浅谈用Protel 99 SE设计PCB板的技巧和注意事项
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浅谈用Protel 99 SE设计PCB板的技巧和注意事项
【摘要】印刷电路板（Printed circuit board，PCB），又称印制板，是电子产品中电路元件和器件的支撑件。
它提供了电路元件和器件之间的电气连接。
随着产品电路的设计越来越复杂，PCB电路板设计的科学规范性及布局合理性就变的越来越重要。
本文论述了在Protel 99 SE软件环境下，设计PCB板的一些实用的设计技巧和注意事项，从而提高PCB的设计质量和设计效率。
【关键词】PCB；设计技巧；注意事项
随着计算机技术的飞速发展，集成电路被广泛应用，电路越来越复杂，集成度越来越高，加之新型元件层出不穷，使得越来越多的工作已经无法用手工来完成，因此计算机辅助电路板设计已经成为电路板设计制作的必然趋势。
Protel 99 SE是ProklTechnology公司开发的基于Windows环境下的电路板设计软件。
它具有原理设计图、PCB板电路设计、层次原理图设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能。
虽然Protel 99 SE软件拥有如此强大的功能，但仅用这个软件是不可能设计出一块性能优良、布局合理的PCB板图的。
在整个PCB板图的设计过程中，主要依靠设计者的经验。
下面就来谈谈设计PCB板的一些技巧和注意点。
1设计技巧
1.1电路原理图设计技巧
我们知道Protel 99 SE是由两大部分组成：电路原理图设计和PCB板设计。
在设计PCB板之前，要先设计电路原理图。
在设计过程中，元器件的位置尽量与实际一致，网络标号要明确。
如果元器件过多可采用总图与子图联合的画图方式，做到模块间的连接，使原理图简单清晰。
电路原理图是用来为PCB生成网络表。
网络表是电路原理图设计与PCB之间的桥梁。
所以，在设计电路原理图时，要充分利用Protel 99 SE所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能，以便得到一张正确明了的电路原理图。
1.2元器件布局技巧
在整个PCB板设计过程中，元器件布局是最基础的一步。
因为布局的好坏从根本上就决定了PCB板图的设计质量、性能参数和下一步布线的难易程度。
Protel 99 SE提供自动布局和手动布局两种操作方式，一般采用手动布局。
在布局之前要先确定PCB板的坐标原点位置，一般以单板左边和下边的延长线交汇点或单板左下角的第一个焊盘为坐标原点。
接下来要确定PCB尺寸大小。
电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3：2或4：3尤佳。
PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。
PCB尺寸确定后，然后确定特殊元器件的位置。
对于高频元器件之间的连线要尽可能的缩短，这样可以减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。
有较高电位差的元器件或导线之间，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。
此外，还要留出PCB板的定位孔和固定支架所占用的位置。
最后，根据电路的功能单元，对全部元器件进行布局。
位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。
以每个功能电路的核心元器件为中心，围绕它来进行布局。
1.3布线技巧
布线在整个设计过程中，是最为关键的一步。
这直接影响着PCB板的性能好坏。
Protel99 SE同样也提供了自动布线和手动布线两种操作方式，建议两种布线方式结合使用。
布线有三个层次：首先是布通，这是最基本的要求。
其次是电器性能的满足。
这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。
最后是美观。
布线要整齐，不能纵横交错毫无章法。
一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。
电源和地线尽量不要平行。
另外，尽量加宽电源和地线。
这样，可以降低电源和地线的噪声干扰。
在PCB设计中要避免产生锐角和直角，尽可能采用45°的折线布线，不可使用90°折线，这样可以减小高频信号的辐射，要求高的还要用双弧线。
所有平行信号线之间要尽量留有较大的间隔，以减少串扰。
如果两条信号线距离接近，最好在两条线之间走一条接地线，这样可以起到屏蔽作用。
导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。
对于集成电路，尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小于5~8mm。
2设计注意事项
在设计PCB板过程中，有些问题需要加以注意。
2.1焊盘
焊盘是用来放置焊锡、连接导线和元器件引脚。
设计焊盘时，注意以下几点：（1）焊盘大小。
焊盘的中心孔要比器件的引线直径要稍大一些。
但如果焊盘太大的话，容易形成虚焊。
一般设计焊盘外径D≥（d+1.2）mm，d为引线直径。
（2）焊盘类型的选择。
在设计PCB板中绝大部分都采用圆形焊盘。
实际上，焊盘类型除了有圆形，还有方形、八角形等。
所以，在选择焊盘类型时，要综合考虑元器件的形状、大小、布置形式、受力方向等。
（3）焊盘不能重叠。
焊盘的重叠，实际上就是孔的重叠放置。
这样，在钻孔的时候，会因为在同一处有多个钻孔而导致钻头断开和导线损伤。
2.2去耦电容
在设计中，去耦电容一般配置在PCB板的各个关键部位，起到抗干扰的作用，而且效果显著。
去耦电容实际上是起到一个电池的作用，这样可以满足驱动电路电流的变化，从而避免相互间的耦合干扰。
对于去耦电容的配置有这样一些地方要注意的：
（1）电源输入端要跨接10μF~100μF的电解电容。
有条件的话，最好接入100μF以上的电解电容。
（2）每一个集成芯片原则上都要配置一个0.01pF的瓷片电容。
如果PCB 板的空隙不够，可在每4~8个芯片处配置一个1pF~10pF的低噪声钽电容。
（3）电容的引线不能太长，特别是高频旁路的电容不能有引线。
（4）对于抗噪声能力弱，关断时电位变化大的器件如ROM、RAM存储器件，应在芯片的电源线和地线间直接接入去耦电容。
（5）PCB板中的按钮、接触器、继电器等元器件在操作时可能会产生火花放电，必须用RC电路吸收。
2.3电源线
在设计电源线过程中，电源线的宽度要和PCB板中电流的大小相匹配，还要尽可能的加粗电源线，这样可以减少环路电阻。
此外，还要保证电源线、地线
的走向和信号传递的方向一致，这样可以增强抗干扰能力。
2.4地线
PCB板上有很多的干扰是由电源线和地线产生的，其中地线引起的干扰最大。
地线形成干扰的主要原因是地线存在阻抗。
当有电流流过地线时，就会在地线上产生电压，从而产生地线环路电流，形成地线的环路干扰。
当多个电路共用一段地线时，就会形成公共阻抗耦合，从而产生地线噪声。
所以，在设计地线时，要注意以下几点：
（1）数字、模拟电路分开。
若线路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使他们尽量分开，且采用不同的连接方式接地。
此外，要尽可能地加大线性电路的接地面积。
（2）接地线尽量加粗。
如果接地线很细，接地电位会随着电流的变化而变化，从而导致信号电平不稳定，抗噪声性能降低。
所以，要将地线加粗，使它能通过3倍于PCB板的允许电流。
如果PCB板空间够大，接地线宽度应在2mm 以上为好。
3结束语
PCB板用于安装和连接小型化元件、晶体管、集成电路等电路元器件。
今天，PCB板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。
我们在进行PCB板的设计时，利用上述的设计技巧和注意点，可以提高设计效率，使设计更加规范化，从而保证产品的性能、可靠性、安全性等。
【参考文献】
［１］柳春锋.Protel 99 SE实用教程[M].高等教育出版社，2007，1.
［２］郑鹏思.Protel 99 SE入门与典型实例[M].人民邮电出版社，2008，10.
［３］黎小桃.Protel 99 SE入门与提高[M].电子工业出版社，2009，7.
［４］王卫兵.Protel 99 SE基础教程[M].北京邮电大学出版社，2010，2.。
