基于Protel的PCB板圖設計

郭瑤 武利

【摘 要】 Protel是Altium公司推出的電路輔助設計系統(tǒng)，是第一個將所有的設計工具集成于一身的板級設計系統(tǒng)。在原理圖已完成的基礎上利用Protel進行PCB設計一般應遵循確定外形、布局、布線、規(guī)則檢查等幾個步驟。本文分析了布局、布線的基本原則，探討了在整個PCB設計過程中的一些經(jīng)驗和技巧。

【關鍵詞】Pr otel；印刷電路板；布局

【中圖分類號】F224-39【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0380-01

隨著計算機的普及，電子CAD技術已不僅僅是高層次專業(yè)人員設計大規(guī)模集成電路的專用工具，特別是Protel軟件的出現(xiàn)，使一般的工程技術人員也可以用它處理日常工作中的電路設計問題，提高工作效率。Protel是目前電路輔助設計（EDA）行業(yè)中使用最方便、操作最快捷、人性化界面最好的輔助工具，也是在中國用得最多的EDA工具。本文以Protel99 SE為設計工具，分析和探討PCB設計中的基本原則及經(jīng)驗技巧。

一、快速確定PCB外形

設計PCB先要確定電路板的外形，通常就是在禁止布線層畫出電氣的布線范圍。除非有特殊要求，一般電路板的形狀都為矩形，長寬比一般為3：2或者4：3較為理想。在畫之前可以任意畫出兩條橫線和兩條豎線，然后利用“放置工具條”里的“設置原點”工具將某一條線段的端點設為原點即坐標為（0， 0），之后雙擊每一條線段，對其起點和終點的坐標值進行相應的更改，使4條線段首尾相接，形成一個封閉的矩形框，電路板的外型確定也就完成了。如果在畫圖的過程中需要調整電路板的大小，只要修改每條線段的相應坐標值即可。從成本、敷銅線長度、抗噪聲能力考慮，電路板尺寸越小越好，但是板尺寸太小，則散熱不良，且相鄰的導線容易引起干擾。不過，當電路板的尺寸大于200mm×150mm時，應該考慮電路板的機械強度，適當加裝固定孔，以便起到支撐的作用。

二、元件布局

開始布局之前首先要通過網(wǎng)絡表載入元器件，這個過程中經(jīng)常會遇到網(wǎng)絡表無法完全載入的錯誤，主要可歸為兩類：一類是找不到元件，解決方法是確認原理圖中已定義元件的封裝形式，并確認已添加相應的PCB元件庫，若仍找不到元件就要自己造一個元件封裝了；另一類是丟失引腳，最常見的就是二極管、三極管的引腳丟失，這是由于原理圖中的引腳一般是字母A、K、E、B、C，而PCB元件的引腳則是數(shù)字1、2、3，解決方法就是更改原理圖的定義，或者更改PCB元件的定義使其一致即可。有經(jīng)驗的設計者一般都會根據(jù)實際元件的封裝外形建立一個自己的PCB元件庫，使用方便而且不易出錯。

進行布局時，必須要遵循一些基本規(guī)則：

（1）特殊元件特殊考慮。高頻元件之間要盡量靠近，連線越短越好；具有高電位差的元件之間距離盡量加大；重量大的元器件應該有支架固定；發(fā)熱的元件應遠離熱敏元件并加裝相應的散熱片或置于板外；電位器、可調電感線圈、可變電容、微動開關等可調元件的布局應該考慮整機的結構要求，以方便調節(jié)為準?？傊?，一些特殊的元器件在布局時要從元件本身的特性、機箱的結構、維修調試的方便性等多方面綜合考慮，以保證做出一塊穩(wěn)定、好用的PCB板。（2）按照電路功能布局。如果沒有特殊要求，盡可能按照原理圖的元件安排對元件進行布局，通常情況下信號從左邊輸入、右邊輸出，從上邊輸入、下邊輸出。按照電路流程，安排各個功能電路單元的位置，使信號流通更加順暢并保持方向一致。另外，數(shù)字電路部分一定要與模擬電路部分分開布局，以減少干擾。（3）絲印層的文字標注。為方便電路的安裝和維修，一般要在印刷板的上下兩表面印刷上所需要的標志圖案和文字代號，例如元件標號和標稱值、元件外廓形狀、廠家標志等等，不少初學者經(jīng)常略去絲印層的設計，或者只注意文字符號放置的整齊美觀，而實際制出PCB板后，板上的字符不是被元件擋住就是侵入了助焊區(qū)域被抹除，還有的把元件標號打在相鄰元件上，造成裝配和維修的不便。正確的絲印層字符布置原則應該是不出歧義、見縫插針、美觀大方。

三、布線

這是PCB設計中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，PCB布線有單面布線、雙面布線及多層布線。布線的方式有兩種：自動布線及交互式布線。在布線過程中要注意以下幾個問題：

（1）線長。敷銅線要盡可能短，在高頻電路中更應如此。敷銅線的拐彎處應為圓角或斜角，直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能。另外，在雙面布線時，兩面的導線應該相互垂直、斜交或彎曲走線，避免相互平行，以減少寄生電容。（2）線寬。敷銅線的寬度應以能滿足電氣特性要求而又便于生產(chǎn)為準則，它的最小值取決于流過它的電流，但是一般不宜小于0.2mm，如果板面積足夠大，敷銅線寬度最好不要低于0. 3mm。地線與電源線的關系是：地線>電源線>信號線，通常電源線寬度為1.2—2.5mm，信號線寬度為 0.2—0.3mm。（3）線間距。相鄰敷銅線之間的間距應該滿足電氣安全要求，同時為了便于生產(chǎn)，間距應該越寬越好。最小間距至少能夠承受所加電壓的峰值，一般要求2000V電位差之間的敷銅線距離應該大于2mm。在布線密度低的情況下，間距應該盡可能的大。通常線間距最好不要低于0.3 mm。（4）屏蔽與接地。敷銅線的公共地線應該盡可能放在電路板的邊緣部分。在電路板上應該盡可能多地保留銅箔做地線，這樣可以使屏蔽能力增強。

四、結束語

PCB板圖的設計是一個復雜而又簡單的過程。對于同一個電路或者同一臺儀器，即使元件和參數(shù)完全相同的電路，由于元件布局設計和電氣連線方向的不同會產(chǎn)生不同的結果，其結果可能存在很大的差異。因而，必須把如何正確設計印刷線路板元件布局的結構和正確選擇布線方向及整體儀器的工藝結構三方面聯(lián)合起來考慮，合理的工藝結構，既可消除因布線不當而產(chǎn)生的嗓聲干擾，同時便于生產(chǎn)中的安裝、調試與檢修等。

參考文獻

[1] 王廷才 胡雪梅.電子線路輔助設計Protel99SE.高等教育出版社. 2010

[2] 黎小桃.Protel 99 SE入門與提高.電子工業(yè)出版社，2009

[3] 王正勇.Protel DXP實用教程.高等教育出版社.2009