第7章 印制电路板的设计

印制电路板设计初步印制电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）是电子装置中的一种重要组成部分，它通过将电子元器件和电路连接起来，实现电流、信号和功率的传输与控制。

PCB设计是将电路原理图转化为实际的可供制造的电路板的过程，是电子产品开发过程中的关键环节。

本文将从PCB设计的基本原则、设计流程以及一些常见的设计技巧等方面进行初步介绍，旨在帮助初学者快速入门PCB设计。

一、PCB设计的基本原则1.简洁性：PCB设计应力求简单、紧凑、清晰，避免布线过于复杂，以减少信号传输时的损耗和干扰。

2.规则性：PCB设计应遵循一系列规范、标准和约束条件，如最小线宽、最小间距、层间规则等，以保证制造工艺的可实施性和可靠性。

3.可靠性：PCB设计应考虑元器件的稳定性、散热性以及外界环境条件对PCB的影响，以确保电路板的长期稳定运行和安全性。

4.可维护性：PCB设计应考虑到现场维护和维修的需要，使得电路板易于检修和更换部件，提高整个电子产品的维护效率。

二、PCB设计的流程1.原理图设计：根据电子产品的功能需求，利用专业的电子设计软件，绘制电路的原理图，包括元器件的连接、组合和信号流向等。

2.PCB尺寸和布局规划：根据原理图和电子产品外壳的尺寸要求，确定PCB的尺寸，并规划布局，包括元器件的摆放和整体线路的布线。

3.元器件选择和布局：根据原理图和电子产品的功能需求，选择合适的元器件，并将其放置在PCB上，考虑到元器件之间的互相影响和布线的便捷性。

4.连接线路设计：根据原理图和元器件的布局，进行连线的设计，遵循布线规则和原理图的连接要求，尽量减少线路长度、交叉和干扰。

5.路径优化和调整：通过电子设计软件的自动布线功能，进行路径的优化和调整，以确保电路的性能和稳定性。

6.电源和地线布线：为电路板提供合适的电源和地线，确保电源供电的稳定与可靠。

7.信号完整性分析和调整：对电路中的高速信号进行完整性分析，包括信号的传输延迟、串扰等情况，并做出相应的调整和优化。

印制电路板的设计和制作本章主要介绍印制电路板的元件布局及布线原那么；应用ＰＲＯＴＥＬ设计印制电路板的根本步骤及设计例如；印制电路板的手工制作和专业制作的方法，并以实验室常用的ＶＰ１０８Ｋ电路板制作系统为例，介绍了ＰＣＢ的制作步骤和方法。

章末附有印制电路板的设计和制作训练。

现代印制电路板〔简称ＰＣＢ，以下ＰＣＢ即指印制电路板〕的设计大多使用电脑专业设计软件进展，ＰＣＢ的制作也是通过专业制作厂家完成的。

因此，大批量的ＰＣＢ生产常常是用户自己设计好印制板，将文档资料交给印制板生产厂家，由其完成ＰＣＢ板的制作。

ＰＲＯＴＥＬ就是一种被广泛使用的印制板设计软件，它设计出的印制板文档可以广泛地被各专业印制板生产厂家所承受。

因此本章首先介绍使用ＰＲＯＴＥＬ进展印制板设计的一般步骤，给出一个设计例如，然后简单介绍手工制作印制板的一般方法，最后介绍适合于实验室的印制电路板制作设备ＶＰ１０８Ｋ。

１２１印制电路板的设计原那么印制电路板的设计是一项很重要的工艺环节，假设设计不当，会直接影响整机的电路性能，也直接影响整机的质量水平。

它是电子装配人员学习电子技术和制作电子装置的根本功之一，是实践性十分强的技术工作。

印制电路板的设计是根据电路原理图进展的，所以必须研究电路中各元件的排列，确定它们在印制电路板上的最正确位置。

在确定元件的位置时，还应考虑各元件的尺寸、质量、物理构造、放置方式、电气连接关系、散热及抗电磁干扰的能力等因素。

可先草拟几种方案，经比拟后确定最正确方案，并按正确比例画出设计图样。

画图在早期主要靠手工完成，十分繁琐，目前大多用计算机完成，但前述的设计原那么既可适用于手工画图设计，也可适用于计算机设计。

对于印制电路板来说，一般情况下，总是将元件放在一面，我们把放置元件的一面称为元件面。

印制板的另一面用于布置印制导线〔对于双面板，元件面也要放置导线〕和进展焊接，我们把布置导线的这一面叫做印制面或焊接面。

如果电路较复杂，元件面和焊接面容不下所有的导线，就要做成多面板。

第7章设计印制电路板
电路板的设计是整个电子产品开发过程中的重要环节，电路板设计是
把电路原理转变成一个可以实现的电路的过程。

从这个过程中可以看出，
一套合理的电路板设计需要良好的知识和技术，当然也需要严格的程序和
步骤把它实现。

一般来说，电路板的设计涉及到许多方面。

首先，要根据电子电路图、电气特性和功能要求等来进行电路原理的设计。

其次，要根据电路的复杂
程度以及空间分布、芯片的大小等条件进行电路布线设计。

最后，还要通
过实际测试确定电路板的功能性能是否满足预期要求。

电路板设计的核心是布局设计，只有完成良好的布局设计，才能得到
紧凑、实用的电路布局。

在布局设计中，一般会根据电路的功能特性，在
电路板上安排元件，完成拼版布板。

除此之外，还要考虑电路信号的流动
以及元件散热布局等，以保证正常工作。

此外，在完成布局设计后，要针对电路中的元件和电路链接，进行功
能性测试，确保电路的正确性和可靠性。

这些测试包括功耗测试、逻辑测试、信号测试、路径测试等。

最后还要按照电路板通常用的标准完成布局设计，包括对电路板成型、焊接、测试等过程的设计。

Protel 电路设计授课教案主讲教师：毛琳课程性质：考查课授课对象：2006级自动化专业本科教授方式：多媒体课件教学、操作演示录像教学学时：18学时第一次课电路原理图环境设置、简单原理图的绘制与编辑学时：3学时一、教学目的和要求第一章Protel 99SE概述1．了解Protel 99SE的发展、特点、安装和模块功能2．了解Protel 99SE的界面和组成3．掌握创建数据库的方法和文件管理的方法4．掌握Protel 99SE的各种编辑器的启动第二章原理图设计准备1．掌握原理图设计的一般步骤2．熟练掌握原理图编辑器和元件库编辑器的使用二、本次课的重点及难点1．本次课重点是：掌握创建数据库的方法和文件管理的方法，掌握Protel 99SE的各种编辑器的启动，掌握原理图设计的一般步骤，熟练掌握原理图编辑器和元件库编辑器的使用2．本次课难点是：创建数据库的方法和文件管理的方法，可采用教学录像的形式把创建数据库和文件管理的操作演示给学生。

三、教学内容1.1Protel 99SE概述从上个世纪末开始，世界电子工业的发展日新月异，大规模和超大规模集成电路的应用及不断改进使电路板设计变得越来越复杂，其对印刷电路板设计与制作应用软件的需求也越来越迫切。

进入上世纪90年代后，Windows操作系统以其良好的人机界面得到广泛应用，于是Protel Technology公司推出了第一款基于Windows操作系统的Protel for Windows1.0，通过十几年的发展，已经升级为很多版本，Protel 99SE是其中应用最为广泛的版本之一。

Ptotel 99SE是Altium公司（前身为Protel国际有限公司）在1999年发布的基于Microsoft Windows平台的电子设计自动化（EDA）软件。

它是Altium公司10年致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。

第3章印制电路板设计与制作印制电路板(PCB--Printed Circuit Borad)是由印制电路加基板构成的，它是电子工业重要的电子部件之一。

印制电路板在电子设备中的广泛应用，大大提高了产品的一致性、重现性、成品率，同时由于机械化和自动化生产的实现，生产效率大为提高，且可以明显地减少接线的数量以及能消除接线错误，从而保证了电子设备的质量，降低了生产成本，方便了使用中的维修工作。

3.1 印制电路板的设计3.1.1 有关印制电路板的概念和设计要求1．印制电路板的概念印制：采用某种方法在一个表面上再现符号和图形的工艺，他包含通常意义的印刷。

敷铜板：由绝缘基板和粘敷在上面的铜箔构成，是用减成法制造印制电路板的原料。

印制元件：采用印制法在基板上制成的电路元件，如电感、电容等。

印制线路：采用印制法在基板上制成的导电图形，包括印制导线、焊盘等。

印制电路：采用印制法按预定设计得到的电路，包括印制线路和印制元件或由二者组成的电路。

印制电路板：完成了印制电路或印制线路加工的板子。

简称印制板，它不包括安装在板子上的元器件和进一步的加工。

印制电路板组件：安装了元器件或其他部件的印制板部件。

板上所有安装、焊接、涂覆都已完成，习惯上按其功能或用途称为“某某板”“某某卡”，如计算机的主板、显卡等。

单面板：仅一面上有导电图形的印制板。

双面板：两面都有导电图形的印制板。

多层板：有三层或三层以上导电图形和绝缘材料层压合成的印制板。

在基板上再现导电图形有两种基本方式：减成法和加成法。

减成法：先将基板上敷满铜箔，然后用化学或机械方式除去不需要的部分。

又分蚀刻法和雕刻法。

a.蚀刻法----采用化学腐蚀办法除去不需要的铜箔。

这是主要的制造方法。

b.雕刻法----用机械加工方法除去不需要的铜箔。

这在单件试制或业余条件下可快速制出印制板。

加成法: 在绝缘基板上用某种方式敷设所需的印制电路图形，敷设印制电路有丝印电镀法、粘贴法等。

印制板是电子工业重要的电子部件之一，在电子设备中有如下功能：a.提供分离元件、集成电路等各种元器件固定、装配的机械支撑。

印制电路板设计初步
首先，进行初步设计之前，需要明确电路板的功能和需求。

根据电路的种类、复杂程度和特殊要求，选择合适的设计软件和工具。

常用的PCB 设计软件包括Protel、PADS、OrCAD等。

接下来，进行电路原理图的设计。

原理图是电路连接关系和电路功能的描述，它以符号和线条的形式表示电路中各个元器件的连接关系。

在设计原理图时，需要根据电路的需求选择合适的元器件，并按照连接顺序来绘制线路。

布局设计完成后，进行走线设计。

走线是指在电路板上进行线路连接的过程。

在进行走线设计时，需要根据元器件的引脚和连接关系来进行线路的布局和走向。

同时，还需要注意走线的长度、焊接难度、电磁兼容性等因素。

最后，完成PCB设计后，需要进行设计规则检查（Design Rule Check，简称DRC）和电气规则检查（Electrical Rule Check，简称ERC）。

设计规则检查是检查设计的连续性和符合性，检查布线的宽度、间隔、阻抗等规则是否满足工艺要求；电气规则检查是检查布线的连续性和连接性，确保电路的逻辑正确。

综上所述，印制电路板设计的初步步骤包括电路原理图设计、PCB布局设计、走线设计以及设计规则和电气规则检查。

通过这些步骤，可以获得满足电路需求并符合工艺要求的PCB设计。

简述印制电路板设计的一般步骤
印制电路板设计是电子元件连接和布局的重要步骤。

在设计印制电路板之前，需要做好以下几个步骤：
1. 确定电路板的尺寸和形状。

这取决于电路板要安装的设备大小和
可用空间。

2. 创建电路图。

这是设计电路板的基础，它描述了电路的连接方式
和元件布局。

设计师可以使用电路设计软件来创建电路图。

3. 确定元件尺寸和布局。

这是设计电路板的重要步骤，需要确保每
个元件都有足够的空间以便正确连接。

设计师应该根据需要将元件分类并放置在电路板上。

4. 连接电路。

在确定元件的位置后，设计师需要将所有元件正确连接。

这可以通过连接跳线或通过电路板的铜线完成。

5. 验证设计。

在完成设计后，需要对设计进行验证，以确保所有元
件已正确连接。

设计师可以使用电路仿真软件来模拟电路的工作状态。

6. 制作电路板。

完成设计后，需要制作电路板。

这可以通过将电路
图打印在电路板上并使用化学法浸蚀来完成。

7. 测试电路板。

在完成电路板制作后，需要对电路板进行测试以确保所有元件都正常工作。

复习题第一章概述1．填空题(1)ＰroteｌDXＰ是Aｌtim 公司生产的电路板设计系统的最新版本。

(２）Protel DXP主要有４大部分组成原理图设计系统、印刷板设计系统、ＦPGＡ系统、VHDL系统。

（3）Pｒotel ＤXP主窗口即ＤｅsigｎExploｒer DXP窗口,该窗口主要由菜单栏、工具栏、工作区面板、工作区、状态栏等组成。

(4）工作区面板可以通过锁定、隐藏或移动显示方式适应桌面工作环境。

（5)原理图设计系统主要用于电路原理图的设计，印制电路板设计系统主要用于印刷电路板的设计。

２.判断题(1）在Pｒotｅl DXP中用户只能单独完成设计项目,不能通过网络完成设计项目。

(╳）（２)按组合键Alt+F4可以关闭Ｐrotel DXP。

(√）（3）在Ｐroｔel DXP中一定要建立项目后才可以新建原理图文件。

(╳）3、选择题（1）电子线路设计自动化软件的英文缩写为（C ）。

A.CAM B．CAD C. ＥDA D. CAE(2）状态栏的打开和关闭可利用菜单进行设置,方法为执行菜单命令（ A )。

A.［Viｅｗ]/［StａtｕｓBar] Ｂ．[Vieｗ]/[Command Staｔus]C.[Ｖieｗ]／［Toolbarｓ] Ｄ.［Ｖiｅｗ]/[WorkspａcｅPａｎels］(３）Prｏtel DXP中项目文件的文件名后缀为（D ）。

A． .IntＬiｂ B. .SｃｈDｏc C.．PcｂＤｏc D. .ＰrjPＣB第二,三章原理图设计1.填空题(1)原理图就是元件的连接图，其本质内容有两个: 元件和导线。

(2)连线工具栏（Wiring)主要用于放置原理图器件和连线等符号，是原理图绘制过程中最重要的工具栏。

执行菜单命令View／Toolbars/Wiring 可以打开或关闭该工具栏。

(3)捕获栅格是移动光标和放置原理图元素的最小距离。

(4)光标的显示类型有大十字、小十字、斜４5度小十字三种。