Protel99SE印制电路板设计教程第5章手工设计PCB.docx
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Protel99SE印制电路板设计教程第5章手工设计PCB
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Protel99印制电路板设计教程
第5章
手工设计步骤5.15.25.35.45.55.65.7规划印制板装载元件库放置元件
手工设计PCB手工设计PCB
元件手工布局放置焊盘、放置焊盘、过孔手工布线印制板输出
本章小结
手工设计步骤
手工设计PCB是用户直接在PCB软件中根据原理图手工设计PCB是用户直接在PCB软件中根据原理图PCB是用户直接在PCB进行手工放置元件、焊盘、过孔等，进行手工放置元件、焊盘、过孔等，并进行线路连接的操作过程，手工设计的一般步骤如下。
的操作过程，手工设计的一般步骤如下。
规划印制电路板。
⑴规划印制电路板。
放置元件、焊盘、过孔等图件。
⑵放置元件、焊盘、过孔等图件。
元件布局。
⑶元件布局。
手工布线。
⑷手工布线。
电路调整。
⑸电路调整。
输出PCBPCB。
⑹输出PCB。
以下采用阻容耦合放大电路为例介绍手工布线方电路样图如图5所示。
法，电路样图如图5-1所示。
VCC
R1
R3C3
R5
R7C4
OUT
C1
IN
V1
V2
R2R4
C2R6R8
C5
图5-1阻容耦合放大器
返回
5.1规划印制板
在PCB设计中，首先要规划印制板，即定义印制板的机械轮PCB设计中，首先要规划印制板，设计中廓和电气轮廓。
廓和电气轮廓。
印制板的机械轮廓是指电路板的物理外形和尺寸，印制板的机械轮廓是指电路板的物理外形和尺寸，需要根据公司和制造商的要求进行相应的规划，机械轮廓定义在4个机据公司和制造商的要求进行相应的规划，机械轮廓定义在4械层上，械层上，比较合理的规划机械层的方法是在一个机械层上绘制电路板的物理轮廓，而在其它的机械层上放置物理尺寸、路板的物理轮廓，而在其它的机械层上放置物理尺寸、队列标记和标题信息等。
和标题信息等。
印制板的电气轮廓是指电路板上放置元件和布线的范围，印制板的电气轮廓是指电路板上放置元件和布线的范围，电气轮廓一般定义在禁止布线层上，是一个封闭的区域。
电气轮廓一般定义在禁止布线层上，是一个封闭的区域。
通常在一般的电路设计中仅规划PCB的电气轮廓，PCB的电气轮廓通常在一般的电路设计中仅规划PCB的电气轮廓，本例中采用公制规划，具体步骤如下。
用公制规划，具体步骤如下。
执行View→ToggleUnits，设置单位制为公制（Metric）（Metric）。
⑴执行View→ToggleUnits，设置单位制为公制（Metric）。
⑵在工作层设置中选中KeepOutLayer复选框复选框，Layer复选框，然后用鼠标单击工作区下方标签中的，将当前工作层设置为KeepLayer。
作层设置为KeepOutLayer。
执行菜单Place→Line放置连线，Place→Line放置连线⑶执行菜单Place→Line放置连线，一般规划印制板从工作区的左下角开始。
一般规划印制板从工作区的左下角开始。
将光标移到工作区的某一点，如坐标10，10）单击鼠标左键，（10，10）处，单击鼠标左键，确定第一条边的起点，将光标移到另一点，一条边的起点，将光标移到另一点，如坐标（60，10）再次单击鼠标左键，坐标（60，10），再次单击鼠标左键，定下连线终点，从而定下第一条边线。
定下连线终点，从而定下第一条边线。
采用同样方法继续画线，绘制一个尺寸为50mm50mm的闭50mm×⑷采用同样方法继续画线，绘制一个尺寸为50mm×50mm的闭合边框，以此边框作为电路板的尺寸，如图5所示。
此后，合边框，以此边框作为电路板的尺寸，如图5-2所示。
此后，放置元件和布线都要在此边框内部进行。
置元件和布线都要在此边框内部进行。
返回
5.2装载元件库
在进行PCB设计时必须先设置好元件所在的元件库，在进行PCB设计时，必须先设置好元件所在的元件库，然后PCB设计时，才能从相应元件库中放置元件。
才能从相应元件库中放置元件。
1.设置元件库在设计管理器中选中BrowsePCB选项选项，Browse下拉列表框在设计管理器中选中BrowsePCB选项，在Browse下拉列表框中选择Libraries将其设置为元件库浏览器。
单击LibrariesLibraries，Libraries栏中选择Libraries，将其设置为元件库浏览器。
单击Libraries栏下方的Add/Remove按钮，出现添加/删除库对话框，Add/Remove按钮下方的Add/Remove按钮，出现添加/删除库对话框，在对话框中找到所需的库文件，单击Add按钮装载库文件，单击OKAdd按钮装载库文件OK按钮完成找到所需的库文件，单击Add按钮装载库文件，单击OK按钮完成操作。
这时，元件浏览器中将出现已加入的库文件。
操作。
这时，元件浏览器中将出现已加入的库文件。
PCB9999SEPCB99SE中，印制板库文件位于DesignExplorer99SE\Library\SE\Library\Pcb目录下，常用的印制板库文件是GenericFootprint文件夹中的Advpcb.ddb，本例中的元件均在该库中。
文件夹中的AdvpcbFootprint文件夹中的Advpcb.ddb，本例中的元件均在该库中。
元件也可以自行设计，元件也可以自行设计，调用自行设计的元件时必须装载自定义的元件库。
义的元件库。
2.浏览元件图形打开了某个库文件后，元件库浏览器的Library栏内将出现打开了某个库文件后，元件库浏览器的Library栏内将出现Library其库中的元件库名，Component栏中显示此元件库中所有元件其库中的元件库名，在Component栏中显示此元件库中所有元件的封装名称。
选中某个封装，的封装名称。
选中某个封装，下方的监视器中将出现此元件封装如图5所示。
图，如图5-3所示。
觉得监视器太小，可单击元件库浏览器右下角的Browse若觉得监视器太小，可单击元件库浏览器右下角的Browse按钮，屏幕弹出元件浏览窗口，进行元件浏览，按钮，屏幕弹出元件浏览窗口，进行元件浏览，从中可以获得元件的封装图，窗口右下角的三个按钮可用来调节图形显示的大小。
件的封装图，窗口右下角的三个按钮可用来调节图形显示的大小。
返回
5.3放置元件
1.从元件库中直接放置从元件浏览器中选中元件后，单击右下角的Place按钮，从元件浏览器中选中元件后，单击右下角的Place按钮，Place按钮光标便会跳到工作区中，同时还带着该元件封装，光标便会跳到工作区中，同时还带着该元件封装，将光标移到合适位置后，单击鼠标左键，放置该元件。
移到合适位置后，单击鼠标左键，放置该元件。
双击元件，屏幕弹出图5所示的元件属性对话框，双击元件，屏幕弹出图5-4所示的元件属性对话框，可以修改元件属性。
以修改元件属性。
此对话框共有PropertiesDesignator、Comment三个Properties、此对话框共有Properties、Designator、Comment三个选项卡，用于设置元件的标号、注释文字（选项卡，用于设置元件的标号、注释文字（标称值或型元件封装所在层、元件封装是否锁定状态，号）、元件封装所在层、元件封装是否锁定状态，注释文字的字体、大小、所在层等。
若按下Global>>按钮，Global>>按钮字的字体、大小、所在层等。
若按下Global>>按钮，可以进行全局修改，方法与SCH99SE中的全局修改相同。
SCH99SE中的全局修改相同进行全局修改，方法与SCH99SE中的全局修改相同。
2.通过菜单或相应按钮放置元件2.通过菜单或相应按钮放置元件执行菜单Place→Component或单击放置工具栏上按钮执行菜单Place→Component或单击放置工具栏上按钮Place→Component，屏幕弹出放置元件对话框，如图5所示，Footprint栏中输屏幕弹出放置元件对话框，如图5-5所示，在Footprint栏中输入元件封装名，如图中的AXIAL0.4若不知道封装名，AXIAL0.4（入元件封装名，如图中的AXIAL0.4（若不知道封装名，可以单击
Browse按钮进行浏览）；在Designator1栏中输入元件标号，Browse按钮进行浏览）；在Designator1栏中输入元件标号，如按钮进行浏览）；栏中输入元件标号图中的R1R1；Comment栏中输入元件的标称值或型号栏中输入元件的标称值或型号，图中的R1；在Comment栏中输入元件的标称值或型号，如图中的10k。
参数设置完毕，单击OK按钮放置元件。
OK按钮放置元件10k。
参数设置完毕，单击OK按钮放置元件。
放置元件后，系统提示继续放置，元件标号自动加1放置元件后，系统提示继续放置，元件标号自动加1（如R2），此时可以继续放置元件单击Cancel按钮退出放置状态。
此时可以继续放置元件，Cancel按钮退出放置状态），此时可以继续放置元件，单击Cancel按钮退出放置状态。
在图5所示的禁止布线框中，在图5-2所示的禁止布线框中，根据原理图执行菜单Place→Component，依次放置电阻AXIAL0.4电解电容RB.2/.4AXIAL0.4，RB.2/.4和三极Component，依次放置电阻AXIAL0.4，电解电容RB.2/.4和三极TO如图5所示。
管TO-5，如图5-6所示。
返回
5.4元件手工布局
元件放置完毕，应当从机械结构、散热、元件放置完毕，应当从机械结构、散热、电磁干扰及布线的方便性等方面综合考虑元件布局，的方便性等方面综合考虑元件布局，在布局时除了要考虑元件的位置外，还必须调整好丝网层上文字符号的位置。
的位置外，还必须调整好丝网层上文字符号的位置。
1.手工移动元件⑴用鼠标拖动光标移到元件上，按住鼠标左键不放，光标移到元件上，按住鼠标左键不放，将元件拖动到目标位置。
这种方法对没有进行线路连接的元件比较方便。
位置。
这种方法对没有进行线路连接的元件比较方便。
使用MoveMove菜单下的命令移动元件⑵使用Move菜单下的命令移动元件执行菜单Edit→Move→Component光标变为十字，Edit→Move→Component，执行菜单Edit→Move→Component，光标变为十字，移动光标到需要移动的元件处，单击该元件，标到需要移动的元件处，单击该元件，即可将该元件移动到所需的位置，单击鼠标左键放置元件。
需的位置，单击鼠标左键放置元件。
执行菜单Edit→Move→Drag，也可以实现元件拖动。
执行菜单Edit→Move→Drag，也可以实现元件拖动。
Edit→Move→Drag
⑶移动元件时拖动连线的设置对于已连接好印制导线的元件，希望移动元件时，对于已连接好印制导线的元件，希望移动元件时，印制导线也跟着一起移动，则在进行移动前，必须进行拖动连线的系统线也跟着一起移动，则在进行移动前，参数设置，使移动元件时工作在拖动连线状态，设置方法如下：
参数设置，使移动元件时工作在拖动连线状态，设置方法如下：
执行菜单Tools→PreferencesTools→Preferences，执行菜单Tools→Preferences，屏幕弹出系统参数设置对话框，选择Options选项卡，Options选项卡Drag区的Mode下拉列区的Mode话框，选择Options选项卡，在ComponentDrag区的Mode下拉列表框，选中ConnectedTracks即可即可。
表框，选中ConnectedTracks即可。
PCB中快速定位元件⑷在PCB中快速定位元件PCB较大时查找元件比较困难，此时可以采用Jump较大时，Jump命令在PCB较大时，查找元件比较困难，此时可以采用Jump命令进行元件跳转。
进行元件跳转。
执行菜单Edit→Jump→Component屏幕弹出一个对话框，Edit→Jump→Component，执行菜单Edit→Jump→Component，屏幕弹出一个对话框，在对话框中填入要查找的元件标号，单击OK按钮，OK按钮在对话框中填入要查找的元件标号，单击OK按钮，光标跳转到指定元件上。
指定元件上。
2.旋转元件方向2.旋转元件方向选中元件，按住左键不放，同时按键水平翻转；选中元件，按住左键不放，同时按键水平翻转；按键水平翻转键垂直翻转；按空格键进行旋转，键垂直翻转；按空格键进行旋转，旋转的角度可以通过执行菜单Tools→Preferences进行设置在弹出的对话框中选中Options进行设置，Tools→Preferences进行设置，在弹出的对话框中选中Options选项卡，Step中设置旋转角度系统默认为90中设置旋转角度，90度选项卡，在RotationStep中设置旋转角度，系统默认为90度。
所示为布局调整后的印制板图。
图5-7所示为布局调整后的印制板图。
3.元件标注的调整3.元件标注的调整元件布局调整后，往往元件标注的位置过于杂乱，元件布局调整后，往往元件标注的位置过于杂乱，尽管并不影响电路的正确性，但电路的可读性差，不影响电路的正确性，但电路的可读性差，在电路装配或维修时不易识别元件，所以布局结束还必须对元件标注进行调整。
不易识别元件，所以布局结束还必须对元件标注进行调整。
元件标注文字一般要求排列要整齐，文字方向要一致，元件标注文字一般要求排列要整齐，文字方向要一致，不能将元件的标注文字放在元件的框内或压在焊盘或过孔上。
能将元件的标注文字放在元件的框内或压在焊盘或过孔上。
元件标注的调整采用移动和旋转的方式进行，与元件的操作相似；标注的调整采用移动和旋转的方式进行，与元件的操作相似；修改标注内容可直接双击该标注文字，改标注内容可直接双击该标注文字，在弹出的对话框中进行修改。
图5-7所示的元件布局图，图中元件的标注文字未调好，如所示的元件布局图，图中元件的标注文字未调好，标号C2C3、C4、C5、R8、V2的文字方向与其它不同标号R1C2、的文字方向与其它不同；标号C2、C3、C4、C5、R8、V2的文字方向与其它不同；标号R1C1位于元件的框中由于元件的标注文字在顶层丝网层上，位于元件的框中，、C1位于元件的框中，由于元件的标注文字在顶层丝网层上，标号将被元件覆盖。
经过调整元件标注后的电路布局如图5标号将被元件覆盖。
经过调整元件标注后的电路布局如图5-8所示。
4.3D预览4.3D预览Protel99SE提供有3D预览功能，Protel99SE提供有3D预览功能，可以在电脑上直接预览电提供有3D预览功能路板的效果，根据预览的情况可以重新调整元件布局。
路板的效果，根据预览的情况可以重新调整元件布局。
执行View→Board3D，按钮，PCB进行进行3D执行View→Boardin3D，或单击按钮，对PCB进行3D预览，产生3D预览文件，在图形左边的设计管理器的Display3D预览文件预览，产生3D预览文件，在图形左边的设计管理器的Display区中，拖动视图小窗口的坐标轴可以任意旋转3D视图。
3D视图区中，拖动视图小窗口的坐标轴可以任意旋转3D视图。
10分别对应为图分别对应为图53D视图视图，图5-9、图5-10分别对应为图5-7、图5-8的3D视图，从图中可以看出标号C1R1被元件覆盖C1和被元件覆盖。
5-9中可以看出标号C1和R1被元件覆盖。
返回
5.5放置焊盘、过孔放置焊盘、
1.放置焊盘焊盘有穿透式的，焊盘有穿透式的，也有仅放置在某一层面上的贴片式（置在某一层面上的贴片式（主要用于表面封装元件）用于表面封装元件），外形有圆正方形和正八边形等。
形、正方形和正八边形等。
执行Place→Pad或单击放置工具栏上按钮，进入放置焊盘状态，移动光标到合适位置后，状态，移动光标到合适位置后，单击左键，放下一个焊盘，单击左键，放下一个焊盘，单击鼠标右键，退出放置状态。
鼠标右键，退出放置状态。
在焊盘处于悬浮状态时，在焊盘处于悬浮状态时，按Tab〉〈Tab〉键，调出焊盘的属性对话如图511所示所示。
框，如图5-11所示。
对话框中，Properties选项卡主要设置焊盘形状（Shape）、对话框中，Properties选项卡主要设置焊盘形状（Shape）、选项卡主要设置焊盘形状大小（Size）、所在层（Layer）、编号（Designator）、）、所在层）、编号）、孔径大小（Size）、所在层（Layer）、编号（Designator）、孔径Size）Advanced选项卡主要设置焊盘所在的网络选项卡主要设置焊盘所在的网络、（HoleSize）等，Advanced选项卡主要设置焊盘所在的网络、焊盘的电气类型及焊盘的钻孔壁是否要镀铜。
焊盘的电气类型及焊盘的钻孔壁是否要镀铜。
一般自由焊盘的编号设置为0号设置为0。
在自动布线中，必须对独立焊盘进行网络设置，在自动布线中，必须对独立焊盘进行网络设置，这样才能完成布线。
设置网络的方法为：
在图511所示的焊盘属性对话完成布线。
设置网络的方法为：
在图5-11所示的焊盘属性对话框中选中Advanced选项卡，Net下拉列表框中选定所需的网络Advanced选项卡下拉列表框中选定所需的网络。
框中选中Advanced选项卡，在Net下拉列表框中选定所需的网络。
对于已经放置好的焊盘，双击焊盘也可以调出属性对话框。
对于已经放置好的焊盘，双击焊盘也可以调出属性对话框。
用鼠标单击选中的焊盘，用鼠标左键点住控点，用鼠标单击选中的焊盘，用鼠标左键点住控点，可以移动焊盘。
焊盘。
本例中，必须在输入端、输出端、本例中，必须在输入端、输出端、电源端及接地端添加焊以便与外部连接，放置焊盘后的电路如图512所示所示。
盘，以便与外部连接，放置焊盘后的电路如图5-12所示。
2.放置过孔2.放置过孔过孔用于连接不同层上的印制导线，过孔用于连接不同层上的印制导线，过孔有三种类型，分别是穿透式（Multi孔有三种类型，分别是穿透式（Multilayer）、隐藏式（Buried）和半隐藏式（）、隐藏式layer）、隐藏式（Buried）和半隐藏式（Blind）。
穿透式过孔导通底层和顶层，）。
穿透式过孔导通底层和顶层Blind）。
穿透式过孔导通底层和顶层，隐藏式导通相邻内部层，藏式导通相邻内部层，半隐藏式导通表面层与相邻的内部层。
与相邻的内部层。
执行菜单Place→ViaPlace→Via或用单击放置工具执行菜单Place→Via或用单击放置工具进入放置过孔状态，栏上按钮，进入放置过孔状态，移动光标到合适位置后，单击左键，放下一个过孔，标到合适位置后，单击左键，放下一个过孔，此时仍处于放置过孔状态，可继续放置过孔。
孔状态，可继续放置过孔。
在放置过孔状态下，Tab〉调出属性对话框。
在放置过孔状态下，按〈Tab〉键，调出属性对话框。
对话框中包括两个选项卡，其中Properties选项卡设置过孔直径、Properties选项卡设置过孔直径框中包括两个选项卡，其中Properties选项卡设置过孔直径、过孔钻孔直径、过孔所导通的层、过孔所在的网络等。
过孔钻孔直径、过孔所导通的层、过孔所在的网络等。
本例中由于是单面板设计，无须使用过孔。
本例中由于是单面板设计，无须使用过孔。
返回
5.6手工布线
元件布局完成后，下一步就可以进行布线。
所谓布线，元件布局完成后，下一步就可以进行布线。
所谓布线，就是用实际的印制导线连接元件。
用实际的印制导线连接元件。
布线方法有手工布线和自动布线两种。
5.6.1手工布线
在布线时，应遵守信号线之间一般不布直角（在布线时，应遵守信号线之间一般不布直角（特别是高频状态下），电源线、地线要加粗等原则，合理地进行手工布线。
），电源线态下），电源线、地线要加粗等原则，合理地进行手工布线。
1.为手工布线设置栅格1.为手工布线设置栅格在进行手工布线时，如果栅格的设置不合理，在进行手工布线时，如果栅格的设置不合理，布线可能出现锐角，或者印制导线无法连接到焊盘上，锐角，或者印制导线无法连接到焊盘上，因此必须合理地设置捕获栅格尺寸。
获栅格尺寸。
设置捕获栅格尺寸可以在电路工作区中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Snap单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择SnapGrid，屏幕弹出图513所示的对话框所示的对话框，Grid，屏幕弹出图5-13所示的对话框，从中选择捕获栅格尺寸。
选择捕获栅格尺寸。
2.放置印制导线2.放置印制导线导线可放置在任何工作层上，导线可放置在任何工作层上，当放在信号层上时，具有电气特性，称为印制导线；号层上时，具有电气特性，称为印制导线；当放置在其它层时，当放置在其它层时，代表无电气特性的绘图标志线。
本例中是单面板，故布线层为BottomLayer（底层底层）标志线。
本例中是单面板，故布线层为BottomLayer（底层）。
单击小键盘上的<*><*>键将工作层切换到BottomLayer。
单击小键盘上的<*>键，将工作层切换到BottomLayer。
执行菜单Place→LinePlace→Line或单击放置工具栏上按钮行菜单Place→Line或单击放置工具栏上按钮，进入放置印制导线状态，将光标移到所需位置，单击鼠标左键，制导线状态，将光标移到所需位置，单击鼠标左键，定下印制导线起点，移动光标，拉出一条线，线起点，移动光标，拉出一条线，到需要的位置后再次单击鼠标左键，即可定下一条印制导线。
左键，即可定下一条印制导线。
在放置印制导线过程中，同时按下〈Shift>+空格键，可以在放置印制导线过程中，同时按下〈Shift>+空格键，空格键切换印制导线转折方式，共有六种，分别是45度转折、45度转折切换印制导线转折方式，共有六种，分别是45度转折、弧线转90度转折圆弧角转折、任意角度转折和1圆弧转折，度转折、折、90度转折、圆弧角转折、任意角度转折和1/4圆弧转折，如14所示所示。
图5-14所示。
3.设置手工布线的线宽在手工放置印制导线时，系统默认的线宽是10mil，10mil在手工放置印制导线时，系统默认的线宽是10mil，如果要修改铜膜的宽度，可以在放置铜膜的过程中按下键修改铜膜的宽度，可以在放置铜膜的过程中按下键，屏幕弹出线宽设置对话框，如图515所示所示，弹出线宽
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