第1章电路板设计基础.ppt

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1、Protel99SE电路图绘制基础 随着电子技术的迅速发展，大规模、超大规模集成电路随着电子技术的迅速发展，大规模、超大规模集成电路的应用使印制电路板（的应用使印制电路板（PCB)的布线更加精密和复杂，因此的布线更加精密和复杂，因此很多厂商都推出了自己的电子线路很多厂商都推出了自己的电子线路CAD（Computer Aided Design计算机辅助设计）软件，其中计算机辅助设计）软件，其中Protel以其界面友以其界面友好、功能完善、操作简单、易学易用等优点，在好、功能完善、操作简单、易学易用等优点，在EDA（Electronic Design Automation电子设计自动化）领电子设计

2、自动化）领域得到广泛使用，深受广大电子爱好者欢迎并作为首选的电域得到广泛使用，深受广大电子爱好者欢迎并作为首选的电子产品开发系统软件。子产品开发系统软件。简介 1988年，年，Protel Technology公司设计的公司设计的DOS版电路设计软版电路设计软件以其件以其“易学、实用易学、实用”的特点受到广大电路设计人员的欢迎的特点受到广大电路设计人员的欢迎进入进入20世纪世纪90年代，年代，Protel Technology公司及时推出了基公司及时推出了基于于Windows的的Protel软件软件Protel for Windows 1.0版版 1994年和年和1997年分别推出了年分别推出

3、了Protel for Windows 2.0版和版和Protel for Windows 3.0版版 1998年年Protel公司推出了公司推出了Protel 98，特别是出色的自动布线，特别是出色的自动布线功能得到了用户的支持功能得到了用户的支持 1999年和年和2000年分别推出了年分别推出了Protel 99 和和Protel 99SE 简介2000年的年的8月月Protel Technology成功地整合了多家成功地整合了多家EDA软件公司，并更名为软件公司，并更名为Altium公司公司2002年年8月推出了令人期待的最新产品月推出了令人期待的最新产品Protel DXP、2004年

4、和年和2005年年Alitum公司分别推出了公司分别推出了Protel DXP 2004和和Protel DXP 2004 SP2（可以选择中文操作界面）（可以选择中文操作界面）2005年年底，年年底，Altium公司推出了公司推出了Protel系列电子设计软件系列电子设计软件的最新高端产品的最新高端产品Altium Designer 6.02008年年3月月12日日Altium公司推出了公司推出了Altium Designer 6.92012年年6月月Altium公司推出了公司推出了Altium Designer 12简介目目 录录1.1 1.1 电路板类型电路板类型1.2 1.2 电路板类

5、型选择电路板类型选择 1.3 1.3 常用工作层面、图件和电气构成常用工作层面、图件和电气构成 1.4 1.4 电路板设计基本步骤电路板设计基本步骤 1.5 1.5 常用的编辑器常用的编辑器 1.6 1.6 初识初识Protel 99SE Protel 99SE 1.7 1.7 自自 测测 练练 习习 小结小结 在正式学习在正式学习Protel 99SEProtel 99SE之前，有必要先对电之前，有必要先对电路板设计有个粗略的了解，这对于提高学习效率是路板设计有个粗略的了解，这对于提高学习效率是十分有帮助的。十分有帮助的。本章主要介绍电路板的分类、如何选择电路板、本章主要介绍电路板的分类、如

6、何选择电路板、电路板设计的基本步骤、电路板设计过程中常用的电路板设计的基本步骤、电路板设计过程中常用的编辑器，以及编辑器，以及Protel 99SEProtel 99SE的基础知识，目的是让的基础知识，目的是让读者从感性上认识电路板、电路板设计和读者从感性上认识电路板、电路板设计和Protel Protel 99SE99SE。1.1 电路板类型 通常意义上说的电路板指的就是印制电路板，通常意义上说的电路板指的就是印制电路板，即完成了印制线路或印制电路加工的板子，包括印即完成了印制线路或印制电路加工的板子，包括印制线路和印制元器件或者由二者组合而成的电路。制线路和印制元器件或者由二者组合而成的电

7、路。具体来讲，一个完整的电路板应当包括一些具有具体来讲，一个完整的电路板应当包括一些具有特定电气功能的元器件和建立起这些元器件电气连特定电气功能的元器件和建立起这些元器件电气连接的铜箔、焊盘及过孔等导电图件。接的铜箔、焊盘及过孔等导电图件。按照工作层面的多少，电路板可以分按照工作层面的多少，电路板可以分为单面板、双面板和多层板，下面对这几为单面板、双面板和多层板，下面对这几类电路板进行简要介绍。类电路板进行简要介绍。1.1.单面板单面板 单面板是指仅在电路板的一面上有导电单面板是指仅在电路板的一面上有导电图形的印制电路板，如图图形的印制电路板，如图1-11-1所示。所示。图图1-1 1-1 单

8、面板单面板（a a）单面板顶层）单面板顶层 （b b）单面板底层）单面板底层 2.2.双面板双面板 双面板是指在电路板的顶层和底层都有双面板是指在电路板的顶层和底层都有导电图形的印制电路板，如图导电图形的印制电路板，如图1-21-2所示。所示。（a a）双面板顶层）双面板顶层 （b b）双面板底层）双面板底层 图图1-2 1-2 双面板双面板 3 3多层板多层板 多层板是指由多层板是指由3 3层或层或3 3层以上的导电图形层与层以上的导电图形层与其间的绝缘材料层相隔离、层压后结合而成的印制其间的绝缘材料层相隔离、层压后结合而成的印制电路板，其各层间导电图形按要求互连。电路板，其各层间导电图形按

9、要求互连。目前，常用的是目前，常用的是4 4层板，包括顶层、底层、内层板，包括顶层、底层、内部电源层（简称部电源层（简称“内电层内电层”）1 1（+12V+12V）和内电层）和内电层2 2（GNDGND），其示意图如图），其示意图如图1-31-3（a a）所示，图）所示，图1-31-3（b b）所示为一设计好的多层板。所示为一设计好的多层板。在电路设计中，多层板一般是指层板在电路设计中，多层板一般是指层板或层以上的印制电路板。或层以上的印制电路板。（a a）多层板示意图）多层板示意图 （b b）多层板实例）多层板实例 图图1-3 1-3 多层板多层板 1.2 电路板类型选择 在设计电路板时，选

10、择电路板的类型主在设计电路板时，选择电路板的类型主要从电路板的可靠性、工艺性和经济性等要从电路板的可靠性、工艺性和经济性等方面进行综合考虑，尽量从这几方面的最方面进行综合考虑，尽量从这几方面的最佳结合点出发来选择电路板的类型。佳结合点出发来选择电路板的类型。印制电路板的可靠性，是影响电子设备印制电路板的可靠性，是影响电子设备和仪器可靠性的重要因素。和仪器可靠性的重要因素。在设计印制电路板的整个过程中，设在设计印制电路板的整个过程中，设计人员应当始终考虑印制电路板的制造工计人员应当始终考虑印制电路板的制造工艺要求和装配工艺要求，尽可能有利于制艺要求和装配工艺要求，尽可能有利于制造和装配。造和装配

11、。印制电路板的设计人员也应当把产品印制电路板的设计人员也应当把产品的经济性纳入设计过程中，这在商品性生的经济性纳入设计过程中，这在商品性生产竞争激烈的今天尤为必要。产竞争激烈的今天尤为必要。1.3 常用工作层面、图件和电气构成 在设计电路板的过程中通常要用到许在设计电路板的过程中通常要用到许多工作层面，不同的工作层面具有不同多工作层面，不同的工作层面具有不同的功能。的功能。1.3.1 1.3.1 常用工作层面常用工作层面 双面板设计过程中常用的工作层面如双面板设计过程中常用的工作层面如图图1-41-4所示。所示。在在Protel 99SEProtel 99SE的的PCBPCB编辑器中，按编辑器

12、中，按Shift+SShift+S组合键，将电路板的显示模式切换组合键，将电路板的显示模式切换到单层显示模式，即可逐层显示电路板的到单层显示模式，即可逐层显示电路板的工作层面工作层面。图图1-4 1-4 普通双面板包含普通双面板包含的工作层面的工作层面 图图1-5 1-5 双面板示例双面板示例（1 1）【Top LayerTop Layer】（顶层信号层）（顶层信号层）图图1-6 1-6 顶层信号层顶层信号层 （2 2）【Bottom LayerBottom Layer】（底层信号层）（底层信号层）图图1-7 1-7 底层信号层底层信号层 （3 3）【Mechanical1Mechanical

13、1】（机械层）（机械层）（4 4）【Top OverlayTop Overlay】（顶层丝印层）（顶层丝印层）图图1-8 1-8 顶层丝印层顶层丝印层 （5 5）【KeepOut LayerKeepOut Layer】（禁止布线层）（禁止布线层）图图1-9 1-9 禁止布线层禁止布线层 （6 6）【MultiLayerMultiLayer】（多层面）（多层面）图图1-10 1-10 多层面多层面 放置元器件的焊盘和连接不同工作层上的导电图件的放置元器件的焊盘和连接不同工作层上的导电图件的过孔等图件。过孔等图件。1.3.2 1.3.2 认识电路板上的图件认识电路板上的图件 电路板上的图件包括两大

14、类：导电图电路板上的图件包括两大类：导电图件和非导电图件。件和非导电图件。导电图件主要包括焊盘、过孔、导线、导电图件主要包括焊盘、过孔、导线、多边形填充、矩形填充等。多边形填充、矩形填充等。非导电图件主要包括介质、抗蚀剂、非导电图件主要包括介质、抗蚀剂、阻焊图形、丝印文字、图形等。下面主要阻焊图形、丝印文字、图形等。下面主要介绍一下导电图件。介绍一下导电图件。图图1-11 PCB1-11 PCB电路板电路板 安装孔元器件焊盘过孔矩 形 填充导线接 插件电路板边界多边形填充 （1 1）安装孔：主要用来把电路板固定到）安装孔：主要用来把电路板固定到机箱上，图机箱上，图1-111-11中的安装孔是用

15、焊盘制作中的安装孔是用焊盘制作的。的。（2 2）焊盘：用于安装并焊接元器件引脚）焊盘：用于安装并焊接元器件引脚的金属化孔。的金属化孔。（3 3）过孔：用于连接顶层、底层或中间）过孔：用于连接顶层、底层或中间层导电图件的金属化孔。层导电图件的金属化孔。（4 4）元器件：这里是指元器件封装，）元器件：这里是指元器件封装，一般由元器件的外形和焊盘组成。一般由元器件的外形和焊盘组成。（5 5）导线：用于连接具有相同电气特）导线：用于连接具有相同电气特性网络的铜箔。性网络的铜箔。（6 6）矩形填充：一种矩形的连接铜箔，）矩形填充：一种矩形的连接铜箔，其作用同连接导线，将具有相同电气特性其作用同连接导线，

16、将具有相同电气特性的网络连接起来。的网络连接起来。（7 7）接插件：属于元器件的一种，主）接插件：属于元器件的一种，主要用于电路板之间或电路板与其他元器件要用于电路板之间或电路板与其他元器件之间的连接。之间的连接。（8 8）电路板边界：是指定义在机械层）电路板边界：是指定义在机械层和禁止布线层上的电路板的外形尺寸。制和禁止布线层上的电路板的外形尺寸。制板商最后就是按照这个外形对电路板进行板商最后就是按照这个外形对电路板进行剪裁，因此用户所设计的电路板上的图件剪裁，因此用户所设计的电路板上的图件不能超过该边界。不能超过该边界。（9 9）多边形填充：在后续章节中，还）多边形填充：在后续章节中，还将提到多边形填充，它主要用于地线网络将提到多边形填充，它主要用于地线网络的覆铜。的覆铜。1.3.3 1.3.3 电路板的电气连接方式电路板的电气连接方式 电路板的电气连接方式主要有两种：板内互连和板电路板的电气连接方式主要有两种：板内互连和板间互连。间互连。电路板内的电气构成主要包括两部分，电路板上具电路板内的电气构成主要包括两部分，电路板上具有电气特性的点（包括焊盘、有电气特性的点（包括焊盘、过孔