电路设计CAD印制电路板设计初步
利用CAD进行电路图和PCB设计的技巧
利用CAD进行电路图和PCB设计的技巧在工程领域，电路图和PCB（Printed Circuit Board）设计是不可或缺的环节。
在过去，这些设计常常是通过手工绘制完成，需要耗费大量的时间和精力。
然而，随着计算机辅助设计（CAD）技术的进步，现在可以利用CAD软件来简化这个过程并提高效率。
本文将介绍一些在利用CAD软件进行电路图和PCB设计时的实用技巧。
首先，让我们关注电路图设计。
电路图是电路元件及其连接关系的图形表示。
为了让电路图更直观和易懂，我们可以使用不同的线型和颜色来区分不同类型的连接。
比如，可以使用实线表示电源线路，虚线表示信号线路，这样可以避免混淆。
此外，我们还可以通过给元件添加文字标签来标识其名称和参数，以便于后续的调试和维护工作。
CAD软件通常提供了丰富的线型和图形对象库，方便我们创建符合要求的电路图。
另外一个重要的方面是PCB设计，即将电路图中的元件布局转化为电路板上的实际布局。
PCB设计需要考虑元件之间的距离、走线的路径以及信号的干扰等因素。
在CAD软件中，我们可以使用各种布局工具来帮助我们完成这个任务。
例如，可以使用自动布局工具来自动调整元件的位置，使得布局更加紧凑和合理。
同时，还可以使用走线工具来完成信号线的布线，确保信号的传输效果。
CAD软件通常还提供了不同层级的布线，方便我们进行多层电路板的设计和布线。
此外，在进行电路图和PCB设计时，我们还可以利用CAD软件提供的仿真功能来验证设计的正确性。
通过在CAD软件中建立电路模型，并进行仿真计算，我们可以评估电路的性能和稳定性。
这有助于提前发现潜在的问题，并及时进行修正。
同时，CAD软件还可以生成BOM （Bill of Materials）表，方便我们统计所需元件的数量和型号，以便后续的采购和制造工作。
在利用CAD软件进行电路图和PCB设计时，还有一些实用技巧值得注意。
首先，要进行规范化的命名和标注。
使用有意义的元件名称和引脚标号，可以使整个设计更易于理解和维护。
简述印制电路板设计的一般步骤
简述印制电路板设计的一般步骤
印制电路板（PCB）是电子设备中重要的组成部分，它是一种将电子器件连接起来并传递电信号的基础。
PCB的设计过程涉及到多个步骤，以下是一般的设计步骤：
1. 确定电路板功能和规格：在设计之前，需要明确电路板的具体功能和使用要求。
例如，需要确定板子的尺寸、层数、器件数量和布局等。
2. 绘制电路图：根据电路板的功能和规格，绘制相应的电路图。
在电路图中标注电子器件的品牌、型号和连接方式等。
3. 生成网络表：将电路图中的器件和引脚信息转换为电子设计自动化（EDA）软件可以识别的网络表。
4. 布局设计：基于电路图和网络表，进行电路板的布局设计。
在此阶段，需要考虑器件的尺寸、引脚位置、电路走线和距离等因素。
5. 连接设计：在布局完成后，根据电路图和网络表，进行电路板的连线设计。
需要注意连线的路径、长度和电流等参数。
6. 地面平面设计：在连线完成后，设计电路板的地面平面。
地面平
面可以降低电磁干扰和噪音。
7. 生成PCB图形文件：将电路板设计转换为PCB图形文件，如Gerber文件等，以便进行后续的制造和生产。
8. 生产电路板：根据PCB图形文件，进行电路板的制造和生产。
生产过程包括刻蚀、钻孔、贴膜、印刷等。
9. 测试和调试：制造完成后，进行电路板的测试和调试，检查电路板的功能和性能是否符合要求。
以上是印制电路板设计的一般步骤，设计过程需要严谨、细致和耐心。
在进行电路板设计时，需要多方面考虑，以确保电路板正常工作和稳定运行。
电子线路CAD实用教程-基于Altium Designer平台 印制电路板设计初步
第6章 印制电路板设计初步
6.1.2印制板种类及结构
印制板种类很多，根据导电层数的不同，可将印制板分为单面电路板（简称单面板 ）、双面电路板（简称双面板）和多层电路板。
(a) 单面板
(b) 双面板
(c) 四层板
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第6章 印制电路板设计初步
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第6章 印制电路板设计初步
(6) 设置了过孔形式后，在图6.2.8所示窗口内，选择板上元件安装方式。
图6.2.8 板上元件安装方式
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第6章 印制电路板设计初步
6.2.1 利用菜单命令创建PCB文件
在Altium Designer状态下，执行“File”菜单下的“New\PCB”命令，即可创建新的、 空白的PCB文件(.PcbDoc)，并进入PCB编辑状态，如图6.2.1所示。
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图6.2.1 Altium Designer编辑器窗口
第6章 印制电路板设计初步 (3) 单击图6.2.3中的“Next>”按钮，在图6.2.4所示窗口内，选择PCB板类型。
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图6.2.4 选择PCB板类型
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第6章 印制电路板设计初步 (4) 选择PCB类型及尺寸后，在图6.2.6所示窗口内，选择PCB的板层结构。
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印制电路板图的设计
AXIAL0.3
RES2
2k
R2
AXIAL0.3
CON16
16PIN
RP1
IDC16
CON20
20PIN
J1
IDC20
CRYSTAL
32768
Y1
RAD0.3
POT2
56k
R3
VR2
图 设置电气规则检查对话框
首先建立一个新的设计数据库，再建立原理图文件，然后画图。画图过程中，注意将元件封装输入元件属性对话框。完成的电路原理图如图所示。
图6.2.1 电路原理图
表 元件封装表
元件名Lib Ref
元件型号Part Type
元件编号Designator
元件封装Footprint
DIODE
IN4001
D1
DIODE0.4
CAP
1u
C1
RAD0.1
ELECTRO1
2200u
C2
RB.2/.4Nຫໍສະໝຸດ N2N2222Q1
TO-52
RES2
2k
步骤七：自动布线。 执行Auto Route/All，在弹出的对话框中使用默认设置，直接点Route All，即可完成自动布线。布线后的电路板图如图所示。
步骤八：补泪滴、敷铜和尺寸标注等。 执行菜单命令“Tools/Teardrops/Add”,将弹出如图所示的对话框，使用默认设置，直接点OK即可完成补泪滴。 切换到TopLayer，执行Place/Polygon Plane，连接网络选择VCC，其他的按默认设置，如图所示。点OK，在电路板上画一个封闭区域，则在顶层完成敷铜，也就是大面积增加VCC网络。 同样的方法在底层敷铜，连接到GND。 标注电路板尺寸，完成电路板的绘制。完成补泪滴、敷铜并标注尺寸后的电路板如图所示。。
印制电路板图-设计
操作1 印制电路板图设计的方法和基本要求
（1）印制电路板图设计的方法 印制电路板图的设计有手工设计与计算机辅助设计（CAD）方
法两种。 最原始的是手工印制电路板图。这比较费事，往往要反复几
次，才能最后完成。在没有其他绘图设备时也可以采用，这种手 工印制电路板图方法对刚学习印制电路板图设计者来说也是很有 帮助的。
计算机辅助设计完成印制电路板图，也就是平常所说“电子 线路CAD”这门课程。目前应用比较流行，并且有多种软件，功能 各异。
操作1 印制电路板图设计的方法和基本要求
（2）印制电路板图的设计基本要求 印制电路板图设计的具体要求，如表3-7所示。
操作2 印制电路板布局的设计原则
在确定印制电路板所需的尺寸后，根据原理图，将特殊元件 的位置初步确定下来，再确定其他各个元器件位置。最后，根据 电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。
具体的印制电路板布局的设计原则，如表3-8所示。
单电击子输 产入 您品的设封计面与副制标作题
利用CAD进行电路板布局设计的实用方法
利用CAD进行电路板布局设计的实用方法电路板布局设计是电子产品开发过程中非常重要的一环。
它关系到电路板的功能性、可靠性以及电磁兼容性等方面。
在过去，电路板布局设计通常手工完成，效率低下且容易出错。
而现在，借助计算机辅助设计（CAD）软件，设计师可以更高效地完成电路板布局设计。
本文将介绍一些利用CAD进行电路板布局设计的实用方法。
首先，选择合适的CAD软件是关键。
目前市面上有许多成熟的CAD软件，例如Altium Designer、Eagle、PADS等。
这些软件功能强大且易于操作，可以满足不同级别设计的需求。
根据项目规模和预算选择合适的CAD软件非常重要。
接下来，创建电路板布局设计的基本文件。
打开CAD软件后，首先需要创建一个新的工程文件。
在文件中，包含了电路板的尺寸、层数、焊盘规格等基本信息。
这些信息将为后续的布局设计提供准确的参考。
然后，导入元器件库。
在CAD软件中，需要导入电子元器件的库文件。
这些库文件中包含了各种常见的电子元器件的封装图案和参数。
导入元器件库后，可以根据具体设计要求选择合适的元器件。
接下来，进行元器件布局。
在CAD软件中，可以通过拖放的方式将元器件放置在电路板上。
在布局过程中，需要考虑电路元器件之间的布线长度、信号传输的路径、电源和地线的布局等因素。
合理的电路板布局可以提高信号传输的稳定性，减少电磁干扰。
在进行布局时，可以使用CAD软件提供的自动布局工具。
这些工具可以根据设计要求和规则自动进行元器件布局，提高设计效率。
但是需要注意的是，自动布局工具可能无法满足复杂电路板设计的需求，因此需要设计师手动调整布局。
完成元器件布局后，进行电路网的布线。
电路板布线是决定电路板性能的关键因素之一。
良好的布线可以降低电路噪声、提高信号传输的可靠性。
在CAD软件中，可以通过手动布线或自动布线工具进行电路网的连线。
手动布线需要设计师根据设计要求选择线的路径，进行适当的绕线和跳线。
自动布线工具可以根据设计规则自动生成布线路径，提高效率。
电路CAD第5章印刷电路板设计基础
09.01.2021
整理课件
6
多层板剖面
Top Layer (元件面)
针脚式元件
SMD元件
Via (过孔) 铜膜（敷铜板） 焊锡
印刷电路板
整理课件
焊盘 过孔
12
PCB图例
Via
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Pad
整理课件
Clearance
13
5.1 PCB的基本设计流程
如果加载网络表时提示有错！▲
准 备 原 理 图 和 网 络
电 路 板 参 数 的 设 置
电 路 板 的 规 划
网 络 表 的 导 入
元 器 件 的 布 局
布 线
检 查 与 手 工 调 整
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飞线/预拉线 （Ratsnest）
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焊盘（Pad）： 作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚。
过孔（Via）： 作用是实现不同板层间的电气连接。过孔主要有3种。
➢ 穿透式过孔、通过过孔（Through）： 从顶层一直打到底层的过孔。
➢ 盲孔（Blind）： 从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从某个中间层通
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整理课件
3
印刷电路板 (PCB) 的设计是电路设计的最终目的， 想要让设计的电路投入实际的应用，就必须将它转化为 印刷电路板！
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整理课件
4
印刷电路板的分类 根据板材的不同，可将印刷电路板分为纸质覆铜板、
电子CAD课件印制电路板——(PCB)设计
装入网络表，自动调入元件封装 检查并排除装入网络表时的错误
注意：电路中的元器件 所用封装一定要和已添 加的封装库中的封装保 持一致！
IV.
网络表时常见错误及其含义
在装入网络表时常见错误及其含义如表下所示。当出现错误时，要看清楚错在哪里，找出原因。一般情况下，先检查 一下所需要的封装库是否都打开，再回到原理图中修改有错元件的封装或者网络连接的错误，重新生成网络表，再次 在PCB图中装入网络表，直至装入网络状态栏显示All macros validated。
提示信息
A. B. C. D. E. F. Footprint not found in library Component not found Component already exists Net not found Net already exists Warning Alternative footprint xxx used instead of
返回
10、自动布局，手工调整
自动布局设置 单击Tools/Auto Placement/Auto Placer命令，选中Cluster Place,单击OK
九、绘制电气、物理边界和安装定位孔
十、保存文件
1．保存PCB文件 选择File/Save或File/Save All命令，或者单击按钮， 就可保存所设计的PCB文件。 2．PCB文件的导出 如果要将所设计的PCB图加工出来，一般将它导出， 得到单独的PCB文件，这样文件小些，便于传送和保 密。 在PCB文件是当前文件的情况下，选择File/Export命 令，然后输入导出文件的文件名。
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将印制板分为单面电路板（简称单面板）、双面电路 板（简称双面板）和多层电路板；根据覆铜板基底材 料的不同，又可将印制板分为纸质覆铜箔层压板和玻 璃布覆铜箔层压板两大类。此外，采用挠性塑料作基 底的印制板称为挠性印制板，常用做印制电缆。
第5章 印制电路板设计初步
(a)
图5-1 单面、双面及多面印制电路板剖面
第5章 印制电路板设计初步
(b)
图5-1 单面、双面及多面印制电路板剖面
第5章 印制电路板设计初步
(c)
图5-1 单面、双面及多面印制电路板剖面
第5章 印制电路板设计初步
双面板的结构如图5-1(b)所示，基板的上下两面均 覆盖铜箔。因此，上、下两面都含有导电图形，导电 图形中除了焊盘、印制导线外，还有用于使上、下两 面印制导线相连的金属化过孔。在双面板中，元件也 只安装在其中的一个面上，该面同样称为“元件面”， 另一面称为“焊锡面”。在双面板中，需要制作连接 上、下面印制导线的金属化过孔，生产工艺流程比单 面板多，成本高。
第5章 印制电路板设计初步
随着集成电路技术的不断发展，元器件集成度越 来越高，引脚数目迅速增加，电路图中元器件连接关 系越来越复杂。此外，器件工作频率也越来越高，双 面板已不能满足布线和电磁屏蔽要求，于是就出现了 多层板。在多层板中导电层的数目一般为4、6、8、10 等，例如在四层板中，上、下面（层）是信号层（信 号线布线层），在上、下两层之间还有电源层和地线 层，如图5-1(c)所示。
第5章 印制电路板设计初步
5.2 Protel99 PCB的启动及窗口认识
在Protel99状态下，单击“File”菜单下的“New”命 令 ， 然 后 在 如 图 1-6 中 所 示 的 窗 口 直 接 双 击 “ PCB Document”（PCB文档）文件图标，即可创建新的PCB 文件并打开印制板编辑器。
第5章 印制电路板设计初步
5.1.2 印制板材料 根据覆铜板基底材料的不同，可以将印制板分为
纸质覆铜箔层压板和玻璃布覆铜箔层压板两大类。它 们都是使用粘结树脂将纸或玻璃布粘在一起，然后经 过加热、加压工艺处理而成。
目前常用的粘结树脂主要有酚醛树脂、环氧树脂 和聚四氟乙烯树脂三种。
第5章 印制电路板设计初步
第5章 印制电路板设计初步
第5章 印制电路板设计初步
5.1 印制板设计基础 5.2 Protel99 PCB的启动及窗口认识 5.3 手工设计单面印制板——Protel99
PCB基本操作
第5章 印制电路板设计初步
5.1 印制板设计基础
印制板也称为印制线路板或印制电路板，通过印 制板上的印制导线、焊盘及金属化过孔实现元器件引 脚之间的电气连接。由于印制板上的导电图形（如元 件引脚焊盘、印制连线、过孔等）以及说明性文字 （如元件轮廓、序号、型号）等均通过印制方法实现， 因此称为印制电路板。
第5章印制电路板设计初步
在多层板中，可充分利用电路板的多层结构解决 电磁干扰问题，提高了电路系统的可靠性；由于可布 线层数多，走线方便，布通率高，连线短，印制板面 积也较小（印制导线占用面积小），目前计算机设备， 如主机板、内存条、显示卡等均采用4或6层印制电路 板。
第5章 印制电路板设计初步
第5章 印制电路板设计初步
使用环氧树脂粘结的玻璃布覆铜箔层压板称为覆铜 箔环氧玻璃布层压板。这是目前使用最广泛的印制电路 板材料之一，它具有良好的电气和机械性能，耐热，尺 寸稳定性好，可在较高温度下使用。因此，广泛用作各 种电子设备、仪器的印制电路板。
使用聚四氟乙烯树脂粘结的玻璃布覆铜箔层压板称 为覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板。由于其介电性能好 （介质损耗小、介电常数低），耐高温（工作温度范围 宽），耐潮湿（可以在潮湿环境下使用），耐酸、碱 （即化学稳定性高），是制作高频、微波电子设备印制 电路板的理想材料，只是价格较高。
使用酚醛树脂粘结的纸质覆铜箔层压板称为覆铜 箔酚醛纸质层压板，其特点是成本低，主要用作收音 机、电视机以及其他电子设备的印制电路板。
使用环氧树脂粘结的纸质覆铜箔层压板称为覆铜 箔环氧纸质层压板。覆铜箔环氧纸质层压板的电气性 能和机械性能均比覆铜箔酚醛纸质层压板好，也主要 用在收音机、电视机以及其他低频电子设备中。
在多层电路板中，层与层之间的电气连接通过元 件引脚焊盘和金属化过孔实现，除了元件引脚焊盘孔 外，用于实现不同层电气互连的金属化过孔最好贯穿 整个电路板，以方便钻孔加工，在经过特定工艺处理 后，不会造成短路。在如图5-1(c)所示的四层板中，给 出五个不同类型的金属化过孔。例如，用于元件面上 印制导线与电源层相连的金属化过孔中，为了避免与 地线层相连，在该过孔经过的地线层上少了一个比过 孔大的铜环（很容易通过刻蚀工艺实现）。
第5章 印制电路板设计初步
单面板的结构如图5-1(a)所示，所用的覆铜板只有 一面敷铜箔，另一面空白，因而也只能在敷铜箔面上 制作导电图形。单面板上的导电图形主要包括固定、 连接元件引脚的焊盘和实现元件引脚互连的印制导线， 该面称为“焊锡面”——在Protel99 PCB编辑器中被称 为“Bottom”（底）层。没有铜膜的一面用于安放元件， 因此该面称为“元件面”——在Protel99 PCB编辑器中 被称为“Top”（顶）层。
第5章 印制电路板设计初步
通过一定的工艺，在绝缘性能很高的基材上覆盖 一层导电性能良好的铜薄膜，就构成了生产印制电路 板所必需的材料——覆铜板。按电路要求，在覆铜板 上刻蚀出导电图形，并钻出元件引脚安装孔、实现电 气互连的过孔以及固定整个电路板所需的螺丝孔，就 获得了电子产品所需的印制电路板。m
第5章 印制电路板设计初步
第5章 印制电路板设计初步
当然，如果设计文件包(.ddb)内已经含有PCB文件， 在“设计文件管理器”窗口内直接单击相应文件夹下 的PCB文件图标来打开PCB编辑器，并进入对应PCB文 件的编辑状态。
Protel99印制板编辑窗口如图5-2所示，菜单栏内 包含了“File”（文件）、“Edit”（编辑）、“View” （浏览）、“Place”（放置）、“Design”（设计）、 “Tools”（工具）、“Auto Route”（自动布线）等， 这些菜单命令的用途将在后续操作中逐一介绍。