第7章目錄7.1電路板設(shè)計的基本流程

7.2設(shè)置電路板類型

7.3規(guī)劃電路板

7.4準備電路板設(shè)計的原理圖文件和

網(wǎng)絡(luò)表文件

7.5載入網(wǎng)絡(luò)表文件和元器件封裝

7.6元器件布局

7.7鞏固練習

小結(jié)在原理圖和網(wǎng)絡(luò)表準備好后，就可以進行電路板設(shè)計了。PCB電路板設(shè)計主要包括兩部分內(nèi)容：元器件布局和電路板的布線。本章主要介紹元器件布局的知識，電路板布線將在下一章介紹。

1．準備原理圖和網(wǎng)絡(luò)表2．設(shè)置環(huán)境參數(shù)3．規(guī)劃電路板4．載入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝5．元器件布局6．電路板布線7．地線覆銅8．設(shè)計規(guī)則檢查

7.2設(shè)置電路板類型

一般地，根據(jù)電路板工作層面的多少可將電路板分為單面板、雙面板和多層板3種類型。在進行電路板設(shè)計之前，應(yīng)當先設(shè)置電路板的類型，它屬于規(guī)劃電路板的范疇。（1）選擇電路板類型。（2）設(shè)置電路板類型。（3）設(shè)置工作層面參數(shù)。圖7-2圖層堆棧管理器對話框（2）單擊按鈕，可以打開如圖7-3所示的菜單命令列表。（3）在本例中，將PCB電路板設(shè)置為雙面板，其他參數(shù)均為默認參數(shù)。圖7-3【Menu】菜單命令列表

系統(tǒng)提供的電路板模板2．設(shè)置工作層面的顯示/隱藏屬性

圖7-4工作層面顯示/隱藏屬性設(shè)置對話框

圖7-5工作層面切換標簽圖7-7工作層面顏色設(shè)置對話框

圖7-8工作層面顏色配置對話框

7.3規(guī)劃電路板

規(guī)劃電路板除了前面介紹的設(shè)置電路板類型外，還需要定義電路板的外形、電氣邊界和安裝孔等。通常規(guī)劃電路板時可按照如圖7-9所示的步驟進行。在進行電路板設(shè)計之前，必須首先明確電路板的形狀，并預(yù)估其大小，然后再設(shè)置電路板的邊界和放置安裝孔。電路板的邊界包括物理邊界和電氣邊界，物理邊界是定義在機械層上的，而電氣邊界是定義在禁止布線層上的。通常情況下，制板商認為物理邊界與電氣邊界是重合的，因此在定義電路板的邊界時，可以只定義電路板的電氣邊界。圖7-10放置好的4條線段

圖7-11修改下邊界線段的坐標

2．放置安裝孔

圖7-12調(diào)整好的電氣邊界圖7-13修改電路板安裝孔的尺寸

圖7-14放置安裝孔的結(jié)果

圖7-15準備好的原理圖文件圖7-16生成的網(wǎng)絡(luò)表文件

7.5載入網(wǎng)絡(luò)表文件和元器件封裝

在原理圖和電路板規(guī)劃工作完成后，就需要將原理圖的設(shè)計信息傳遞到PCB編輯器中進行電路板的設(shè)計。從原理圖向PCB編輯器傳遞的設(shè)計信息主要包括網(wǎng)絡(luò)表文件、元器件的封裝和一些設(shè)計規(guī)則信息。但是，需要強調(diào)的是，在載入網(wǎng)絡(luò)連接與元器件封裝之前，必須先載入元器件封裝庫，否則將導致網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝的載入失敗。如果所需的元器件封裝在系統(tǒng)提供的元器件封裝庫中查找不到，則還應(yīng)當首先制作該元器件封裝。具體元器件封裝的制作方法請參考后面章節(jié)的內(nèi)容。7.5.1載入元器件封裝庫

在Protel99SE中，常用的元器件封裝庫主要包括以下幾個元器件封裝庫：（1）Advpcb.Ddb（2）GeneralIC.Ddb（3）Miscellaneous.Ddb圖7-17PCB編輯器管理窗口

圖7-18載入/刪除元器件庫對話框

7.5.2利用原理圖編輯器設(shè)計同步器更新網(wǎng)絡(luò)表文件和元器件封裝

載入元器件封裝庫文件后，接下來就可以執(zhí)行載入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝的操作了。Protel99SE為用戶提供了兩種簡捷的載入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝的方法：一種是利用原理圖編輯器中的設(shè)計同步器更新PCB電路板的網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝；另一種是在PCB編輯器中載入元器件封裝和網(wǎng)絡(luò)表。圖7-21更新PCB電路板設(shè)計對話框圖7-22預(yù)覽更新的詳細信息圖7-23更新網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝后的PCB電路板設(shè)計7.5.3在PCB編輯器中載入網(wǎng)絡(luò)表文件和元器件封裝

在PCB編輯器中，利用系統(tǒng)提供的載入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝功能也能方便地載入網(wǎng)絡(luò)表文件和元器件封裝。圖7-24載入網(wǎng)絡(luò)表對話框

圖7-25選擇網(wǎng)絡(luò)表文件圖7-26添加網(wǎng)絡(luò)表文件的結(jié)果圖7-27載入網(wǎng)絡(luò)表文件和元器件封裝的結(jié)果

7.6元器件布局

在完成了電路板設(shè)計前期的準備工作后，接下來就可以開始元器件的布局了。電路板上元器件布局的好壞，不僅影響到后面布線工作的難易程度，而且會關(guān)系到電路板實際工作情況的好壞。合理的元器件布局，既可消除因布線不當而產(chǎn)生的噪聲干擾，同時也便于生產(chǎn)中的安裝、調(diào)試與檢修等。

7.6.1元器件布局基礎(chǔ)知識

在進行元器件布局之前，先介紹一些元器件布局的基礎(chǔ)知識。1．元器件布局的方法

元器件布局的方法主要包括以下三種：（1）自動布局方法；（2）手工布局方法；（3）自動布局與手工布局相結(jié)合的交互式布局方法。2．元器件布局的基本步驟

圖7-28交互式布局基本步驟（1）關(guān)鍵元器件的布局（2）自動布局（3）手工調(diào)整（4）元器件標注的調(diào)整（5）密度分析（6）3D效果圖

3．元器件布局的基本原則

在長期的設(shè)計實踐中，人們已經(jīng)總結(jié)出了不少元器件布局的基本原則。如果在電路設(shè)計的時候，能夠遵循這些原則，那么將有利于電路板控制軟件的準確調(diào)試和硬件電路的正常工作。總的來說，元器件布局需要遵循的基本原則如下。（1）在元器件的布局方面，應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得靠近一些，例如，時鐘發(fā)生器、晶振、CPU的時鐘輸入端等都易產(chǎn)生噪聲，在放置的時候應(yīng)把它們靠近些。（2）盡量在關(guān)鍵元器件，如ROM、RAM等芯片旁邊安裝去耦電容。（3）接插件一般放置在電路板的邊緣，以方便安裝和后面的布線工作，如果實在沒有辦法，也可以將其放置在電路板中間，但應(yīng)盡量避免這樣放置。（4）在元器件手動布局中，應(yīng)當盡量考慮以后布線的方便，對于布線較多的區(qū)域，應(yīng)當留出足夠多的空間，以免布線受阻。（5）數(shù)字電路和模擬電路應(yīng)分區(qū)域進行布局，如果可能二者之間可適當留出2～3mm的空間，以免相互干擾。（6）對于高壓和低壓電路，為了保證足夠高的電絕緣可靠性，二者之間應(yīng)當留出4mm以上的空間。（7）元器件布局時，應(yīng)盡量保持整齊、美觀。

7.6.2關(guān)鍵元器件的布局

關(guān)鍵元器件主要包括以下幾類元器件：（1）與機械尺寸有關(guān)的元器件；（2）與裝配相關(guān)的元器件；（3）大的占位置的元器件；（4）發(fā)熱量高的元器件；（5）核心元器件；（6）高頻時鐘電路；（7）對電磁干擾敏感的電路；（8）熱敏元器件。關(guān)鍵元器件的布局分成以下3個步驟：（1）對所有的元器件進行分類篩選，找出電路板上的關(guān)鍵元器件；（2）放置關(guān)鍵元器件；（3）鎖定關(guān)鍵元器件。圖7-29元器件屬性對話框

圖7-30確認移動元器件鎖定元器件

7.6.3元器件的自動布局

Protel99SE提供了強大的元器件自動布局功能，對元器件進行自動布局可以更加快速、便捷地完成元器件的布局工作。元器件的自動布局主要分為兩個步驟：（1）設(shè)置元器件布局有關(guān)的設(shè)計規(guī)則；（2）選擇自動布局的方式，并進行自動布局的操作。

1．設(shè)置元器件自動布局設(shè)計規(guī)則

圖7-31電路板設(shè)計規(guī)則設(shè)置對話框圖7-32元器件布局設(shè)計規(guī)則設(shè)置對話框圖7-33設(shè)置安全間距限制設(shè)計規(guī)則主對話框圖7-34設(shè)置元器件的安全間距限制設(shè)計規(guī)則圖7-35選擇安全間距限制對象圖7-36計算元器件間距的方法圖7-37設(shè)置好元器件安全間距限制設(shè)計規(guī)則后的對話框圖7-38元器件方位限制設(shè)計規(guī)則

2．元器件的自動布局

圖7-39執(zhí)行自動布局的菜單命令圖7-40設(shè)置推擠元器件的程度

圖7-41元器件自動布局對話框圖7-42統(tǒng)計布局方式下的元器件自動布局對話框圖7-43成組布局方式的自動布局結(jié)果1圖7-44成組布局方式的自動布局結(jié)果2圖7-45基于統(tǒng)計的自動布局結(jié)果

7.6.4元器件布局的自動調(diào)整

對元器件布局進行調(diào)整，可以利用Protel99SE提供的元器件自動排列功能進行調(diào)整。在很多情況下，利用元器件的自動排列功能，可以收到意想不到的功效，尤其是在元器件整齊排列方面，是十分快捷有效的。1．排列元器件

利用系統(tǒng)提供的自動排列元器件的功能，首先要選中需要排列的元器件，然后執(zhí)行相應(yīng)的命令即刻將元器件整齊地排列起來。圖7-46選中待排列的元器件圖7-47元器件自動排列菜單命令

圖7-48【AlignComponents】對話框圖7-49設(shè)置好的排列元器件選項

圖7-50排列結(jié)果

2．排列元器件的序號和注釋文字

利用系統(tǒng)提供的元器件自動排列功能，除了可以排列元器件外，還可以對元器件的序號和注釋文字進行調(diào)整。圖7-51文本注釋排列對話框

圖7-52排列元器件文本注釋的結(jié)果

7.6.5手工調(diào)整元器件布局

元器件的自動布局并不能完全符合設(shè)計需要，自動布局結(jié)束后往往還要對元器件布局進行手工調(diào)整。手工調(diào)整元器件布局的操作主要包括對元器件進行移動、旋轉(zhuǎn)等。對元器件進行移動和旋轉(zhuǎn)的操作在第6章中已經(jīng)作了詳細地介紹，這里就不再介紹了。只是在電路板上手工調(diào)整元器件布局時，移動和旋轉(zhuǎn)元器件要遵循一定的電氣原則，并且考慮電路板整體設(shè)計的美觀。比如，調(diào)整元器件序號的標準是排列盡量整齊美觀，易于查找，大小適中，以能清晰查看為準。這部分內(nèi)容將在最后一章的典型綜合實例中進行詳細地介紹。

7.6.6網(wǎng)絡(luò)密度分析

在元器件布局完成后，可以利用系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)密度分析工具對電路板的布局進行分析，并根據(jù)密度分析結(jié)果，對電路板的元器件布局進行優(yōu)化。圖7-53網(wǎng)絡(luò)密度分析圖

7.6.73D效果圖

利用3D效果圖可以分析元器件布局的實物效果。在3D效果圖上可以看到PCB電路板的實際效果及全貌。圖7-543D效果圖

7.7鞏固練習

圖7-55確定安裝孔的位置

圖7-56預(yù)布局接插件的結(jié)果圖7-57預(yù)布局指示燈的結(jié)果圖7-58調(diào)整元器件序號和注釋文字的結(jié)果圖7-59編輯元器件屬性對話框

圖7-60全局編輯屬性設(shè)置對話框

圖7-61設(shè)置自動布局參數(shù)圖7-62自動布局的一種結(jié)果圖7-63調(diào)整元器件布局后的結(jié)果圖7-64讀出右邊界的X坐標值鼠標所在位置的坐標鼠標圖7-65調(diào)整元器件邊界后的結(jié)果圖7-66調(diào)整元器件布局后的結(jié)果圖7-673D效果圖

小結(jié)

本章以“指示燈顯示電路.Ddb”的雙面板設(shè)計為例，介紹PCB電路板設(shè)計的基本流程和元器件交互式布局方法。（1）電路板設(shè)計的基本流程：本節(jié)詳細介紹了電路板設(shè)計的基本流程，以便讓讀者對PCB電路板設(shè)計有一個初步的認識。（2）設(shè)置電路板的類型：電路板工作層面的設(shè)置是整個電路板設(shè)計的基礎(chǔ)，主要包括電路板的選型和工作層面參數(shù)的設(shè)置兩部分內(nèi)容。（3）規(guī)