1、项目四 计数器的PCB设计与制作,金华职业技术学院信息工程学院 电子技术课程组,项目目标,项目四与项目二的区别主要在于该PCB中的部分元件封装是由用户自己绘制的，且在板框规划以及PCB设计中采用了一些新的方法。本项目将不再在项目初始给出参考PCB，读者必须根据所学知识和技能自主设计出尽可能合理美观的PCB。,项目四的任务目标就是利用电子CAD软件protel 99SE完成该电路的PCB设计与制作。,项目描述,项目分析,（1）在D:ProtelXin2.ddb的Documents内新建一个名为PCBYJK.lib的元件封装库文件，编辑数码管的元件封装符号，要求元件封装名称为SMGFZ。 （2）利
2、用板框向导规划法在D:ProtelXin2.ddb的Documents内新建一个名为JSQ.pcb的PCB文件，规划板框大小为4000mil*1200mil。用自动布线的方法完成计数器双面板的设计。再用手工布线方法完成带有跳线的单面板设计。 （3）利用雕刻机制作计数器的PCB板。,任务分解,任务一 编辑元件封装,一、新建元件封装库,打开D:ProtelXin2.ddb设计数据库，双击Documents图标，进入文件夹内。执行“FileNew”命令，弹出如图3-2所示的文件类型选择对话框。选择 图标，双击即新建了一个元件封装库文件，然后将其重命名成PCBYJK.lib。 双击文件图标，即可进入元
3、件编辑环境，如图4-1所示。,图4-1 元件封装编辑环境,1.新建元件封装库,一、新建元件封装库,执行“File”菜单下的“Open”命令，在“Open Design Database”窗口内，打开元件封装库文件，比如打开Design Explorer 99 SELibraryPCBGeneric FootprintsAdvpcb.ddb后编辑区显示如图4-2所示。系统在新建了PCB文件后，系统会自动加载一个常用的元件封装库PCB Footprints.lib。双击文件图标，即可进入元件封装编辑环境。,图4-2 打开Advpcb.ddb,2. 元件封装库编辑器,一、新建元件封装库,在图4-2状
4、态下，双击文件图标，进入元件封装编辑环境，光标移至元件列表中任意一个元件上单击后，在键盘上快速连续的敲入“dio”，那么将快速的定位到以dio字母开头的元件封装上，如图4-3所示。,图4-3 快速定位元件,一、新建元件封装库,PCBlib编辑器各部分的说明如下：“Update PCB”按钮是自动更新PCB图中的当前元件封装符号。如PCB图原先已经取用过该元件封装，后对该元件进行过修改编辑， 那么只要直接单击该按钮，PCB图中的元件封装将自动更新成新的符号，提高了效率。 “Current Layer”显示了当前工作标签所在的层。对于一个元件封装，针脚式元件的焊盘一般在多层Multi Layer，
5、贴片式元件的焊盘一般在顶层Top Layer，元件外形都在Topoverlay。编辑元件封装的时候必须在合适的层放置对象。,二、编辑元件封装,编辑元件封装分三种情况：一是库内已有类似元件符号，用户可以拷贝再作简单修改；二是利用封装向导编辑新的符号，三是自行编辑全新的符号。以数编辑码管封装为例，分别讲述上述三种方法。,图4-4 DIP24元件封装符号,1.方法一：复制相近元件,（1）复制相近符号Advpcb.ddb内的PCB Footprints.lib的DIP24元件封装如图4-4所示，该封装与数码管有很多相同信息，如相连焊盘之间的间距均为100mil，两列焊盘之间的距离为600mil，焊盘的
6、内外径也吻合。区别是数码管仅有10个引脚，且元件外形尺寸比DIP24要大。,二、编辑元件封装,先拷贝出DIP24，然后复制到自己的元件库PCBYJK.lib内稍作修改。在PCB环境下，放置元件封装DIP24在PCB编辑区，然后拖拉选中该元件，使元件呈高亮白色，单击“ctrl+X”，在编辑区内单击确定一个参考点。此时元件封装已复制到剪贴板上。进入PCBYJK.lib，单击单击“ctrl+V”，在编辑区内单击，即可完成复制，如图4-5所示。,图4-5 完成元件封装的复制,二、编辑元件封装,（2）修改相近符号第一步：将上面的边框线向上移。执行菜单命令 “EditMoveDrag”命令，或连续按快捷键
7、EMD，如图4-6所示，以数码管引脚和外边界的实际尺寸大小为依据。同理，其他的边框线也进行合适的平移，最后的平移效果如图4-7所示。,图4-6 平移外边框,图4-7 外边框平移效果,二、编辑元件封装,第二步：选中多余焊盘，剪切后剩下边框内的10个焊盘。双击原来的24号焊盘，弹出如图4-8所示的对话框。用户只需将Designator后的24修改成10即可，同理，将其他的焊盘也做修改。数码管封装形状编辑完成后如图4-9所示。,图4-8 焊盘属性对话框,图4-9 编辑完成后的数码管封装形状,二、编辑元件封装,同时为了提高焊盘的粘着力，也可将焊盘的外径变大一点，可以采用全局编辑的方法，将所有焊盘外径加
8、大到65mil。 最后将参考点设置在元件上，执行菜单命令“EditSet ReferencePin 1”可以将参考点设置在管脚1上。如果参考点不在元件上，或离元件比较远时，对放置元件操作将非常不利。因此，每个元件封装编辑完成后一定要设定参考点在元件符号上，一般选在管脚1上。,二、编辑元件封装,（3）修改元件封装名称执行菜单命令“ToolsRename Compnent”进行元件重命名，或单击PCBlib编辑器中rename的按钮，弹出元件命名对话框，输入新的名字SMGFZ即可。最后单击保存按钮。,执行 “ToolsNew Compnent”命令可以新建一个元件，弹出如图4-10所示的元件封装向
9、导欢迎界面。如果不需要利用向导制作元件封装，点击“Cancel”按钮；如果需要，则点击“Next”按钮。本例我们选择“Next”后，进入如图4-11所示的对话框，以选择元件封装样式及尺寸单位。,2.方法一：利用向导编辑新符号,二、编辑元件封装,图4-10 元件封装编辑向导欢迎界面,图4-11 元件封装样式选择框,二、编辑元件封装,单击Next按钮，弹出如图4-12所示的设置焊盘尺寸的对话框。对需要修改的数值，在数值上单击鼠标左键，然后输入数值即可。这里将焊盘直径改为65mil，通孔直径改为32mil。,图4-12 设置焊盘尺寸,二、编辑元件封装,单击Next按钮，弹出设置引脚间距对话框，如图4
10、-13所示。对需要修改的数值，在数值上单击鼠标左键，然后输入数值即可。数码管相连焊盘之间的间距均为100mil，两列焊盘之间的距离为600mil，刚好和系统默认值一样，因此不需要修改。,图4-13 设置引脚间距,二、编辑元件封装,单击Next按钮，弹出设置元件外形轮廓线宽对话框,如图4-14所示。这里我们采用默认设置10mil即可。 单击Next按钮，弹出设置元件引脚数量的对话框，如图4-15所示。数码管管脚数是10，因此这里刚好也可以用默认值10。,图4-14 设置元件的轮廓线宽,图4-15 设置元件的引脚数量,二、编辑元件封装,单击 Next按钮，弹出设置元件封装名称对话框，如图4-16对
11、话框。为了与方法一编辑的封装有所区分，我们在这里输入SMGFZ1。 单击Next按钮，系统弹出完成对话框，单击Finish按钮，编辑区显示如图4-17所示。新元件封装即制作完成。,图4-17 新生成的元件封装SMGFZ1,图4-16 设置元件封装名称,二、编辑元件封装,（1）新建元件并命名执行 “ToolsNew Compnent”命令新建一个元件，弹出如图4-10所示的元件封装向导欢迎界面。单击“Cancel”按钮，取消向导，元件列表中多了一个元件封装，默认名是PCBCOMPONENT_1。用鼠标左键单击PCBlib编辑器中的Rename按钮，弹出重命名元件对话框，输入新名称SMGFZ2，单
12、击OK按钮即可。（2）放置焊盘执行菜单命令“Place/Pad”，光标变成十字形，并带有一个焊盘，移动光标到编辑区内。单击TAB键，弹出焊盘属性对话框，如图4-8，按要求输入外径65mil，内径32mil，焊盘序号为1。按照焊盘的间距要求，放置其他焊盘。所有焊盘放置完后如图4-18所示。,3.方法三：自行编辑新符号,二、编辑元件封装,（3）绘制外形轮廓首先要将工作层切换为顶层丝印层（TopOverLay）。执行菜单命令“PlaceTrack”，或单击放置工具栏的绘线按钮，开始绘制元件的边框。完成效果如图4-19所示。,图4-19 绘制完外形轮廓,图4-18 放置焊盘,二、编辑元件封装,可调电阻
13、、二极管等的元件符号和元件封装符号有出入，必须进行修正统一才能由原理图直接更新到到PCB中，项目三我们提供了一种解决方法，那就是通过修改元件符号使其获得统一。通过元件封装编辑的学习，我们也掌握了第二种方法，那就是通过修改元件封装符号使其获得统一。因此，计数器的PCB设计我们将采用第二种方法，也就是修改这些元件的封装。必须要注意的是，当元件符号和元件封装符号有出入时，要么修改元件符号，要么修改元件封装，两种方式只能选择其一，千万不能同时修改元件符合和元件封装，否则，还是不能取得一致。,任务二 计数器的PCB设计,一、利用板框向导法规划板框,具体操作步骤如下： （1）打开D:ProtelXin2.
14、ddb。 （2）执行菜单命令“FileNew”，弹出如图4-22所示对话框，选择“Wizards”选项卡。,图4-22 新建文件对话框,一、利用板框向导法规划板框,（3）双击“Printed Circuit Board Wizard（印制电路板向导）”，将弹出板框规划向导欢迎界面，单击“Next”按钮，弹出如图4-23所示印制板规格选择对话框。,图4-23 印制板规格选择对话框,一、利用板框向导法规划板框,（4）图4-21中Units是单位选择，其中Imperial表示采用英制单位mil，Metric表示采用公制单位mm，一般采用默认的英制单位即可。下面的列表框中罗列了选择系统已经预先定义好的
15、板卡的类型。如选择Custom Made Board，则设计作者自行定义电路板的尺寸等参数。此处我们选择Custom Made Board，单击“Next”。弹出如图4-24窗口。,图4-24 自定义板框参数设置,一、利用板框向导法规划板框,（5）图4-24中每个参数含义说明： Width：设置电路板的宽度。本例改成4000mil。 Height：设置电路板的高度。本例改成1200mil。 Rectangular：设置电路板的形状为矩形，需确定宽和高这两个参数。本例选用矩形。 Circular：设置电路板的形状为圆形，需确定半径这个参数。 Custom：自定义电路板的形状。 Boundary
16、Layer：设置电路板边界所在层，本例采用默认Keep Out Layer。 Dimension Layer：设置电路板的尺寸标注所在层，本例采用默认Mechanical Layer4。,一、利用板框向导法规划板框,Track Width：设置电路板边界走线的宽度，本例采用默认10mil。 Dimension Line Width：设置尺寸标注线宽度，本例采用默认10mil。 Keep Out Distance From Board Edge：设置从电路板物理边界到电气边界之间的距离尺寸，本例采用默认50mil。 Title Block：设置是否显示标题栏，本例选择“否” 。 Legend S
17、tring：设置是否显示图例字符，本例选择“否”。 Dimension Line：设置是否显示电路板的尺寸标注，本例选择“是”。 Corner Cutoff：设置是否在电路板的四个角的位置开口。该项只有在电路板设置为矩形板时才可设置，本例选择“否” 。 Inner Cutoff：设置是否在电路板内部开口。该项只有在电路板设置为矩形板时才可设置，本例选择“否” 。,一、利用板框向导法规划板框,全部设置完成后，单击“Next”。弹出如图4-25窗口。,图4-25 矩形板框尺寸,一、利用板框向导法规划板框,（6）图4-23中显示矩形板框尺寸轮廓确认，若需要再调整，可以单击“Back”回到上一步，若仅
18、仅需要调整长和宽的数值，可以将光标移至尺寸信息的数字上，可以再输入新的数据。无异议后单击“Next”。弹出如图4-26窗口。,图4-26 设置信号层的层数及类型等参数,一、利用板框向导法规划板框,（7）图4-26用于设置印制板信号层的数量和类型，以及电源接地层的数目。 各项含义如下： Two Layer-Plated Through Hole：两个信号层，过孔电镀。 Two Layer-Non Plated：两个信号层，过孔不电镀。 Four Layer：4层板。 Six Layer：6层板。 Eight Layer：8层板。 Specify the number of PowerGround
19、 plates that will be used in addition to the layers above：选取内部电源接地层的数目，包括Two（两个内部层）、Four（四个内部层）和None（无内层）。,一、利用板框向导法规划板框,(8)单击Next按钮，将弹出如图4-25所示的对话框，可设置过孔的类型（穿透式过孔、盲过孔和隐藏过孔）。对于双层板，只能使用穿透式过孔。,图4-25 设置过孔类型,一、利用板框向导法规划板框,(9)单击Next按钮，将弹出如图4-26（a）所示的对话框，可设置将要使用的布线技术；针脚式元件和表面粘贴式元件哪一种较多。如选择表面粘贴式元件（Surface-
20、mount components），还要设置元件是否在电路板的两面放置，如图4-26（a）所示；如选择针脚式元件（Through-hole components），还要设置在两个焊盘之间穿过导线的数目，如图4-26（b）所示，有One Track、Two Track和Three Track三个选项。本例我们选择针脚式元件和默认的Two Track选项。,图4-26（a）选择表面粘贴式元件时的设置,图4-26 （b）选择针脚式元件时的设置,一、利用板框向导法规划板框,（10）单击Next按钮，将弹出如图4-27所示的对话框，可设置最小的导线宽度、最小的过孔尺寸和相邻走线的最小间距。这些参数都会作
21、为自动布线的参考数据。设置参数如下： Minimum Track Size：设置最小的导线尺寸。 Minimum Via Width：设置最小的过孔外径直径。 Minimum Via HoleSize：设置过孔的内径直径。 Minimum Clearance：设置相邻走线的最小间距。,图4-27 设置最小的尺寸限制,一、利用板框向导法规划板框,(11) 单击Next按钮，弹出是否作为模板保存的对话框，如图4-30所示。如果选择此项，再输入模板名称和模板的文字描述。,图4-30 保存为模板文件,一、利用板框向导法规划板框,(12)单击Next按钮，弹出完成对话框，单击Finish按钮结束生成电路
22、板的过程，此时自动生成一个PCB文件，编辑区内显示如图4-31所示，表明电路板已经规划完完毕。,图4-31 利用向导生成的PCB,保存文件，发现文件默认名是PCB1.PCB，根据需要，可先将其关闭，然后再重命名成JSQ.PCB。,电路板边界,标注尺寸,禁止布线范围,二、加载自建元件封装库,计数器电路中的部分自制元件封装编辑完成后，我们就可以方便的运用它，如程序自带的元件库内的元件。要调用数码管封装前，必须加载自制元件封装库。找到D:protel，双击文件列表中的xin2.ddb，即可加载该元件库。加载完成后可以在PCB编辑器中找到该元件封装，如图4-32所示。PCB设计中有一些常用的设计库，包
23、括自建的库，如图4-33所示。建议用户把这些元件封装库都加载进去。,二、加载自建元件封装库,图4-32 加载自建元件封装库效果,图4-33 常用的元件封装库,二、加载自建元件封装库,图4-34是计数器电路的元件清单截图，其中VR5A、DIODE0.4A、SMGFZ2都是自制的元件封装。,图4-34 计数器电路材料清单,三、设计计数器的双面板PCB图,除了利用网络表更新PCB内容外，还可以在原理图环境下直接更新PCB。打开计数器电路图，执行“DesignUpdate PCB”命令，弹出如图4-35所示的文件选择对话框，用户根据需要选择JSQ.PCB文件即可。如果当前文件夹下只有一个PCB，那么将
24、不会弹出该对话框。,图4-35 文件选择对话框,三、设计计数器的双面板PCB图,单击“Apply”按钮后，弹出如图4-36所示的更新设计设置对话框。一般采用默认设置即可。,图4-36 更新设计设置对话框,三、设计计数器的双面板PCB图,单击“Preview Change”(变化预览)按钮，观察更新后发生的改变，如图4-37所示。,图4-37 更新信息,三、设计计数器的双面板PCB图,本例更新的所有操作均可执行，那么窗口下方将显示“All macros validated”。如果原理图有错误，则在图4-37中的错误列表Error窗口内将列出错误原因，同时更新列表窗下将提示错误总数，并在“Upda
25、te Design”(更新设计)窗口内，增加“Warnings”(警告)标签，如图4-38所示。,图4-38 有错误时的更新信息,三、设计计数器的双面板PCB图,图4-38中的NO6和N07的Warning是一种很常见的警告，原因是原理图中的电阻R1和R2没有指定封装或指定封装中出现了拼写错误，系统自动用较合适的或正确的封装来更新该元件，如本例用了AXIAL0.4。如果用户认可系统的替代操作，那么可以忽略该警告，如果不认可，那么必须回到原理图去修改对应内容。 为了可以快速查看出错提示，用户可以单击图4-38下方的“Only show errors”只显示错误提示，如图4-37所示。,三、设计计
26、数器的双面板PCB图,图4-39 只显示更新信息的错误提示,三、设计计数器的双面板PCB图,用户必须回到原理图，结合错误提示修正原理图或加载必须的元件封装库，将图4-40中的所有错误一一排除。然后再执行一次“DesignUpdate PBB”命令，直至显示“All macros validated”， 即可单击“Execute”(执行)按钮，更新PCB文件。执行结果如图4-38所示。因此，可以说在Protel99 SE中并不一定需要网络表文件。但掌握了网络表，对PCB设计可以提高效率，因为有时可以省去元件编辑或元件封装编辑了。,图4-40 更新结果,三、设计计数器的双面板PCB图,光标在红色阴
27、影上单击，使其处于点取状态，单击DEL键进行删除。接下来进行元件布局。Protel提供了快速定位元件的功能。将PCB编辑器的Browse下拉菜单中选择“Compnoents”，如图4-41，其下将列出电路中的所有元件，用户现在列表中任何一个元件上单击，然后键入预查找元件，如键入U1，那么列表中将快速显示出U1，单击“Jump”键，编辑区将最大显示出该元件。如图4-42所示。此外，利用查找字符串功能也可以快速定位元件。,三、设计计数器的双面板PCB图,图4-41 Compnoents窗,图4-42 编辑区显示U1,三、设计计数器的双面板PCB图,元件布局要保证满足电路功能和性能指标；满足工艺性、
28、检测、维修等方面的要求；元器件排列整齐、疏密得当，兼顾美观性。排列方位尽可能与原理图一致，布线方向最好与电路图走线方向一致；PCB四周留有5-10mm空隙不布器件；一般布局时先放置占用面积较大的元器件；先集成后分立；先主后次，多块集成电路时先放置主电路。质量超过15g的元器件应当用支架，大功率器件最好装在整机的机箱底板上，热敏元件应远离发热元件；对于管状元器件一般采用平放。元件布局调整后结果如图4-43所示。,三、设计计数器的双面板PCB图,图4-43 元件布局调整结果,然后采用自动布线法进行计数器双面板的设计。自动布线是指系统根据设计者设定的布线规则，依照网络表中的各个元件之间的连线关系，按
29、照一定的算法自动地在各个元件之间进行布线。,三、设计计数器的双面板PCB图,图4-44 规则的适用范围为整个电路板,1.规则的适用范围,（1）整个电路板（Whole Board）在默认情况下，规则的适用范围均为整个电路板，如图4-44所示，它包括电路板上所有的对象。,三、设计计数器的双面板PCB图,（2）工作层（Layer）用鼠标左健单击图4-44中的Filter Kind（过滤类型）下拉框中下拉按钮，在弹出的选择菜单中，选取Layer，则Rule Scope选项区域的内容发生变化，如图4-45（a）所示。在Layer下拉列表中选择规则适合的层。单击And（与）按钮，对话框变为如图4-45（b
30、）所示，两个对象之间为“与” 关系。,图4-45 规则的适用范围为指定的层,(b),(a),三、设计计数器的双面板PCB图,（3）网络（Net） 选择此项后，规则的适用范围为指定的网络，如图4-46所示。在Layer 下拉列表中选择所需网络名。,图4-46 规则的适用范围为指定的网络,三、设计计数器的双面板PCB图,（4）指定区域（Region）选择此项后，规则的适用范围为指定的区域，如图4-47所示。单击Define按钮，立即切换到PCB工作窗口，光标变成十字形，用光标选定规则的适用范围，选定矩形区域的对角坐标值回填到图4-48中。,图4-48 规则的适用范围为指定区域,三、设计计数器的双面
31、板PCB图,执行菜单命令“DesignRules”，将弹出Design Rules（设计规则）对话框。 （1）设置安全间距（Clearance Constraint）本例可以采用默认的安全间距10mil，该规则适用整个电路板。 （2）设置布线的拐角模式（Routing Corners） 本例采用45度拐角，拐角走线的垂直距离为100mil，即默认规则。 （3）设置布线工作层（Routing Layers）本例子采用双层板布线，顶层为水平方向布线，底层为垂直方向布线，即选用默认设置。,2.设置自动布线规则,三、设计计数器的双面板PCB图,（4）设置布线优先级（Routing Priority）该
32、项规则用于设置各布线网络的优先级（布线的先后顺序）。系统共提供了0100共101个优先级，数字100代表优先级最高。如图4-49所示的布线优先级设置对话框中，在Routing Attribute选项区域的Routing Priority框中设置优先级。一般采用默认设置即可。,图4-49 布线优先级设置对话框,三、设计计数器的双面板PCB图,（5）设置布线的拓扑结构（Routing Topology）该项规则用来设置布线的拓扑结构。拓扑结构是指以焊盘为点，以连接各焊盘的导线为线，则点和线构成的几何图形称拓扑结构。在PCB中，元件焊盘之间的飞线连接方式称为布线的拓扑结构。在如图4-49所示中，有7
33、种拓扑结构可供选择，如Shortest（最短连线）、Horizontal（水平连线）、Vertical（垂直连线）等。系统默认的拓扑结构为Shortest。本例采用最短连线拓扑结构。,图4-49 布线拓扑结构设置对话框,三、设计计数器的双面板PCB图,（6）设置过孔类型（Routing Via Style）该项规则用于设置过孔的外径（Diameter）和内径（Hole Size）的尺寸。如图4-50所示对话框中，在Rule Attributes选项区域，设置过孔的外径和内径的Min（最小值）、Max（最大值）和Preferred（首选值）。首选值用于自动布线和手工布线过程。本例采用默认值。,图
34、4-50 过孔类型设置对话框,三、设计计数器的双面板PCB图,（7）设置布线宽度（Width Constraint）本例设置三条规则，普通线宽30mil，电源和地线宽40mil。,3.自动布线,自动布线前采用全局编辑的方法把焊盘外径加大到70mil。 执行Auto Route All，对整个电路板进行自动布线； 执行Auto Route Net，对飞线所在的网络进行布线； 执行Auto Route Connection，对该飞线进行布线； 执行Auto Route Component，可以看到与该元件有关的导线已经布完； 执行Auto Route Area，系统对选定区域进行布线； 执行Aut
35、o Route Stop，停止自动布线； 执行Auto Route Reset，对电路重新布线； 执行Auto Route Pause，暂停自动布线； 执行Auto Route Restart，重新开始自动布线。与Pause命令相配合。,三、设计计数器的双面板PCB图,本例直接执行Auto Route All，布线结果如图4-52所示。,图4-52 自动布线结果,三、设计计数器的双面板PCB图,虽然自动布线速度很快，且布通率高，但效果却不一定理想，一般都需要进行手工修改。如本例图4-53（a）中的高亮白色线，走线过长，完全可以从两块芯片的中间走，且不需要过孔，修改后的结果如图4-53（b）所示
36、。自动布线后的手工调整是一项关键工作，直接影响到电路板的性能。,图4-53 手工修改示例,(a),(b),4.手工修改,三、设计计数器的双面板PCB图,最后再进行设计规则检查。至此，自动布线法完成了双面板的设计，布线结果如图4-54所示。,图4-54 计数器的双面板PCB图,三、设计计数器的双面板PCB图,Protel具有自动放置过孔的功能。操作步骤如下： (1)在底层放置一条导线，在默认状态下，导线的颜色为蓝色。 (2)在需换层位置处，按下小键盘的“*”键，你会发现当前层变成了顶层，并在该处自动添加了一个过孔，单击鼠标左键，确定过孔的位置。 (3)继续移动光标放置导线，在默认状态下，导线的颜
37、色变成了红色。效果如图4-55所示。,图4-55 将一条导线放置在两个信号层上,四、设计计数器的单面板PCB图,有时为了节约成本或条件限制，只能制作单面板，现以计数器电路为例，例举带有跳线的单面板的设计方法。布线规则和前面双面板的设置基本相同，唯一不同的是板层的设置，必须使顶层禁用，只能在底层布线，那么自动布线时就只有底层的走线了。,执行菜单命令Auto Route All，系统就开始自动布线，单面布线的布通率比双面板相对要低，时间也相对要长一点。布线结束后将有布通率的显示，不管布通率是多少，自动布线完成后必须执行“ToolsDesign Rule Check”进行设计规则检查，该电路设计规则
38、检查后显示如图4-57所示。,四、设计计数器的单面板PCB图,图4-57 设计规则检查结果,由图可知有三处不该相连的导线连接在了一起。在单面板中，对于交叉的印制导线，必须借助跳线连接。在PCB上设置跳线时，应使跳线尽可能短，跳线与跳线之间也不能交叉，且通过精心调整后，必须使跳线数量减到最少。,四、设计计数器的单面板PCB图,以U2和U3芯片中间的交叉线为例，操作步骤如下：,图4-58 放置跳线前的准备,1.放置跳线前的准备,光标在其中一根导线上单击使其点取后，按DEL键，删除该导线，并将其两端导线适当增长或缩短，留出一条直的跳线的空间，如图4-58所示。,四、设计计数器的单面板PCB图,单击放
39、置工具栏的 按钮，在图4-58两根导线端点上放置焊盘，也可根据需要修改焊盘外径。可以发现焊盘放上去后，焊盘中心马上出现了网络名称，表示焊盘已连到导线上了。工作层切换到顶层丝印层topoverlay，单击绘线工具，绘制一根导线，如图4-59所示，此铜模导线就表示了这是一根跳线。,图4-59 放置跳线结果,2.放置跳线,四、设计计数器的单面板PCB图,同理对其他交叉导线也进行修改，那么单面板设计就完成了。当然在跳线的布置过程中还要考虑跳线能不能减少数量，其他布线是不是合理，总之，最后必须保证布线的合理性和美观性。最后布线结果参考如图4-61所示。,图4-61 带有跳线的单面板,五、PCB放置工具栏
40、说明,PCB放置工具栏如图图4-62所示。放置印制导线、焊盘、过孔、字符串、取元件等按钮在前面的操作过程中已做说明。现对其他一些常用按钮作补充说明。,图4-62 放置工具栏,五、PCB放置工具栏说明,放置坐标的功能是将当前光标所处位置的坐标值放置在工作层上。一般放置在非电气层。放置坐标的操作步骤： 单击放置工具栏中的 按钮，光标变成十字形，且有一个变化的坐标值随光标移动。 光标移到放置的位置后单击鼠标左键，完成一次操作。放置好的坐标左下方有一个十字符号。 最后，单击鼠标右键，结束命令状态。 按快捷键Q可以实现坐标单位公英制之间的切换。,1.放置坐标,五、PCB放置工具栏说明,在PCB设置中，有
41、时需要标注某些尺寸的大小，如电路板的尺寸、特定元件外形间距等。一般尺寸标注放在机械层。放置尺寸标注的操作步骤： 单击放置工具栏中的 按钮，光标变成十字形。 移动光标到尺寸的起点，单击鼠标左键，确定标注尺寸的起始位置。 可向任意方向移动光标。 如不再放置，单击鼠标右键，结束尺寸标注操作。在放置标注尺寸命令状态下按下Tab键，或用鼠标左键双击已放置的标注尺寸，均可弹出尺寸标注属性对话框，对有关参数进一步设置。,2.放置标注尺寸,五、PCB放置工具栏说明,在PCB编辑器中，系统已经定义了一个坐标系，该坐标的原点称为Absolute Origin（绝对原点）。用户可根据需要自己定义坐标系，只须设置用户
42、坐标原点，该坐标原点称Relative Origin（相对原点），或称当前原点。设置步骤如下：单击放置工具栏中的 按钮，光标变成十字形。将光标移到要设为相对原点的位置（如PCB的某个参考位置上），单击鼠标左键，即将该点设为用户自定义的坐标原点。设置之后，可以发现状态栏的坐标值会有相应变化。若要恢复原来的坐标系，执行菜单命令EditOriginReset即可。,3.放置坐标原点,五、PCB放置工具栏说明,放置圆弧有边缘法和中心法。边缘法是通过圆弧上的两点即起点与终点来确定圆弧的大小。单击放置工具栏的 按钮或 按钮，都可以绘制圆弧。,4.放置圆弧,图4-63 绘制圆弧,五、PCB放置工具栏说明,有
43、时为了减少接地电阻，改善散热条件，需要在TO-220等封装的功率元件四周放置填充区。放置矩形填充的操作步骤： 单击放置工具栏中的 按钮，光标变为十字形。 将光标移到放置矩形填充的位置，单击鼠标左键，确定矩形填充的第一个顶点，然后拖动鼠标，拉出一个矩形区域，再单击鼠标左键，完成一个矩形填充的放置。 此时可继续放置矩形填充，或单击鼠标右键，结束命令状态。在放置矩形填充的过程中，按下Tab键，弹出矩形填充的属性对话框，主要的参数设置有Layer（矩形填充所在的层）和Net（矩形填充所属于的网络）。,5.放置填充区,五、PCB放置工具栏说明,数字电路、高频电路、单片机电路在设计印制板时，为使系统工作更
44、加稳定，除了合理布局外，常用的方法是大面积敷铜，敷铜一般接地。有时为了提高抗干扰能力，也会在时钟电路下方放置一敷铜区或用矩形导线工具绘制一个封闭的矩形框，防止自动布线时在该区域走线。 敷铜的操作步骤： 单击放置工具栏中的 按钮。 弹出敷铜的属性设置对话框，如图4-64所示。在对话框中设置有关参数后，单击Ok按钮，光标变成十字形，进入放置多边形填充状态。 在敷铜的每个拐点处单击鼠标左键，最后单击右键，系统自动将多边形的起点和终点连接起来，构成多边形平面并完成填充。,6.放置覆铜区,五、PCB放置工具栏说明,图4-64 敷铜属性设置对话框,五、PCB放置工具栏说明,图4-64的敷铜属性设置对话框中
45、，常用的有以下设置： Connect to Net：在其下拉列表框中选择所隶属的网络名称。 Pour Over Same Net复选框：该项有效时，在填充时遇到该连接的网络就直接覆盖。 Remove Dead Copper复选框：该项有效时，如果遇到死铜的情况，就将其删除。我们把已经设置与某个网络相连，而实际上没有与该网络相连的多边形平面填充称为死铜。 Grid Size：设置敷铜的栅格间距。 Track Width：设置敷铜的线宽。 Layer：设置敷铜所在的层。,五、PCB放置工具栏说明,由Track Width 和Grid Size数据设置的不同，敷铜一般有两种基本的方式，就是大面积的敷
46、铜和网格铜。大面积敷铜具有加大电流和屏蔽双重作用，单纯的网格敷铜主要还是屏蔽作用，加大电流的作用被降低了，从散热的角度说，网格有好处，它降低了铜的受热面，又起到了一定的电磁屏蔽的作用。要注意填充与敷铜是有区别的。填充将整个矩形区域以覆铜全部填满，同时覆盖区域内所有的导线、焊盘和过孔，使它们具有电气连接；而敷铜填充用铜线填充，并可以设置绕过多边形区域内具有电气连接的对象，不改变它们原有的电气特性。另外，直接拖动敷铜就可以调整其放置位置，此时会出现一个Confirm（确认）对话框，询问是否重建，我们应该选择Yes按钮，要求重建，以避免发生信号短路现象。,任务三 雕刻法制作PCB板,一、雕刻机简介,
47、图4-65 ZY3220线路板雕刻机,雕刻机的种类很多，但其设计原理与使用方法基本相同，任务四将以ZY3220线路板雕刻机为例，简要说明其操作方法与使用注意事项。,一、雕刻机简介,图4-65是ZY3220线路板雕刻机，它是一种集机电、软件、硬件互相结合的高新科技产品。它利用物理雕刻过程，通过计算机控制，在空白的敷铜板上把不必要的铜泊铣去，形成用户定制的线路板。它直接利用PROTEL的PCB文件信息，在不需要任何转换过程的情况下输出雕刻数据，通过自定义的数据格式控制制作机自动完成雕刻、钻孔、切边等工作, 制作一张普通的线路板只需几分钟到几十分钟。表4-1给出了该雕刻机的技术指标。ZY3220雕刻
48、机操作极其简单，性能稳定，可靠性高，日常使用只需更换雕刻刀和钻头等易耗设备。,一、雕刻机简介,表4-1 ZY3220线路板雕刻机的技术指标,二、雕刻机单面雕刻操作步骤,（1）检查设备的连接检查雕刻机同电脑的数据线是否已相连，检查雕刻机主电源线是否已连接好。（2）打开电脑及雕刻机电源电脑必须是预装好PROTEL以及雕刻机自带的专用软件。将雕刻机控制面板上的电源按钮拨到“开”位置，如图4-66所示。,图4-66 ZY3220线路板雕刻机控制面板,1.雕刻前准备,二、雕刻机单面雕刻操作步骤,（3）导出所需雕刻的PCB文件以导出任务二的jsqdmb1.PCB文件为例，打开jsqdmb1.PCB文件，执行FileExport命令，弹出如图4-67所示的对话框。通过下拉菜单选择合适的路径，输入文件名，此处可以用默认设置。选择导出的文件类型，选择Protel PCB 2.8 ASCII File(*.PCB)。确认后按“保存”按钮。,图4-67 文件导出对话框,二、雕刻机单面雕刻操作步骤,（4）运行雕刻软件，选择参数双击桌面的 图标，或执行菜单命令“开始程序线路板制作系统线路板制作系统”，即可进入雕刻软件的运行界面，如图4-68所示。,图4-68 线路板制作系统操作界面,二、雕刻机单面雕刻操作步骤,
