2009-11-13 16-06-09.WAS”文件如图10-32所示。图10-32“振荡器与积分器 2009-11-13 16-06-09.WAS”文件,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,3更新原理图 当PCB的元件流水号发生了改变后，原理图也应该相应改变，其操作步骤如下：1)执行DesignUpdate Schematics in命令，系统将弹出如图10-33所示的更新变化“确认”对话框。单击对话框中的 按钮，即弹出图10-34所示的“工程改变顺序”对话框。图10-33 更新变化“确认”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,图10-34“工程改变顺序”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,2)在该对话框中，可以单击 按钮使变化有效。3)然后再单击 按钮，执行这些变化，此时原理图就接受了这些变化，其元件流水号就根据PCB的改变而变化了。,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,4)单击C1ose按钮结束更新操作，原理图进行相应的更新，如图10-35所示。图10-35 更新元件流水号后的原理图,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,10.4.7 补泪滴处理,为了增强印制电路板(PCB)网络连接的可靠性，以及将来焊接元件的可靠性，有必要对PCB实行补泪滴处理。执行ToolsTeardrops命令后，系统会弹出的“泪滴属性”对话框，如图10-36所示。图10-36“泪滴属性”对话框,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,选择需要补泪滴的对象，通常焊盘(Pad)和导孔(via)均有必要进行补泪滴处理。最后选择泪滴的形状，并选择“Add”选项以实现向PCB添加泪滴，最后按按钮即可完成补泪滴操作。补泪滴处理后的PCB板如图10-37所示。图10-37 补泪滴处理后的PCB板,机械工业出版社 Protel 2004 EDA技术及应用,谢谢！,
