第頁《AltiumDesigner19原理圖與PCB設計速成實訓教程》教案第講/共頁20年月日課題實訓十四PCB設計——自動布局與布線—練習4--15目的與要求(1)掌握PCB板層的設置方法與電路板尺寸大小的確定方法。(2)進行原理圖編譯檢查以及錯誤信息的解讀與處理。(3)掌握網絡表的加載方法，熟悉工程變更指令對話框的含義，以及錯誤信息的含義和修改方法。理解飛線的含義。(4)掌握自動布局與自動布線規(guī)則的含義與設置方法。(5)掌握自動布局方法，學會手工調整布局。(6)掌握“Situs布線策略”對話框的含義，學會自動布線與撤銷布線的方法。(7)掌握元件注釋的修改與正確顯示的全局編輯的方法。(8)學會添加電源/地等輸入端與輸出端信號的焊盤，并與有關網絡的連接方法。(9)掌握在電路板上添加文字注釋的方法。(10)掌握電路板的裁剪方法與PCB的3D預覽。重點原理圖編譯檢查以及錯誤信息的解讀與處理；網絡表的加載方法，工程變更指令對話框的含義，以及錯誤信息的含義和修改；自動布局與自動布線規(guī)則的含義與設置；自動布線與撤銷布線難點原理圖編譯檢查以及錯誤信息的解讀與處理；網絡表的加載方法，工程變更指令對話框的含義，以及錯誤信息的含義和修改；自動布局與自動布線規(guī)則的含義與設置；自動布線與撤銷布線教具多媒體電腦復習提問新知識點考查布置作業(yè)課后回憶備注教員教研室主任批閱系部審查意見本次教學所涉及到的圖、表等材料在此處繪制或粘貼(a)電氣原理圖(b)PCB布局圖圖14-37晶體振蕩器電路的電氣原理圖和PCB布局圖(a)電氣原圖(b)PCB布局圖圖14-45555定時器應用電路的電氣原理圖和PCB布局圖圖14-48波形發(fā)生電路原理圖與PCB教案設計實訓十四PCB設計——自動布局與布線實訓目的(1)掌握PCB板層的設置方法與電路板尺寸大小的確定方法。(2)進行原理圖編譯檢查以及錯誤信息的解讀與處理。(3)掌握網絡表的加載方法，熟悉工程變更指令對話框的含義，以及錯誤信息的含義和修改方法。理解飛線的含義。(4)掌握自動布局與自動布線規(guī)則的含義與設置方法。(5)掌握自動布局方法，學會手工調整布局。(6)掌握“Situs布線策略”對話框的含義，學會自動布線與撤銷布線的方法。(7)掌握元件注釋的修改與正確顯示的全局編輯的方法。(8)學會添加電源/地等輸入端與輸出端信號的焊盤，并與有關網絡的連接方法。(9)掌握在電路板上添加文字注釋的方法。(10)掌握電路板的裁剪方法與PCB的3D預覽。實訓設備AltiumDesigner19軟件、PC機。練習四晶體振蕩器電路的PCB設計實訓內容新建一個邊長為1500mil的正方形電路板。在電路板的四角開口，尺寸為100mil×100mil，雙層板，最小走線寬度為10mil，走線間距為15mil。圖中電路元件74LS00取自Sim.IntLib元件庫中；其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件庫中。繪制完原理圖后進行原理圖編譯，生成網絡表。晶體振蕩器電路的電氣原理圖和PCB布局圖如圖14-37所示。操作練習內容如下：(1)使用原理圖設計環(huán)境中的“設計”→“UpdatePCBDocument”菜單，在原理圖設計環(huán)境中直接更新電路板圖方法裝入網絡表和元件。(2)使用手工方法對布局進行調整。(3)自動布線的Electrical（電氣）規(guī)則設置。(3)采用全局自動布線。(4)在電路板上添加三個焊盤，標注為“VCC”、“GND”和“CLK”，并把它們連入相應的網絡。操作提示(1)創(chuàng)建工程項目，添加電路圖文件，繪制電路原理圖。注意電阻、電容等元件標稱值大小在注釋（Comment）和Parameters選項下面的Value設置一致，并只顯示其中之一即可。(2)進行原理圖編譯檢查。在“Projects”面板工程項目名稱上單擊鼠標右鍵，在彈出菜單中，選擇“CompilePCBProject…”，即可對原理圖進行編譯。(3)編譯完成，彈出如圖14-38所示編譯信息對話框，仔細查看編譯信息對話框，在“細節(jié)”區(qū)域雙擊某一對象，可以直接聚焦對象，如果有致命錯誤，必須修改，修改后再次編譯，直到沒有致命性錯誤為止。圖14-38編譯信息對話框(4)建立網絡表。執(zhí)行菜單命令“設計”→“文件的網絡表”→“Protel”。(5)在原理圖所在的工程項目中，添加PCB文檔，保證與原理圖文件名稱相同。(6)規(guī)劃印制電路板。(7)將工作界面切換到電路原理圖編輯器，執(zhí)行菜單命令“設計”→“UpdatePCBDocument練習四14-37晶體振蕩器電路的PCB設計.PcbDoc”，彈出“工程變更指令”對話框，如圖14-40所示。(8)檢查修改編譯時出現(xiàn)的錯誤。單擊圖14-40所示的“警告：編譯工程時發(fā)生錯誤！在繼續(xù)之前點擊此處進行檢查”，返回到圖14-38，從圖14-38看出，編譯時出現(xiàn)的錯誤信息不是致命性錯誤，不會影響后期PCB設計，所以可以不用處理?？梢栽跈z查的管腳上放置“NoERC”標志，忽略檢查。圖14-40“工程變更指令”對話框(9)參考練習一（8）—（14）完成網絡表的裝入等操作。(10)自動布線的Electrical（電氣）規(guī)則設置。執(zhí)行菜單命令“設計”→“規(guī)則”，在彈出的“PCB規(guī)則及約束編輯器”對話框中，單擊選項，設置走線間距。(11)設置Clearance（走線間距約束）規(guī)則。單擊下面的，打開走線間距設置對話框，如圖14-43所示，在右側“約束”選項區(qū)設置走線間距，將“最小間距”右側修改為15mil，單擊【應用】按鈕，可以看到下面的各項參數(shù)都變?yōu)?5mil，單擊【確定】即可。圖14-43Clearance（走線間距約束）設置(12)在電路板上添加三個焊盤分別標注為“VCC”、“GND”和“CLK”。在焊盤屬性設置對話框中選擇“Net”展開頁面，在Net右側下拉框中選擇焊盤所在的網絡：VCC網絡、GND網絡和NetU1-8（CLK）網絡。圖14-44焊盤屬性對話框(13)執(zhí)行菜單命令“布線”→“自動布線”→“全部”，打開“Situs布線策略”對話框.采用系統(tǒng)默認設置。(14)單擊【RouteAll】按鈕，對整個電路板進行自動布線。布線效果如圖14-37b所示。(15)標注文字標注。切換TopOverlayer（頂層絲印層）為當前工作層。在三個焊盤旁放置字符“VCC”、“GND”和“CLK”。在電路板適當位置放置“晶體振蕩器電路的PCB設計”。練習五555定時器應用電路的PCB設計實訓內容新建一個邊長為1800mil的正方形電路板，在電路板的四角開口，尺寸為100mil×100mil，雙層板，走線寬度為15mil，最小走線間距為20mil。555定時器應用電路的電氣原理圖和PCB布局圖如圖14-45所示。圖中電路元件JP1取自MiscellaneousConnectors.IntLib元件封裝庫中，555取自ProtelDOSSchematicLibraries.IntLib元件封裝庫中，其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。操作練習內容如下：(1)使用原理圖設計環(huán)境中的“設計”→“UpdatePCBDocument”菜單在原理圖設計環(huán)境中直接更新電路板圖方法裝入網絡表和元件。(2)先對集成電路555進行預布局(以555為布局的中心)，再進行自動布局，并使用手工方法對布局進行調整。(3)設置整個PCB走線寬度為15mil，最小走線間距為20mil，電源線和地線的走線線寬設置為30mil。(4)先對電阻R1進行手工預布線，然后再采用自動布線完成其它布線任務。(5)進行文字標注。(6)添加淚滴焊盤。(7)PCB板的3D預覽。操作提示(1)～(14)同練習四的(1)～(14)，不同的是將原理圖和PCB文件名稱修改為“555定時器應用電路的PCB設計”。(15)對555進行預布局：手工移動555元件到合適的位置，雙擊打開元件屬性對話框，單擊Location選項中的，使其顯示為，即可定位555位置，不參與自動布局。如圖14-46所示。圖14-46555元件的鎖定(16)自動布局設計規(guī)則設置：采用系統(tǒng)默認設置。(17)參照練習一的第(16)步，實現(xiàn)自動布局。(18)手工調整元件布局與元件標號和注釋，使局部更加美觀。(19)設置Clearance（走線間距約束）規(guī)則。參照練習四的(16)～(17)設置走線間距為20mil。(20)設置自動布線規(guī)則：參照練習一的(19)～(21)設置整個電路板走線寬度為15mil，(21)對電阻R1進行手工預布線。執(zhí)行菜單命令“放置”→“走線”，或在工作窗口單擊。(22)保護預布線：①雙擊該預布線，彈出導線(Track)屬性設置對話框。②單擊“Location”選項中的，使其顯示為，即可鎖定預布線。(23)參考練習一的（23）--（28）完成布線和文字標注等操作。（24）執(zhí)行菜單命令“工具”→“淚滴”，完成淚滴焊盤的添加。練習六波形發(fā)生電路的PCB設計實訓內容繪出如圖14-48所示的波形發(fā)生電路原理圖，圖中電路元件JP1取自MiscellaneousConnectors.IntLib元件封裝庫中，LM324取自ProtelDOSSchematicLibraries.IntLib元件封裝庫中，其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。設計要求：(1)使用雙面板，板框尺寸為2600mil×1800mil。(2)最小銅膜線走線寬度為10mil，電源、地線的銅膜線寬度為20mil。(3)對原理圖進行編譯檢查、創(chuàng)建并導入網絡表。(4)先對RP進行預布局，將其放在電路板邊沿，便于調整電阻大小，再進行自動布局，手工調整。(5)自動布線。(6)進行文字標注。在JP1相應焊盤旁標注文字“+12V”、“-12V”、“GND”；并在電路板適當位置標注“波形發(fā)生電路的PCB設計”。(7)添加淚滴焊盤。(8)裁剪板子并進行3D顯示操作提示(1)參考練習五操作提示中的各步驟。(2)設置最小銅膜線走線寬度為10mil，電源、地線的銅膜線寬度為20mil。(3)自動布線。(4)裁剪板子。選取整個電路板，再執(zhí)行菜單命令“設計”→“板子形狀”，選擇“按照選擇對象定義”命令，剪裁PCB板。(5)PCB板的3D預覽。執(zhí)行菜單命名“視圖”→“切換到3維模式”命令，或單擊鍵盤上的數(shù)字“3”，即可顯示PCB板立體效果圖。(6)分別執(zhí)行菜單命名“視圖”→“0度旋轉”、“90度旋轉”、“垂直旋轉”、“翻轉板子”，即可在不同角度觀察PCB板立體效果圖，也可按下Shift鍵，出現(xiàn)旋轉大圓球時，拖動鼠標右鍵，任意方向觀察。練習七集成運算放大電路的PCB設計實訓內容繪制如圖14-53所示的集成運算放大電路原理圖，圖中電路元件JP1~JP3取自MiscellaneousConnectors.IntLib元件封裝庫中，LM324A取自ProtelDOSSchematicLibraries.IntLib元件封裝庫中，其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。設計要求：(1)使用雙面板，板框尺寸為2000mil×2300mil。(2)最小銅膜線走線寬度為10mil，電源、地線的銅膜線寬度為20mil。(3)畫出原理圖，進行原理圖編譯檢查、創(chuàng)建網絡表、手工布局、自動布線。(4)注意元件布局時JP1、JP2、JP3及可變電阻RP1放在電路板邊沿處，以便于插接與調節(jié)。操作提示(1)畫原理圖，注意元件屬性對話框中的Comment標注數(shù)值大小和Parameters選項下面的Value設置一致，并只顯示其中之一即可。(2)進行原理圖編譯檢查，創(chuàng)建網絡表。(3)參照練習一創(chuàng)建PCB文檔，修改元件注釋等。(4)在“設計”→“規(guī)則”菜單中設置整板、電源和地線的線寬。(5)調整元件布局，然后進行自動布線。(6)在電路板空白處標注文字“集成運算放大電路”（頂層絲印層）。(7)參照練習六，裁剪板子并進行3D預覽。圖14-53集成運算放大電路原理圖練習八PC機過熱報警電路的PCB設計實訓內容繪制如圖14-54所示的PC機過熱報警電路原理圖，圖中電路元件TLC271取自ProtelDOSSchematicLibraries.IntLib元件封裝庫中，其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。設計要求：(1)使用雙面板，板框尺寸為2000mil×1600mil。(2)最小銅膜線走線寬度為20mil，電源、地線的銅膜線寬度為50mil。(3)畫出原理圖，進行原理圖編譯檢查、創(chuàng)建網絡表、手工布局、自動布線。(4)注意元件布局時可變電阻RP1放在電路板邊沿處，以便于調節(jié)。圖14-54PC機過熱報警電路原理圖操作提示(1)繪制原理圖。(2)進行原理圖編譯檢查，創(chuàng)建網絡表。(3)選擇主菜單“設計”→“ImportChangeFromPC機過熱報警電路.PrjPcb”，裝入網絡表和元件，修改元件注釋等。（參考練習一）。(4)在“設計”→“規(guī)則”菜單中設置整板、電源和地線的線寬。(5)調整元件布局，然后進行自動布線。(6)在電路板空白處標注文字“PC機過熱報警電路”（頂層絲印層）。(7)參照練習六，裁剪板子并進行3D預覽。練習九光隔離電路的PCB設計實訓內容繪制如圖14-55所示的光隔離電路原理圖，圖中電路元件J1~J3取自MiscellaneousConnectors.IntLib元件封裝庫中，74LS14、4093取自ProtelDOSSchematicLibraries.IntLib元件封裝庫中，其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。設計要求：(1)使用雙面板，板框尺寸為2600mil×1500mil。(2)最小銅膜線走線寬度為10mil，電源、地線的銅膜線寬度為20mil。(3)畫出原理圖，進行原理圖編譯檢查、創(chuàng)建網絡表、手工布局、自動布線。圖14-55光隔離電路原理圖操作提示(1)繪制原理圖，圖中“CLK”、“Out1”、“Out2”、“Out3”、“Out4”為網絡標號。(2)進行原理圖編譯檢查，創(chuàng)建網絡表。(3)參照練習一創(chuàng)建PCB文檔，修改元件注釋等。(4)在“設計”→“規(guī)則”菜單中設置整板、電源和地線的線寬。(5)調整元件布局，然后進行自動布線。(6)在J3對應的焊盤旁進行文字標注“VCC”、“VDD”、“GND”。(7)在電路板空白處標注文字“光隔離電路”（頂層絲印層）。(8)參照練習六，裁剪板子并進行3D預覽。練習十存儲器擴展電路的PCB設計實訓內容繪制如圖14-56所示的存儲器擴展電路原理圖，圖中電路元件JP1取自MiscellaneousConnectors.IntLib元件封裝庫中；8031AH取自IntelDatabooks.IntLib元件封裝庫中；AM2864A2DC(28)取自AMDMemory.IntLib元件封裝庫中；DM74LS373取自NSCDatabooks.IntLib元件封裝庫中；其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。設計要求：(1)使用雙面板，板框尺寸為4500mil×2200mil。(2)最小銅膜線走線寬度為10mil，電源、地線的銅膜線寬度為20mil。(3)畫出原理圖，進行原理圖編譯檢查、創(chuàng)建網絡表、手工布局、自動布線。圖14-56存儲器擴展電路原理圖操作提示(1)繪制原理圖。(2)進行原理圖編譯檢查，創(chuàng)建網絡表。(3)參照練習一創(chuàng)建PCB文檔，裝入網絡表和元件，并修改元件注釋等。(4)在“設計”→“規(guī)則”菜單中設置整板、電源和地線的線寬。(5)調整元件布局，然后進行自動布線。注意，晶振Y、電容C1、C2要與8031AH元件靠近放置。發(fā)光二極管按順序擺放。(6)在JP1對應的焊盤旁進行文字標注“VCC”、“GND”。(7)在電路板空白處標注文字“存儲器擴展電路”（頂層絲印層）。(8)參照練習六，裁剪板子并進行3D預覽。練習十一濕度計電路的PCB設計實訓內容繪制如圖14-57所示的濕度計電路原理圖，圖中電路元件JP1取自MiscellaneousConnectors.IntLib元件封裝庫中；555取自Sim.IntLib元件封裝庫中；4528取自ProtelDOSSchematicLibraries.IntLib元件封裝庫中；其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。設計要求：(1)使用雙面板，板框尺寸為2600mil×2200mil。(2)最小銅膜線走線寬度為10mil，電源、地線的銅膜線寬度為20mil。(3)畫出原理圖，進行原理圖編譯檢查、創(chuàng)建網絡表、手工布局、自動布線。(4)裁剪板子并進行3D預覽。操作提示(1)繪制原理圖。按圖14-57中所示的555管腳位置，在555元件屬性對話框中的Pins選項區(qū)編輯555管腳位置，以便于連線。(2)進行原理圖編譯檢查，創(chuàng)建網絡表。(3)參照練習一創(chuàng)建PCB文檔，裝入網絡表和元件，并修改元件注釋。(4)在“設計”→“規(guī)則”菜單中設置整板、電源和地線的線寬。(5)調整元件布局，然后進行自動布線。注意電容CH靠板邊沿擺放。(6)在JP1對應的焊盤旁進行文字標注“+5V”、“Vi1”、“Vi2”、“GND”。(7)在電路板空白處標注文字“濕度計電路”（頂層絲印層）。(8)參照練習六，裁剪板子并進行3D預覽。圖14-57濕度計電路原理圖練習十二10路彩燈控制器電路的PCB設計實訓內容繪制如圖14-58所示的10路彩燈控制器電路，圖中電路元件555取自Sim.IntLib元件封裝庫中；4017取自ProtelDOSSchematicLibraries.IntLib元件封裝庫中；其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。設計要求：(1)使用雙面板，板框尺寸為4800mil×2200mil。(2)最小銅膜線走線寬度為10mil，電源、地線的銅膜線寬度為20mil。(3)畫出原理圖，進行原理圖編譯檢查、創(chuàng)建網絡表、手工布局、自動布線。(4)裁剪板子并進行3D預覽。圖14-5810路彩燈控制器電路原理圖操作提示(1)繪制原理圖。按圖14-58中所示，在555元件屬性對話框中的“Pins”選項區(qū)調整555管腳位置，以便于連線。(2)在4017元件屬性對話框中的“Pins”選項區(qū)，顯示管腳8和16，并調節(jié)其位置如圖14-58所示。(3)進行原理圖編譯檢查，創(chuàng)建網絡表。(4)參照練習一創(chuàng)建PCB文檔，裝入網絡表和元件，并修改元件注釋。(5)在“設計”→“規(guī)則”菜單中設置整板、電源和地線的線寬。(5)調整元件布局，然后進行自動布線。注意彩燈按順序擺放。(6)放置兩個焊盤，分別命名為“Vi1”、“Vi2”，并設置焊盤網絡屬性分別為“Vi1”、“Vi2”。(7)手工或自動連接焊盤。(8)在兩個焊盤Vi1、Vi2旁進行文字標注“Vi1、“Vi2”，并放置“～220V”文字在兩個焊盤之間?！?9)在電路板空白處標注文字“10路彩燈控制器電路”（頂層絲印層）。(10)參照練習六，裁剪板子并進行3D預覽。練習十三全自動樓道節(jié)能燈電路的PCB設計實訓內容繪制如圖14-59所示的全自動樓道節(jié)能燈電路原理圖，圖中電路元件JP取自MiscellaneousConnectors.IntLib元件封裝庫中；4011取自Sim.IntLib元件封裝庫中；其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。設計要求：(1)使用雙面板，板框尺寸為2400mil×2200mil。(2)最小銅膜線走線寬度為10mil，電源線的銅膜線寬度為20mil。(3)畫出原理圖，進行原理圖編譯檢查、創(chuàng)建網絡表、手工布局、自動布線。(4)裁剪板子并進行3D預覽。圖14-59全自動樓道節(jié)能燈電路原理圖操作提示(1)繪制原理圖。(2)進行原理圖編譯檢查，創(chuàng)建網絡表。(3)參照練習一創(chuàng)建PCB文檔，裝入網絡表和元件，并修改元件注釋。(4)在“設計”→“規(guī)則”菜單中設置整板、電源和地線的線寬。(5)調整元件布局，然后進行自動布線。注意Lamp及MK靠板邊沿擺放。(6)在JP兩個焊盤之間放置“～220V”文字標注（頂層絲印層）。(7)在電路板空白處標注文字“全自動樓道節(jié)能燈電路”（頂層絲印層）。(8)參照練習六，裁剪板子并進行3D預覽。練習十四八路搶答器電路的PCB設計實訓內容繪制如圖14-60所示的八路搶答器電路原理圖，圖中電路元件74LS148、74LS74、74LS32、74LS47、74LS04、555、七段數(shù)碼管AMBERCA都取自Sim.IntLib元件封裝庫中；其余元件都取自MiscellaneousDevices.IntLib元器件封裝庫中。設計要求：(1)使用雙面板，板框尺寸為3500mil×3300mil。(2)最小銅膜線走線寬度為10mil，電源線的銅膜線寬度為20mil。(3)畫出原理圖，進行原理圖編譯檢查、創(chuàng)建網絡表、手工布局、自動布線。(4)裁剪板子并進行3D預覽。圖14-60八路搶答器電路原理圖操作提示(1)繪制原理圖。(2)進行原理圖編譯檢查，創(chuàng)建網絡表。注意：因為集成元件有很多管腳沒有輸入信號，所以在編譯之前在各管腳放置標記，減少不必要的錯誤信息。(3)參照練習一創(chuàng)建PCB文檔，裝入網絡表和元件，并修改元件注釋。(4)在“設計”→“規(guī)則”菜單中設置整板、電源和地線的線寬。(5)調整元件布局，然后進行自動布線。注意，按鍵S1～S8及開始、復位按鍵在電路板邊沿順序擺放。(6)在S9、S10兩個按鍵旁標注文字“復位”、“開始”