protel PCB布線精華文章

第一篇  PCB布線

　　在PCB設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的， 在整個PCB中，以布線的設(shè)計(jì)過程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線有單面布線、 雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種：自動布線及交互式布線，在自動布線之前， 可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行， 以免產(chǎn)生反射干擾。必要時應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。
    自動布線的布通率，依賴于良好的布局，布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定， 包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線，快速地把短線連通， 然后進(jìn)行迷宮式布線，先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化，它可以根據(jù)需要斷開已布的線。 并試著重新再布線，以改進(jìn)總體效果。
    對目前高密度的PCB設(shè)計(jì)已感覺到貫通孔不太適應(yīng)了， 它浪費(fèi)了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用， 還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便，更加流暢，更為完善，PCB 板的設(shè)計(jì)過程是一個復(fù)雜而又簡單的過程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會， 才能得到其中的真諦。

1 電源、地線的處理
   
　　既使在整個PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產(chǎn)品的性能下降，有時甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、 地線的布線要認(rèn)真對待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

    對每個從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因， 現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述：

（1）、眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。

（2）、盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07mm,電源線為1.2～2.5 mm 對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)

（3）、用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影?，電源，地線各占用一層。

2 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理

    現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。

    數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個結(jié)點(diǎn)，所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接，請注意，只有一個連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來決定。

3 信號線布在電（地）層上

    在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會造成浪費(fèi)也會給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應(yīng)增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜Ａ舻貙拥耐暾浴?/P>

4 大面積導(dǎo)體中連接腿的處理

    在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（heat shield）俗稱熱焊盤（Thermal），這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。

5 布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用

    在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密，通路雖然有所增加，但步進(jìn)太小，圖場的數(shù)據(jù)量過大，這必然對設(shè)備的存貯空間有更高的要求，同時也對象計(jì)算機(jī)類電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進(jìn)行。
    標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù)，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。{{分頁}}

6 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）

    布線設(shè)計(jì)完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面：

（1）、線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。
（2）、電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。
（3）、對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護(hù)線，輸入線及輸出線被明顯地分開。
（4）、模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨(dú)立的地線。
（5）后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會造成信號短路。
（6）對一些不理想的線形進(jìn)行修改。
（7）、在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。
（8）、多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。

　　下面的問題，屬于網(wǎng)友經(jīng)常提問的?，F(xiàn)在把問題和解答整理出來。

A.常用軟件的下載問題  
B.Protel常見操作問題
C.Protel中常用元件的封裝
D.由SCH生成PCB時提示出錯(Protel)
E.電容，二極管，三極管，有源晶振等器件的極性
F.不同邏輯電平的接口                                                   G.電阻，電容值的識別                                                        

A.常用軟件的下載問題：

B.Protel常見操作問題:
★如何將原理圖中的電路粘貼到Word中
    tools->preferences->Graphical Editing,取消Add Template to Clipboard,然后
復(fù)制

★如何切換mil和mm單位
    菜單View->Toggle Unit，或者按Q鍵

★取消備份及DDB文件減肥：
    "File"菜單左邊一個向下的灰色箭頭
    preference-->create backup files
    design utilities-->perform compact after closing

★如何把SCH，PCB輸出到PDF格式
    安裝Acrobat Distiller打印機(jī)，在acrobat 5.0以上版本中帶的。然后在Protel里
的打印選項(xiàng)里，
    選擇打印機(jī)acrobat Distiller即可。

★如何設(shè)置和更改Protel的DRC(Design Rules Check）
    菜單Design->rules。只針對常用的規(guī)則進(jìn)行講解：
    * Clearance Constraint:不同兩個網(wǎng)絡(luò)的間距，一般設(shè)置>12 mil，加工都不會出
問題
    * Routing Via Style:設(shè)置過孔參數(shù)，具體含義在屬性里有圖。一般hole size比導(dǎo)
線寬8mil以上，diameter
      比hole size大10mil 以上
    * Width Constraint:導(dǎo)線寬度設(shè)置，建議>10mil

                                  
C.Protel中常用元件的封裝

   以下元件在Protel DOS Schematic Libraries.ddb,Miscellaneous Devices.ddb(以
上
是schlib)Advpcb.ddb,Transistors.ddb,General IC.ddb(以上是PCBlib)等庫文件中，
可
以使用通配符“*”進(jìn)行查找。另外，希望大家把自己做的封裝傳到ftp上共享，這樣可
以節(jié)省時間。{{分頁}}

                                直插                    表貼
電阻，小電感                    axial0.3/axial0.4       0805/0603等
小電容                          RAD0.1/ RAD0.2          0805/0603等
電解電容                        (RB.2/.4)               1210/1812/2220等
小功率三極管                    TO-92A/B               
SOT-23               
大功率三極管(三端穩(wěn)壓)          T0-220                 
小功率二極管                    DIODE-0.4               自己做
雙列IC                          DIPxx                   SO-xx     xx代表引腳
數(shù)

有源晶振                        DIP14(保留四個頂點(diǎn),去掉中間10個焊盤)
四方型IC                        大部分需要自己用向?qū)М?尺寸參照datasheet
接插件                          SIPxx/IDCxx,DB9/DB25(注意male/female的區(qū)別)等
電位器，開關(guān)，繼電器等          買好了元件，量好尺寸自己畫
提醒:*使用封裝時最好少用水平/垂直翻轉(zhuǎn)功能
     *自己建好的元件庫或者PCB，一定要1:1的打印出來，和實(shí)際比較，以確保無誤
     *有條件的話，盡量先買好器件，再定封裝，可以節(jié)省很多眼淚

D.由SCH生成PCB時提示出錯(Protel)

  sch編輯界面中選擇design-->updatepcb,在出現(xiàn)的對話框中按“Preview Change”按
鈕
，選中 Only show Errors會列出所有錯誤

      錯誤類型                                解決辦法
1.footprint not found           確保所有的器件都指定了封裝
                                確保指定的封裝名與PCB中的封裝名一致
                                確保你的庫已經(jīng)打開或者被添加
2.node not found                確認(rèn)沒有“footprint not found” 類型的錯誤
                                編輯PCBlib,將對應(yīng)引腳名改成沒有找到的那個node
3.Duplicate sheet number        degisn-options-organization,給每張子電路圖編
號

E.電容，二極管，三極管等器件的極性問題:

直插鋁電解：負(fù)極附近有黑色的“-”標(biāo)記，如果沒有剪腿的話，長腿為正
貼片鉭電解：有橫杠的一頭為正
二極管：    有圈的一頭為負(fù)
小功率三極管                                 ____________________________
貼片(SOT-23):         直插(TO-92)美國標(biāo)準(zhǔn)   |    有源晶振                |
   C                      /^^/|             |   (以DIP14的引腳位置作參考)|
  _[]_ (俯視圖)          |^^^||(正視圖)     |           ___              |
|    |                  |___||             |   NC  1 -|。 |-14  VCC     |
[]--[]                  | | |              |          |   |             |
B    E                  | | |              |   GND 7 -|___|-8   OUT     |
                           E B C            |____________________________|

F.不同邏輯電平的接口問題:

CMOS<-->TTL     電源電壓相同的條件下可以兼容
3.3V--->5V      一般可以直接驅(qū)動(以datasheet為準(zhǔn)!)
5V--->3.3V      74LVT245/74LVT16245
5V<-->3.3V      74LVC4245/74LVC16245
ECL-->TTL       MC10125
TTL-->ECL       MC10124

G.電阻，電容值的識別

色環(huán)電阻:
黑 棕 紅 橙 黃 綠 藍(lán) 紫 灰 白
0  1  2  3  4  5  6  7  8  9

最后一環(huán)表示精度,離其他幾環(huán)比較遠(yuǎn)(一般是棕色)
倒數(shù)第二環(huán)表示階數(shù)(10^n)
前面的是有效數(shù)字
例: “綠棕黑黑棕”這個電阻是510歐

小電容:
通常以三位數(shù)標(biāo)注,以pf為單位
前兩位是有效數(shù)字,最后一位表示階數(shù)（為0時，可以空缺):
例:“332”這個電容是3300 pf
   “471”這個電容是470pf  
   “47”這個電容是47pF