Protel-99-SE第11章-电路板设计典型综合实例.pptx

1、Protel 99 SE实用教程（第3版）赵景波 张伟 编著人民邮电出版社第十一章电路板设计典型综合实例目录CONTENTS11.1驱动电路及外接IGBT电路设计综合实例11.2 单片机最小系统的电路设计综合实例11.3 原理图设计技巧 11.4 PCB电路板设计技巧 提要通过前面的学习，熟悉了电路板设计的全过程，能够比较轻松地完成电路板设计了。为了巩固学习成果，在实践中提高设计电路板的能力，本章将介绍4个典型的电路板设计实例，驱动电路及外接IGBT电路，基于PT2262和PT2272收发编、解码电路的无线电收发系统，DC/DC变换器和单片机最小系统。11.111.1驱动电路及外接驱动电路及外

2、接IGBTIGBT电路设计综合实例电路设计综合实例由于双面板在电路板的两个面上进行布线，大大地降低了布线的难度，同时其成本也比较低，因而是目前应用最为广泛的一种电路板。下面介绍双面板的设计。11.1.1 11.1.1 准备电路原理图设计准备电路原理图设计设计好的驱动电路及外接设计好的驱动电路及外接IGBTIGBT电路的电路原理图如图电路的电路原理图如图11-111-1所示。所示。（a）驱动电路图11-1 驱动电路及外接的IGBT电路 （b）外接IGBT电路图11-1 驱动电路及外接的IGBT电路（续）在图11-1中，采用两片美国IR公司的IR21844集成驱动芯片来驱动全桥IGBT模块中4个I

3、GBT，IR21844可以驱动母线电压低于600V的功率场效应管和高速IGBT模块，且具有死区设置功能。在图11-1所示的驱动电路中还应当添加驱动信号外接的接插件，添加的接插件如图11-2所示。电路原理图绘制完成后，就可以开始进行PCB的设计了。图11-2 添加的驱动信号接插件 11.1.2 11.1.2 创建一个创建一个PCBPCB设计文件设计文件在进行PCB设计之前，必须先创建一个PCB设计文件。本小节将以常规的方法来创建PCB设计文件。（1）执行菜单命令【File】/【New】，打开【New Docment】（新建文件）对话框，如图11-3所示。（2）选择【PCB Document】图标

4、，然后单击按钮，系统将会自动创建一个PCB设计文件。（3）将该PCB设计文件更名为“双面板.PCB”，结果如图11-4所示。图11-3 新建文件对话框图11-4 新建的PCB设计文件 11.1.3 PCB11.1.3 PCB设计的前期准备设计的前期准备在创建好在创建好PCBPCB设计文件后，就可以进入设计文件后，就可以进入PCBPCB设计的前期准备工作了，包括规划设计的前期准备工作了，包括规划电路板，设置电路板的工作类型和工作电路板，设置电路板的工作类型和工作层面属性以及电路板的工作环境参数。层面属性以及电路板的工作环境参数。规划电路板的结果如图规划电路板的结果如图11-611-6所示。所示。

5、图11-5 PCB设计文件编辑窗口图11-6 规划好的双面板（4）在PCB文件上双击鼠标左键，即可激活PCB编辑器，进入PCB设计文件编辑窗口，如图11-5所示。电路板的类型设置为双面板，工作层面显示/隐藏属性及栅格参数的设置如图11-7所示，工作环境参数的设置如图11-8所示。图11-7 工作层面显示/隐藏属性及栅格参数的设置图11-8 工作环境参数的设置11.1.4 将电路原理图设计更新到将电路原理图设计更新到PCB中中在电路板的准备工作做好后，就可以将电路原理图设计中建立的网络表和元器件封装导入到在电路板的准备工作做好后，就可以将电路原理图设计中建立的网络表和元器件封装导入到PCBPCB

6、编编辑器中了。辑器中了。Protel 99 SEProtel 99 SE提供了真正的双向同步设计功能，网络表和元器件封装既可以在提供了真正的双向同步设计功能，网络表和元器件封装既可以在PCBPCB编辑器中载入，编辑器中载入，又可以在电路原理图设计中将元器件封装和网络表更新到又可以在电路原理图设计中将元器件封装和网络表更新到PCBPCB编辑器中。如果是在原理图编辑器中编辑器中。如果是在原理图编辑器中更新更新PCBPCB设计，就不用生成网络表文件了。设计，就不用生成网络表文件了。本节将介绍在原理图编辑器中将原理图设计更新到本节将介绍在原理图编辑器中将原理图设计更新到PCBPCB设计中的操作。设计中

7、的操作。（1 1）将工作窗口切换到原理图编辑器。）将工作窗口切换到原理图编辑器。（2 2）执行菜单命令【）执行菜单命令【DesignDesign】/【Update PCBUpdate PCB】，打开【】，打开【Update DesignUpdate Design】（更新】（更新PCBPCB设计）设计）对话框，如图对话框，如图11-911-9所示。所示。（3 3）单击按钮，执行更新）单击按钮，执行更新PCBPCB设计的命令。将工作窗口切换到设计的命令。将工作窗口切换到PCBPCB编辑器，更新后的电路板设计编辑器，更新后的电路板设计如图如图11-1011-10所示。所示。图11-9 更新PCB设计

8、对话框 图11-10 更新后的PCB设计11.1.5 元器件布局元器件布局除了高质量的元器件和设计合理的电路外，印刷线路板的元器件布局和电气连线方向的正确结构设计也是制造一台性能优良的设备的关键因素。对同一种元器件和参数的电路，元器件布局和电气连线方向的不同，其结果可能存在很大的差异。电路板上元器件布局的好坏，不仅影响到后面布线工作的难易程度，而且会关系到电路板实际工作情况的好坏。合理的元器件布局，既可以消除因布线不当而产生的噪声干扰，同时也便于生产中的安装、调试与检修等。1元器件布局的基本要求元器件布局要从机械结构、散热、电磁干扰和将来布线的方便性等方面进行综合考虑。一般情况下先布置与机械尺

9、寸有关的器件并锁定这些器件，然后是大的占位置的器件和电路的核心元器件，最后是外围的小元器件。下面简要介绍元器件手工布局需要注意的几个方面。（1）机械结构方面的要求。外部接插件和显示器件等的放置应整齐，特别是板上各种不同的接插件需从机箱后部直接伸出时，更应从三维角度考虑器件的安放位置。板内部接插件的放置应考虑总装时机箱内线束的美观。（2）散热方面的要求。板上有发热较多的器件时应考虑加散热器甚至轴流风机（风机向内吹时散热效果好，但板子容易脏，所以一般还是向外排风较为多见），并与周围电解电容、晶振、锗管等怕热元器件隔开一定距离。竖放的板子应把发热元器件放置在板的最上面，双面放元器件时底层不得放发热元

10、器件。（3）电磁干扰方面的要求。元器件在电路板上的排列要充分考虑抗电磁干扰问题，原则之一是各部件之间的引线要尽量短。在布局上，要把模拟信号、高速数字电路和噪声源（如继电器、大电流开关等）这3部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。随着电路设计的频率越来越高，EMI对电路板的影响越来越突出。在设计电路原理图时可以加上功能电路块，电源滤波用磁环、旁路电容等器件。11.1.5 元器件布局元器件布局每个集成电路的电源脚附近都应有一个旁路电容（一般使用0.1F的电容）连到地，有时候关键电路还需要加金属屏蔽罩。（4）其他要求。对于单面板，器件一律放在顶层。对于双面板或多层板，器件一般放在顶层，只有在器件

11、过密时才把一些高度有限并且发热量少的器件，如贴片电阻、贴片电容和贴片IC等放在电路板的底层。具体到元器件的放置方法，应当做到各元器件排列、分布要合理均匀，力求达到整齐美观，结构严谨的工艺要求。（5）电阻、二极管的放置分为平放与竖放两种。平放：在电路元器件数量不多、电路板尺寸较大的情况下，一般采用平放。竖放：在电路元器件数量较多、电路板尺寸不大的情况下，一般采用竖放。11.1.5 元器件布局元器件布局（6）电位器/IC座的放置原则。电位器：电位器安放应当满足整机结构安装及面板布局的要求，尽可能放在电路板的边缘，使可调旋钮朝外，方便调试时改变电位器的阻值。IC座：在设计电路板时，在使用IC座的情况

12、下，一定要特别注意IC座上定位槽放置的方向是否正确，并注意各个IC脚位是否正确，例如IC座的第1引脚只能位于IC座的右下角或者左上角，而且紧靠定位槽。一般情况下，为了防止在元器件装配时将IC座的方向装反，在同一块电路板上所有的IC座的方向在布局时与定位槽的方向都一致。2关键元器件的布局关键元器件的布局可以分成以下几个步骤。对所有的元器件进行分类，找出电路板上的关键元器件。放置关键元器件。锁定关键元器件。11.1.5 元器件布局元器件布局下面主要介绍锁定放置好的关键元器件的方法。（1）根据电路设计的要求，放置好关键元器件。（2）将鼠标光标移到需要锁定的元器件上，然后双击鼠标左键，打开元器件属性对

13、话框，如图11-11所示。（3）在元器件属性对话框中选中【Locked】（锁定）选项后的复选框即可锁定当前元器件。当元器件位置处于锁定状态时，在工作窗口中对元器件位置的操作都将无效。如果要移动元器件的位置，则系统将会打开【Confirm】（确认移动元器件）对话框，如图11-12所示。图11-11 元器件属性对话框图11-12 确认移动元器件在该对话框中，单击 按钮即可移动元器件到指定的位置。图11-13 元器件布局设计规则对话框3元器件的自动布局Protel 99 SE提供了强大的元器件自动布局功能，元器件的自动布局主要分为两个步骤。设置与元器件布局有关的设计规则。选择自动布局的方式，并进行自

14、动布局的操作。为了保证元器件的自动布局能够按照用户的意图进行，在元器件自动布局之前应当对元器件自动布局设计规则进行设置。下面介绍元器件自动布局设计规则的设置方法。在PCB编辑器中，执行菜单命令【Design】/【Rules】，打开【Design Rules】（电路板设计规则）对话框，然后单击【Placement】选项卡，打开元器件布局设计规则对话框，如图11-13所示。一般情况下，在元器件布局设计规则的设置中，只对元器件的安全间距和元器件方位约束进行设置就可以了，如果是单面板还应对元器件放置的工作层面进行设置。下面介绍元器件安全间距限制设计规则的设置。（1）单击【Component Clear

15、ance Constrain】选项，打开元器件安全间距限制设计规则选项对话框，如图11-14所示。图11-14 安全间距限制设计规则选项对话框（2）选中系统默认的元器件安全间距，然后 单 击 按 钮，打 开【Component Clearance】（元器件安全间距限制设计规则）对话框，如图11-15所示。图11-15 元器件安全间距限制设计规则对话框 在该对话框中，可以设置元器件之间的安全间距限制。元器件安全间距限制一般要求设置两个彼此之间需要限定间距的对象，该对象可在如图11-16所示的下拉列表中进行选择。图11-16 选择安全间距限制的对象（在本例中，为了方便元器件的装配和以后的布线，设置

16、电路板上所有元器件的最小间距均为0.5mm，采用“Full Check”作为距离的计算方法。设置好元器件安全间距限制设计规则参数的对话框如图11-17所示。（3）设置好安全间距限制设计规则后，单击 按钮即可回到元器件安全限制设计规则设置选项对话框。其余的元器件自动布局设计规则的设置方法与此大致相同，这里就不再介绍了。图11-17 设置好元器件安全间距限制设计规则后的对话框 设置好元器件自动布局设计规则后，就能进行元器件的自动布局了。下面介绍具体的操作步骤。（4）在PCB编辑器中，执行菜单命令【Tools】/【Auto Placement】/【Auto Placer】，打开下一级自动布局的子菜单

17、，如图11-18所示。图11-19 元器件自动布局对话框（5）执行菜单命令后，将会打开【Auto Place】（元器件自动布局）对话框，如图11-19所示。在该对话框中可以选择元器件自动布局的方式。元器件的自动布局主要有两种方式，成组布局方式和基于统计的布局方式。图11-20 统计布局方式下的元器件自动布局对话框7设置好元器件自动布局参数后，单击按钮即可开始元器件的自动布局。图11-21为选中成组布局方式，并同时选中【Quick Component Placement】复选框后自动布局的结果。4元器件布局的自动调整在很多情况下，利用Protel 99 SE提供的元器件自动排列功能对元器件布局进

18、行调整，可以得到意想不到的效果，尤其在元器件排列整齐方面，是十分快捷有效的。利用系统提供的自动排列元器件的功能，只要先选中需要排列的元器件，然后执行相应的命令即可将元器件整齐地排列起来。下面介绍排列元器件的操作步骤。（1）在PCB编辑器中选中待排列的元器件，结果如图11-22所示。图11-21 成组布局方式的自动布局结果图11-22 选中待排列的元器件（2）执行菜单命令【Tools】/【Interactive Placement】，将会打开排列元器件的命令菜单，如图11-23所示。Protel 99 SE提供了多种元器件的排列方式，可以根据元器件相对位置的不同，选择相应的排列功能。本例只介绍执

19、行菜单命令【Tools】/【Interactive Placement】/【Align】的操作步骤，其余排列元器件的菜单命令的操作与之基本相同。（3）执行菜单命令【Align】，打开【Align Component】（排列元器件）对话框，如图11-24所示。图11-23 排列元器件命令菜单 图11-24 排列元器件对话框排列元器件的方式分为水平和垂直两种，即水平方向的对齐和垂直方向的对齐。两种方式既可以单独使用，也可以复合使用，用户可以根据需要任意配置。因此，在Protel 99 SE中元器件的自动排列是十分方便的。设置好的排列元器件选项如图11-25所示。（4）单击 按钮，自动执行排列元器件

20、的命令，结果如图11-26所示。由此可见，Protel 99 SE提供的元器件自动排列功能在元器件对齐和PCB板的整体布局上是非常有用的。利用系统提供的元器件自动排列功能，除了可以排列元器件外，还可以对元器件的序号和注释文字进行调整。图11-25 设置好的排列元器件选项 图11-26 调整结果下面介绍排列元器件的序号和注释文字的操作步骤。（1）选中需要排列序号和注释文字的元器件。（2）执行菜单命令【Tools】/【Interactive Placement】/【Position Component Text】，打开【Component Text Position】（元器件注释文字的位置）对话框

21、，如图11-27所示。在该对话框中，文本注释（包括元器件的序号和注释）的排列有正上方、正中间、正下方、左方、右方、左上方、左下方、右上方、右下方和不变10种方式。在本例中将元器件序号放置在元器件正上方，而将文本注释放在元器件的正下方。（3）设置好元器件序号和注释文字的排列位置后，单击 按钮，则系统将会按照设置好的规则自动调整元器件序号和注释文字，结果如图11-28所示。图11-27 元器件文本位置对话框 图11-28 调整好元器件序号和注释文字的结果5手工调整很多时候，元器件的自动布局并不能完全符合设计需要，即使是通过元器件的自动调整。这时就需要对自动布局进行手工调整。手工调整元器件布局的操作

22、主要包括对元器件进行移动和旋转等。在移动和旋转元器件时要遵循一定的电气原则，还要考虑电路板整体设计的美观。调整元器件序号的标准是大小适中，以能清晰查看为准，排列尽量整齐美观，易于查找。对元器件自动布局手工调整后的结果如图11-29所示。6网络密度分析在元器件布局完成后，用户可以利用系统提供的网络密度分析工具对电路板的布局进行分析，并根据密度分析结果，对电路板的元器件布局进行优化。（1）执行菜单命令【Tools】/【Density Map】（网络密度分析），系统将会自动生成网络密度分析结果，如图11-30所示。（2）按End键或者执行重新刷新屏幕的菜单命令【View】/【Refresh】，即可清

23、除密度分析图。在网络密度分析图中，颜色越深的地方表示网络密度越大，反之网络密度就越小。有了密度分析这个工具，就可以按照最优化的方法对电路板的元器件进行布局。一般认为网络密度相差很大，元器件布局就不合理。但是，也不要认为分布绝对均匀就合理。实际的密度分配和具体电路有很大关系，例如，一些大功耗元器件，产生热量大，需要周围元器件少些，密度小些。相反，小功率元器件就可以安排得紧密一些。密度分析仅仅是一个参考依据，具体问题还要具体分析。图11-29 手工调整的结果 图11-30 网络密度分析图图11-31 3D效果图73D效果图利用3D效果图可以分析元器件布局的实物效果。在3D效果图上可以看到PCB板的

24、实际效果及全貌。（1）执行菜单命令【View】/【Board in 3D】，PCB编辑器的工作窗口变为一3D仿真图形，如图11-31所示。通过电路板元器件布局的3D效果图用户可以查看元器件封装是否正确，元器件之间的位置是否有干涉、是否合理等。总之，在3D效果图上，可以看到印制电路板的全貌，也可以在设计阶段把一些错误给消灭掉，从而缩短设计周期和降低成本。因此，3D效果图是一个很好的元器件布局分析工具，用户在今后的工作中应当熟练掌握。（2）3D效果图预览工作窗口与PCB编辑器中的其他窗口一样，可以进行切换和关闭。11.1.6 11.1.6 电路板布线电路板布线在元器件布局完成之后，就可以进行电路板

25、的布线了。电路板布线可以采用手工布线，也可以采用自动布线。所谓的自动布线就是PCB编辑器内的自动布线系统，根据设定的布线设计规则和选择的自动布线策略，并依照一定的拓扑算法，按照事先生成的网络自动在各个元器件之间进行连线的过程。一般的电路板往往需要采用手工布线与自动布线相结合的方法，这样既能保证电路板能够满足用户的要求，又能快速高效的完成电路板的设计。交互式的布线方法是手工布线与自动布线相结合的一种布线方法。首先对电路板上重要的网络进行预布线，然后锁定这些预布线，这样可以最大限度地满足电路设计者的要求。然后对电路板上剩余的网络进行自动布线，利用系统提供的自动布线器和各种优化算法，可以使电路板符合

26、电路自身电气特性的要求，并且在短时间内完成电路板的布线，大大提高布线的效率。最后，对自动布线的结果进行手工调整，手工调整的对象是那些绕远和需要加粗的网络布线以及部分不合理的布线。采用交互式的布线方法，手工布线与自动布线交互进行，完全发挥了两种方法的优点，克服了单独使用一种方法的缺点。1设置布线设计规则不管是手动布线，还是自动布线，其布线过程都是遵循一定的电路板布线设计规则的。因此，在布线之前需要设置电路板的布线设计规则。执行菜单命令【Design】/【Rules】，打开布线设计规则对话框，如图11-32所示。与电路板布线相关的设计规则较多，大多数都可以采用系统提供的默认设置，因此本章只介绍几个

27、常用的电路板布线设计规则的设置。安全间距限制设计规则属于电气规则的范畴。（1）执行菜单命令【Design】/【Rules】，然后再单击【Routing】（布线）选项卡，打开电路板布线设计规则对话框。（2）单击【Clearance Constraint】选项，在列表框中显示安全间距限制设计规则。（3）在需要编辑的设计规则上双击鼠标左键，打开【Clearance Rule】（安全间距限制设计规则）对话框，如图11-33所示。图11-32 布线设计规则设置对话框图11-33 安全间距限制设计规则对话框图11-34 其他设计规则设置对话框 在图11-33对话框中，可以对【Rule scope】（设计规

28、则适用范围）、【Rule Name】（设计规则名称）和【Rule Clearance】（安全间距）等参数进行设置。本例中将电路板上所有导电图件之间的安全间距设定为0.5mm。短路限制设计规则属于电气规则的范畴，一般情况下，电路板上不允许不同的网络短路连接。（1）在布线设计规则设置对话框中单击【Other】选项卡，打开其他设计规则设置对话框，如图11-34所示。（2）单击【Short Circuit Constraint】选项，打开短路限制设计规则选项对话框，单击系统默认的【ShortCircuit】短路限制设计规则，然后再单击 按钮，即可打开【Short Circuit Rule】（短路限制设

29、计规则）对话框，如图11-35所示。通常情况下，电路板上不同网络的图件是不允许短路的。图11-35 短路限制设计规则对话框设置布线宽度限制设计规则。（1）在电路板设计规则对话框中单击【Routing】选项卡，然后再单击【Width Constrain】选项，打开布线宽度设计规则选项对话框，如图11-36所示。（2）选中布线宽度设计规则中的某项设计规则，然后单击按钮，即可打开【Max-Min Width Rule】（布线宽度限制设计规则）对话框，在该对话框中可以设置布线的宽度，如图11-37所示。图11-36 布线宽度设计规则主对话框 图11-37 布线宽度限制设计规则对话框（3）设置完布线宽度

30、设计规则后，单击 按钮即可回到布线宽度设计规则选项对话框，继续其他设计规则的设置。单击 按钮可添加新的布线宽度设计规则，然后重复步骤2的操作即可完成多项布线宽度设计规则的设置。本例中设置好的布线宽度设计规则如图11-38所示。（4）当所有的布线宽度限制设计规则设置完后，单击 按钮，即可完成本次布线宽度限制规则的设置。2预布线预布线主要包括两个步骤。对重要的网络进行预布线。在进行布线的过程中，有时候可能需要事先布置一些走线（如电源线和地线），以满足一些特殊要求，并有利于改善随后的自动布线结果。锁定预布线。如果不对这些预布线进行保护的话，那么在自动布线的时候，这些预布线会重新被调整，从而失去预布线

31、的意义。图11-38 设置好的多项布线宽度限制设计规则在原理图绘制完成后，下一步工作就需要将元器件封装和网络表载入到PCB编辑器中进行电路板设计。PCB编辑器的激活可以通过打开已经存在的PCB文件或者是通过创建新的PCB文件来完成。打开一个已经存在的PCB文件，如图1-15所示。在PCB编辑器中，将完成电路板设计第二阶段的任务，即根据原理图设计完成电路板设计。电路板设计主要包括电路板选型、规划电路板的外形、元器件布局、电路板布线、覆铜、设计规则校验等工作。图11-39 预布线的结果图11-40 编辑导线属性对话框4）单击 按钮，打开全局编辑对话框，对导线全局编辑的属性进行配置，以锁定所有预布的

32、导线。全局编辑属性的配置结果如图11-41所示。（5）单击 按钮，将所有的预布线锁定。3自动布线对电路板上的重要网络完成预布线后，就可以对剩下的网络进行自动布线了。执行菜单命令【Auto Route】/【Setup】，打开【Autorouter Setup】（自动布线器参数设置）对话框，在该对话框中对自动布线器参数进行设置。设置完自动布线参数后，就可以开始自动布线了。Protel 99 SE中自动布线的方式灵活多样，根据布线的需要，既可以对整块电路板进行全局布线，也可以对指定的区域、网络、元器件甚至是连接进行布线。因此用户可以充分利用系统提供的多种自动布线方式，根据设计过程中的实际需要灵活选择

33、最佳的布线方式对电路板进行布线。图11-41 全局编辑属性设置 下面采用全局布线命令对电路板上剩下的网络进行布线。（1）执行菜单命令【Auto Route】/【All】，打开自动布线器参数设置对话框，确认所选的布线策略是否正确。（2）单击 按钮进入自动布线状态，全局自动布线完成后的结果如图11-42所示。图11-42 全局自动布线后的结果图11-43 自动布线的状态信息 4手工调整自动布线结束后，系统将会提供【Design Explorer Information】（自动布线的状态信息），如图11-43所示。由系统提供的信息可知，电路板上仍然有网络未连接，需要进行调整。另外，绕远和拐角太多的导

34、线以及电路板的边界和安装孔等也都需要调整。手工调整的结果如图11-44所示。图11-43 自动布线的状态信息 11.1.7 设计规则检验在电路板布线完成后，应当对电路板做DRC，以确保PCB完全符合设计规则的要求，所有的网络均已正确连接。用户可以借助DRC保证电路板设计万无一失。1执行菜单命令【Tools】/【Design Rule Check】，打开【Design Rule Check】（设计规则检验）对话框，如图11-45所示。图11-45 设计规则检验对话框设计规则的检验结果可以分为两种，一种以【Report】（报表）的形式输出，可以生成检测的结果报表；另一种是【On-Line】（在线检

35、验），也就是在布线的过程中对电路板的电气规则和布线规则进行检验，以防止错误产生。（2）单击【Report】选项卡进入报表（Report）输出设计检验模式，设置设计校验项目。本例中只选中【Clearance Constraints】、【Max/Min Width Constraints】、【Short Circuit Constraints】和【Un-Routed Net Constraints】4个选项前的复选框，其余选项采用系统默认的设置。（3）设置好设计校验项目后，单击对话框左下角的按钮，即可运行设计规则校验。程序结束后，会生成一个检验情况报表，具体内容如下。Protel Design S

36、ystem Design Rule CheckPCB File:Documents双面板-自动布线-调整.PCBDate :11-Mar-2006Time :21:07:26Processing Rule:Hole Size Constraint(Min=0.0254mm)(Max=2.54mm)(On the board)Violation Pad Free-4(104mm,167mm)MultiLayer Actual Hole Size=4mmViolation Pad Free-3(156mm,167mm)MultiLayer Actual Hole Size=4mmViolation

37、 Pad Free-2(156mm,104mm)MultiLayer Actual Hole Size=4mmViolation Pad Free-1(104mm,104mm)MultiLayer Actual Hole Size=4mmRule Violations:4Processing Rule:Width Constraint(Min=0.254mm)(Max=2mm)(Prefered=1.5mm)(Is part of net class VCC)Rule Violations:0Processing Rule:Clearance Constraint(Gap=0.5mm)(On

38、the board),(On the board)Rule Violations:0Processing Rule:Broken-Net Constraint(On the board)Rule Violations:0Processing Rule:Short-Circuit Constraint(Allowed=Not Allowed)(On the board),(On the board)Rule Violations:0Processing Rule:Width Constraint(Min=0.254mm)(Max=2mm)(Prefered=2mm)(Is part of net

39、 class GND)Rule Violations:0Processing Rule:Width Constraint(Min=0.254mm)(Max=2mm)(Prefered=1.5mm)(Is part of net class DRIVER)Rule Violations:0Processing Rule:Width Constraint(Min=0.254mm)(Max=2mm)(Prefered=0.5mm)(On the board)Rule Violations:0Violations Detected:4Time Elapsed :00:00:00根据设计规则检验的结果可

40、知，电路板上一共有4个错误。进一步分析DRC报告，可知出错是由于安装孔的孔径大于设计规则中设置的尺寸，不属于设计错误，因此可以忽略。至此，双面板就设计完成了。11.1.8 驱动电路及外接的IGBT电路的双面板的手工设计全桥式IGBT母线电压高达几百伏，即使是同一个桥臂上的驱动电路之间的电压也能达到上百伏。不同IGBT开关管驱动电路之间也存在高压，这样的电路对元器件的布局和电路板的布线都有很高的绝缘要求。为了满足电气连接和高压电气绝缘的要求，用户最好采用手工的布线方法来设计电路板。下面介绍双面板手工设计的操作步骤。（1）进行电路板的前期准备工作，包括电路原理图设计、规划电路板、载入元器件封装和网

41、络表以及PCB设计工作参数的设置等。（2）设置元器件布局和电路板布线设计规则。（3）对电路板上元器件之间的电气连接进行分析，找出核心元器件以及需要高压隔离的元器件。该驱动电路是由IGBT构成的全桥逆变电路，4路驱动输出之间均属于高压，都需要绝缘，因此在4路输出之间应留出足够的空间。同时驱动芯片的输入信号之间也应当适当隔离，因此本例中将8输入的接插件改为两个4输入的接插件。修改后的电路原理图如图11-46所示。图11-46 修改后的电路原理图设计（4）将修改后的电路原理图载入到PCB编辑器中，结果如图11-47所示。（5）采用全局编辑功能隐藏元器件的参数。在任何一个元器件的参数上双击鼠标左键进入

42、元器件参数编辑对话框，对其全局编辑的属性进行配置，结果如图11-48所示。图11-47 修改电路原理图设计后载入的元器件封装和网络图11-48 隐藏元器件参数的全局编辑属性配置（6）接下来就可以对元器件进行一边布局一边布线了。从电路板的一角开始布线。首先应当确定安装孔的位置，然后放置信号输入的接插件，如图11-49所示。按照信号的流向对其他元器件进行布局。在布局的过程中可以进行布线，布局与布线可以交替进行。图11-50所示是部分元器件布局和布线后的结果。图11-49 开始电路板的布线 图11-50 部分元器件布局和布线后的结果放置该部分驱动电路的输出接插件CN2，然后进行布线。在布线过程中为了

43、方便连线，对输出接插件引脚的网络标号进行了调整，调整接插件网络标号的结果如图11-51所示。这样就完成了单桥臂的驱动电路的布线，结果如图11-52所示。调整电路板的右边界。电路板的右边界确定后，就可以调整电路板的外形了，调整的结果如图11-53所示。重复步骤（1）（4）设计另一半桥臂驱动电路，最后的结果如图11-54所示。调整电路板的上边界，结果如图11-55所示。（7）电路板地线覆铜。对各布线层中放置的地线网络进行覆铜，不但可以增强PCB的抗干扰能力，而且可以增大地线网络过电流的能力。本例中需要对地线网络“GND1”和“GND2”进行覆铜。设置多边形填充的连接方式。执行菜单命令【Design

44、】/【Rules】，打开布线设计规则对话框。在该对话框中，单击【Manufacturing】选项卡即可打开【Polygon Connect Style】（多边形填充连接方式设计规则）选项对话框，如图11-56所示。鼠标左键双击【Polygon Connect Style】即可打开【Polygon Connect Style】（多边形矩形填充与网络连接方式）对话框，如图11-57所示。图11-56 多边形填充连接方式设计规则选项对话框图11-57 多边形填充与网络连接方式对话框在图5-141的对话框中，提供了以下3种连接方式。【Relief Connect】：辐射连接。【Direct Conne

45、ct】：直接连接。【None Connect】：不连接。辐射连接包括如图11-58所示的几种方式。对于同一种网络通常选择直接连接的方式，这样在连接相同网络时，连接的有效面积最大。但是这样做有一个缺点，那就是在焊接元器件时，与焊盘连接铜箔的面积较大，散热较快，不利于焊接。设置多边形填充与导线、焊盘和过孔的安全间距（Clearance Constraint），如果电路板允许，建议采用大于0.5mm的安全间距。单击放置工具栏中的按钮，打开【Polygon Plane】（多边形填充选项）对话框，如图11-59所示。在该对话框中，将连接网络设置为“GND1”，工作层面设置为底层，线宽设为“1mm”，不采

46、用网格的连接方式，采用整块覆铜，设置的结果如图11-60所示。2 2启动原理图编辑器启动原理图编辑器启动原理图编辑器的方法非常简单，新建一个原理图设计文件或者打开已有的原理图设计文件，就能启动原理图编辑器。下面介绍如何新建一个原理图设计文件。（1）双击图1-27中的 图标，打开该文件夹，将新建的原理图设计文件放置在该文件夹下。（2）执行菜单命令【File】/【New】，打开【New Document】（新建设计文件）对话框，如图1-28所示。（3）在新建设计文件对话框中，单击【Schematic Document】（原理图设计文件）图标选中新建原理图设计文件选项，然后单击 按钮，新建一个原理图

47、设计文件，结果如图1-29所示。（4）给原理图设计文件命名为“MyfirstSch.Sch”。（5）执行菜单命令【File】/【Save All】，将该原理图设计文件存储至当前设计数据库文件中。图11-61 对“GND1”覆铜后的电路图11-62 覆铜的最后结果图11-63 查看3D效果图11.2 11.2 单片机最小系统的电路设计综合实例单片机最小系统的电路设计综合实例电路原理图设计实例如图电路原理图设计实例如图11-6411-64所示，该电路是由单片机所示，该电路是由单片机80318031、地址锁存器、地址锁存器74LS37374LS373、存储器、存储器2712827128以及相应的时钟

48、振荡电路和上电复位电路等组成的以及相应的时钟振荡电路和上电复位电路等组成的单片机最小系统。单片机最小系统。11.2.1 11.2.1 双面板布线的准备工作双面板布线的准备工作（1 1）准备电路原理图，如图）准备电路原理图，如图11-6411-64所示。所示。（2 2）生成网络表文件。）生成网络表文件。（3 3）规划电路板。）规划电路板。设置当前工作层为禁止布线层（设置当前工作层为禁止布线层（KeepOutLayerKeepOutLayer）。）。单击放置工具栏（单击放置工具栏（Placement ToolsPlacement Tools）中的按钮，初步绘制一个矩形框组成电路板的电气边界。）中的

49、按钮，初步绘制一个矩形框组成电路板的电气边界。完成电路板电气边界的绘制后，单击放置工具栏中的完成电路板电气边界的绘制后，单击放置工具栏中的 按钮，在电气边界的拐角位置上放置按钮，在电气边界的拐角位置上放置4 4个安装孔，电路板的电气边界规划结果如图个安装孔，电路板的电气边界规划结果如图11-6511-65所示。所示。（4 4）载入网络表。）载入网络表。在在PCBPCB编辑器中载入所需的元器件封装库，这里将编辑器中载入所需的元器件封装库，这里将Protel 99SEProtel 99SE的安装目录的安装目录“LibraryPcbGeneric“LibraryPcbGeneric Footprin

50、ts”Footprints”中的设计数据库文件中的设计数据库文件“Miscellaneous.ddb”“Miscellaneous.ddb”和和“General IC.ddb”“General IC.ddb”载入。载入。执行菜单命令【执行菜单命令【DesignDesign】/【Load NetsLoad Nets】，在弹出的【】，在弹出的【Load/Forward Annotate Load/Forward Annotate NetlistNetlist】对话框中选择要载入的网络表文件的位置和名称，这里选择的是】对话框中选择要载入的网络表文件的位置和名称，这里选择的是“单片机最小系单片机最小系