第7章 印制电路板的设计

7.1.3 印制电路板设计的基本原则
印制电路板中元器件的布局、走线的质量，对电路板的抗干扰能力和 稳定性有很大的影响，所以在设计电路板时应遵循PCB设计的基本原 则。 1.元器件布局 元器件布局不仅影响电路板的美观，而且还影响电路的性能。在元器 件布局时，应注意以下几点： ▲ 按照关键元器件布局，即首先布置关键元器件，如单片机、DSP、 存储器等，然后按照地址线和数据线的走向布置其他元器件。 ▲ 高频元器件引脚引出的导线应尽量短些，以减少对其他元器件及电 路的影响。 ▲ 模拟电路模块与数字电路模块分开布置，不要混乱地放置在一起。 ▲ 带强电的元器件与其他元器件的距离尽量远一些，并布置在调试时 不易接触到的地方。 ▲ 对于重量较大的元器件，安装到电路板上时要加一个支架固定，防 止元器件脱落。 ▲ 对于一些发热严重的元器件，可以安装散热片。 ▲ 电位器、可变电容等元器件应放置在便于调试的地方。
2.布线 在布线时，应遵循以下基本原则： ▲ 输入端与输出端导线应尽量避免平行布线，以避免发生反馈耦合。 ▲ 对于导线的宽度，应尽量宽些，最好取15mil以上，最小不能小于 10mil。 ▲ 导线间的最小间距是由线间绝缘电阻和击穿电压决定的，在条件允 许的范围内尽量大一些，一般不能小于12mil。 ▲ 微处理器芯片的数据线和地址线尽量平行布线。 ▲ 布线时走线尽量少拐弯，若需要拐弯，一般取45度走向或圆弧形。 45 在高频电路中，拐弯时不能取直角或锐角，以防止高频信号在导线拐 弯时发生信号反射现象。 ▲ 在条件允许范围内，尽量使电源线和接地线粗一些。
7.4.3 环境参数设置
在设计PCB板之前，除了要设置电路板的板层参数外，还需要设置环境参数。 执行菜单命令Design→Board Options, 或者在PCB图纸编辑区内单击鼠标右键， 在弹出的快捷菜单中选择Option→Board Options命令，打开Board Options （PCB板选项）对话框。 在该对话框中有7个选项区域，用于设置电路板设计的一些基本环境参数。其 主要设置及功能如下： ▲ Measurement Unit（测量单位）：用于选择设计中使用的测量单位。 ▲ Snap Grid（捕获网格）：用于设置图纸捕获网格的距离，即工作区的分辨率， 也就是鼠标移动时的最小距离。 ▲ Component Grid（元器件网格）：用于设置X和Y方向的元器件网格值，一般 选择采用系统默认值。 ▲ Electrical Grid（电气网格）：用于系统在给定的范围内进行电气节点的搜索和 定位，系统默认值为8mil。 ▲ Visible Grid（可视网格）：该选项区域中的 Markers 选项用于选择所显示网 格的类型，有两种选择，一种是Lines线状网格，另一种是Dots 点状网格。 ▲ Sheet Position（图纸位置）：该选项区域中的X和Y用于设置从图纸左下角到 PCB板左下角的x坐标和y坐标的值，Width用于设置PCB板的宽度，Height用 于设置PCB 板的高度。 ▲ Designator Display（标识符显示）：用于选择元器件标识符的显示方式，有 两种选择，Display Physical Designators按物理方式显示和Display Logical Designators按逻辑方式显示。
1.主菜单 PCB编辑环境的主菜单与电路原理图编辑环境的主菜单风格类似，不同的是提 供了许多用于PCB编辑操作的功能选项。在PCB设计过程中，各项操作都可以 通过主菜单栏中的相应命令来完成。对于菜单中的各项具体命令将在以后用到 的地方作详细的讲解。 2.PCB标准工具栏 PCB编辑环境的标准工具栏。该工具栏为用户提供了一些常用文件操作的快捷 方式。 3.布线工具栏 该工具栏主要用于PCB布线时放置各种图元。 4.实用工具栏 该工具栏中包括6个按钮，每一个按钮都有一个下拉工具栏。 5.过滤器工具栏 该工具栏可以根据网络、元器件号或者元器件属性等过滤参数，使符合条件的 图元在编辑区内高亮显示，不符合条件的部分则变暗。 6.导航工具栏 该工具栏主要用于实现不同界面之间的快速切换。 7.层次标签 单击层次标签，可以显示不同的层次图纸。每层的元器件和走线都用不同颜色 加以区分，便于对多层次电路板进行设计。
7.2 PCB编辑环境
7.2.1 启动印制电路板编辑环境
在Altium Designer 6.0系统中，打开一个PCB文件后，即可进入到印制 电路板的编辑环境中。 执行菜单命令File→Open，在弹出的对话框中选择一个PCB文件。 单击 按钮以后，系统打开一个PCB文件，进入到PCB编辑环境。
7.2.2 PCB编辑环境界面介绍
7.3 利用PCB板向导创建PCB文件
Altium Designer 6.0 为用户提供过了PCB板向导，帮助用户在向导的指 引下创建PCB文件。通过向导创建PCB文件是最简单也是最常用的方法， 用户可以在创建的过程中，设置PCB外形、板层、接口等参数。 通过PCB向导创建PCB文件的具体步骤如下： ① 打开Files面板，在面板的New From Template栏中单击PCB Board Wizard按钮，打开PCB Board Wizard对话框。 ② 单击对话框中的 按钮，进入选择PCB尺寸单位对话框， Imperial表示尺寸单位为英制mil，Metric尺寸单位为公制毫米。 ③ 设置完成后，单击对话框中的 按钮，进入选择PCB模板对话框。 在该对话框中可以选择系统提供的标准模板，单击一个模板后，在右侧 的列表框中可以预览该模板。这里我们选择Custom，自定义PCB规格。 ④ 选择Custom模版后，单击对话框中的 按钮，进入选择PCB细节 对话框。 ⑤ 设置完成后，单击对话框中的 按钮，进入设置电路板层对话框。 ⑥ 设置完成后，单击对话框中的 按钮，进入过孔风格设置对话框。
2.设定电气边界 在PCB板元器件自动布局和自动布线时，电气边界是必需的，它界定 了元器件放置和布线的范围。 设定电气边界的步骤如下： ① 在前面设定了物理边界情况下，单击板层标签的Keep-Out Layer 标签，将其设定为当前层。 ② 执行菜单命令Place→Keepout→Track，光标变成十字形，绘制出 一个封闭的多边形。 ③ 绘制完成后，单击鼠标右键退出绘制状态。 此时，PCB板的电气边界设定完成。
第7章 印制电路板的设计
7.1 印制电路板的设计基础
7.1.1 印制电路板的概念
印制电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）是以绝缘覆铜板为材 料，经过印制、腐蚀、钻孔及后处理等工序，在覆铜板上刻蚀出PCB 图上的导线，将电路中的各种元器件固定并实现各元器件之间的电气 连接，使其具有某种功能。随着电子设备的飞速发展，PCB越来越复 杂，上面的元器件越来越多，功能也越来越强大。 印制电路板根据导电层数的不同，可以分为单面板、双面板和多层板3 种。 单面板：单面板只有一面覆铜，另一面用于放置元器件，因此只能利 用覆了铜的一面设计电路导线和元器件的焊接。 双面板：双面板是一种双面都覆有铜的电路板，分为顶层Top Layer和 底层Bottom Layer。 多层板：如果在双面板的顶层和底层之间加上别的层，如信号层、电 源层或者接地层，即构成了多层板。
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⑦ 设置完成后，单击对话框中的 按钮，进入元器件和布线逻辑 设置对话框。 ⑧ 设置完成后，单击对话框中的 按钮，进入导线和过孔默认尺 寸设置对话框。 ⑨ 设置完成后，单击对话框中的 按钮，进入电路板向导完成对 话框。在该对话框中，单击 按钮，完成PCB文件创建。 ⑩ 此时系统根据前面的设置自动生成一个默认名为PCB1.PcbDoc的 文件，同时进入到PCB编辑环境中。
7.1.2 印制电路板的设计流程
印制电路板的设计流程。
绘制电路原理图
元器件手工布局
规划电路板
设置布线规则
设置参数
自动布线
定义元器件封装
手工布线
生成并加载网络报表
生成报表文件
元器件自动布局
文件保存，打印输出
（1）绘制电路原理图 电路原理图是设计印制电路板的基础，此工作主要在电路原理图的编 辑环境中完成。 （2）规划电路板 印制电路板是一个实实在在的电路板，其规划包括电路板的规格、功 能、工作环境等诸多因素。因此，在绘制电路板之前，用户应该对电 路板有一个总体的规划。 （3）设置参数 主要是设置电路板的结构及尺寸、板层参数、通孔的类型、网格大小等。 （4）定义元器件封装 原理图绘制完成后，正确加入网络报表，系统会自动地为大多数元器 件件提供封装。 （5）生成并加载网络报表 网络报表是连接电路原理图和印刷电路板设计之间的桥梁，是电路板 自动布线的灵魂。 （6）元器件自动布局 元器件自动布局是由电路原理图根据网络报表转换成的PCB图。
7.4.4 PCB板边界设定
PCB板边界设定包括PCB板物理边界设定和电气边界设定两个方面。物 理边界用来界定PCB板的外部形状，而电气边界用来界定元器件放置和 布线的区域范围。 1.物理边界设定 执行菜单命令Design→Borad Shape，系统弹出PCB板形状设定命令。 Redefine Borad Shape：用于重新定义PCB板形状。我们可以使用该命 令来重新设定PCB板的形状，具体操作如下： ▲ 执行该命令，光标变成十字形，原来的PCB板变成绿色。 ▲在编辑区的绿色区域内单击鼠标，确定一点作为PCB板的起点。 ▲移动光标到合适位置，再次单击鼠标，确定第二点。依次下去，绘制 出一个封闭的多边形。 ▲ 绘制完成后，单击鼠标右键退出绘制状态。此时，PCB板的形状就重 新确定了。
7.2.3 PCB面板
Mask：若选中该复选框，则符合参数的图元将高亮显示，其他部分则 变暗。过滤掉的图元不能被选择编辑，该复选框在From-To编辑器中 不能使用。 Select：若选中该复选框，则图元在高亮的同时被选中。该复选框在 From-To编辑器中也不能使用。 Zoom：该复选框主要用于决定编辑区内的取景是否随着选中图元区域 的大小进行缩放，从而使选中的图元充满整个编辑区。 Clear Exist：若选中该复选框，则每次选取新图元时，上次选中的图 元将退出高亮状态，否则上一次的图元仍然保持高亮状态。 Apply：该按钮用于在更改参数或者复选框后，单击刷新显示。 Clear：该按钮用于清除选中图元，使其退出高亮状态。