第5章 印制电路板的设计5.1 PCB的文档操作5.1.1 创建PCB文件 从原理图编辑器切换到PCB编辑器之前，需要创建一个新的P
CB文件。创建新的PCB文件的方法与创建电路原理图文件的方法类似。具体步骤如下： 1.在Protel 2004设计管理器环境下执
行菜单命令File→New→PCB,进入印制电路板编辑器。 这里，在D:\两级放大\两级放大.PrjPcb项目下，执行菜单命令F
ile→New→PCB，系统切换成如图5-2所示PCB编辑器界面。生成的PCB图默认文件名为PCB1.PdbDoc。 2.执
行菜单命令File→Save或File→Save As，系统弹出如图5-3所示“保存PCB文件”对话框。 3.在该对话框内，
选择文件存储路径（本例选择D：\两级放大），以及另起的文件名（本例为两级放大），单击“保存”按钮，完成重命名操作。5.1 PCB
的文档操作5.1.2 导入其他PCB文档图5-4 导入PCB文件对话框 如果已经设计好了一个PCB图，并保存为一个文件，现
希望将该文件添加到当前项目中，只需执行菜单命令Project→Add to Project，选择已有的PCB文件，添加到当前项目中
。 例如现有一个PCB图，文件名及路径为：E：\源文件\无线话筒.PcbDoc，要添加到当前E:\两级放大\两级放大.PrjPc
b项目下，则执行菜单命令Project→Add Existing to Project或将鼠标放在项目管理的“两级放大.PrjPc
b”上点击鼠标右键出现菜单，选取Add Existing to Project…，系统弹出如图5-4所示对话框。 在对话框内
查找范围选择路径（E：\源文件），选取要导入的PCB文件（无线话筒.PcbDoc），单击“打开”按钮，即可将该文件导入到当前项目中
。5.1 PCB的文档操作5.1.3 PCB图编辑环境5.1 PCB的文档操作1.PCB菜单栏及工具栏 ⑴ 菜单栏 PC
B编辑器菜单栏如图5-5所示 PCB编辑器菜单栏涵盖了PCB设计系统的全部功能，包括文档操作、编辑、界面缩放、项目管理、放置工具
、设计参数设置、规则设置、板层设置、布线工具、自动布线、报表信息、窗口操作和帮助文件等。5.1 PCB的文档操作 ⑵ 主工具
栏 PCB编辑器中的工具栏有以下几种：标准工具栏（PCB Standard）、放置工具栏（Placement）、工程工具栏(P
roject)、过滤器工具栏（Filter）、尺寸工具栏（Dimensions）、元件排列工具栏（Component Placem
ent）、寻找选择对象工具栏（Find Selection）、间距设置工具栏（Rooms）和仿真工具栏(SI)。所有的工具栏都可以
在编辑区窗口内任意浮动，并设定放在任何适当的位置，也可以根据使用习惯，将不同的工具栏按一定顺序摆放。在进行PCB设计时，不是所有的
工具栏都会用到，可将不使用的工具栏关闭，使工作界面更加清晰整洁。一般把经常用到的标准工具栏、工程工具栏和放置工具栏打开，如图5-6
所示。 ⑶ 文档标签 每个打开的文档都会在设计窗口顶部有自己的标签，右击标签可以关闭、修改成平铺打开的窗口，如图5-7所示
⑷ 工作层标签 在PCB编辑器窗口工作区的下方，有工作层面切换标签。通过单击相应的工作层，可在不同的工作层之间进行切换，当前工作
层为顶层（Top Layer），如图5-8所示。5.1 PCB的文档操作5.1 PCB的文档操作 2.PCB编辑器的画面管理
所谓画面管理就是指工作平面的移动、放大、缩小和刷新等操作，PCB编辑器的画面管理主要包括画面的移动和缩放等。 ⑴ 画面的移动
在PCB板的设计过程中，常常需要移动工作窗口中的画面，以便观察图纸的各个部分，常用移动的方法有以下两种：利用工作窗口的滚动条移
动和利用导航器移动。 ① 利用工作窗口的滚动条移动：利用工作窗口的滚动条移动的方法与Windows操作系统下Office软件操作
方法相同。 ② 利用导航器（Navigator）移动：导航器下部的小窗口显示的是整张图纸，如图5-9所示。 ⑵ 画面的缩放
当需要观察图纸局部线路图的具体情况、对线路图做出进一步调整、修改时，往往要对这部分线路图做局部放大，而观察图纸全局时需要缩小。
在Protel 2004中，可以通过快捷键放大，也可以单击工具栏中的图标放大，还可以通过执行菜单命令放大。 ① 常用的缩放快捷键
有：放大（Page UP键），缩小（Page Down键）以及画面更新（End键）等。放大和缩小都是以当前光标所在位置为中心进行的
缩放。值得说明的是，当系统处于其他命令状态下，鼠标无法移出工作区时，必须用快捷键进行缩放操作。 ② 利用View菜单或工具栏进行
缩放：在View菜单中，提供了多种手段的缩放操作，操作方法与原理图类似。5.1 PCB的文档操作5.2 工作层的设置 Pro
tel 2004为多层印制电路板设计提供了多种不同类型的工作层面，包括32个信号层，16个内层电源/接地层、16个机械层和10个辅
助层等。用户可在不同的工作层上执行不同的操作。 执行菜单命令Design→Board Layers & Colors…，显示如图
5-10所示的对话框，其中只显示用到的信号层、电源层、机械层、阻焊层和助焊层以及丝印层，并显示各层的颜色设置和图纸设置。5.2.1
工作层分类5.2 工作层的设置1.信号层（Signal Layers） 信号层包括顶层、底层和中间层，主要用于放置与信号有
关的电气元素，共有32个信号层。其中顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）可以放置元件和铜膜导线，中间工作层
只能用于布置铜膜导线。 系统默认打开的信号层仅有顶层和底层，如果需要打开其他信号层，可以执行菜单命令Design→Layer S
tack Manager…（层栈管理）,显示如图5-11所示的Layer Stack Manager对话框，单击Add Layer
s按钮可添加信号层。5.2 工作层的设置2.内部电源层（Internal Plane） 内部电源层主要用于布置电源及接地线，故
也称为内部电源/接地层。如果用户绘制多层板，则在5-11所示的Layer Stack Manager对话框中单击Add Plane
按钮，可以添加内部电源层。添加后，该层显示在Board Layers & Colors…对话框的Signal Layers栏中。3
.机械层（Mechanical Layers） Protel 2004为用户提供了16个机械层。常用来定义电路板的轮廓、放置各种
文字说明等。在制作PCB时，系统默认打开的机械层有一层。4.禁止布线层（Keep Out Layer） 禁止布线层用于设定电路板
的电气边界，此边界外不会布线。没有此边界，就不能使用自动布线功能，即使采用手工布线，在电气规则检查时也会报错。5.丝印层（Over
lay） 丝印层主要用于放置元件的外形轮廓、文字代号等，包括顶层丝印层（Top Overlay）和底层丝印层（Bottom Ov
erlay）两种。6.阻焊层和助焊层（Mask Layers） Protel 2004提供的阻焊层和助焊层有顶层助焊层（Top
Paste）、底层助焊层（Bottom Paste）、顶层阻焊层（Top Solder）和底层阻焊层（Bottom Solder）
等。7.其他工作层 Protel 2004除了提供以上的工作层以外，还提供了下列三种涂层： ⑴ Drill Guide主要用来
选择绘制钻孔导引层。 ⑵ Drill Drawing主要用来选择绘制钻孔涂层。 ⑶ Multi-Layer用于设置是否显示复合
层、如果不选择此项，焊盘及过孔就无法显示出来。5.2 工作层的设置5.2.2 工作层的设置5.2 工作层的设置 在进行设置
时，用户不能混淆电路板工作层与单面板、双面板和多层板的关系。单面板、双面板和多层板的概念是指电路板中所含导电图层的多少，而电路板的
工作层中只有信号层（Signal Layers）和内部电源层（Internal Planes）属于导电图层。 在实际的PCB设计
中，不可能用到所有工作层，用户需要自己进行工作层的设置。工作层的设置通常是由Board Layers and Colors对话框（
图5-10）和Layer Stack Manager对话框（图5-11）综合来完成的。一般情况下： 单面板设计应打开底层、顶层丝
印层、禁止布线层和机械1层等。 双面板设计应打开顶层、底层、顶层丝印层、禁止布线层、机械1层和复合层等。 四层板设计打开顶层、
底层、两个内部电源层、顶层丝印层、禁止布线层、机械1层和复合层等。5.2 工作层的设置 对于两级放大电路来说，只需使用单层
板即可满足要求。这里将顶层关闭，其他保留系统默认设置。5.3 PCB参数的设置5.3.1 一般设置 执行菜单命令Des
ign→Options，系统将会出现如图5-13所示的Board Options对话框。在Board Options对话框中，有以
下几种选项： 1.Measurement Units：设置度量单位。系统度量单位有英制（Imperial）和公制（Metric）
，默认单位是英制（Imperial）。 2.Snap Grid：设置捕捉栅格。用来控制光标移动的最小距离，包括X和Y两个方向的移
动栅格设置。 3.Component Grid：设置元件移动的间距。也包括X和Y两个方向的移动栅格设置。 4.Electric
al Grid：设置电气栅格属性。其意义与电路原理图电气栅格相同。选中Electrical Grid前的复选框，表示具有自动捕捉焊
盘的功能。 5.Visible Grid：设置可视栅格的类型和栅格。系统提供了两种栅格类型，即Line（线状）和Dots（点状）
，可以在Makers列表中选择，在Grid1、Grid2设置两组可视栅格的大小。 可视栅格可以用作放置和移动对象的可视参考。一般
设计者可以分别设置栅距和粗栅距。可视栅格的显示受图纸的缩放限制，如果不能看见一个活动的可视栅格，可能因为缩放太大或太小的缘故。
6.Sheet Position：设置图纸。该选项用于设置图纸的大小和位置，如果选中Display Sheet复选框，则显示图纸，
否则只显示PCB部分。5.3.2 特殊设置5.3 PCB参数的设置 执行菜单命令Tools→Preference，系统将弹
出如图5-14所示的Preferences对话框。它有General（一般）、Display（显示）、Show/Hide 、Def
aults（违规）和PCB 3D四个选项卡。 1.General选项卡的设置 单击General标签即可进入General选项
卡，如图5-14所示。Options选项卡用于设置一些特殊的功能。5.3 PCB参数的设置2.Display选项卡的设置 单击
Display标签进入Display选项卡，如图5-16所示。Display选项卡用于设置屏幕显示和元件显示模式。3.Show/H
ide选项卡的设置。 单击Show/Hide标签，可进入Show/Hide选项卡，如图5-17所示，Show/Hide选项卡用于
设置各种图形的显示模式。5.3 PCB参数的设置5.3 PCB参数的设置4.Defaults选项卡的设置。 单击Defaul
ts标签，可进入Defaults选项卡，如图5-18所示。Defaults选项卡用于设置各种组件的系统默认设置。在Primitiv
e Type类表中的选择要修改的组件，单击Edit Values按钮，进入“选中的对象属性”对话框。 对于两级放大电路来说，这里
保持系统默认设置不变。5.4 使用Wiring、Utilities工具栏 PCB设计管理器提供的绘制工具栏如图5-19所示。
绘制工具栏可通过执行菜单命令View→Toolbars→Wiring、Utilities打开和关闭。其中的每一个按钮与如图5-2
0所示的Place下拉菜单中的各个选项相对应。5.4 使用Wiring、Utilities工具栏5.4.1 绘制导线 在印制
电路板中，各个焊盘之间是由铜模导线联系起来的。当需要绘制导线时，应采用交互布线方式，绘制完成的导线具有电气属性。 绘制导线方法是
单击Wiring工具栏的 按钮或执行菜单命令Place→Interactive Routing。光标变为十字形状，将光标移到
所需位置，即可绘制出一根导线。 1.交互布线参数设置 在放置导线状态，按键盘上的Tab键打开交互布线参数设置对话框，如图5-
21所示。 在交互布线参数设置对话框中，可以设置导线宽度（Trace Width）、板层（Layer）、过孔参数（Via Dia
meter和Via Hole Size）。5.4 使用Wiring、Utilities工具栏2.设置导线属性 鼠标右键单击绘制
的导线，在展开列表中单击最下面Properities按钮，显示如图5-22所示的导线属性设置对话框。 Width：设定导线宽度。
Layer：设置导线所在层面。 Net下拉列表框：设置导线所在的网络。 Locked复选框：设置导线的位置是否锁定。 K
eepout复选框：选中此项，则不论导线属性如何设置，此导线均在禁止布线层。 Start X文本框：设置导线起点的X轴坐标。
Start Y文本框：设置导线起点的Y轴坐标。 End X文本框：设置导线终点的X轴坐标。 End Y文本框：设置导线终点的Y
轴坐标。5.4 使用Wiring、Utilities工具栏5.4.2 绘制直线 单击Utility工具栏中的 按
钮或执行菜单命令Place→Line，启动绘制直线操作。该功能与交互布线方式（Interactive Routing）的区别在于，
绘制直线命令不能实现检测连接关系。该命令常用于绘制没有电气连接的线条。因此在连接有电气联系的导线时，要使用交互布线方式。5.4
使用Wiring、Utilities工具栏5.4.3 放置焊盘1. 操作步骤 ⑴ 单击Wiring工具栏中的 按钮或执行
菜单命令Place→Pad，光标变为十字形状并带着一个焊盘。 ⑵ 将光标移到所需位置，单击鼠标，即可放置一个焊盘。 ⑶ 将
光标移到新的位置，重复上述操作，可放置多个焊盘。 ⑷ 单击鼠标右键，光标变成箭头，系统退出放置焊盘命令状态。2.设置焊盘属性
在放置焊盘时，按下Tab键，系统将弹出“设置焊盘属性”对话框，如图5-23所示。5.4 使用Wiring、Utilities
工具栏5.4.4 放置过孔1.操作步骤 ⑴ 用鼠标单击Wiring工具栏中的 按钮或执行菜单命令Place→via，光标
变为十字形状并带着一个过孔。 ⑵ 将光标移到所需位置，单击鼠标，即可放置一个过孔。 ⑶ 将光标移到新的位置，重复上述操作，可放
置多个过孔。 ⑷ 单击鼠标右键，光标变成箭头，系统退出放置过孔命令状态。2．设置过孔属性 在放置过孔时，按下Tab键，系统将弹
出设置过孔属性对话框，如图5-24所示。 5.4 使用Wiring、Utilities工具栏5.4.5 放置文字 在印制电路
板设计过程中，常常需要在板上放置一些说明文字字符串(仅为英文)。操作步骤如下： 1.用鼠标单击Wiring工具栏中的 按钮，
或执行菜单命令Place→string。 2.执行命令后，光标变成了十字形状，在此命令状态下，单击Tab键，会出现如图5-24所
示的“字符串属性设置”对话框。在这里输入字符内容，进行字体大小和所在板层等的设置。5.4 使用Wiring、Utilities工
具栏 3.设置完成后，退出对话框，单击鼠标左键，把字符串放到相应的位置。 4.用同样的方法放置其他字符串。如果需要变换字符串的
放置方向只需按住鼠标左键时按空格键(Space)即可进行调整，或在图5-25所示的字符串属性的设置对话框中的Rotation编辑框
中输入字符串旋转角度，如图5-26所示。5.4.6 放置坐标5.4 使用Wiring、Utilities工具栏 放置坐标具体
步骤如下： 1.用鼠标单击Utility工具栏中的 按钮或执行菜单命令Place→Coordinate。 执行命令后，光
标变成了十字形状，在此命令状态下，单击Tab键，系统弹出如图5-27所示的坐标标注属性的设置对话框。 3.按要求设置该对话框，设
置完成后，退出对话框，单击鼠标左键，把坐标放到相应的位置。 放置坐标后，也可以选中坐标，单击鼠标右键对其属性进行编辑。5.4
使用Wiring、Utilities工具栏5.4.7 放置尺寸标注 放置尺寸标注的具体步骤如下： 1.用鼠标单击Utilit
y工具栏中的 按钮，或执行命令Place→Dimension。 2.执行命令后，光标变成了十字形状，在此命令状态下，单击
Tab键，系统弹出如图5-28所示的尺寸标注属性对话框。 3.将光标移动到尺寸标注的起点位置，单击鼠标左键，即可确定的起点。
4.移动光标到合适位置，单击鼠标左键，即可完成尺寸标注。 放置尺寸标注后，也可以双击鼠标左键打开其属性对话框，对其进行编辑。5.
4 使用Wiring、Utilities工具栏5.4.8 设置坐标原点 在印制电路板设计的过程中，为便于了解元件的具体位置，
需要重新设置坐标原点。方法如下： 1.用鼠标单击Utility工具栏中的 按钮，或执行菜单命令Edit→Origin→S
et。 2.光标变成了十字形状后，移动光标到理想的位置，单击鼠标左键，完成坐标原点重置。如果对新坐标原点还不满意，可以重复上述操
作到满意为止。 3.如果希望恢复原来的坐标原点，可执行Edit→Origin→Reset命令实现。5.4.9 放置元件5.4
使用Wiring、Utilities工具栏 在印制电路板设计中，元件封装一般由电路原理图载入，也可以通过元件封装库放置元件，还
可以通过Wiring工具栏中的元件放置 按钮来放置元件。使用Wiring工具栏中的元件放置元件的方法如下： 1.用鼠标单
击Wiring工具栏中的 按钮，或执行菜单命令Place→Component,系统弹出如图5-29所示放置元件对话框。
2.在Placement Type选项组有两个选线：Footprint为PCB封装，Component用于电路原理图设计。 3.
在元件明细（Component Details）中，输入元件封装号（Footprint），元件序号（Designator），单击O
K按钮进行元件放置。 如果设计人员对封装了解熟练,可以在Footprint文本框中，直接输入元件封装号。如果不熟悉元件封装，可单
击Footprint文本框右侧浏览 按钮，在元件封装库中查询输入。5.4.10 放置圆弧和圆5.4 使用Wiring、U
tilities工具栏1.绘制圆弧Protel 2004中提供了3中绘制圆弧的方法。⑴中心法① 单击Utility工具栏中的
按钮或执行菜单命令Place→Arc(Center),光标变为十字形状。② 将光标移到所需位置，单击鼠标左键确定圆弧的中心。③ 将
光标移到所需位置，单击鼠标左键确定圆弧的起点。④ 将光标移动到圆弧终点位置，单击鼠标左键，一个圆弧的绘制就完成了。⑵边缘法① 单击
Wiring工具栏的 按钮或执行菜单命令Place→Arc(Edge),光标变为十字形状。② 将光标移到所需位置，单击鼠标
左键确定圆弧的起点。③ 将光标移到适当的位置，单击鼠标左键确定圆弧的终点。⑶角度旋转法① 单击Utility工具栏中的 按
钮或执行菜单命令Place→Are(Any Angle)，光标边为十字形状。② 将光标移到所需位置，单击鼠标左键确定圆弧的起点。③
将光标移到所需位置，单击鼠标左键确定圆弧的中心。④ 将光标移动到圆弧终点位置，单击鼠标左键。即可得到一个圆弧。5.4 使用Wi
ring、Utilities工具栏 2.绘制圆 ⑴ 单击Utility工具栏中的按钮 或执行菜单命令Place→Full
Circle，光标变为十字形状。 ⑵ 将光标移到所需位置，单击鼠标左键确定圆弧的圆心。 ⑶ 将光标移到所需位置，单击鼠标左键确定
圆弧的大小。 3.编辑圆弧或圆的属性 在绘制圆弧或圆的过程中，按 Tab键，或绘制完成后，选取绘制的圆弧或圆，单击鼠标右键，选择P
roperties选项，即可进入如图5-30所示的圆弧属性对话框。5.4.11 放置填充5.4 使用Wiring、Utilit
ies工具栏 填充用于制作PCB元件的接触面或者用于制作增强系统抗干扰性的大面积电源或地。填充通常放置在PCB的顶层，底层或内部
的电源层或接地层上，放置填充的操作方法如下： 1.用鼠标单击Wiring工具栏中的 按钮，或执行菜单命令Place→F
ill,光标变为十字形状。 2.放置填充，用户只需确定矩形块对角线上两个角的位置即可。 在放置填充的过程中，按Tab键，或放置
填充完成后，选取放置的填充，单击鼠标右键，选择Properties选项，即可进入如图5-31所示的填充属性对话框。5.4.12
放置多边形填充5.4 使用Wiring、Utilities工具栏 为增强系统的抗干扰性，印制电路板常需要大面积铺地。而这项工作
需要用多边形填充功能来实现。操作步骤如下： 1.用鼠标单击Wiring工具栏中的 按钮，或执行菜单命令Place→Plo
ygon Pour，系统弹出如图5-32所示对话框。 2.设置完对话框后，单击OK按钮，光标变成了十字形状，将光标移到所需的位置
，单击鼠标左键，确定多边形的起点。然后再移动鼠标到适当位置单击鼠标左键，确定多边形的中间点。 3.在终点处单击鼠标右键，程序会自
动将终点和起点连接在一起，形成一个封闭的多边形平面。 5.5 规划印制板5.5.1 手工规划 手工规划电路板，首先需要建立
项目文件并生成PCB文件，然后进行电路板一般参数（Board Options）和特殊参数（Preferences）设置，最后通过手
工绘制电路板的物理边界和电气边界完成电路板的规划。 前面已经生成了一个两级放大电路PCB文件（D:\两级放大电路\两级放大电路.
PrjPcb\两级放大电路.PcbDOC），并设置了参数。下面就为它做一块单面电路板，尺寸为60mm×40mm。 ⒈绘制电路板物
理边界 ⑴ 单击PCB编辑器窗口下部工作层转换按钮Mechanical1，将当前工作层转换到机械层1，如图5-33所示。 ⑵
把单位由“mil”切换到“mm”(可利用键盘Q键切换）。 ⑶ 执行菜单View→Toolbars→Utilities，打开Uti
lity工具栏，单击工具栏中的图标 ，或者执行菜单Edit→Origin→Set，在十字光标状态下在PCB编辑器的工作区
的左下角某处单击一下，该点就备定义为相对坐标原点(0，0),沿此点往右为+X轴，往上为+Y轴。 ⑷ 单击Utility工具栏上
的图标 ，设置边框线。此时光标连着十字形，表示处于划线状态，在刚定义的原点处单击鼠标左键确定连线起点，然后按一下键盘上的J
键，接着再按一下L键，屏幕弹出坐标跳跃对话框(如没有弹出，注意切换输入法），如图5-34所示。5.5 规划印制板2.绘制电路板电
气边界 为防止元件及铜模走线距离板边太近，需要设定电路板的电气边界，电气边界用于限制元件布置及铜模走线在此范围内。绘制电气边界方
法为： ⑴ 单击PCB编辑器窗口下部工作层转换按钮Keep-Out Layer，将当前工作层转换到禁止布线层。 ⑵ 单击Wir
ing工具栏中的按钮 或执行菜单命令，启动交互布线操作，光标变为十字形状。 ⑶ 用上述方法，形成一个距物理边界1mm的电
气边界，如图5-35所示。5.5 规划印制板5.5.2 利用PCB生成向导规划电路板5.5 规划印制板 在利用Protel
2004的向导生成PCB文件的过程中，可以选择标准的模板，也可以自定义PCB板的参数。如果对已经设置的参数不满意，还可以返回前一
级对话框进行修改。 1.单击Protel 2004面板控制按钮Files，系统显示Files面板。 2.单击Files面板下部
New from Templat标题栏中的PCB Board Wizard选项，如果该选项没有显示在屏幕上,单击向上的箭头图标
关闭上面的一些单元，即可进入PCB文件生成的向导，如图5-36所示。5.5 规划印制板 3.单击Next按钮继续，弹
出如图5-37所示对话框。在对话框里可进行PCB板尺寸单位设置。单击Imperial前的单选项，系统尺寸单位为英制mil；单击Me
tric前的单选项，系统尺寸单位为毫米。在这里选择英制单位，单击Next按钮继续下一步。5.5 规划印制板 4.在弹出的如
图5-38所示的对话框中，可以从Protel 2004提供的PCB模板库中为正在创建的PCB板选择一种标准模板，也可以选择Cust
om选项，根据用户的需要自定义尺寸。在本例中，选择Custom选项，单击Next按钮继续。5.5 规划印制板 5.在如图5
-39所示的对话框，选择电路板的形状，确定电路板的物理边界尺寸及其所在工作层。在width栏中输入60mm（系统自动将其转换成英制
尺寸），在Height栏中输入40mm，单击Next按钮继续。 6.如图5-40所示为板层设置对话框，包括信号层（Signa
l Layers）及电源层（Power Planes）。在本例中，设置信号层为两层，电源层为0，单击Next按钮继续。5.5 规
划印制板5.5 规划印制板 7.如图5-41所示为过孔形式设置对话框，单击Thruhole Vias Only前的单选框，
系统过孔形式设置为全部通孔样式；单击Blind and Burried Vias Only前的单选框，系统过孔形式设置为只有盲孔和
埋孔样式。在这里选择Thruhole Vias Only，单击Next按钮继续下一步。 8.在设计PCB板时，应当首先考虑器
件的选型，选择插针元件或者贴片元件；其次，还应当考虑元件的安装方式等。图5-42所示即为上述选项设置的对话框。5.5 规划印制板
插针式选择Through-hole components，贴片式选择Surface-mount components。在
本例中，选择Through-hole components插针式元件。 9.单击Next按钮继续，进入图5-43所示对话框中
。可以设置导线和过孔的尺寸，以及最小线间距等参数，在这里保持系统默认值不变。5.5 规划印制板5.5 规划印制板 10.
单击Next按钮继续，进入图5-44所示对话框，它提示已经完成PCB向导生成设置。5.5 规划印制板11.单击Finish按钮，
系统生成5-45所示印制电路板边框。5.5 规划印制板5.5.3 利用PCB模板规划电路板 在Protel 2004系统中，
提供了多种标准模板供用户生成标准电路板板框。 1.执行面板命令File→New from Template→PCB Templa
tes…,系统弹出5-46所示模板选择对话框。 2.从图5-46所示对话框中选择合适的PCB模板文件，即可生成PCB及其边框。5
.5 规划印制板 作为示例，这里选择PC-104 16bit bus模板文件，单击打开按钮，生成图5-47所示PCB文件及电路
板板框。 对于两级放大电路来说，因为没有合适的模板，不适合采用这种方法生成。5.6 网络表及元件5.6.1 编译电路原理图
装入元件封装库后，下面就该加载网络表了，因为网络表包含了元件封装信息，所以在加载网络表的同时装入了元件封装。 由于Pr
otel 2004实现了真正的双向同步设计，因此，在PCB设计中可以不生成网络表，而直接由电路原理图同步载入。必须保证载入PCB网
络表的正确性，为此，在电路原理图设计完成后，应首先编译检查电路原理图，根据编译信息检查原理图是否存在错误并修改，直到正确为止。5.
6 网络表及元件5.6.2 加载网络表及元件 在Protel 2004中加载网络表有两种方式：一是由电路原理图文件执行菜单命
令Design→Updata PCB Document ×××.PCBDOC（×××为保存文件名称）载入；二是由PCB文件执行菜单
命令Design→Import Changes From ×××.PRJPCB载入。 1.由电路原理图文件执行菜单命令Desig
n→Updata PCB Document ×××.PcbDoc载入 ⑴ 在电路原理图编辑器中，通过执行菜单命令Design→U
pdata Document PCB两级放大.PcbDoc，系统弹出如图5-48所示Engineering Change Orde
r对话框。5.6 网络表及元件 ⑵ 单击Validate Changes按钮，系统逐项检查提交的修改有无违反规则的情况，并
在Status栏的Check列中显示是否正确。其中“√”表示正确，“×”表示有错误。如果不正确，则需要返回电路原理图进行修改。图5
-49所示为运行Validate Changes检查后的Engineering Change Order对话框。5.6 网络表及
元件 ⑶ 单击Execute Changes按钮，将网络表和元件载入PCB编辑器中。 ⑷ 单击Close按钮，关闭Engine
ering Change Order对话框，即可看见载入的元件和网络飞线，如图5-50所示。 2.由PCB文件执行菜单命令Des
ign→Import Changes From ×××.PRJPCB载入.在PCB编辑区中，通过执行菜单命令Design→Impo
rt Changes From两级放大.PRJPCB命令载入网络表和元件。后面的过程和方法与在原理图中执行Design→Updat
a PCB 两级放大.PCBDOC命令完全相同。5.7 元件布局5.7.1 自动布局 1.执行菜单命令Tools→Compo
nent Placement→Auto Placer，系统弹出图5-51所示的Auto Placer对话框。 2.在Auto P
lace对话框中提供了两种自动布局方式，每种方式均采用不同的计算、优化元件位置的方法。 ⑴ Cluster Placer：适合于
元件数量较少的PCB设计。 ⑵ Statistical Placer：适合于元件数量较多的PCB设计。该种方式使用统计算法来放置
元件，是元件间采用最短的导线来连接。Statistical Placer选项如图5-52所示。5.7 元件布局 3.本例选
择Cluster Placer自动布局方式，单击OK按钮，系统开始自动布局。布局完成后如图5-53所示。5.7.2 手工调整元件
布局5.7 元件布局 自动布局后的结果不太令人满意，还需要用手工布局的方法，重新调整元件的布局，使之在满足电气功能要求的同时，
更加优化、更加美观。 手工调整元件布局，包括元件的选取、移动和旋转等操作。 1.选取元件 在Protel 2004元件的选取
方式比较丰富，易于操作。直接选取元件的方法是用鼠标单击要选取的元件；还可以使用菜单命令的方式，打开如图5-54所示的Edit→Se
lect级联菜单。 2.释放选取对象 释放选取对象的方法可分为直接释放和利用菜单命令释放，直接释放的方法是用鼠标单击PCB页面
空白处即可；利用菜单命令的方法是通过执行如图5-55所示Edit→Deselect级联菜单中的选项释放选取对象，其功能与选取对象菜
单命令完全相反。5.7 元件布局5.7 元件布局 3.移动元件 移动元件的简单操作是拖动选中的元件到适当位置放下即可，另外
也可选用菜单命令移动元件，如图5-56所示为Edit→Move级联菜单中的选项。 4.旋转元件 一种方法是选取对象，然后执行菜
单命令Edit→Move→Rotate Selection，弹出如图5-57所示对话框，输入要旋转的角度（逆时针为正），单击OK按
钮，再单击鼠标确定旋转中心，完成旋转操作。 另一种操作方法是在拖动元件状态，按空格键，每次旋转90°，这种方法实际中应用更方
便。5.7 元件布局5.7 元件布局 7.删除元件 删除元件可以执行菜单命令Edit→Delete，然后单击要删除的元件。或
先选取元件，再执行Edit→Clear命令。 也可以直接选取要删除的元件，按键盘上Delete键。 8.调整后的PCB 经过上
述手工调整方式的调整后，两级放大电路的布局如图5-62所示。5.8 设计规则 在布线之前需要进行设计规则的设置，合理进行参
数设置是提高布线质量和成功率的关键。执行命令菜单命令Design→Rules，系统将弹出如图5-63所示的PCB Rules an
d Constraints Editor对话框。 Protel 2004设计规则可以分为10大类，包括电气规则、布线规则、
表面规则、阻焊层与助焊层规则、电源层规则、测试点规则、制造规则、高速电路布线规则、元件布置规则以及信号完整性规则等。在布线规则设置
对话库中，我们将重点讲述常用到的一些规则。5.8 设计规则5.8.1 电气规则1.布线安全间距（Clearance） 用于设
置铜膜走线与其他对象间的最小间距。展开Clearance选项，如图5-64所示。2. 短路规则（Short-Circuit） 用
于设置是允许走线短路，默认设置为不允许。3.未布线网络（Un-Routed Net） 用于设置检查未布线网络范围，默认设置为整个
电路板。4.未连接管脚（Un-Connected Pin） 用于设置检查未布线引脚范围，默认状态下此项无设置。5.8 设计规则
5.8.2 布线规则 展开图5-63所示的布线规则设置对话框中Routing树目录，有以下选项设置： 1.布线宽度（Widt
h） 用于设置铜膜走线的宽度范围、推荐的走线宽度以及适用的范围，这是PCB设计中需要设置的一项规则。添加设计规则的方法是用鼠标右
键单击Width选项，出现如图5-65所示的对话框。5.8 设计规则 单击New Rule选项，生成一个新的宽度设计约束，
然后对其名称、适用范围和宽度设置等进行修改，如图5-66所示我们增加了电源宽度约束Vcc，适用范围为Vcc网络，宽度范围为10～1
00mil，推荐宽度为60mil。5.8 设计规则2.布线的的拓扑结构（Routing Topology） 通常系统在自动布线
时，以整个布线的线长最短（Shortest）为目标。用户可以选择Horizontal、Vertical、Daisy-Simple、
Daisy-MidDriven和Starburst等拓扑选项，选中各选项时，相应的拓扑结构会显示在对话框中。一般默认设置Short
est。3.布线优先级（Routing Priority） 用于设置各个网络或层的优先布线顺序级别，即布线的先后顺序。先布线的网
络优先权比后布线的网络优先权要高。Protel提供了0～100个优先权设定，数字0优先权最低，数字100优先权最高。4.布线工作层
（Routing Layers） 用于设置放置铜膜导线的板层。展开Routing Layer选项，系统默认设置为两面板，顶层主要
水平布线，底层主要垂直布线。这里，将板层设置成单面板，顶层布线方式设置为Not Used，用于安装元件；底层布线方式设置为Any，
用于布线。5.布线拐角方式（Routing Corners） 用于设置布线的拐角方式。系统提供了三种拐角方式：90°角拐弯、45
°拐弯和圆弧拐弯，后两种方式还可以设置最小过弯尺寸，均采取系统的默认值。6.过孔类型（Routing Via Style） 用于
设置自动布线过程中使用的过孔大小及适用范围。5.8 设计规则5.8.3 表面贴片规则（SMT） 该选项组是针对贴元件电路板
的设计规则。1.走线拐弯处贴片约束（SMT To Corner） 此项用于设置走线拐弯处距离贴片元件焊盘的最小间距。2.贴片元
件到电源平面距离约束（SMT To Plane） 此项用于设置贴片元件与电源层间的最小间距。3.贴片走线缩径约束（SMT Ne
ck-Down） 此项用于设置SMD的缩径限制，即SMD的焊盘宽度与引出导线宽度的百分比。5.8 设计规则5.8.4 阻焊
层和助焊层规则1.焊膜扩展（Solder Mask Expansion）：用于设置阻焊层和收缩宽度。所谓阻焊层收缩宽度，就是阻焊层
的焊盘孔大于焊盘的尺寸。Solder Mask Expansion规则设置对话框如图5-67所示。5.8 设计规则 2.
助焊层规则（Paste Mask Expansion）：用于设置助焊层收缩宽度，即SMD焊盘与钢模板（锡膏层）之间的距离。Past
e Mask Expansion设置对话框如图5-68所示。5.8 设计规则5.8.5 电源层连接规则1.与电源层连接类型（P
ower Plane Connect Style）用于设置过孔或焊盘与电源层的连接形式和适用范围等，如图5-69所示的Plane
Connect设置对话框。5.8 设计规则2.与焊盘或过孔之间的间隙设置（Power Plane Clearance） 用于设
置与电源层没有连接关系的过孔或焊点之间间隙设置、适用范围。3.敷铜连接规则（Polygon Connect Style） 此项
设置与Plane Connect 设置方式类似。 上面介绍了PCB常用的规则设计方法，其他还有测试点规则（Testpoint）
、电路板制造规则（Manufacturing）、高速电路设计规则（High Speed）、元件放置规则（Placement）和信号
完整性规则（Signal Integrity）。这些规则不经常使用，但设置方式与上述设计规则设置类似。5.9 布线5.9.1
手工交互布线 手工交互布线常用于较为简单的PCB设计，对于本书示例的两级放大电路就很适合采用手工交互布线方式。 手工布线前，应
大致构想一下布线策略。这样，可有效防止布线工作来回反复，并使布线完成后信号通道更加流畅，走线尽可能短一些。 两级放大电路的布线
如图5-70所示。5.9 布线5.9.2 自动布线 布线参数设置好后，就可以是用Protel 2004提供的自动布线器进行布
线了。使用自动布线器，可以进行全局布线，也可以按网络、元件、区域等自动布线。1.全局布线 ⑴ 执行菜单命令Auto Route→
All,系统将弹出如图5-71所示的自动布线设置对话框。 ⑵ 在该对话框中，单击Edit Rules按钮可以设置布线规则。5.9
布线 ⑶ 单击Route All按钮，程序开始对电路板进行自动布线。自动布线过程中系统会弹出一个布线信息框，提示自动布
线的进程，用户可以了解布线的具体情况，如图5-72所示为布线结束后的信息框。5.9 布线 完成自动布线后，生成如图5-73所示
的PCB图。 从图中可以看出，自动布线的结果相对手工布线来说存在诸多缺陷，还需手工修改改进。因此，实际中往往多采用手工布线，而很
少采用自动布线。5.9 布线2.对选定网络布线 ⑴ 执行菜单命令Auto Route→Net，光标变成十字形状。 ⑵ 移动光
标，单击需要进行布线的网络飞线，即可完成该网络的布线，如图5-74所示（图中以GND网络为例）。5.9 布线3.对两连接点进行布
线 ⑴ 执行菜单命令Auto Route→Connection,光标变成十字形状。 ⑵ 移动光标，单击需要进行布线的两个连接点
间的飞线，即可完成该两个连接点间的布线，如图5-75所示（图中以J1和R5之间连接为例）。5.9 布线4.对选定元件布线 ⑴
执行菜单命令Auto Route→Component,光标变成十字形状。 ⑵ 移动光标，单击需要进行布线的元件，即可完成与该元件
连接点间的布线。如图5-76所示（图中选定插件J1）。5.9 布线5.对选定区域布线 ⑴ 执行菜单命令Auto Route→
Area，光标变成十字形状。 ⑵ 移动光标，单击鼠标确定布线区域的两个对角点，即可进行该区域的网络布线，如图5-77所示（图中
虚线部分为选定区域）。5.9 布线5.9.3 手工调整电路板 从自动布线生成的PCB图可以看出，自动布线还不是太完美，需要进
行手工调整。1.调整布线 简单调整布线，可以直接选择交互布线工具，在不合理的布线处手工布线，系统自动删除原布线。 对于较复杂的电路板，调整布线时常借助于系统提供的拆线工具拆除某条或某些导线，再执行相关的自动布线方式重新布线或手工布线。 如图5-78所示为系统提供的Tools→Un-Route拆除布线级联菜单。5.9 布线2.加宽电源和地线 为提高电路板的抗干扰能力，提高系统的可靠性，通常希望电源线、地线以及一些流过较大电流的导线相对宽一些。 加宽电源和地线，可以通过自动布线前设计规则设定，也可以布线完成后手工修改导线的宽度属性实现。手工修改整个网络宽度的方法是： ⑴ 执行菜单命令Edit→Find similar Objects，或使用组合键Shift+F，光标变为十字形状。 ⑵ 移动光标单击要修改的网络，比如要修改地线，系统弹出如图5-79所示对话框。 ⑶ 在图5-79对话中，单击Net GND后的Any框，在展开菜单中选择Same，再修改宽度（Width）值为80mil，回车确定，完成修改操作。5.9 布线3.调整标注 前面手工调整布局时已经调整了元件标注位置和方向，现在我们要对元件标注号进行调整。目的是使元件标注号按顺序排列，使之整齐划一，更加美观。 ⑴ 手工调整元件标注号。手工调整标注号可以通过双击元件标注，在打开的查询列表内修改，也可以打开标注的属性修改。 ⑵ 自动更新元件标注号。执行菜单命令Tools→Re-Annotate,系统弹出如图5-80所示对话框。5.9 布线 ⑶ 更新原理图。更新序号后，为保持电路原理贴图与PCB一致，需要更新原理图。更新原理图的方法为： ① 执行菜单命令Design→Updata Schematics in 两级放大.PRJPCB,系统执行该命令，并弹出如图5-81所示Confirm对话框。5.9 布线② 单击Yes按钮，显示如图5-82所示Engineering Change Order对话框。③ 单击Execute Change按钮更新原理图。5.10 设计规则检查1.完成布线设计后，通过执行Tools→Design Rule Check命令启动印制电路板规则检查，系统弹出如图5-83所示DRC设置对话框。2. DRC设置对话框内可以设定生成报告选项（Report Options）。包括：Create Report File（创建报告文件）、Create Violations（创建违反规则报告）、Sub-Net Details（子网络详情）和Internal Plane warnings（内电层平面警告）。5.10 设计规则检查 3.单击Rules To Check按钮，系统显示图5-84所示需要检查的规则。在设置框右部分显示所有已设置的设计规则。如需对某项规则进行在线检查，则选中该规则的Online（在线规则检查）选项；如需对某些规则进行批量检查，则选中该规则后的Batch（批量规则检查）选项。 |
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