PCB板设计步骤
1.5 PCB 板的设计步骤
（1 ）方案分析
决定电路原理图如何设计，同时也影响到
PCB 板如何规划。根据设计要求进行方案比较、选择，元
器件的选择等，开发项目中最重要的环节。 （2 ）电路仿真
在设计电路原理图之前，有时会会对某一部分电路设计并不十分确定，因此需要通过电路方针来验
证。还可以用于确定电路中某些重要器件参数。 （3 ）设计原理图元件
PROTEL DXP 提供了丰富的原理图元件库，但不可能包括所有元件，必要时需动手设计原理图元件，建立 自己的元件库。
（4）绘制原理图
找到所有需要的原理元件后，开始原理图绘制。根据电路复杂程度决定是否需要使用层次原理图。完成原 理图后，用ERC （电气法则检查）工具查错。找到岀错原因并修改原理图电路，重新查错到没有原则性错误为 止。 5 ）设计元件圭寸装
和原理图元件一样， PROTEL DXF 也不可能提供所有元件的封装。需要时自行设计并建立新的元件封装库。 6）设计PCB 板
确认原理图没有错误之后，开始 PCB 板的绘制。首先绘岀
PCB 板的轮廓，确定工艺要求（如使用几层板
等）。然后将原理图传输到
PCB 板中，在网络表、设计规则和原理图的引导下布局和布线。利用设计规则查
错。是电路设计的另一个关键环节，它将决定该产品的实用性能，需要考虑的因素很多，不同的电路有不同 要求 （7 ）文档整理
对原理图、PCB 图及器件清单等文件予以保存，以便以后维护和修改 DXP 的元器件库有原理图元件库、
PCB 元件库和集成元件库，扩展名分别为
DXP 仍然可以打开并使用 Protel 以往版本的元件库文件。
在创建一个新的原理图文件后 ，DXP 默认为该文件装载两个集成元器件库:
Miscellaneous Connectors.IntLib 。因为这两个集成元器件库中包含有最常用的元器件。
注意： Protel DXP 中，默认的工作组的文件名后缀为 .PrjGrp ，默认的项目文件名后缀为 .PrjPCB 。如
果新建的是 FPGA 设计项目建立的项目文件称后缀为 .PrjFpg 。 也可以将某个文件夹下的所有元件库一次性都添加进来， 方法是：采用类似于 Windows 的操作，先选中该文
件夹下的第一个元件库文件后，按住
Shift 键再选中元件库里的最后一个文件，这样就能选中该文件夹下的所
有文件，最后点打开按钮，即可完成添加元件库操作。
3.1原理图的设计方法和步骤
下面就以下图 所示的简单 555定时器电路图为例，介绍电路原理图的设计方法和步骤。 3.1.1创建一个新项目
电路设计主要包括原理图设计和 PCB 设计。首先创建一个新项目，然后在项目中添加原理图文件和
PCB
文件，创建一个新项目方法： ?单击设计管理窗口底部的 File 按钮，弹岀一个面板。
? New 子面板中单击
Blank Project （ PCB ）选项，将弹岀 Projects 工作面板。
?建立了一个新的项目后，执行菜单命令 File/Save Project As ，将新项目重命名为 "myProject1 . PrjPCB ”保存该项目到合适位置 3.1.2创建一张新的原理图图纸 ?执行菜单命令
New / Schematic 创建一张新的原理图文件。
?可以看到 Sheetl.SchDoc 的原理图文件，同时原理图文件夹自动添加到项目中。 ?执行菜单命令 File/Save As ，将新原理
SchLib 、PcbLib 、IntLib 。但 Miscellaneous Devices 」ntLib 禾
图文件保存在用户指定的位置。同时可以改变原理图文件名为555 .SchDoc 。此时看到一张空白电路图纸，打开原理图图纸设置对话框。
3. 1 .3查找元件
（ 1 ）SCH 设计界面的下方有一排按钮，单击Libraries （库）按钮，弹出如图库对话框。
（ 2 ）单击库对话框中的Search 按钮，弹出如图库搜索对话框，利用此对话框可以找到元件555 在哪个库中
（ 3 ）在Scope 选项区域中确认设置为Libraries on Path ，单击Path 右边的打开图标按钮，找到安装的Protel DXP 库的文件夹路径，女口C : \ Program Files \ Altium \ Library 。同时确认In elude subdirectories 复选项被选定。
（ 4 ）在Seach Criteria （搜索标准）选项区域中可以使用Name 、Description 、ModelType 、Model Name 组合来说明要搜索的元件，例如要搜索和555 元件相关的可以在Name 文本框中键入*555* 。
5 ）单击Search 按钮开始搜索，查找结果会显示在Result 对话框中，如图所示。能否找到所需要的元件关键在于输入的规则设置是否正确，一般尽量使用通配符以扩大搜索范围。
6 ）单击Install Library 按钮，TI Analog Timer Circuit . IntLib 库就添加到当前项目中。在当前项目中就可以取用该库中的所有元件。
在完成了对一个元件的查找后，可以按照555 电路原理图的要求，依次找到其他元件所属元件库，并进
行安装。
3.1 .4 添加或删除元件库
在库对话框中单击Libraries 按钮，弹出如图所示对话框，其中Ordered List of Installed Libraries 列表框中主要说明当前项目中安装了哪些元件库。
元件库在列表中的位置影响了元件的搜索速度，通常是将常用元件库放在较高位置，以便对其先进行搜索。
3.1.5 在原理图中放置元件
3.1 .6 设置元件属性
Designator 文本框右边的Visible 复选项是设置元件标识在原理图上是否可见，如果选定Visible 复选项，
则元件标识U1 出现在原理图上，如果不选中，则元件序号被隐藏。
3.1.7 放置电源和接地符号
3.1.8 绘制原理图
Net and Net Label （网络与网络名称）彼此连接在一起的一组元件引脚称为网络（net ）。
例如555 电路图中的NE555P 的第七脚、第六脚、R1 、C1 是连在一起的称为一个网络。网络名称实际上是一个电气连接点，具有相同网络名称的电气连接表明是连在一起的。网络名称主要用于层次原理图电路和多重式电路中的各个模块之间的连接。也就是说定义网络名称的用途是将两个和两个以上没有相互连接的网络，命名相同的网络名称，使它们在电气含义上属于同一网络。在印刷电路板布线时非常重要。在连接线路比较远或线路走线复杂时，使用网络名称代替实际走线使电路图简化。
Net i
Or
〕」
C-mcd
网络名称属性对话框
3.2设置项目选项
项目选项包括错误检查规则、连接矩阵、比较设置、ECO启动、输出路径和网络选项以及用户指定的任何
项目规则。
Error Reporti ng （错误报告）选项卡
Error Reporting用于报告原理图设计的错误，主要涉及下面几个方面：Violations Associated with Buses （总线错误检查报告）、Violatio ns Associated with Compo nents （元件错误检查报告）、Violatio ns Associated with Docume nts （文件错误检查报告）、Violatio ns Associated with Nets （网络错误检查报告）、Violatio ns Associated with Others （其他错误检查报告）、Violatio ns Associated with Parameters （参数错误检查报告）。?Options （选项）选项卡
Netlist Options 区域：有两个复选项分别为Allow ports to Name Nets 和Allow Sheet Entries to Name Nets 。
Allow ports to Name Nets表示允许用系统所产生的网络名来代替与输人输岀端口相关联的网络名。如果所设计的项目只是简单的原理图文档，不包含层次关系，可以选择此项。Allow Sheet Entries to Name Nets表示
允许用系统所产生的网络名来代替与子图入口相关联的网络名。该项为系统默认设置选项。
3.3编译项目当项目被编译时，在项目选项中设置的错误检查都会被启动，同时弹岀Message窗口显示错误信息。如果原
理图绘制正确，将不会弹岀Message窗口。
修改原理图后要重新编译。
除了通过画导线来进行电气连接之外，网络标号（Net Label）也具有电气连接特性。所谓网络标号，就是电
气接点，其用途是将两个或两个以上没有相互连接的网络，通过命名为同一网络标号的方法，使它们在意义上属于同一网
络。具有相同网络标号的电源、引脚、导线等在电气连接上是连接在一起的。在一些复杂应用
（如层次电路或多重式电路中各个模块电路之间的连接）中，直接使用导线连接方式，会使图纸显得杂乱无章，使用网络
标号则可以使得图纸清晰易读，这对于利用网络表进行印刷电路板自动布线时是非常重要的。导线或元件引脚和总线相连是
通过总线分支线（Bus Entry ）来实现的。
4.3元件的选择依据和布局原则
布局大致要考虑以下几个原则：
（1 ）按输入信号从左向右分布元件，输岀端在最右边；
（2）单电源在上，地线在下，双电源正极在上，负极在下；
（3）元件编号按电路功能模块编号，在简单的电路中也可以按上下左右顺序编号；
（4）元件在图纸中的摆放要分布均匀，排列整齐；
（5 ）元件的编号标注，参数及单位要符合行业规则。
100mils=2.54mm 其中1000mils=1lnches
铜膜导线（Track ）:简称导线，是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设计都是围
绕如何布置导线来完成的。
飞线：用来表示连接关系的线。它只表示焊盘之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具备实质性的电气连接关系。飞线在手工布线时可起引导作用，从而方便手工布线。飞线是在引入网络表后生成的，而飞线
所指的焊盘间一旦完成实质性的电气连接，则飞线自动消失。当同一网络中，部分电气连接断开导致网络不能完全连通时，系统就又会自动产生飞线提示电路不通。利用飞线的这一特点，可以根据电路板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线。
安全间距：进行印刷电路板的设计时，为了避免导线、过孔、焊点及元件的相互干扰，必须使它们之间留岀一定的距离，这个距离称之为安全间距( Cleara nee)。
铜膜导线具有实际的电气连接意义，并且具有网络标识，它的属性由设计规则决定；而直线虽然也具有实际
的电气连接意义，但是它不具有网络标识，且它的属性也不由设计规则决定，常用放置直线来绘制印制电路板的外形、元器件的轮廓和禁止布线层的边界等。
放置直线的常用方法有：
执行菜单命令【Place! /【Line】；
单击Plaeement栏上的放置直线按钮/
使用放置直线的快捷键P---〉L 绘制铜膜导线的具体方法有：
:执行菜单命令【Place! /【Interaetive Routing !；
:单击放置工具栏中的按钮。
:快捷键P-〉t
采用矩形填充可以实现在印制电路板上，大面积的接地或布置电源，用来提高印制电路板的可靠性和抗干扰性能。
在印制板上大面积的接地，还可以采用另外一种方法，就是放置多变形填充，它比放置矩形填充更灵活，可
以实现包地、屏蔽等多种印制电路板常用的功能。
禁止布线层用于定义放置元件和布线区域的，即定义电气边界。设计印制电路板前，一定要先定义禁止布线层。
Design-〉Board Options电气栅格(Electrical Grid )的尺寸一定要小于跳跃栅格( Snap Grid )的尺寸，但是两者也不能相差很大，只有这样，光标才能准确地捕获到所需的电气连接点。
6.5.3元件的手工布局与调整
元件的布局要考虑以下几个方面的问题。
(1)元件布局应便于用户的操作使用。
(2)尽量按照电路的功能布局。
3 )数字电路部分与模拟电路部分尽可能分开。
(4)特殊元件的布局要根据不同元件的特点进行合理布局。
5)应留岀电路板的安装孔和支架孔以及其他有特殊安装要求的元件的安装位置等。
设置好布线规则的参数后，还要对自动布线器进行初始化，也即选择相应的布线策略。执行菜单命令Auto Route —〉Setup，弹岀Situs自动布线器策略设置对话框。
DXP中自动布线器的布线策略由系统本身生成，一般不要去修改
设计规则的检测可以分为两种结果：一种是报表(Report)输岀，可以产生检测的结果报表；另一种是在线检测(On-Line )工具，也就是在布线的过程中对布线规则进行检测，防止错误产生。
7.4创建元器件的集成库文件
集成库的优点就是在调用一个元器件时可以同时查看该元器件的原理图符号、PCB图的封装形式、仿真模型
等。
利用交流小信号分析可以得到电路的幅频特性和相频特性注意：进行交流小信号分析之前，需要先计算
直流工作点(选择Operating Point Analysis即可)；一般，交流小信号分析的幅值取1V，相位取0，
这时系统的输岀量就是该仿真电路单元的传递函数。另外，利用交流小信号分析也可以对电路的阻抗特
性进行分析。
只有在选择了瞬态特性分析、交流小信号分析、直流传输特性分析时，选择参数扫描分析才有意义。
不论是在PCB 或是在原理图环境下，进行信号完整性分析，设计文件必须在工程当中，如果设计文件是作为Free Document 出现的，则不能运行信号完整性分析。
为了得到精确的结果，在运行信号完整性分析之前需要完成以下步骤：
1、电路中需要至少一块集成电路，因为集成电路的管脚可以作为激励源输出到被分析的网络上。像电阻、电容、电感等被动元件，如果没有源的驱动，是无法给出仿真结果的。
2、针对每个元件的信号完整性模型必须正确。
3、在规则中必须设定电源网络和地网络，具体操作见后。
4、设定激励源。
5、用于PCB 的层堆栈必须设置正确，电源平面必须连续，分割电源平面将无法得到正确分析结果，另外，要正确设置所有层的厚度。
设计中信号完整性应当注意的 6 点：
a. 对噪声敏感器件的物理隔离
b. 线路阻抗匹配及信号反射控制
c. 建议在设计中采用独立的电源及地电平层
d. 在PCB 布线中信号线避免走直角
e. 同一组信号线尽量保持在走线上等长
f. 在高速电路设计中，相邻的两条信号线的间距应符合3W 规则，即间距为信号线宽度的3 倍
g. 对电源做好退耦处理，选择容值足够大的，低ESR 的电容