國標5.1 Protel DXP軟件平臺介紹5.1.1 ProtelDXP概述Protel是80年代末出現的EDA軟件，在電子行業的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設計工程師的首選軟件。它很早就在國內開始使用，在國內的普及率也最高，有些高校的電子專業還專門開設了課程來學習它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設計人才時在其條件欄上常會注明要求學生會使用PROTEL。2005年底，Protel軟件的原生產商Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本Altium Designer 6.0。 Altium Designer 6.0是完全一體化電子產品開發系統的一個新版本，是業界第一款也是唯一一種完整的板級設計解決方案。Altium Designer 是業界首例將設計流程、集成化PCB 設計、可編程器件（如FPGA）設計和基于處理器設計的嵌入式軟件開發功能整合在一起的產品，一種同時進行PCB和FPGA設計以及嵌入式設計的解決方案，具有將設計方案從概念轉變為最終成品所需的全部功能。在國內，Protel99Se作為一個經典版本被廣泛應用，隨著Protel DXP2004的出現已被逐步取代，盡管Altium功能強大，但對計算機的硬件資源要求較高，部分功能相比其他軟件并不普及，所以本章只介紹如何用Protel DXP 2004設計原理圖和PCB圖。5.1.2 系統界面系統主界面如圖5-1所示，包含主菜單、常用工具條、任務選擇區、任務管理欄等部分。常用工具條任務選擇區主菜單任務管理欄圖5-1ProtelDXP主界面1. 主菜單主菜單包含DXP、File、View、Favorites、Project、Windows和Help等7個部分：DXP菜單：主要實現對系統的設置管理及仿真；File菜單：實現對文件管理；View：顯示管理菜單，工具欄等；Favorites：收藏菜單；Project：項目管理菜單；Windows：窗口布局管理菜單；Help：幫助文件管理菜單。2. 工具欄工具欄是菜單的快捷鍵，如圖5-2，主要用于快速打開或管理文件.圖5-2 工具欄簡介3. 任務選擇區 任務選擇區包含多個圖標，點擊對應的圖標便可啟動相應的功能，任務區圖標的說明如表5-1所示。 表5-1 任務選擇區圖標功能圖標及功能圖標及功能最近的項目和文件新建電路設計項目器件管理FPGA項目創建配置DXP軟件打開嵌入式軟件打開參考例程打開DXP腳本打開幫助索引器件庫管理4. Protel DXP的文檔組織結構 ProtelDXP以工程項目為單位實現對項目文檔的組織管理，通常一個項目包含多個文件， Protel DXP的文檔組織結構如圖5-3所示圖5-3 Protel DXP的文檔組織結構5.2 Protel DXP電路原理圖的繪制5.2.1 電路原理圖的繪制流程 原理圖設計是電路設計的基礎，只有在設計好原理圖的基礎上才可以進行印刷電路板的設計和電路仿真等。本章詳細介紹了如何設計電路原理圖、編輯修改原理圖。通過本章的學習，掌握原理圖設計的過程和技巧。電路原理圖的設計流程如圖5-4所示，包含8個具體的設計步驟：（1）新建工程項目。新建一個PCB工程項目，PCB設計中的文件都包含在該項目下。 （2）新建原理圖文件。在進人SCH 設計系統之前，首先要構思好原理圖，即必須知道所設計的項目需要哪些電路來完成，然后用 Protel DXP 來畫出電路原理圖。 （3）設置工作環境。根據實際電路的復雜程度來設置圖紙的大小。在電路設計的整個過程中，圖紙的大小都可以不斷地調整，設置合適的圖紙大小是完成原理圖設計的第一步。 （4）放置元件。從組件庫中選取組件，布置到圖紙的合適位置，并對元件的名稱、封裝進行定義和設定，根據組件之間的走線等聯系對元件在工作平面上的位置進行調整和修改使得原理圖美觀而且易懂。 （5）原理圖布線。根據實際電路的需要，利用 SCH 提供的各種工具、指令進行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導線、符號連接起來，構成一幅完整的電路原理圖。 （6）原理圖電氣檢查。當完成原理圖布線后，需要設置項目選項來編譯當前項目，利用 Protel DXP 提供的錯誤檢查報告修改原理圖。 （7）編譯和調整。如果原理圖已通過電氣檢查，可以生成網表，完成原理圖的設計了。對于一般電路設計而言，尤其是較大的項目，通常需要對電路的多次修改才能夠通過電氣檢查。（8）生成網絡表及文件。完成上面的步驟以后，可以看到一張完整的電路原理圖了，但是要完成電路板的設計，就需要生成一個網絡表文件。網絡表是電路板和電路原理圖之間的重要紐帶。Protel DXP 提供了利用各種報表工具生成的報表（如網絡表、組件清單等），同時可以對設計好的原理圖和各種報表進行存盤和輸出打印，為印刷板電路的設計做好準備 。 圖5-4 原理圖設計流程5.2.2 新建工程設計項目在Protel DXP中，一個項目包括所有文件夾的連接和與設計有關的設置。一個項目文件，例如xxx.PrjPCB，是一個ASCII文本文件，用于列出在項目里有哪些文件以及有關輸出的配置，例如打印和輸出CAM。那些與項目沒有關聯的文件稱作“自由文件（free documents）”。與原理圖紙和目標輸出的連接，例如PCB、FPGA、VHDL或封裝庫，將添加到項目中。一旦項目被編輯，設計驗證、同步和對比就會產生。本章通過如圖5-5所示，一個由多諧振蕩器組成的電子彩燈電路原理圖的繪制及PCB設計為例，講授ProtelDXP元件的使用。圖5-5 電子彩燈原理圖建立一個新項目的步驟對各種類型的項目都是相同的。將以PCB項目為例。首先要創建一個項目文件，然后創建一個空的原理圖圖紙以添加到新的項目中。1. 創建一個新的PCB項目工程文件在設計窗口的Pick a Task區中點擊Printed Circuit Board Design 。彈出如圖5-6所示的界面，單擊New Blank PCB Project即可（另外，可以在Files面板中的New區點擊Blank Project (PCB)。如果這個面板未顯示，選擇【File】/【New】，或點擊設計管理面板底部的Files標簽）。圖5-6 PCB項目創建界面Projects面板出現新的項目文件，PCB Project1.PrjPCB，與“no documents added”文件夾一起列出。如圖5-7所示。圖5-7 新的工程項目文件2. 通過選擇【File】/【Save Project As】將新項目重命名（擴展名為*.PrjPCB）。指定把這個項目保存在硬盤上的位置，在文件名欄里鍵入文件名zdqPCB.PrjPCB并點擊Save。 5.2.3 新建原理圖文件為項目創建一個新的原理圖圖紙按照以下步驟來完成：1. 在Files面板的New單元選擇【File】/【New】并點擊Schematic Sheet。如圖5-8所示，一個名為Sheet1.SchDoc的原理圖圖紙出現在設計窗口中，并且原理圖文件自動地添加（連接）到項目。圖5-8 新建原理圖文件界面2. 通過選擇【File】/【Save As】將新原理圖文件重命名（擴展名為*.SchDoc）。指定把這個原理圖保存在硬盤中的位置，在文件名欄鍵入zdq.SchDoc，并點擊Save。現在可以自定義工作區的許多模樣。例如，可以重新放置浮動的工具欄。單擊并拖動工具欄的標題區，然后移動鼠標重新定位工具欄。改變工具欄，可以將其移動到主窗口區的左邊、右邊、上邊或下邊。3. 項目文件的添加及刪除（1）將原理圖圖紙添加到項目中如果要把一個現有的原理圖文件Sheet2.SCHDOC添加到現有的zdqPCB_Projiect2項目文件中，可在Projects項目管理欄中，選中zdqPCB_Projiect2項目，點擊右鍵，如圖5-9(a)所示在彈出的對話框中選Add Existing to Project。找到sheet2所在位置，選中該文件，點OK，如圖5-9(b)所示，sheet2就添加到項目中來了。圖5-9 添加已有文件到項目中（2）文件的移除如果想從項目中去除文件，用右鍵單擊欲刪除的文件，彈出如圖5-10所示的菜單。在菜單中選擇【Remove from Project】選項，并在彈出的確認刪除對話框中單擊【Yes】按扭，即可將此文件從當前項目中刪除。 圖5-10 從項目中移除文件5.2.4 原理圖圖紙的設置在開始繪制電路圖之前首先要做的是設置正確的文件選項。從菜單選擇【Design】/【Document Options】文件選項對話框打開，彈出圖紙設置對話框如圖5-11。 圖5-11 圖紙屬性設置對話框（1）設置原理圖文檔的紙張大小，在Sheet Options標簽，找到Standard Styles欄。點擊輸入框旁的箭頭將看見一個圖紙樣式的列表。在此將圖紙大小（sheet size）設置為標準A4格式，使用滾動欄滾動到A4樣式并點擊選擇。點擊OK按鈕關閉對話框，更新圖紙大小。 （2）在Grids標簽下設置圖紙網格是否可見，Visible打勾為可見，每一格的大小。鼠標步進網格Snap的大小，一般將可見網格大小和鼠標步進網格大小設為相等。此處，格大小的單位為英制mil。為將文件全部顯示在可視區，選擇【View】/【 Fit Document】。 5.2.5 放置元件1. 定位元件和加載元件庫數以千計的原理圖符號包括在Protel DXP中。盡管完成例子所需要的元件已經在默認的安裝庫中，但掌握通過庫搜索來找到元件還是很重要的。通過以下步驟的操作來定位并添加本教程電路所要用到的庫。（1）首先要查找晶體管，兩個均為NPN三極管。點擊主界面右側的Libraries標簽，顯示元件庫工作區面板，如圖5-12所示。圖5-12元件庫窗口（2）在庫面板中按下Search按鈕，或選擇Tools? Find Component。這將打開查找庫對話框，如圖5-13所示。圖5-13 元件查找對話框（3）確認Scope被設置為Libraries on Path，并且Path區含有指向庫的正確路徑，C:Program FilesAltium2004Library。確認Include Subdirectories未被選擇（未被勾選）。 （4）想要查找所有與NPN有關的，在Search Criteria單元的Name文本框內鍵入*NPN*。 點擊Search按鈕開始查找。當查找進行時Results標簽將顯示。如果輸入的規則正確，一個庫將被找到并顯示在查找庫對話框。 圖5-14 查找NPN的結果（5）點擊Miscellaneous Devices.IntLib庫以選擇它。（如果該庫不在項目中，則點擊Install Library按鈕使這個庫在你的原理圖中可用） 。（6）關閉Search Libraries對話框。 常用元件庫：“Miscellaneous Devices.IntLib” 包括常用的電路分立元件，如電阻RES*、電感Induct、電容Cap*等。“Miscellaneous Connectors.IntLib”，包括常用的連接器等，如Header*。另外，其他集成電路元件包含于以器件廠家命名的元件庫中，因此要根據元件性質、廠家到對應庫中尋找或用搜索的方法加載元件庫，（如果對器件已經知道所在庫文件則可直接安裝對應元件庫，選取器件）2. 元件的選取放置（1）在原理圖中首先要放置的元件是兩個晶體管（transistors），Q1和Q2。在列表中點擊NPN，以選擇它，然后點擊Place按鈕。另外，還可以雙擊元件名。光標將變成十字狀，并且在光標上“懸浮”著一個晶體管的輪廓。現在處于元件放置狀態。如果移動光標，晶體管輪廓也會隨之移動。 如果已經知道器件所在庫文件，則可直接選取對應元件庫，輸入元件名選取器件。圖5-15元件庫窗口 （2）在原理圖上放置元件之后，首先要編輯其屬性。在晶體管懸浮在光標上時，點右鍵彈出菜單，如圖5-16所示，點Properties，彈出Properties對話框如圖5-17所示(也可以單擊鼠標不放選中此元件，按Tab 鍵彈出此對話框)，現在設置器件的屬性，在Designator欄中鍵入Q1作為元件序號。 圖5-16 右鍵菜單項檢查元件的PCB封裝。在本實例中由于使用了集成庫（“Miscellaneous Devices.IntLib”），該庫已經包括了封裝和電路仿真的模型。三極管的封裝在模型列表中已自動含有，模型名BCY-W3/E4、類型為Footprint。保留其余欄為默認值。如果沒有封裝則可參閱附錄A，根據類型為元件選擇封裝。圖5-17 元件屬性對話框（3）放置第二個晶體管。這個晶體管同前一個相同，因此在放之前沒必要再編輯它的屬性。放置的第二個晶體管標記為Q2。 通過觀察圖5-12原理圖，發現Q2與Q1是鏡像的。要將懸浮在光標上的晶體管翻過來，按X鍵，這樣可以使元件水平翻轉。同樣，若要將元件上下翻轉，按Y鍵；按 Space（空格鍵）可實現每次90度逆時針旋轉。（4）同樣的操作完成電阻（Res2）、電容(cap pol1)、Led(Led0)的放置（5）最后要放置的元件是連接器（connector），在Miscellaneous Connectors.IntLib 庫里（為了使圖紙更易讀，可放置對應的電源、地符號，這兩個器件僅代表電氣符號，沒有實際的電路封裝，所以要放置一個Header2產生實際的電氣連接）。需要的連接器是兩個引腳的插座，所以設置過濾器為*2*（或者Header）。在元件列表中選擇HEADER2并點擊Place按鈕。按TAB編輯其屬性并設置Designator為Y1，檢查PCB封裝模型為HDR1X2。由于在仿真電路時將把這個元件作為電路，所以不需要作規則設置。點擊OK關閉對話框。 放置連接器之前，按X作水平翻轉。在原理圖中放下連接器。 右擊或按ESC退出放置模式。 （6）如圖5-18所示放置完了所有的元件，從菜單選擇【File】/【Save】保存原理圖。如果需要移動元件，點擊并拖動元件體重新放置即可。圖5-18 元件放置結果5.2.6 連接電路連線在電路中起著各種元件之間建立連接的作用。要在原理圖中連線，參照圖示并完成以下步驟：使原理圖圖紙有一個好的視圖，從菜單選擇【View】/【 Fit All Objects】。 （1）首先用以下方法將電阻R1與晶體管Q1的基極連接起來。從菜單選擇【Place】/【Wire】或從Wiring Tools（連線工具）工具欄點擊Wire工具進入連線模式。光標將變為十字形狀。 （2）將光標放在VCC的下端。放對位置時，一個紅色的連接標記（大的星形標記）會出現在光標處。這表示光標處在元件的一個電氣連接點上。 （3）左擊或按ENTER固定第一個導線點。移動光標會看見一根導線從光標處延伸到固定點。 將光標移到R1上端的水平位置上，左擊鼠標或按ENTER在該點固定導線。在第一個和第二個固定點之間的導線就放好了。圖5-19 連線示意圖（4）將光標移到R2的對應端上，仍會看見光標變為一個紅色連接標記。左擊或按ENTER連接到R2的上端。完成這部分導線的放置。注意光標仍然為十字形狀，表示準備放置其它導線。要完全退出放置模式恢復箭頭光標，應該再一次右擊或按ESC（退出后再連線則要重復前面的步驟，不退出就可以繼續連線）。 （5）將R1連接到DS1 上。將光標放在R1下端的連接點上，左擊或按ENTER開始新的連線。左擊或按ENTER放置導線段，然后右擊或按ESC表示已經完成該導線的放置。參照圖5-5連接電路中的剩余部分，繪制結果如圖5-20(a)，在完成所有的導線之后，右擊或按ESC退出放置模式。光標恢復為箭頭形狀。 圖5-20 繪制完成的原理圖網絡與網絡標簽彼此連接在一起的一組元件引腳稱為網絡（net）。例如，一個網絡包括Q1的基極、R3的一個引腳和C2的一個引腳。在設計中添加網絡是很容易的，添加網絡標簽（net labels）即可。在Header的兩個引腳上放置網絡標簽：（1）選主菜單/【Place】/【Net Label】，一個虛線框將懸浮在光標上，放在Header2的2腳上。（2）單擊顯示Net Label（網絡標簽）對話框。 在Net欄鍵入Vcc，然后點擊OK關閉對話框。 （3）同樣將一個Net Label放在Header2的1腳上，單擊顯示Net Label（網絡標簽）對話框，在Net欄鍵入GND，點擊OK關閉對話框并放置網絡標簽。（4）放置好的電路如圖5-20(b)所示，圖(b)中Header2的兩個引腳盡管沒有導線連接，但有了網絡連接，和圖(a)的效果是一樣的。5.2.7 電氣規則檢查已經完成了第一張原理圖的繪制，在將原理圖轉為電路板之前，先進行電氣規則檢查。1. 設置電氣連接檢查規則（1）選擇主菜單【Project】/【Project Options】，Options for PCB Project zdqPCB_Project.PrjPCB 對話框出現，如圖5-21。所有與項目有關的選項均通過這個對話框來設置。在Protel DXP中原理圖不僅僅是繪圖，原理圖還包含關于電路的連接信息。可以使用連接檢查器來驗證設計。當編輯項目時，DXP將根據在Error Reporting 和Connection Matrix 標簽中的設置來檢查錯誤，如果有錯誤發生則會顯示在Messages 面板。圖5-21原理圖屬性對話框（2）設置錯誤報告在Options for Project 對話框中的Error Reporting標簽用于設置設計草圖檢查。報告模式（Report Mode）表明違反規則的嚴重程度。如果要修改Report Mode，點擊你要修改的違反規則旁的Report Mode，并從下拉列表中選擇嚴格程度，一般使用默認設置。（3）設置連接矩陣連接矩陣標簽(Options for Project)對話框顯示的是錯誤類型的嚴格性，如圖5-22所示，這將在設計中運行“錯誤報告”以檢查電氣連接的正確性，如引腳間的連接、元件和圖紙輸入。這個矩陣給出了一個在原理圖中不同類型的連接點以及是否被允許的圖表描述。例如，在矩陣圖的右邊找到Output Pin，從這一行找到Open Collector Pin列。在它的相交處是一個橙色的方塊，這個表示在原理圖中從一個Output Pin連接到一個Open Collector Pin的顏色將在項目被編輯時啟動一個錯誤條件。可以用不同的顏色來設置不同的錯誤程度，例如紅色表示Fatal Error，綠色表示不出現錯誤或警告信息。圖5-22 連接矩陣標簽對話框2. 生成檢查結果當在Options for Project 對話框中對Error Checking和Connection Matrix標簽中的規則進行設置之后，就可以對原理圖進行檢查了，檢查是通過編譯項目實現的。打開需要編譯的項目，選擇【Project】/【Compile PCB Project】當項目被編譯時，任何已經啟動的錯誤均將顯示在設計窗口下部的Messages面板中。如果電路繪制正確，Messages面板應該是空白的。如果報告給出錯誤，則檢查、修改電路使所有的導線和連接是正確的。5.2.8 生成PCB網表在原理圖生成的各種報表中，以網絡表(Netlist)最為重要，繪制原理圖最主要的目的就是為了將原理圖轉化為一個網表，以供后續工作中使用。 網絡表的主要內容為原理圖中各個元件的數據(元件標號、元件信息、封裝信息)以及元件之間網絡連接的數據。點擊主菜單【Design】/【Netlist For Project】/【Protel】生成如圖5-23所示的網表文件，圖5-23 網表信息說明： Protel 網表包含兩個部分的內容：各個元件的數據(元件標號、元件信息、封裝信息)；元件之間網絡連接數據。具體格式如圖5-24所示。圖5-24 網表說明5.3 PCB的設計5.3.1 PCB的相關概念PCB是Printed Circuit Board的縮寫，即印制電路板的意思，傳統的電路板都采用印刷蝕刻阻劑（涂油漆、貼線路保護膜、熱轉印）的方法，做出電路的線路及圖面，所以被稱為印刷電路板。印制電路板是由絕緣基板、連接導線和裝配焊接電子元器件的焊盤組成的，具有導線和絕緣底板的雙重作用，用來連接實際的電子元件。通常都使用相關的軟件進行PCB的設計和制作。本小節介紹Protel DXP進行PCB設計的過程。1. Protel設計中PCB的層ProtelDXP提供有多種類型的工作層。只有在了解了這些工作層的功能之后，才能準確、可靠地進行印制電路板的設計。ProtelDXP所提供的工作層大致可以分為7類：Signal Layer (信號層)、InternalPlanes(內部電源/接地層)、Mechanical Layers(機械層)、Masks(阻焊層)、Silkscreen(絲印層)、Others(其他工作層面)及System(系統工作層)。2. 封裝元件封裝：是指實際的電子元器件或集成電路的外型尺寸、管腳的直徑及管腳的距離等，它是使元件引腳和印刷電路板上的焊盤一致的保證。元件的封裝可以分成針腳式封裝和表面粘著式（SMT）封裝兩大類。3. 銅膜導線 銅膜導線也稱銅膜走線，簡稱導線，用于連接各個焊盤，是印制電路板最重要的部分。與導線有關的另外一種線常稱為飛線，即預拉線。飛線是在引入網絡表后，系統根據規則生成的，是用來指引布線的一種連線。飛線與導線有本質的區別，飛線只是一種形式上的連線，它只是在形式上表示出各個焊盤的連接關系，沒有電氣的連接意義。 4. 焊盤(Pad)焊盤的作用是放置焊錫，連接導線和元件引腳。選擇元件的焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動和受熱情況、受力方向等因素。 Protel在封裝庫中給出了一系列大小和形狀不同的焊盤，如圓、方、八角、圓方和定位用焊盤等，但有時還不夠用，需要自己編輯。例如：對發熱且受力較大，電流較大的焊盤，可自行設計成“淚滴狀”。5. 過孔(Via)為連通各層之間的線路，在各層需要連通的導線的交匯處鉆上一個公共孔，這就是過孔。過孔有三種，即從頂層貫通到底層的穿透式過孔、從頂層通到內層或從內層通到底層的盲過孔以及內層間的隱藏過孔。 過孔從上面看上去有兩個尺寸，即通孔直徑(Hole Size)和過孔直徑(Diameter)，如圖5-25所示。通孔和過孔之間的孔壁由與導線相同的材料構成，用于連接不同層的導線。圖5-25 過孔尺寸一般而言，設計線路時對過孔的處理有以下原則： 盡量少用過孔，一旦選用了過孔，務必處理好它與周邊各實體的間隙，特別是容易被忽視的中間各層與過孔不相連的線與過孔的間隙；需要的載流量越大，所需的過孔尺寸就越大，如電源層、地線與其他層連接所用的過孔就要大一些。 6. 敷銅對于抗干擾要求比較高的電路板，需要在PCB上敷銅。敷銅可以有效地實現電路板的信號屏蔽作用，提高電路板信號的抗電磁干擾能力。5.3.2 PCB設計的流程和原則1. PCB板的設計流程PCB板是所有設計過程的最終產品。PCB圖設計的好壞直接決定了設計結果是否能滿足要求，PCB圖設計過程中主要有以下幾個步驟：（1）創建PCB文件在正式繪制之前，要規劃好PCB板的尺寸。這包括PCB板的邊沿尺寸和內部預留的用于固定的螺絲孔，也包括其他一些需要挖掉的空間和預留的空間。（2）設置PCB的設計環境（3）將原理圖信息傳輸到PCB中 規劃好PCB板之后，就可以將原理圖信息傳輸到PCB中了。（4）元件布局元件布局要完成的工作是把元件在PCB板上擺放好。布局可以是自動布局，也可以是手動布局。 （5）布線根據網絡表，在Protel DXP提示下完成布線工作，這是最需要技巧的工作部分，也是最復雜的一部分工作。 （6）檢查錯誤布線完成后，最終檢查PCB板有沒有錯誤，并為這塊PCB板撰寫相應的文檔。（7）打印PCB圖紙2. PCB設計的基本原則印制電路板設計首先需要完全了解所選用元件及各種插座的規格、尺寸、面積等。當合理地、仔細地考慮各部件的位置安排時，主要是從電磁兼容性、抗干擾性的角度，以及走線要短、交叉要少、電源和地線的路徑及去耦等方面考慮。 印制電路板上各元件之間的布線應遵循以下基本原則：（1）印制電路中不允許有交叉電路，對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。 （2）電阻、二極管、管狀電容器等元件有“立式”和“臥式”兩種安裝方式。 （3）同一級電路的接地點應盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上。 （4）總地線必須嚴格按高頻、中頻、低頻一級級地按弱電到強電的順序排列，切不可隨便亂接。 （5）強電流引線(公共地線、功放電源引線等)應盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，減小寄生耦合而產生的自激。（6）阻抗高的走線盡量短，阻抗低的走線可長一些，因為阻抗高的走線容易發射和吸收信號，引起電路不穩定。 （7）各元件排列、分布要合理和均勻，力求整齊、美觀、結構嚴謹。電阻、二極管的放置方式分為平放和豎放兩種，在電路中元件數量不多，而且電路板尺寸較大的情況下，一般采用平放較好。 （8）電位器。電位器的安放位置應當滿足整機結構安裝及面板布局的要求，因此應盡可能放在板的邊緣，旋轉柄朝外。（9）IC座。設計印制板圖時，在使用IC座的場合下，一定要特別注意IC座上定位槽放置的方位是否正確，并注意各個IC腳位是否正確。 （10）進出接線端布置。相關聯的兩個引線端不要距離太大，一般為2/103/10 inch左右較合適。進出線端盡可能集中在12個側面，不要太過離散。（11）要注意管腳排列順序，元件引腳間距要合理。如電容兩焊盤間距應盡可能與引腳的間距相符。（12）在保證電路性能要求的前提下，設計時盡量走線合理，少用外接跨線，并按一定順序要求走線。走線盡量少拐彎，力求線條簡單明了。（13）設計應按一定順序方向進行，例如：可以按從左往右和由上而下的順序進行。（14）線寬的要求。導線的寬度決定了導線的電阻值，而在同樣大的電流下，導線的電阻值又決定了導線兩端的電壓降。5.3.3 PCB編輯環境PCB編輯環境主界面如圖5-26所示，包含菜單欄、主工具欄、布線工具欄、工作層切換工具欄、項目管理區、繪圖工作區等6個部分。圖5-26 PCB設計環境主界面1. 菜單欄PCB繪圖編輯環境下菜單欄的內容和原理圖編輯環境的菜單欄類似，這里只簡要介紹以下幾個菜單的大致功能：【Design】：設計菜單，主要包括一些布局和布線的預處理設置和操作。如加載封裝庫、設計規則設定、網絡表文件的引入和預定義分組等操作。【Tools】：工具菜單，主要包括設計PCB圖以后的后處理操作。如設計規則檢查、取消自動布線、淚滴化、測試點設置和自動布局等操作。【Auto Route】：自動布線菜單，主要包括自動布線設置和各種自動布線操作。2. 主工具欄(Main Toolbar) 主工具欄主要為一些常見的菜單操作提供快捷按鈕，如縮放、選取對象等命令按鈕。3. 布線工具欄(Placement Tools) 執行菜單命令【View】/【Toolbars】/【Placement】，則顯示放置工具欄。該工具欄主要為用戶提供各種圖形繪制以及布線命令，如圖5-27所示。圖5-27 放置工具欄的按鈕及其功能4. 編輯區編輯區是用來繪制PCB圖的工作區域。啟動后，編輯區的顯示柵格間為1000mil。編輯區下面的選項欄顯示了當前已經打開的工作層，其中變灰的選項是當前層。幾乎所有的放置操作都是相對于當前層而言，因此在繪圖過程中一定要注意當前工作層是哪一層。5. 工作層切換工具欄實現手工布線過程中要根據需要在各層之間切換。6. 項目管理區項目管理區包含多個面板，其中有三個在繪制PCB圖時很有用，它們分別是【Projects】、【Navigator】和【Libraries】。【Projects】用于文件的管理，類似于資源管理器；【Navigator】用于瀏覽當前PCB圖的一些當前信息。【Navigator】的對象有五類，項目瀏覽區內容如圖5-28所示。圖5-28項目瀏覽區5.3.4 PCB文件的創建 PCB文件的創建有兩種方法，一種是采用向導創建。在創建文件的過程中，向導會提示用戶進行PCB板子大小、層數等相關參數的設置。另外一種是直接新建PCB文件，采用默認設置或手動設置電路板的相關參數。1. 使用PCB向導來創建PCB文件（1）如圖在Files面板底部的New from Template單元點擊PCB Board Wizard創建新的PCB。圖5-29 文件創建向導菜單如果這個選項沒有顯示在屏幕上，點向上的箭頭圖標關閉上面的一些單元。（2）PCB Board Wizard打開。如圖5-30，首先看見的是介紹頁，點Next按鈕繼續。圖5-30 PCB創建向導起始頁（3）設置度量單位為英制（Imperial），注意，1000 mils = 1 inch =2.54cm。圖5-31英制、公制選擇（4）選擇要使用的板輪廓，使用自定義的板子尺寸，如圖5-32從板輪廓列表中選擇Custom，點擊Next。 圖5-32 PCB形狀輪廓選擇（5）進入自定義板選項。之前設計的振蕩電路，一個2inch2 inch的板子就足夠了。選擇Rectangular并在Width和Height欄鍵入2000。取消選擇Title Block & Scale、Legend String 以及 Corner Cutoff 和 Inner Cutoff。點擊Next繼續。 圖5-33 PCB尺寸定義（6）選擇板子的層數。這里需要兩個signal Layer（即TopLayer 和Bottom Layer），如圖5-34。不需要power planes，點擊Next繼續。 圖5-34 PCB板層定義（7）選擇過孔風格。如圖5-35所示，選擇Thruhole Vias only，過孔為通孔式，點擊Next繼續。圖5-35 過孔風格定義（8）選擇電路板的主要器件類型，如圖5-36，選擇Through-hole components選項，插腳元件為主，將相鄰焊盤（pad)間的導線數設為One Track，圖5-36 元件布線工藝選擇（9）設置一些應用到板子上的設計規則，線寬、焊盤及內孔的大小、線的最小間距。如圖5-37所示，設為默認值。點Next按鈕繼續。 圖5-37 線寬規則定義（10）將自定義的板子保存為模板，允許按輸入的規則來創建新的板子基礎。這里選不將教程板子保存為模板，確認該選項未被選擇，點擊Finish關閉向導。 圖5-38 PCB向導定義PCB完成 （11）PCB向導收集了它需要的所有信息來創建新板子。PCB編輯器將顯示一個名為PCB1.PcbDoc的新PCB文件。PCB文檔顯示的是一個默認尺寸的白色圖紙和一個空白的板子形狀（帶柵格的黑色區域），選擇【View】/【Fit Board】將只顯示板子形狀，如圖5-39所示。 圖5-39 PCB文件及工作區（12）保存PCB文檔，并將其添加到項目中，選擇【File】/【 Save As】將新PCB文件重命名（用*.PcbDoc擴展名）。指定要把這個PCB保存的位置，在文件名欄里鍵入文件名zdq.PcbDoc并點擊Save。2. 手動創建PCB文件并規劃PCB（1）單擊菜單命令【File】/【New】/【PCB】，即可啟動PCB編輯器，同時在PCB編輯區出現一個帶有柵格的空白圖紙。（2）用鼠標單擊編輯區下方的標簽Keepout Layer，即可將當前的工作層設置為禁止布線層，該層用于設置電路板的邊界，以將元件和布線限制在這個范圍之內。這個操作是必須的，否則，系統將不能進行自動布線。（3）啟動放置線（Place Line)命令，繪制一個封閉的區域，規劃出PCB的尺寸，線的屬性可以設置。（4）將新的PCB添加到項目如果想添加到項目的PCB是以自由文件打開的，在Projects面板的Free Documents單元右擊PCB文件，選擇Add to Project。這個PCB現在就列表在Projects標簽緊靠項目名稱的PCB下面并連接到項目文件。圖5-40 增加已有文件到項目中5.3.5 PCB設計環境的設置1. PCB層的說明及顏色設置在PCB設計時執行菜單命令 【Design】 /【Board Layers &Colors】選項，可以設置各工作層的可見性，顏色等.如圖在PCB編輯器中有七種層：信號層、絲印層、機械層、中間層、阻焊層、系統工作層、其他層 。圖5-41 電路板層及顏色設置對話框（1）Signal Layer (信號層)：包含Top Layer、Bottom Layer，可以增加Mid Layer層（對于多層板是需要的），這幾層是用來畫導線或覆銅的（當然還包括Top Layer、Bottom Layer的SMT貼片器件的焊盤）；（2）Silkscreen(絲印層)：包含Top Overlay、Bottom Overlay，絲印層主要用于繪制元件的外形輪廓、放置元件的編號或其他文本信息。在印制電路板上，放置PCB庫元件時，該元件的編號和輪廓線將自動地放置在絲印層上。（3）Mechanical Layers(機械層)：ProtelDXP中可以有16個機械層Mechanical116，機械層一般用于放置有關制板和裝配方法的指示性信息，如電路板物理尺寸線、尺寸標記、數據資料、過孔信息、裝配說明等信息。（4）Masks（阻焊層、錫膏防護層）：包含有2個阻焊層：Top Solder(頂層阻焊層)和(Bottom Solder(底層阻焊層)。阻焊層是負性的，在該層上放置的焊盤或其他對象是無銅的區域。通常為了滿足制造公差的要求，生產廠家常常會要求指定一個阻焊層擴展規則，以放大阻焊層。對于不同焊盤的不同要求，在阻焊層中可以設定多重規則。 包含2個錫膏防護層，分別是Top Paste(頂層錫膏防護層)和(Bottom Paste(底層錫膏防護層)。錫膏防護層與阻焊層作用相似，但是當使用hot re-follow(熱對流)技術來安裝SMD元件時，錫膏防護層則主要用于建立阻焊層的絲印。該層也是負性的。與阻焊層類似，也可以通過指定一個擴展規則，來放大或縮小錫膏防護層。對于不同焊盤的不同要求，也可以在錫膏防護層中設定多重規則。（5）InternalPlanes（內部電源/接地層）：ProtelDXP提供有16個內部電源/接地層(簡稱內電層)，InternalPlane116，這幾個工作層面專用于布置電源線和地線。放置在這些層面上的走線或其他對象是無銅的區域，也即這些工作層是負性的。每個內部電源/接地層都可以賦予一個電氣網絡名稱，印制電路板編輯器會自動將這個層面和其他具有相同網絡名稱 (即電氣連接關系)的焊盤，以預拉線的形式連接起來。在Protel中還允許將內部電源/接地層切分成多個子層，即每個內部電源/接地層可以有兩個或兩個以上的電源，如+5V和+l5V等。（6）Others(其他工作層面)：在ProtelDXP中，除了上述的工作層面外，還有以下的工作層：1)KeepOut Layer （禁止布線層）：禁止布線層用于定義元件放置的區域。通常，在禁止布線層上放置線段(Track)或弧線(Arc)來構成一個閉合區域，在這個閉合區域內才允許進行元件的自動布局和自動布線。注意：如果要對部分電路或全部電路進行自動布局或自動布線，那么則需要在禁止布線層上至少定義一個禁止布線區域。2）Multi Layer(多層)：該層代表所有的信號層，在它上面放置的元件會自動放到所有的信號層上，所以可以通過Multi Layer，將焊盤或穿透式過孔快速地放置到所有的信號層上。3）Drill guide(鉆孔說明) /Drill drawing(鉆孔視圖)：ProtelDXP提供有 2個鉆孔位置層，分別是Drill guide(鉆孔說明)和Drill drawing(鉆孔視圖)，這兩層主要用于繪制鉆孔圖和鉆孔的位置。 Drill Guide主要是為了與手工鉆孔以及老的電路板制作工藝保持兼容，而對于現代的制作工藝而言，更多的是采用Drill Drawing來提供鉆孔參考文件。一般在Drill Drawing工作層中放置鉆孔的指定信息。在打印輸出生成鉆孔文件時，將包含這些鉆孔信息，并且會產生鉆孔位置的代碼圖。它通常用于產生一個如何進行電路板加工的制圖。無論是否將Drill Drawing工作層設置為可見狀態，在輸出時自動生成的鉆孔信息在PCB文檔中都是可見的。（7）System（系統工作層）1）DRC Errors Makers (DRC錯誤層)：用于顯示違反設計規則檢查的信息。該層處于關閉狀態時，DRC錯誤在工作區圖面上不會顯示出來，但在線式的設計規則檢查功能仍然會起作用。2）Connections and form Tos(連接層)：該層用于顯示元件、焊盤和過孔等對象之間的電氣連線，比如半拉線(Broken Net Marker)或預拉線 (Ratsnet)，但是導線 (Track)不包含在其內。當該層處于關閉狀態時，這些連線不會顯示出來，但是程序仍然會分析其內部的連接關系。3）Pad Holes (焊盤內孔層)：該層打開時，圖面上將顯示出焊盤的內孔。4）Via Holes (過孔內孔層)：該層打開時，圖面上將顯示出過孔的內孔。5）Visible Grid 1 (可見柵格1)/ Visible Grid 2 (可見柵格2)：這兩項用于顯示柵格線，它們對應的柵格間距可以通過如下方法進行設置：執行菜單命令【Design】/【Options.】，在彈出的對話框中可以在Visible 1和Visible 2項中進行可見柵格間距的設置。新板打開時會有許多用不上的可用層，因此，要關閉一些不需要的層，將不顯示的層Show按鈕不勾選就不會顯示。對于上述的層，設計單面或雙面板按照如圖5-41所示的默認選項即可。2. 布線板層的管理 選擇【Design】/【Layer Stack Manager】顯示Layer Stack Manager 對話框，如圖5-42所示。圖5-42 布線層管理器（1）增加層及平面選擇Add Layer添加新的層，新增的層和平面添加在當前所選擇的層下面，可以選擇Move Up ，Move Down移動層的位置，層的參數在Properties中設置，設置完成后點擊OK關閉對話框。 （2）刪除層選中要刪除的層，點Delete即可。3. PCB設計規則的設置PCB為當前文檔時，從菜單選擇【Design】/【 Rules】，PCB Rules and Constraints Editor 對話框出現，如圖5-43所示，在該對話框內可以設置電氣檢查、布線層、布線寬度等規則。每一類規則都顯示在對話框的設計規則面板（左手邊）。雙擊Routing展開后可以看見有關布線的規則。然后雙擊Width顯示寬度規則為有效，可以修改布線的寬度。圖5-43 布線規則設計對話框設計規則項有十項，其中包括Electrical(電氣規則)、Routing(布線規則)、SMT(表面貼裝元件規則)等，大多的規則項選擇默認即可，僅對常用的規則項簡單說明：（1）Electrical(電氣規則)。設置電路板布線時必須遵守的電氣規則包括：Clearance(安全距離，默認10mil)、Short-Circuit(短路，默認不允許短路)、Un-Routed Net(未布線網絡，默認未布的網絡顯示為飛線)、Un-Routed Net(未布線網絡，顯示為連接的引腳)。（2）Routing(布線規則)。主要包括：Width(導線寬度)、Routing Layers (布線層)、Routing Corners（布線拐角）等Width(導線寬度)有三個值可供設置，分別為Max Width(最大寬度)、Preferred Width(預布線寬度)、Min Width(最小寬度)，如圖5-42可直接對每個值進行修改.Routing Layers (布線層)主要設置布線板導線的走線方法，包括底層和頂層布線，共有32個布線層。對于雙面板Mid-Layer 130都是不存在的，為灰色，只能使用Top Layer 和Bottom Layer兩層，每層對應的右邊為該層的布線走法，如圖5-44所示，默認為Top Layer-Horizontal（按水平方向布線），Bottom Layer Vertical(按垂直方向布線)，默認即可。圖5-44 布線層選擇對話框如果要布單面板，要將Top Layer選Not Used(不用)，Bottom Layer的布線方法選 Any(任意方向即可)。Routing Corners ，布線的拐角設置，布線的拐角可以有45拐角、90拐角和圓弧拐角（通常選45拐角）。5.3.6 原理圖信息的導入在將原理圖信息轉換到新的空白PCB之前，確認與原理圖和PCB關聯的所有庫均可用。由于在本設計中只用到默認安裝的集成元件庫，所有封裝也已經包括在內了。1. 更新PCB將項目中的原理圖信息發送到目標PCB，在原理圖編輯器選擇【Design】/【 Import Changes FromzdqPCB_Project2】。項目修改Engineering Change Order 對話框出現，如圖5-45所示。2.