如何快速掌握PCB四层板.docx
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1、四层电路板布线方法 一般而言,四层电路板可分为顶层、底层和两个中间层。顶层和底层走信号线, 中间层首先通过命令DESIGNLAYER STACK MANAGER用ADD PLANE 添加INTERNAL PLANE1和INTERNAL PLANE2 分别作为用的最多的电源层如VCC和地层如GND(即连接上相应的网络标号。注意不要用ADD LAYER,这会增 加MIDPLAYER,后者主要用作多层信号线放置),这样PLNNE1和PLANE2就是两层连接电源VCC和地GND的铜皮。 如果有多个电源如VCC2等或者地层如GND2等,先在PLANE1或者PLANE2中用较粗导线或者填充FILL(此时该
2、导 线或FILL对应的铜皮不存在,对着光线可以明显看见该导线或者填充)划定该电源或者地的大致区域 (主要是为了后面PLACESPLIT PLANE命令的方便),然后用PLACESPLIT PLANE在INTERNAL PLANE1和 INTERNAL PLANE2相应区域中划定该区域(即VCC2铜皮和GND2铜片,在同一PLANE中此区域不存在VCC了)的范围(注意同一个PLANE中不同网络表层尽量不要重叠。设SPLIT1和SPLIT2是在同一PLANE中重叠两块, 且SPLIT2在SPLIT1内部,制版时会根据SPLIT2的边框自动将两块分开(SPLIT1分布在SPLIT的外围)。 只要注意
3、在重叠时与SPLIT1同一网络表的焊盘或者过孔不要在SPLIT2的区域中试图与SPLIT1相连就不会出问题)。这时该区域上的过孔自动与该层对应的铜皮相连,DIP封装器件及接插件等穿过上下板的器件引脚会自动与该区域的PLANE让开。点击DESIGNSPLIT PLANES可查看各SPLIT PLANES。protel99的图层设置与内电层分割 PROTEL99的电性图层分为两种,打开一个PCB设计文档按,快捷键L,出现图层设置窗口。左边的一种(SIGNAL LAYER)为正片层,包括TOP LAYER、BOTTOM LAYER和MIDLAYER,中间的一种(INTERNAL PLANES) 为负
4、片层,即INTERNAL LAYER。这两种图层有着完全不同的性质和使用方法。正片层一般用于走纯线路,包括外层和内层线路。负片层则多用来做地层和电源层。因为在多层板中的。地层和电源层一般都是用整片的铜皮来作为线路(或做为几个较大块的分割区域),如果用MIDLAYER即正片层来做的画则必须用铺铜的方式来实现,这样将使整个设计数据量非常大,不利于数据交流传递,且会影响设计刷新速度。而用负片则只需在外层与内层的连接处生成一个花孔(THERMAL PAD)即可,对于设计和数据传递都非常有利。内层的添加与删除 在一个设计中,有时会遇到变换板层的情况。如把较复杂的双面板改为四层板,或把对信号要求较高的四层
5、板升级为六层板等等。这时需要新增电气图层,可以按如下步骤操作:DESIGN-LAYER STACK MANAGER,在左边有当前层叠结构的示意图。点击想要添加新层位置的上面一个图层,如TOP,然后点击右边的ADD LAYER(正片)或ADD PLANE(负片),即可完成新图层的添加。注意如果新增的图层是PLANE(负片)层的话,一定要给这个新层分配相应的网络(双击该层名)!这里分配的网络只能有一个(一般地层分配一个GND就可以了),如果想要在此层(如作为电源层)中添加新网络,则要在后面的操作中做内层分割才能达到,所以这里先分配一个连接数量较多的网络即可。如点击ADD LAYER则会新增一个MI
6、DLAYER(正片),应用方法和外层线路完全相同。如果想应用混合电气层,即既有走线又有电源地大铜面的方法,则必须使用ADD LAYER来生成的正片层来设计(原因见下)。 内电层的分割 如果在设计中有不只一组电源,那可以在电源层中使用内层分割来分配电源网络。这里要用到的命令是:PLACE-SPLIT PLANE,在出现的对话框中设定图层,并在CONNECT TO NET处指定此次分割要分配的网络,然后按照铺铜的方法放置分割区域。放置完成后,在此分割区域中的有相应网络的孔将会自动生成花孔焊盘,即完成了电源层的电气连接。可以重复操作此步骤直到所有电源分配完毕。当内电层需要分配的网络较多时,做内层分割
7、比较麻烦,需要使用一些技巧来完成。 此处还需要注意一个问题:PROTEL中有两种大铜皮的电气连接方式(不包括PLACE FILL),一种为POLYGON PLANE,即普通的覆铜,此命令只能应用于正片层,包括TOP/BOT/MIDLAYER,另一种为SPLIT PLANE,即内电层分割,此命令只能应用于负片层即INTERNAL PLANE。应注意区分这两个命令的使用范围。修改分割铺铜的命令:EDIT-MOVE-SPLIT PLANE VERTICES 。一、准备工作8Ks?jDp5590 新建一个DDB文件,再新建相关的原理图文件, 并做好相关准备设计PCB的准备工作,这个相信想画四层板的朋友
8、都会, 不用我多讲了。 $ichA5590电子爱好者社区;O7ARe7?2Dxa8m 二、新建文件6BD;s;hWT5X5590 新建一个PCB文件, 在KeepOutLayer层画出PCB的外框, 如下图,用过Protel的朋友们应该都会。电子爱好者社区+vQ bK,W%| Y!C|电子爱好者社区F#f+h2:A*key+LbQz;m.cU5d Au(d5590三、设置板层-C(WnY/G5590 在PCB界面中点击主菜单Design 再点击Layer Stack Manager 如图:b_w;l,h5590v(aDR7XFh.h;vM5590 点击后弹出下面的层管理器对话框, 因为在Pro
9、tel中默认是双面板,所以,我们看到的布线层只有两层。电子爱好者社区&KqHhh!电子爱好者社区/9L$y;Vg+S&n 现在我们来添加层,先单击左边的TopLayer, 再单击层管理器右上角的Add Plane按钮,添加内电层,这里说明一下,因为现在讲的是用负片画法的四层板,所以,需要添加内电层,而不是Add Layer。电子爱好者社区R)wAG w 单击后,将在TopLayer的下自动增加一个层,双击该层,我们就可以编辑这一层的相关属性,如下图:eyH$Y hY 0W6_5590w.j5qFtaGzA*C+hU5590 在Name对应的项中,填入VCC,点击确定关闭对话框,也就是将该层改名
10、为VCC,作为设计时的电源层。电子爱好者社区3s3k Z_S.|iah 按同样的方法,再添加一个GND层。完成后如图:电子爱好者社区S3x0A6YnG4b电子爱好者社区 ;e6Px电子爱好者社区c-hYJdV7J_ 四、导入网络M g5f|wqA5590 回到原理图的界面,单击主菜单Design = Update PCB如图:-n!p*jQ5590=LF miN#e35590选择要更新的PCB文件,点击Apply ,/OJ pmHT#oX$qoi5590电子爱好者社区5Ot3D+f!$zm9再点击左边的,查看我们在原理图中所做的设计是否正确。电子爱好者社区9i6?(E?9m$g(Y# xd5|
11、d l5590这里,我们把项打上勾,只查看错误的网络。电子爱好者社区7ddKx:K9q+r!e fA8Bv+L5590在这里,我们没有发现有任何错误网络时,可以单击将网络导入PCB文件了。电子爱好者社区m -%N Xi i 这种导入网络的方法是Protel的原理图导入网络到PCB的一个很方便的方法,不用再去生成网络表了。同时,修改原理图后的文件,也可用此方法快速更新PCB文件。$d#p&EjE2I/_6oD|5590 Z,r1g jaQk2s5590五、布局5XmZ|3x.J*b5590 由于这个基本大家都会,所以省略了,完成后如图:$A e m_7TB5590电子爱好者社区o#C6h,t,i
12、+g8|电子爱好者社区EWZvko$lJ 六、设置内电层电子爱好者社区-z pFC 我们再执行主菜单Design 下的Layer Stack Manager 弹出层管理器,电子爱好者社区8v9Z D/S SxB1H0q(wB:Ju7Ln2m7E D5590双击VCC层,在弹出的对话框中,在Net name 的下拉对话框中选择VCC网络,给这一层真正定义为VCC网络,之前的只是取个VCC的名称而已,与VCC网络相同的元件管脚及过孔,均会与该层自动连接,从而不用布线。电子爱好者社区(z xwbS8)o 用同样的方法给GND层定义网络,将其定义为GND网络。点击OK关闭对话框。这时,我们发现,在PC
13、B中,有些元件的PAD的中心有一个十字,这是因为,这个焊盘的网络是VCC或者GND,说明已经与相对应的网络连通。如图:*rGft2T5590&9fZct?5590在图中,焊盘上的十字架的颜色就代表相对应连接内电层的颜色。如:内电层GND为棕色,则焊盘的十字也为棕色。电子爱好者社区2v:p7M dYQ电子爱好者社区j$Mwd8v 七、布线E9sAY z7O5590800字省略3H0/I orQ,w5590 $uk Vl5590八、内电层分割s #h;s5590 当Top Layer与BottomLayer层没有足够的空间来布信号线时,而又不想增加更多的信号层, 我们就需要将这些信号线走在内电层上
14、,做法如下:电子爱好者社区0kA7Gp/m 先确定要走在内电层的网络,再单击主菜单Place, 选择项。如图:电子爱好者社区jw6hvf L Nu2E USwDt5590弹出分割内电层的对话框,如图:电子爱好者社区0AagtbU*z.h4p*m电子爱好者社区8e#I4C|*Cf#yD在Connect to Net中选择一个要布在内电层的网络,这里,假如,我们选AA1网络,在中,我们设置为0.5mm, 这就是在内电层中与其它网络的距离。这个尽量设大一点,至少在0.3mm以上,一般为0.5mm,因为,在内层中,间距太小会导致生产时不良率较高。在Layer中,我们选VCC, (建议不要在层做内层分割
15、,因为,在设计时,尽量保持的完整性,提高抗干扰能力。)电子爱好者社区Cp-Rjo$qi8O 设置好后点OK,再在PCB中找到AA1网络的PAD处画线,将要布在该层的PAD或VIA包围起来,形成一个闭合的多边形。(注意,这个线在内层中,是无铜区域,也就是在顶层的线与线中的间隙,所以,不能画到与焊盘重叠)如图:w3E!G-r(E7t1L$zLz5590NIT9WxB5590 这时,网络为AA1的PAD中心也多了个十字架,说明,AA1网络已经从VCC层将这里焊盘连接起来了,注:千万注意,在内电层中不要再对这些焊盘进行走线了。电子爱好者社区0SR3eWql电子爱好者社区2G(?1(E 九、看内电层5r
16、8M*s/M A;UjJ5590 在PCB内层设置完毕后,我们要来查看内层是否正确,当然,最先是用眼睛来查看整个板了。下面,我们来看看下面这个图:电子爱好者社区:AGU,RD xHX!?电子爱好者社区!o!Nj MS 前面已经讲过,带十字PAD是已经和内电层对应网络连接OK的,我们要怎么查看这个PAD是否有铜铂连接呢? 其实只要想象力丰富一点的人,就会知道,PCB中负片做法:就是有画线的地方就是没有铜铂的区域,那么,在上图中,黑色的区域在做出PCB板后,就是有铜铂的区域了,现在,我们可以用一种简单的方法去查看。电子爱好者社区* D%mI c 首先,在PCB界面中,点击主菜单Tool(T下的选项
17、(或按T 、P快捷键),打开参数设置对话框:电子爱好者社区6_y6Jo9ZW:L1PF|#O Q8PDx5590然后、单击颜色选项卡,打开颜色设置对话框,如图:K:pF8o?:rIV!55902am)RG;lA9?5590 假如我们要查看的是VCC内电层,这里,我们将的颜色设置为深一点的颜色,如棕黑色;再将背景色设为平常的红色,单击OK关闭对话框。 ADn7H+?i5590 再次,我们关掉其它的一些不需要的层,如:丝印层等,方便我们查看PCB,下面我们再来看一下PCB文件,如图:电子爱好者社区g!g)GFk-ZB.j电子爱好者社区;?)fJd-G 在图中,红色区域就是有铜铂的地方(也就是内电层
18、中没有画线之处),在棕黑色的区域,就是无铜铂区(就是内电层中有画线的区域),这样,这块板就像被铺了铜的PCB文件一样了。电子爱好者社区3bd)GBRB:se PCB的最后文件,如图:电子爱好者社区 3 Q.P D9r k0F$Ck4T,D5590哈哈,一块四层板完成了!一、印制板设计要求1、正确这是印制板设计最基本、最重要的要求,准确实现电原理图的连接关系,避免出现“短路”和“断 路”这两个简单而致命的错误。这一基本要求在手工设计和用简单CAD软件设计的PCB中并不容易做到,一般的产品都要经过两轮以上试制修改,功能较强的 CAD软件则有检验功能,可以保证电气连接的正确性。2、可靠这是PCB 设
19、计中较高一层的要求。连接正确的电路板不一定可靠性好,例如板材选择不合理,板厚及安装固定不正确,元器件布局布线不当等都可能导致PCB不能可靠地工 作,早期失效甚至根本不能正确工作。再如多层板和单、双面板相比,设计时要容易得多,但就可靠而言却不如单、双面板。从可靠性的角度讲,结构越简单,使用面越小,板子层数越少,可靠性越高。3、合理这是PCB 设计中更深一层,更不容易达到的要求。一个印制板组件,从印制板的制造、检验、装配、调试到整机装配、调试,直到使用维修,无不与印制板的合理与否息息相关,例如板子形状选得不好加工困难,引线孔太小装配困难,没留试点高度困难,板外连接选择不当维修困难等等。每一个困难都
20、可能导致成本增加,工时延长。而 每一个造成困难的原因都源于设计者的失误。没有绝对合理的设计,只有不断合理化的过程。它需要设计者的责任心和严谨的作风,以及实践中为断总结、提高的经验。4、经济这是一个不难达到、又不易达到,但必须达到的目标。说“不难”,板材选低价,板子尺寸尽量小,连接用直焊导线,表面涂覆用最便宜的,选择价格最低的加工厂等等,印制板制造价格就会下降。但是不要忘记,这些廉价的选择可能造成工艺性,可靠性变 差,使制造费用、维修费用上升,总体经济性不一定分理处,因此说“不易”。“必须”则是市场竞争的原则。竞争是无情的,一个原理先进,技术高新的产品可能 因为经济性原因夭折。体会:1、要有合理
21、的走向:如输入/输出,交流/直流,强/弱信号,高频/低频,高压/低压等,它 们的走向应该是呈线形的(或分离),不得相互交融。其目的是防止相互干扰。最好的走向是按直线,但一般不易实现,最不利的走向是环形,所幸的是可以设隔离 带来改善。对于是直流,小信号,低电压PCB设计的要求可以低些。所以“合理”是相对的。2、选择好接地点:小小的接地点不知有多少工程技术人员对它做过多少论述,足见其重要性。一般情况下要求共点地,如:前向放大器的多条地线应汇合后再与干线地相连等等。现实中,因受各种限制很难完全办到,但应尽力遵循。这个问题在实际中是相当灵 活的。每个人都有自己的一套解决方案。如能针对具体的电路板来解释
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- 如何 快速 掌握 PCB 四层板
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