孫佩芳

【摘要】PCB設(shè)計(jì)是電子產(chǎn)品的核心技術(shù)所在，也是設(shè)計(jì)軟件ProtelDXP2004制作電子產(chǎn)品中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文主要探討PCB在ProtelDXP2004中的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】PCB設(shè)計(jì) ProtelDXP2004 印制電路板

【中圖分類號(hào)】TN710-4 G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）05-0284-01

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電子儀器和電子設(shè)備大量增加并趨向復(fù)雜化，對印制電路板（Printed Circuit Board，簡稱PCB板）導(dǎo)電圖形的布線密度、導(dǎo)線精度和可靠性要求越來越高。為滿足對PCB板的高性能要求，PCB板的生產(chǎn)也越來越專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化。Protel DXP提供了豐富、全面的集成輸入系統(tǒng)，全面支持PCB設(shè)計(jì)，其龐大的功能和靈活的使用方法使之成為PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)一款很好的應(yīng)用軟件。

一、認(rèn)識(shí)印制電路板

1.什么是印制電路

印制電路板（PCB）是指以絕緣基板為基礎(chǔ)材料加工成一定尺寸，在其上面有電阻、電容、二極管、三級管、集成電路芯片、各種連接插件以及印制線路連接著各種元器件引腳的板子。由于是采用電子印刷術(shù)制作，故又稱印刷線路板。

2.PCB的功能作用

在電子設(shè)備中，印制電路板通常起到的作用：

a.為電路中的各種元器件提供必要的機(jī)械支撐。

b.提供電路的電氣連接，實(shí)現(xiàn)集成電路等各種元件之間的布線或電絕緣。

c.提供電路所需的電氣特性，如特性阻抗等。

d.用符號(hào)將板上安裝的各個(gè)元器件標(biāo)注出來，便于插裝、檢查及調(diào)試。

3.印制電路板種類

根據(jù)導(dǎo)電板層數(shù)不同劃分：

（1）單層板

單層板指僅一面有導(dǎo)電圖形的印制板，它是在一面敷有銅箔的絕緣基板上，通過印制和腐蝕的方法在基板上形成印制電路。單層板具有不用打孔，成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于布線簡單的PCB設(shè)計(jì)。

（2）雙層板

雙層板指兩面都有導(dǎo)電圖形的印制板，兩面都可以布線，兩層之間的走線由過孔或焊盤連通。適用要求較高的電子設(shè)備，目前使用最廣泛。

（3）多層板

多層板是包含多個(gè)工作層的電路板，層與層間相互絕緣，兩層之間的電氣連接常通過金屬化過孔實(shí)現(xiàn)。多層印制板的連接線短而直，便于屏蔽，但工藝復(fù)雜，失敗率會(huì)增加，成本也相對提高，所以只在高級電路中使用。

二、PCB圖的設(shè)計(jì)

整個(gè)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，PCB設(shè)計(jì)是最重要的環(huán)節(jié)，也是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。

1.創(chuàng)建PCB設(shè)計(jì)文件

（1）手動(dòng)創(chuàng)建PCB

點(diǎn)擊菜單“File”→“New”→“PCB”啟動(dòng)PCB編輯環(huán)境界面。這是創(chuàng)建PCB最通用的方法。

（2）通過向?qū)?chuàng)建PCB

單擊右下角System彈出的菜單中選擇File，在File面板的New from template區(qū)域單擊PCB Board Wizard項(xiàng)，打開PCB向?qū)?。然后根?jù)出現(xiàn)的對話框進(jìn)行下一步設(shè)置。通過PCB向?qū)Э梢酝瓿赏庑?，板層接口等各?xiàng)設(shè)置，省去手動(dòng)設(shè)置PCB的麻煩。

（3）通過模板創(chuàng)建PCB

單擊File面板的 New from template欄中的PCB template…項(xiàng)，在choose existing Document對話框中根據(jù)需要引入合適模板。此法最簡單，但需要有合適模板。

2.設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)

設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，目的為提高繪制PCB效率。在PCB編輯器空白處，單擊右鍵，彈出菜單中選擇Options→Board Options，對Visible Grid1、Visible Grid2及Electrical Grid等數(shù)值進(jìn)行設(shè)置，其它均保持默認(rèn)值。

3.設(shè)置PCB邊界

有物理邊界和電氣邊界，物理邊界設(shè)定PCB外形輪廓，電氣邊界設(shè)定元件放置和布線區(qū)域范圍。電氣邊界小于或等于物理邊界。

（1）設(shè)置物理邊界

選擇機(jī)械層（Mechanical1），單擊菜單“Design”→“Board Shape”→ “Redefine Board Shape”就可根據(jù)電路板實(shí)際情況，繪制PCB大小及形狀。

（2）設(shè)置電氣邊界

切換到禁止布線層（Keep-out Layer），單擊菜單“Place”→“Keep out”→“Track”就可設(shè)置電氣邊界。

4.加載網(wǎng)絡(luò)表和元件更新PCB文件

ProtelDXP2004可直接通過原理圖編輯器內(nèi)的更新PCB文件按鈕實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和元件封裝的載入，單擊Design菜單下的Update PCB Document…項(xiàng)，便可把完成的電路原理圖導(dǎo)人到PCB文件中。（前提要確認(rèn)原理圖和PCB在同一工程管理下并保存 原理圖各元件封裝與實(shí)際所需封裝一致）

5.PCB布線規(guī)則設(shè)置

單擊Design菜單下的Rules項(xiàng)進(jìn)人PCB規(guī)則和約束編輯器，便可根據(jù)需要設(shè)計(jì)PCB規(guī)劃，常用有Clearance，Width，Routing Lavers等，其他均保持默認(rèn)設(shè)置。在PCB規(guī)則和約束編輯器里可以增加新的規(guī)則，主要用于設(shè)置局部約束條件。另外，也可通過Design菜單下的規(guī)則向?qū)碓O(shè)置。

6.PCB的布局與布線

將各元器件封裝拉進(jìn)到已設(shè)置好的框內(nèi)，合理擺放好位置，接著布局與布線（先自動(dòng)布線然后手動(dòng)修改），盡可能按照原理圖，以各個(gè)功能電路為核心對應(yīng)進(jìn)行布局，元器件安排均勻、整齊、緊湊以減少和縮短各元件間的引線和連接。

元件布局好后，單擊Tools菜單下的Auto Route項(xiàng)進(jìn)行自動(dòng)布線，如果沒有完全布好，可取消進(jìn)行微調(diào)后再次進(jìn)行自動(dòng)布線。元器件布局和布線環(huán)節(jié)很重要，決定著電路板能否獲得最佳性能。

7.輸入版權(quán)信息

切換到頂層絲印層（Top Overlay），點(diǎn)擊菜單“Place”→“String”放置文字，在放置狀態(tài)按Tab鍵，彈出對話框的String欄中輸入版權(quán)信息，在合適位置點(diǎn)擊OK放置。

8.顯示3D效果圖

點(diǎn)擊菜單“View”→“Board in 3D”可預(yù)覽到PCB的3D效果。通過3D效果圖，可清楚地看到元件封裝和焊盤的大小，也可在PCB板底層看到銅膜走線和焊盤。

三、總結(jié)

設(shè)計(jì)PCB的目的是為了得到加工制作在絕緣覆銅板上的導(dǎo)電圖形和孔位特征的電路板。最后在覆銅板上經(jīng)過印制、蝕刻、鉆孔及一些后續(xù)處理生成電子產(chǎn)品所需的印制電路板。

參考文獻(xiàn)：

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