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第16章 人工设计PCB(2)

2.放置过孔

单击放置工具栏中的按钮,或执行菜单命令PlaceVia进入放置过孔状态,将光标移到放置过孔的位置,单击鼠标左键,便放置了一个过孔。这时光标仍处于命令状态,可继续放置过孔。单击鼠标右键,退出放置状态。

在放置过孔过程中,按Tab键,或用鼠标左键双击已放置的过孔,将弹出过孔属性对话框,如图6-26所示,可设置过孔的有关参数。

Diameter:设定过孔直径。

HoleSize:设置过孔的通孔直径。

StartLayer、EndLayer:设定过孔的开始层和结束层的名称。

Net:设定该过孔属于哪个网络。

其他参数的设置方法与焊盘属性的设置基本类似。

6.4.3放置导线和连线

放置导线的过程就是人工布线的过程,布线操作就是根据原理图中元件之间的连接关系,在各元件的焊盘之间放置导线。

1.布线的一般原则

(1)相邻导线之间要有一定的绝缘距离。

(2)信号线在拐弯处不能走成直角。

(3)电源线和地线的布线要短、粗且避免形成回路。

2.放置导线

1)放置直线

单击放置工具栏中的按钮,或执行菜单命令PlaceInteractiveRouting(交互式布线),当光标变成十字形,将光标移到导线的起点,单击鼠标左键:然后将光标移到导线的终点,再单击鼠标左键,一条直导线就被绘制出来,单击鼠标右键,结束本次操作。

2)放置折线

与放置直线不同的是,当导线出现90°或45°转折时,在终点处要双击鼠标左键。在放置导线过程中,同时按下Shift+空格键,可以切换导线转折方式,共有6种,分别是45°转折、弧线转折、90°转折、圆弧角转折、任意角度转折和1/4圆弧转折,如图6-27所示。

3)设置导线属性

在放置导线完毕后,用鼠标左键双击该导线,弹出导线属性对话框,如图6-28所示。

设置的参数说明如下。

Width:导线宽度。

Layer:导线所在的层。

Net:导线所在的网络。

Locked:导线位置是否锁定。

Selection:导线是否处于选取状态。

Start-X、Start-Y:导线起点的X轴、Y轴坐标。

End-X、End-Y:导线终点的X轴、Y轴坐标。

KeepOut:选取该复选框,则此导线具有电气边界特性。

4)在不同板层上放置导线

多层板中,在不同板层上放置导线应采用垂直布线法,即一层采用水平布线,则相邻的另一层应采用垂直布线。在绘制电路板时,不同层之间铜膜线的连接依靠过孔(金属化孔)实现。即在多层板中,导线可以依靠过孔,从另一层穿过去。

3.放置连线

连线一般是在非电气层上绘制电路板边界、元件边界、禁止布线边界等,它不能连接到网络上,绘制时不遵循布线规则。而导线是在电气层上元件的焊盘之间构成电气连接关系的连线,它能够连接到网络上。在手工布线时,放置导线和放置连线一般不加以区分,但在自动布线时,要采用放置导线(交互式布线)的方法。所以导线与连线是有所区别的。

单击放置工具栏的按钮,或执行菜单命令PlaceLine可放置连线。放置连线的方法和连线的参数设置、编辑等操作与导线中所讲方法相同,可参考上述内容。

6.4.4放置填充块和铺铜

1.放置填充块

在印制电路板设计中,为提高系统的抗干扰性,以及根据地线尽量加宽原则和利于元件散热,通常需要设置大面积的电源/地线区域,这可以用填充块来实现。填充块可以放置于任何层上,若放置在信号层上,它代表一块铜箔,具有电气特性,经常在地线中使用:若放置在非信号层上,代表不具有电气特性的标志块。

单击放置工具栏中的按钮,或执行菜单命令PlaceFill,光标变为十字形,将光标移到要放置矩形填充块的位置,单击鼠标左键,确定矩形填充的第一个顶点,然后拖动鼠标,形成一个矩形区域,再单击鼠标左键,完成一个矩形填充的放置。

这时光标仍处于命令状态,可继续放置矩形填充块,单击鼠标右键,退出放置状态。

2.放置铺铜

在高频电路中,为了提高PCB的抗干扰能力,通常使用大面积铜箔进行屏蔽和散热,一般要对铜箔进行开槽,实际使用中可以通过放置多边形来解决开槽问题。

单击放置工具栏中的按钮,或执行菜单命令PlacePolygonPlane,弹出铺铜属性对话框,如图6-29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,进入放置铺铜状态。用鼠标定义一个封闭区域,程序自动在此区域内铺铜。

铺铜属性对话框设置的参数说明如下。

(1)NetOptions选项区域:设置铺铜与电路网络间的关系。

ConnecttoNet:在其下拉列表框中选择所隶属的网络名称。

PourOverSameNet:该项有效时,如果铺铜遇到应连接的网络就直接覆盖。

RemoveDeadCopper:该项有效时,如果遇到死铜的情况,就将其删除。我们把设置为与某个网络相连,而实际上没有与该网络相连的铺铜称为死铜。

(2)PlaneSettings选项区域:设置铺铜的平面。

GridSize:设置铺铜的栅格间距。

TrackWidth:设置铺铜的线宽。

Layer:在其下拉列表中设置铺铜的所在层。

(3)HatchingStyle选项区域:设置铺铜的格式。

在铺铜中,采用5种不同的填充格式,如图6-30所示。

(4)SurroundPadsWith选项区域:设置铺铜环绕焊盘的方式。

铺铜环绕焊盘,在铺铜属性对话框中,提供两种方式,即八边形方式和圆弧方式,如图6-31所示。

(5)MinimumPrimitivesSize区域:设置铺铜内最短的走线长度。

填充块与铺铜是有区别的。填充块将整个矩形区域以铜全部填满,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:而铺铜用铜线填充,并可以设置绕过多边形区域内具有不同电气连接的对象,不改变它们原有的电气特性。另外,直接拖动铺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。

6.4.5放置尺寸标注和坐标

1.放置尺寸标注

在PCB设计中,出于方便印制电路板制造的考虑,通常要标注某些尺寸的大小,如电路板的尺寸、特定元件外形之间的距离等,一般尺寸标注放在机械层或丝网层上。

单击放置工具栏中的按钮,或执行菜单命令PlaceDimension,光标变成十字形,移动光标到尺寸的起点,单击鼠标左键,再移动光标到尺寸的终点,再次单击鼠标左键,即完成了两点之间尺寸标注的放置,而两点之间距离由程序自动计算得出,如图6-32所示。

在放置标注尺寸命令状态下按Tab键,或用鼠标左键双击已放置的标注尺寸,在弹出的尺寸标注属性对话框中可以对有关参数做进一步设置。

2.放置坐标

放置坐标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上。

单击放置工具栏中的按钮,或执行菜单命令PlaceCoordinate,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,如图6-33所示。放置好的坐标左下方有一个十字符号。这时光标仍处于命令状态,可继续放置坐标,单击鼠标右键,退出放置状态。

在放置坐标命令状态下按下Tab键,或用鼠标左键双击已放置的坐标,在弹出的坐标属性对话框中同样可以对有关参数进一步设置。

6.4.6放置字符串

在制作电路板时,常需要在电路板上放置一些字符串,说明本电路板的功能、电路设置方法、设计序号和生产时间等。这些字符串可以放置在机械层,也可以放置在丝印层。

单击放置工具栏的按钮,或执行菜单命令PlaceString,光标变成十字形,且光标带有字符串。此时,按下Tab键,将弹出字符串属性对话框,如图6-34所示。在对话框中可设置字符串的内容(Text)、大小(Hight、Width)、字体(Font,有3种字体)、字符串的旋转角度(Rotation)和是否镜像(Mirror)等参数。设置完毕后,单击OK按钮,将光标移到相应的位置,单击鼠标左键确定,完成一次放置操作。此时,光标还处于命令状态,可继续放置或单击右键退出放置状态。

在字符串属性设置对话框中,最重要的属性是Text,它用来设置在电路板上显示的字符串内容(仅单行)。可以在框中直接输入要显示的内容,也可以从该下拉列表框选择系统设定好的特殊字符串。

6.4.7放置圆弧

单击放置工具栏的、、、按钮,或执行菜单命令PlaceArc(Edge)、Arc(Center)、Arc(AnyAngle)、FullCircle,可以画出各种圆弧。

在绘制圆弧状态下,按Tab键或用鼠标左键双击绘制好的圆弧,系统将弹出圆弧属性对话框,如图6-35所示。设置圆弧的主要参数如下。

Width:设置圆弧的线宽。

Layer:设置圆弧所在层。

Net:设置圆弧所连接的网络。

X-Center和Y-Center:设置圆弧的圆心坐标。

Radius:设置圆弧的半径。

StartAngle和EndAngle:设置圆弧的起始角度和终止角度。

6.4.8补泪滴操作

为了增强电路板的铜膜导线与焊盘(或过孔)连接的牢固性,避免因钻孔而导致断线,需要将导线与焊盘(或过孔)连接处的导线宽度逐渐加宽,形状就像一个泪滴,所以这样的操作称补泪滴。补泪滴时要求焊盘直径要比导线宽度大。

选中要设置的焊盘或过孔,也可选中导线或网络,执行菜单命令Toolseardrops,弹出泪滴属性对话框,如图6-36所示。

主要设置参数如下:

1)General选项区域

AllPads:该项有效时,对符合条件的所有焊盘进行补泪滴操作。

AllVias:该项有效时,对符合条件的所有过孔进行补泪滴操作。

SelectedObjectsOnly:该项有效时,只对选取的对象进行补泪滴操作。

ForceTeardrops:该项有效时,将强迫进行补泪滴操作。

CreateReport:该项有效时,把补泪滴操作数据存成一份.Rep报表文件。

2)Action选项区域

选中Add单选项,将进行补泪滴操作:选中Remove单选项,将进行删除泪滴操作。

3)TeardropsStyle选项区域

选中Arc单选项,将用圆弧导线进行补泪滴操作:选中Track单选项,将用直线导线进行补泪滴操作。

最后单击OK按钮结束。补泪滴后的效果如图6-37所示。

6.5人工布局

布局实际上就是如何在一块印制电路板上放置元件,布局是否合理,直接关系到布线的效果。Protel99SE提供了自动布局功能,对于比较复杂的电路,虽然自动布局快捷高效,但对于不合理的地方,仍然采用人工方式对布局进行调整。掌握人工布局是设计PCB的基础,元件放置完毕,应当从机械结构、散热、抗电磁干扰及布线的方便性等方面综合考虑元件布局,可以通过移动、旋转等方式调整元件的位置。在布局时除了要考虑元件的位置外,还必须调整好丝网层上文字符号的位置。

6.5.1移动元件

1.用鼠标拖动

元件移动有多种方法,比较快捷的方法是直接使用鼠标进行移动,即将光标移到元件上,按住鼠标左键不放,将元件拖动到目标位置。这种方法对没有进行线路连接的元件比较方便。

2.使用Move菜单命令

执行菜单命令EditMoveComponent,光标变为十字形,在要移动的元件上单击鼠标左键,元件将随鼠标一起移动,到达目标位置再单击鼠标左键确定。