【基于Protel,2004的PCB设计】PCB设计

　　摘 要： Protel是Altium 公司推出的电路辅助设计系统。设计者绘制原理图后， 紧接着是设计印制电路板，简称PCB。PCB设计一般按照规划电路板、装载元器件封装库及网络表、元器件的布局、布线等步骤进行。本文通过对整个PCB设计过程的探讨，为正确高效地设计印制电路板提供了有效的途径。
　　关键词： Protel PCB设计 有效 途径
　　1.引言
　　Protel 2004是Altium公司推出的电路辅助设计系统，是potel系列软件在Windows XP平台的产品。Protel 2004除具有先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能，深受电子产品设计者的喜爱。电路设计的目的就是要制作出电子产品，而电子产品最终是通过印制电路板来实现的，所以在电路的原理图设计完成后，接着就是印制电路板（PCB）设计，而PCB板的质量直接影响着电子产品的性能。本文以Protel 2004为设计工具，探讨PCB设计中的基本原则及技巧，为能正确、高效地设计PCB板提供了有效的途径。
　　2.创建PCB文件
　　2.1 PCB向导
　　在Files（文件）面板的底部，展开New from template栏，后选择PCB Board Wizard菜单命令启动PCB创建向导，依据PCB创建向导的提示输入要设计的PCB板的尺寸、需要的层数、过孔风格、形状等。新建好的PCB文档自动加在Project中的PCB下，并使用默认名字PCB1.PCBDOC。需要注意的是设计的原理图文件和PCB文件必须在同一个项目文件下，否则不能加载元件库等操作。
　　2.2手工法
　　如果用手工法建立新的PCB文件，则执行菜单File＼New＼PCB命令。这时在项目中的PCB的目录下添加一个新PCB文件默认名字为PCB1.PCBDOC，并在工作区窗口打开它。在Projects面板上，选中该文件单击右键，从快捷菜单中选择Save as即可对新创建的文件需重新命名。
　　3.规划PCB
　　手工法创建的PCB文件都需要自己规划PCB板。
　　3.1确定工作层
　　Protel 2004共可进行74个板层设计，包含32层Signal（信号走线层）；16层Mechanical（机械层）；16层Internal Plane（内层电源层）；2层Solder Mask（防焊层）；2层Paste Mask（锡膏层）；2层Silkscreen（丝印层）；2层钻孔层（钻孔引导和钻孔冲压）；1层Keep Out -Layer（禁止布线层）；1层Multi-Layer（横跨所有的信号板层）。布线得层数层用得越多，PCB的价格就越高。
　　执行菜单命令Design（设计）＼Board Layers（层堆栈管理器），在打开的对话框中可以对各层的属性、颜色等进行修改。
　　3.2定义PCB形状及尺寸
　　PCB板有两个边界：一个是物理边界首先规划电路板的物理边界，是对电路板机械定义的具体要求。我们一般在机械层（Mechanical1）来画物理边框。另外一个是电气边界。电气边界是用来限定元件布线和放置的范围，它是通过在禁止布线层（Keep Out Layer）对电气边界的绘制。
　　印制电路板尺寸要适当，尺寸太大，线条长，抗噪能力下降；尺寸太小，散热不好，且临近的导线、器件之间容易互相干扰。为了不让PCB板外边框和连元件离得太近，电气边界距和物理边界之间要有一定的间距。
　　4.加载PCB元件封装库
　　加载PCB元件封装库可以有两种办法：（1）可以单击原理图编辑器中的设计（Design）选择update PCB....命令，直接装载网络表和元件封装。（2）可以在PCB编辑器中单击设计（Design）选择update Schematics命令对网络表和元件的装载及更新。
　　对于封装库中没有或有特殊需要的元件，就必须自己制作。和制作元件类似，执行菜单File（文件）＼New（创建）＼PCB Library，进入PCB库文件编辑器就可对所需要的封装库进行制作。
　　5.元器件的布局
　　元器件的布局在PCB板的制作中是一个重要步骤，布线的难易、最终产品的电气性能强弱在很大程度上取决于元件布局的质量高低。
　　5.1放置顺序
　　首先，放置与结构有关的固定位置的元器件，如开关、插座、指示灯、发光二极管等元件；其次，对一些体积较大的元器件和特殊元件进行放置，如变压器、IC、发热元件等；最后放置较小的器件，如电阻、电容等。
　　5.2布局
　　Protel DXP提供了强大的自动布局功能，执行命令Tools（工具）＼Auto Placement（放置元件）＼Auto Placer（自动布局），在Auto Place对话框中选择自动布局器。
　　Protel 2004 PCB编辑器提供两种自动布局工具：Cluster Placer自动布局器。这种布局方式适用于少于100个元件的情况；Global Placer自动元件布局器使用适用于更多元件数量的图板。自动布局比较方便，但生成的板并不是最优的设计方案，仍然需要手工调整达到预期效果。
　　5.3布局注意事项
　　在进行PCB元件布局时，应考虑以下方面。
　　（1）按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近集中原则，同时数字电路和模拟电路分开。
　　（2）定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm内不得贴装元、器件，螺钉等安装孔周围3.5mm（对于M2.5）、4mm（对于M3）内不得贴装元器件。
　　（3）卧装电阻、电感（插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路。
　　（4）元器件的外侧距板边的距离为5mm。
　　（5）贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm。