跟我學(xué)做印制板（6）

印制板設(shè)計(jì)

1.印制板設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作：建立設(shè)計(jì)文件新建一個(gè)印制板設(shè)計(jì)文件，可以根據(jù)實(shí)際需要，采用如下方法之一。

（1）使用向?qū)陆≒CB 文件。

Protel 設(shè)計(jì)軟件提供了新建PCB 板設(shè)計(jì)文件的向?qū)?。點(diǎn)擊主工具欄“新創(chuàng)建任意文件”按鈕（圖1）或直接打開工作文件面板（Files），單擊“根據(jù)模板新建”欄下的“PCB Board Wizard…”選項(xiàng)（見圖2），出現(xiàn)“新建電路板向?qū)А睂?duì)話框，如圖3 所示。

整個(gè)向?qū)в卸鄠€(gè)對(duì)話框，都比較簡(jiǎn)單，這里就不貼圖了，只做簡(jiǎn)要文字說(shuō)明。

單擊下一步按鈕進(jìn)入“選擇電路板單位”對(duì)話框。

如選擇“ 英制”，則在PCB 設(shè)計(jì)中系統(tǒng)使用mil（ 密爾，千分之一英寸。

1mil=0.0254mm）作為長(zhǎng)度單位；如選擇“公制”，則使用mm（ 毫米）作為長(zhǎng)度單位。由于大多數(shù)元件封裝的引腳采用英制單位（尤其是直插式元件），因此較多選擇“英制”。

再下一步是“選擇電路板配置文件”對(duì)話框。

在該對(duì)話框左邊的列表框中給出了Protel 2004 提供的所有PCB 標(biāo)準(zhǔn)模板，用戶可以根據(jù)需要從中選擇一種。如果不使用標(biāo)準(zhǔn)模板，則選擇Custom（ 用戶自定義）。

單擊下一步按鈕進(jìn)入“選擇電路板詳情”對(duì)話框。該對(duì)話框用于選擇PCB 的外形和尺寸?！拜喞螤睢睓谟糜谶x擇電路板的外形，有“矩形”、“圓形”和“自定義”3 種選擇?！半娐钒宄叽纭睓谟糜谠O(shè)置電路板的尺寸大小，矩形電路板可設(shè)置“寬”和“高”，圓形電路板可設(shè)置“半徑”?！胺胖贸叽缬诖藢印毕吕斜砜蜻x擇尺寸標(biāo)注線所在的層，通常保持默認(rèn)的機(jī)械1 層（Mechanical Layerl）?！斑吔鐚?dǎo)線寬度”、“尺寸線寬度”、“禁止布線區(qū)與板子邊沿的距離” 3 個(gè)文本框，一般可保持默認(rèn)設(shè)置。3 個(gè)復(fù)選框分別用于設(shè)置“是否在PCB 上放置標(biāo)題欄和刻度”、“是否在PCB 上設(shè)置圖標(biāo)字符串”、“是否在PCB 上放置尺寸線”，通常選中。 另兩個(gè)復(fù)選框“角切除”和“內(nèi)部切除”通常取消。

單擊下一步按鈕進(jìn)入“選擇電路板層”對(duì)話框。

默認(rèn)為2 個(gè)信號(hào)層和2 個(gè)內(nèi)部電源層，即為4 層板設(shè)計(jì)。如果是雙面板，則只需保留2 個(gè)信號(hào)層，將內(nèi)部電源層設(shè)為0。

單擊下一步按鈕進(jìn)入“選擇過(guò)孔風(fēng)格”對(duì)話框。

這里有“只顯示通孔”和“只顯示盲孔或埋過(guò)孔”

兩個(gè)選項(xiàng)，一般選擇“只顯示通孔”。這里多說(shuō)一句，在設(shè)計(jì)中盡可能不用盲孔和埋孔，因?yàn)楣に噺?fù)雜，成本高，且成品率相對(duì)較低。

單擊下一步按鈕進(jìn)入“選擇元件和布線邏輯”

對(duì)話框。該對(duì)話框需要設(shè)計(jì)者確定此電路板主要采用何種類型的元件并指定相應(yīng)的布線風(fēng)格。選中“表面貼裝元件”時(shí)，下面會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的“是否希望將元件放在板的兩面上”選項(xiàng)；選中“通孔元件”時(shí)，下面出現(xiàn)“鄰近焊盤間的導(dǎo)線數(shù)”選項(xiàng)，若電路板不必采用很高的密度布線，則選擇“一條導(dǎo)線”即可。

再次單擊下一步按鈕即進(jìn)入“選擇默認(rèn)導(dǎo)線和過(guò)孔尺寸”對(duì)話框，供設(shè)計(jì)者選擇新建電路板的最小導(dǎo)線寬度尺寸、最小過(guò)孔尺寸和最小線間距。我們可以保留默認(rèn)數(shù)值，在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)需要也可進(jìn)行修改。

至此，通過(guò)新建PCB 板向?qū)?，確定了基本參數(shù)信息，點(diǎn)擊最后出現(xiàn)的“電路板向?qū)瓿伞睂?duì)話框右下的完成按鈕，即完成了新建一個(gè)印制板設(shè)計(jì)文件的過(guò)程。隨即，新建的印制板設(shè)計(jì)文件被打開，如圖4。為了印刷清楚，對(duì)顏色設(shè)置作了修改，沒有采用默認(rèn)值。

關(guān)于這個(gè)設(shè)計(jì)文件，初學(xué)者必須注意以下幾點(diǎn)：

1） 圖4 中，淺色區(qū)域是前述通過(guò)“選擇電路板詳情”對(duì)話框設(shè)置的印制板形狀和尺寸所定義（這里是矩形，3000mil×2000mil），尺寸線標(biāo)注的是禁止布線區(qū)域，前面已定義“禁止布線區(qū)與板子邊沿的距離”為默認(rèn)值50mil，所以標(biāo)注尺寸是2900mil×1900mil。

2） 許多設(shè)計(jì)者把“禁止布線區(qū)域”作為印制板的外形定義，這是不合適的。印制板上的銅箔（無(wú)論是導(dǎo)線還是大面積覆銅的“接地”）不應(yīng)延伸到板子的外沿，應(yīng)留有間隔（如我們定義的50mil，小一點(diǎn)也是可以的），一方面避免印制板加工過(guò)程中損傷導(dǎo)線（尤其是導(dǎo)線很細(xì)時(shí)），也避免裝配時(shí)印制板邊沿與金屬件（機(jī)殼或固定件）接觸造成電氣短路。

3） 圖4 中，并無(wú)印制板外形輪廓線，應(yīng)加上，否則印制板廠會(huì)把“禁止布線區(qū)域”作為外輪廓加工。通常外輪廓線放在機(jī)械1 層（MechanicalLayerl 與標(biāo)注尺寸線同一層）。見圖5。尺寸標(biāo)注的修改，是點(diǎn)擊選中→拖拉端點(diǎn)，數(shù)值會(huì)自動(dòng)變化。

4） 印制板往往需要固定在機(jī)箱內(nèi)，即使是裸露放置的實(shí)驗(yàn)板也需要安裝腳釘之類。在確定禁止布線區(qū)域時(shí)，需要考慮避開這些放置螺釘?shù)拈_口位置，并在其周圍留下足夠的間隔。

通過(guò)下面幾種方式新建印制板設(shè)計(jì)文件，同樣需要考慮上述幾點(diǎn)，就不再贅述。

（2）利用模板新建PCB 文件。

Protel 設(shè)計(jì)軟件提供了多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外形的印制電路板模板，供設(shè)計(jì)者選用，這可以大大提高工作效率，也避免了尺寸控制出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致?lián)p失。

點(diǎn)擊主工具欄“ 新創(chuàng)建任意文件”按鈕，或直接打開工作文件面板（Files），單擊“ 根據(jù)模板新建” 欄下的“PCBTemplates…”選項(xiàng)（見圖6），出現(xiàn)“選擇模板文件”對(duì)話框，如圖7，提供選擇的包括了項(xiàng)目文件模板，以及單獨(dú)的原理圖模板和印制板圖模板。例如這里選擇“PCI short 3.3V- 32BIT.PCBDOC”，則自動(dòng)調(diào)用該圖形模板如圖8。由圖可見，該模板建立得很規(guī)范，有輪廓線，禁止布線區(qū)域，固定螺孔，金手指，完整的尺寸標(biāo)注，局部放大加工圖以及預(yù)放置的諸如公司名稱、文件名、版本號(hào)等等。此外，為了設(shè)計(jì)過(guò)程中避免層操作出錯(cuò)，對(duì)各設(shè)計(jì)層都預(yù)放置了作為標(biāo)識(shí)的字符串，便于檢查核對(duì)（見圖9）。

顯然，這種直接引用模板的方式適合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)板卡。

（3）直接創(chuàng)建PCB 文件。

如圖10 所示，選擇主菜單“文件”→“創(chuàng)建” →“PCB 文件”， 或者打開文件操作面板（Files），如圖11 單擊“新建”欄下的“PCB File”選項(xiàng)，即可新建一個(gè)PCB 文件。隨即自動(dòng)打開該新建文件，進(jìn)入PCB 編輯環(huán)境。如果已經(jīng)調(diào)入PCB項(xiàng)目文件，新建的PCB 文件會(huì)自動(dòng)加入到當(dāng)前的項(xiàng)目文件中，默認(rèn)文件名為“PCBl.PcbDoc”，若當(dāng)前沒有打開的PCB 項(xiàng)目文件，則新建的PCB 文件是自由文檔，放在“Free Document”文件夾下。

直接創(chuàng)建的PCB 文件是空文件，即沒有任何內(nèi)容（ 圖樣），需要設(shè)計(jì)者繪制印制板外形，作出必要的標(biāo)注等。

（4） 將自由文檔添加至項(xiàng)目前面應(yīng)用向?qū)Ш湍０逍陆ǖ腜CB 文件，以及在未打開已有PCB 項(xiàng)目時(shí)新建的PCB 文件都是“自由文件”，并不屬于特定的設(shè)計(jì)項(xiàng)目。有時(shí)，我們需要在以前的設(shè)計(jì)作品基礎(chǔ)上進(jìn)行新的設(shè)計(jì)，或是利用以前做好的基礎(chǔ)工作，如板尺寸結(jié)構(gòu)等。在繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要把上述的PCB 文件“導(dǎo)入”到設(shè)計(jì)項(xiàng)目中。

首先，應(yīng)把新建的PCB 文件按照指定路徑“另存為”指定名稱。打開項(xiàng)目工作面板，右鍵單擊項(xiàng)目名稱，下一級(jí)菜單選中“追加已有文件到指定項(xiàng)目”，左鍵單擊，見圖11。指定路徑和文件名，即將需用的PCB 文件加入到當(dāng)前項(xiàng)目中。

2.設(shè)計(jì)參數(shù)。

與原理圖設(shè)計(jì)類似，印制板圖的設(shè)計(jì)環(huán)境也有一些基本參數(shù)需要由設(shè)計(jì)者根據(jù)自己的需要予以設(shè)圖11 追加已有文件到指定項(xiàng)目定。

（1） 文檔參數(shù)。

在主菜單“設(shè)計(jì)”項(xiàng)下拉菜單中選擇“PCB 板選擇項(xiàng)”（圖12），或鼠標(biāo)指向印制板圖設(shè)計(jì)窗口，右鍵單擊，彈出圖13 所示的兩級(jí)菜單，選擇“PCB板選擇項(xiàng)”，即會(huì)出現(xiàn)圖14 所示對(duì)話框。該對(duì)話框提供了對(duì)若干設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)置定義?！皽y(cè)量單位”可定義為英制或公制；“捕獲網(wǎng)格”類似原理圖設(shè)計(jì)，實(shí)際上是鼠標(biāo)指針移動(dòng)的最小單位；“元件網(wǎng)格”是指移動(dòng)（放置）元件的最小距離單位；“電氣網(wǎng)格”也和原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境類似，鼠標(biāo)指針進(jìn)入某元件引腳或?qū)Ь€端點(diǎn)的電氣網(wǎng)格范圍內(nèi)即自動(dòng)對(duì)接；“可視網(wǎng)格”是設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格線，便于元件放置對(duì)齊和走線，可根據(jù)需要設(shè)定并在設(shè)計(jì)過(guò)程中修改調(diào)整；“圖紙位置”項(xiàng)中的“X”“Y”是指圖紙左下端點(diǎn)的坐標(biāo)，“寬”和“高”是指設(shè)計(jì)區(qū)域的尺寸。

（未完待續(xù)）