8手动布局和布线.docx

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8手动布局和布线手动布局和布线课程PCB制版实训内容8、手动布局和布线编号：

8要求1、熟悉手动布局和布线的一般过程。

2、熟悉PCB各种工具的使用。

重点、难点布局布线方法、原则和技巧。

提纲内容备注讲授演示练习手动布局和布线1.1放置对象1.1.1设置原点1.1.2放置元件1.1.3放置焊盘1.1.4放置过孔1.1.5放置导线1.1.6放置连线1.1.7放置字符串1.1.8放置填充1.1.9放置多边形平面填充1.1.10放置坐标1.1.11放置尺寸标注1.1.12放置圆弧1.1.13放置房间1.2手工布局2.2.1设置布局范围2.2.2加载与浏览PCB元件库302020452.2.3手工布局与布局的调整1.3手工布线和补泪滴操作1.3.1手工布线1.3.2补泪滴操作小结与练习讲义：

手动布局和布线前面我们介绍了印刷电路板的基础知识、PCB编辑器的简单介绍和在进入电路板设计之前的有关环境参数设置。

在本章，我们以一个简单电路的单面电路板的设计为例，讲解印刷电路板的手工布局与手工布线的操作，和PCB设计的基本编辑方法。

8.1放置对象在PCB设计中，要在电路板上放置元件，然后根据元件间的电气连接关系放置导线并放置一些标注文字等。

这些操作，Protel99SE提供了放置工具栏，使用起来非常方便。

执行菜单命令View|Toolbars|PlacementTools，即可打开PlacementTools（放置工具栏）。

另外，放置工具栏中的大部分按钮的功能，还可以通过执行主菜单Place中的各命令来实现。

设置原点在PCB编辑器中，系统已经定义了一个坐标系，该坐标的原点称为AbsoluteOrigin（绝对原点）。

用户可根据需要自己定义坐标系，只须设置用户坐标原点，该坐标原点称RelativeOrigin（相对原点），或称当前原点。

设置步骤如下：

单击放置工具栏中的按钮，或执行菜单命令Edit|Origin|Set。

当光标变成十字形，将光标移到要设为相对原点的位置（最好位于可视栅格线的交叉点上），单击鼠标左键，即将该点设为用户自定义的坐标原点。

设置之后，观察状态栏的坐标值有无变化。

若要恢复原来的坐标系，执行菜单命令Edit|Origin|Reset即可。

8.1.2放置元件1.放置元件的操作步骤单击放置工具栏的按钮，或执行菜单命令Place|Component，来放置元件的封装形式。

弹出如图10.2所示的放置元件对话框。

在Footprint文本框输入元件封装的名称（如AXIAL0.3），如果不知道可单击Browse按钮去元件封装库中浏览；在Designator文本框输入元件的标号（如R1）；在Comment文本框输入元件的型号或标称值（如100K）。

设置完毕后单击OK按钮，光标变成十字形，并在光标上连接了所选的元件。

移动光标到放置元件的位置，可用空格键旋转元件的方向，最后单击鼠标左键确定。

系统再次弹出放置元件的对话框，可继续放置元件。

单击Cancel按钮，结束命令状态。

2元件的属性设置在放置元件的命令状态下，按下Tab键；或用鼠标左键双击某元件；或用鼠标右键单击某元件，在弹出的快捷菜单中选择Properties命令；或执行菜单命令Edit|Change，光标变成十字形，选取元件，均可弹出元件属性设置对话框。

打开其他对象的属性对话框的操作类似，后面不再说明，设置的参数说明如下：

Designator：

设置元件的标号。

Comment：

设置元件的型号或标称值。

Footprint：

设置元件的封装。

Layer：

设置元件所在的层。

Rotation：

设置元件的旋转角度。

X-Location和Y-Location：

元件所在位置的X、Y方向的坐标值。

LockPrims：

此项有效，该元件封装图形不能被分解开。

Locked：

此项有效，该元件被锁定。

不能进行移动、删除等操作。

Selection：

此项有效，该元件处于被选取状态，呈高亮。

其中的Designator和Comment选项卡的功能是对元件这两个属性的进一步设置，较容易理解，这里不再赘述。

注意，在Locked属性中，它和Tools|Preferences命令打开的Preferences对话框中的Options选项卡中的ProtectLockedObjects复选框有关。

当该复选框有效时，不能对锁定的对象进行移动、删除等操作；如该复选框无效，对锁定的对象进行操作时，会弹出一个要求确认的对话框。

8.1.3放置焊盘虽然在元件的封装上已经包含了焊盘，但有时要从电路板上引出一些输入输出线，可以通过放置焊盘来实现。

1放置焊盘的步骤单击放置工具栏中的按钮，或执行菜单命令Place|Pan。

光标变为十字形，光标中心带一个焊盘。

将光标移到放置焊盘的位置，单击鼠标左键，便放置了一个焊盘。

注意，焊盘中心有序号。

这时，光标仍处于命令状态，可继续放置焊盘。

单击鼠标右键或双击鼠标左键，都可结束命令状态。

2设置焊盘的属性在放置焊盘过程中按下Tab键，或用鼠标左键双击放置好的焊盘，均可弹出焊盘属性对话框。

它包括3个选项卡，可设置焊盘的有关参数。

（1）Properties选项卡UsePadStack复选框：

设定使用焊盘栈。

此项有效，本栏将不可设置。

X-Size、Y-Size：

设定焊盘在X和Y方向的尺寸。

Sharp：

选择焊盘形状。

从下拉框中可选择焊盘形状，有Round（圆形）、Rectangle（正方形）和Octagonal（八角形）。

Designator：

设定焊盘的序号，从0开始。

HoleSize：

设定焊盘的通孔直径。

Layer：

设定焊盘的所在层，通常在MultiLayer（多层）。

Rotation：

设定焊盘旋转角度。

X-Location、Y-Location：

设定焊盘的X和Y方向的坐标值。

Locked：

此项有效，焊盘被锁定。

Selection：

此项有效，焊盘处于选取状态。

Testpoint：

将该焊盘设置为测试点。

有两个选项，即Top和Bottom。

设为测试点后，在焊盘上会显示Top或BottomTest-Point文本，且Locked属性同时被选取，使之被锁定。

（2）PadStack（焊盘栈）选项卡在properties选项卡中，UsePadStack复选框有效时，该选项卡才有效。

在该选项卡中，是关于焊盘栈的设置项。

焊盘栈就是在多层板中同一焊盘在顶层、中间层和底层可各自拥有不同的尺寸与形状。

分别在Top、Middle和Bottom三个区域中，设定焊盘的大小和形状。

（3）Advanced（高级设置）选项卡Net：

设定焊盘所在的网络。

Electricaltype：

设定焊盘在网络中的电气类型，包括Load（负载焊盘）、Source（源焊盘）和Terminator（终结焊盘）。

Plated：

设定是否将焊盘的通孔孔壁加以电镀处理。

PasteMask：

设定焊盘助焊膜的属性。

选择Override复选框，可设置助焊延伸值。

SolderMask：

设定阻焊膜的属性。

选择Override复选框，可设置阻焊延伸值；如选取Tenting，则阻焊膜是一个隆起，且不能设置阻焊延伸值。

8.1.4放置过孔对于双面板或多层板，不同层之间的电气连线是靠过孔来连接的。

1放置过孔的步骤单击放置工具栏的按钮，或执行菜单命令Place|Via。

光标变成十字形，将光标移到放置过孔的位置，单击鼠标左键，放置一个过孔。

此时可继续放置其它过孔，或单击鼠标右键，退出命令状态。

2过孔属性设置在放置过孔过程中，按Tab键，或用鼠标左键双击已放置的过孔，将弹出过孔对话框，可设置过孔的有关参数。

Diameter：

设定过孔直径。

HoleSize：

设置过孔的通孔直径。

StartLayer、EndLayer：

设定过孔的开始层和结束层的名称。

Net：

设定该过孔属于哪个网络。

其它参数的设置方法与焊盘属性的设置类似，这里不再赘述。

8.1.5放置导线1.放置导线的操作步骤单击放置工具栏中的按钮，或执行菜单命令Place|InteractiveRouting（交互式布线）。

放置直线：

当光标变成十字形，将光标移到导线的起点，单击鼠标左键；然后将光标移到导线的终点，再单击鼠标左键，一条直导线被绘制出来，单击鼠标右键，结束本次操作。

放置折线：

与放置直线不同的是，当导线出现90度或45度转折时，在终点处要双击鼠标左键。

放置完一条导线后，光标仍处于十字形，将光标移到其它新的位置，再放置其它导线。

最后，单击鼠标右键，光标变成箭头形状，退出该命令状态。

2.设置导线的参数在放置导线过程中按下Tab键，弹出InteractiveRouting（交互式布线）设置对话框，主要设置导线的宽度、所在层和过孔的内外径尺寸。

在放置导线完毕后，用鼠标左键双击该导线，弹出导线属性对话框，设置的参数说明如下：

Width：

导线宽度。

Layer：

导线所在的层。

Net：

导线所在的网络。

Locked：

导线位置是否锁定。

Selection：

导线是否处于选取状态。

Start-X：

导线起点的X轴、Y轴坐标。

End-X：

导线终点的X轴、Y轴坐标。

KeepOut：

该复选框选取，则此导线具有电气边界特性。

3对放置好的导线进行编辑对放置好的导线，除了修改其属性外，还可以对它进行移动和拆分。

操作步骤如下：

用鼠标左键单击已放置的导线，如图10.8（a）所示，导线上有一条高亮线并带有三个高亮方块。

用鼠标左键单击导线两端任一高亮方块，光标变成十字形。

移动光标可任意拖动导线的端点，导线的方向被改变。

用鼠标左键单击导线中间的高亮方块，光标变成十字形。

移动光标可任意拖动导线，此时直导线变成了折线。

直导线变成了折线后，将光标移到折线的任一段上，按住鼠标左键不放并移动它，该线段被移开，原来的一条导线变成了两条导线。

4切换导线的层如何让一条导线位于两个不同的信号层上？

以双面电路板为例，操作步骤如下：

在顶层放置一条导线，在默认状态下，导线的颜色为红色。

在需换层位置处，按下小键盘的“*”键，你会发现当前层变成了底层，并在该处自动添加了一个过孔，单击鼠标左键，确定过孔的位置。

继续移动光标放置导线，在默认状态下，导线的颜色变成了蓝色。

、8.1.6放置连线连线一般是在非电气层上绘制电路板的边界、元件边界、禁止布线边界等，它不能连接到网络上，绘制时不遵循布线规则。

而导线是在电气层上元件的焊盘之间构成电气连接关系的连线，它能够连接到网络上。

在手工布线时，放置导线和放置连线一般不加以区分，但在自动布线时，要采用放置导线（交互式布线）的方法。

所以导线与连线还是有所区别的。

1.放置连线的操作步骤单击放置工具栏的按钮，或执行菜单命令Place|Line。

放置连线的方法与放置导线类似，不再赘述。

2.设置连线的参数在放置连线过程中按下Tab键，弹出LineConstraints（连线）属性设置对话框，主要设置连线的宽度和所在的层。

连线的参数设置、编辑等操作与导线中所讲方法相同。

但放置连线切换层时，不会出现连接的过孔。

8.1.7放置字符串在制作电路板时，常需要在电路板上放置一些字符串，说明本电路板的功能、电路设置方法、设计序号和生产时间等。

这些字符串可以放置在机械层，也可以放置在丝印层。

1放置字符串的操作步骤单击放置工具栏的按钮，或执行菜单命令Place|String。

光标变成十字形，且光标带有字符串。

此时，按下Tab键，将弹出字符串属性设置对话框，在对话框中可设置字符串的内容（Text）、大小（Hight、Width）、字体（Font，有三种字体）、字符串的旋转角度（Rotation）和是否镜像（Mirror）等参数。

设置完毕后，单击Ok按钮，将光标移到相应的位置，单击鼠标左键确定，完成一次放置操作。

此时，光标还处于命令状态，可继续放置或单击右键结束命令状态。

2字符串属性设置当放置字符串后，用鼠标左键双击字符串，弹出字符串属性设置对话框。

在字符串属性设置对话框中，最重要的属性是Text，它用来设置在电路板上显示的字符串的内容（仅单行）。

可以在框中直接输入要显示的内容，也可以从该下拉列表框选择系统设定好的特殊字符串。

特殊字符串是一种在打印或输出报表时，根据PCB文件信息进行解释出来的字符串。

如放置特殊字符串.Print_Date，系统在进行打印时，会用当时的系统日期来替代这个特殊字符串。

在默认状态下，我们在工作窗口看到的都是特殊字符串的原始名称，要想看到解释后的字符串内容，可使用Tools|Preferences命令打开Preferences对话框，切换到Display选项卡，然后选取ConvertSpecialStrings复选框即可。

3字符串的选取、移动和旋转操作字符串的选取操作：

用鼠标左键单击字符串，该字符串就处于选取状态，在字符串的左下方出现一个“+”号，而在右下方出现一个小圆圈。

字符串的移动操作：

拖动字符串或在字符串的属性设置对话框中对X-Location和Y-Location属性进行修改，同样达到移动的目的。

字符串的旋转操作：

首先选取字符串，然后用鼠标左键单击一下右下方的小圆圈，字符串变为细线显示模式，旋转光标，该字符串就会以“+”号为中心做任意角度的旋转，在属性对话框中对Rotation属性进行修改，也可以达到旋转的目的。

另外，用鼠标左键按住字符串不放，同时按下键盘的X键，字符串进行左右翻转；按下Y键，字符串将进行上下翻转；按下空格键，字符串进行逆时针旋转操作。

8.1.8放置填充在完成电路板的布线工作后，一般在顶层或底层会留有一些面积较大的空白区（没有走线、过孔和焊盘），根据地线尽量加宽原则和利于元件散热，应将空白区用实心的矩形覆铜区域来填充（Fill）。

1.放置矩形填充的操作步骤单击放置工具栏中的按钮，或执行菜单命令Place|Fill。

光标变为十字形，将光标移到放置矩形填充的位置，单击鼠标左键，确定矩形填充的第一个顶点，然后拖动鼠标，拉出一个矩形区域，再单击鼠标左键，完成一个矩形填充的放置。

此时可继续放置矩形填充，或单击鼠标右键，结束命令状态。

2设置矩形填充的属性在放置矩形填充的过程中，按下Tab键，弹出矩形填充的属性对话框。

主要的参数设置如下：

Layer：

矩形填充所在的层。

Net：

矩形填充所属于的网络。

Corner1-X、Corner1-Y：

矩形填充第一个角的X、Y坐标值。

Corner2-X、Corner2-Y：

矩形填充第二个角的X、Y坐标值。

3.矩形填充的选取、移动、缩放和旋转操作矩形填充的选取：

直接用鼠标左键单击放置好的矩形填充，使其处于选取状态。

在矩形填充的四角和四边中点，出现控制点；中心出现“+”号和一个小圆圈。

矩形填充的移动：

用鼠标左键直接按住矩形填充，矩形填充可随鼠标任意移动。

矩形填充的缩放：

在选取状态下，用鼠标左键先单击某个控制点，光标变成十字形，再移动光标可任意对矩形填充进行缩放；最后单击鼠标左键。

矩形填充的旋转：

在选取状态下，用鼠标左键先单击小圆圈，光标变成十字形，再移动光标，矩形填充会绕“+”号任意旋转8.1.9放置多边形平面填充为增强电路的抗干扰能力，一般在电路板的空白区域放置多边形平面填充。

1放置多边形填充的操作步骤单击放置工具栏中的按钮，或执行菜单命令Place|PolygonPlane。

弹出多边形平面填充的属性设置对话框，如图10.15所示。

在对话框中设置有关参数后，单击Ok按钮，光标变成十字形，进入放置多边形填充状态。

在多边形的每个拐点处单击鼠标左键，最后单击右键，系统自动将多边形的起点和终点连接起来，构成多边形平面并完成填充。

2设置多边形平面填充的属性多边形平面填充属性设置对话框中，主要有以下设置：

NetOptions选项区域：

设置多边形平面填充与电路网络间的关系。

ConnecttoNet：

在其下拉列表框中选择所隶属的网络名称PourOverSameNet复选框：

该项有效时，在填充时遇到该连接的网络就直接覆盖。

RemoveDeadCopper复选框：

该项有效时，如果遇到死铜的情况，就将其删除。

我们把已经设置与某个网络相连，而实际上没有与该网络相连的多边形平面填充称为死铜。

PlaneSetting选项区域：

GridSize文本框：

设置多边形平面填充的栅格间距。

TrackWidth文本框：

设置多边形平面填充的线宽。

Layer：

设置多边形平面填充的所在的层。

HatchingStyle选项区域：

设置多边形平面填充的格式。

SurroundPadWith选项区域：

设置多边形平面填充环绕焊盘的方式多边形平面填充环绕焊盘，在多边形填充属性对话框中，提供两种方式，即八边形方式和圆弧方式。

MinimumPrimitives区域：

设置多边形平面填充内最短的走线长度。

注意：

矩形填充与多边形平面填充是有区别的。

矩形填充将整个矩形区域以覆铜全部填满，同时覆盖区域内所有的导线、焊盘和过孔，使它们具有电气连接；而多边形平面填充用铜线填充，并可以设置绕过多边形区域内具有电气连接的对象，不改变它们原有的电气特性。

另外，直接拖动多边形平面填充就可以调整其放置位置，此时会出现一个Confirm（确认）对话框，询问是否重建，我们应该选择Yes按钮，要求重建，以避免发生信号短路现象。

8.1.10放置坐标放置坐标的功能是将当前光标所处位置的坐标值放置在工作层上。

一般放置在非电气层。

1放置坐标的操作步骤单击放置工具栏中的按钮，或执行菜单命令Place|Coordinate。

光标变成十字形，且有一个变化的坐标值随光标移动，光标移到放置的位置后单击鼠标左键，完成一次操作。

放置好的坐标左下方有一个十字符号。

最后，单击鼠标右键，结束命令状态。

2.设置坐标位置的属性在命令状态下按Tab键，或在放置后用鼠标左键双击坐标，系统弹出坐标属性对话框，设置内容包括对坐标十字符号的高度（Size）和宽度（LineWidth）；坐标值的单位格式（UnitStyle）的设置；坐标值的高度（TextHeight）、宽度（TextWidth）、字体（Font）、所在层（Layer）和坐标值（X-Location、Y-Location）等参数进行设置。

单位格式有3种形式：

None（无单位）、Normal（常规表示）、brackets（括号表示）。

8.1.11放置尺寸标注在PCB设置中，有时需要标注某些尺寸的大小，如电路板的尺寸、特定元件外形间距等，以方便印刷电路板的制造。

一般尺寸标注放在机械层。

1.放置尺寸标注的操作步骤单击放置工具栏中的按钮，或执行菜单命令Place|Dimension。

光标变成十字形。

移动光标到尺寸的起点，单击鼠标左键，确定标注尺寸的起始位置。

可向任意方向移动光标，中间显示的尺寸随光标的移动而不断变化，到终点位置单击鼠标左键加以确定，完成一次尺寸标注。

如不再放置，单击鼠标右键，结束尺寸标注操作。

2设置尺寸标注的属性在放置标注尺寸命令状态下按下Tab键，或用鼠标左键双击已放置的标注尺寸，均可弹出尺寸标注属性对话框，对有关参数进一步设置。

尺寸标注的单位格式同放置坐标操作。

8.1.12放置圆弧1.三种绘制圆弧的方法和一种绘制圆的方法

（1）边缘法绘制圆弧：

它是通过圆弧上的两点即起点与终点来确定圆弧的大小，绘制步骤如下：

单击放置工具栏的按钮，或执行菜单命令Place|Arc（Edge）。

光标变成十字形，单击鼠标左键，确定圆弧的起点；再移动光标到适当的位置，单击鼠标左键，确定圆弧的终点；单击鼠标右键，完成一段圆弧的绘制。

（2）中心法绘制圆弧：

它是通过确定圆弧的中心、起点和终点来确定一个圆弧，绘制步骤如下：

单击放置工具栏的按钮，或执行菜单命令Place|Arc（Center）。

光标变成十字形，单击鼠标左键，确定圆弧的中心。

移动光标拉出一个圆形，单击鼠标左键，确定圆弧半径。

沿圆移动光标，在圆弧的起点和终点处分别单击鼠标左键进行确定。

单击鼠标右键，结束命令状态，完成一段圆弧的绘制，如图10.22所示。

（3）角度旋转法绘制圆弧：

它是通过确定圆弧的起点、圆心和终点来确定圆弧的，绘制步骤如下：

单击放置工具栏的按钮，或执行菜单命令Place|Arc（AnyAngle）。

光标变成十字形，单击鼠标左键，确定圆的起点，再移动光标到适当的位置，单击鼠标左键，确定圆弧的圆心，这时光标跳到圆的右侧水平位置，沿圆移动光标，在圆弧的起点和终点处分别单击鼠标左键进行确定。

单击鼠标右键，结束命令状态，完成一段圆弧的绘制。

（4）绘制圆：

它是通过确定圆心和半径，来绘制一个圆的，绘制步骤如下：

单击放置工具栏的按钮，或执行菜单命令Place|FullCircle。

光标变成十字形，单击鼠标左键，确定圆的圆心；再移动光标，拉出一个圆，单击鼠标确认。

单击鼠标右键，结束命令状态，完成一个圆的绘制。

2编辑圆弧在绘制圆弧状态下，按Tab键，或用鼠标左键双击绘制好的圆弧，系统将弹出圆弧属性设置对话框，设置圆弧的主要参数有：

Width：

设置圆弧的线宽。

Layer：

设置圆弧所在层。

Net：

设置圆弧所连接的网络。

X-Center和Y-Center：

设置圆弧的圆心坐标。

Radius：

设置圆弧的半径。

StartAngle和EndAngle：

设置圆弧的起始角度和终止角度。

8.1.13放置房间所谓房间（Room）是可以帮助我们布局的长方形区域。

我们可以将电路板所属的元件按具体元件、元件类和封装分门别类的归属于不同的房间并对它们的相对位置进行排列。

然后，在电路板上将这些房间放置好。

当移动房间时，房间内的这些元件也随之移动，并保证房间内的元件的相对位置不变。

1放置房间的操作步骤执行菜单命令Place|Room，或单击放置工具栏的按钮。

光标变成十字形，单击鼠标左键，确定房间的顶点。

再移动光标到房间的对角顶点单击鼠标左键确定，就放置了一个房间，房间的名称默认为RoomDefinition。

此时，可继续放置房间，则房间序号会自动增加。

或单击鼠标右键，结束命令状态。

2房间属性的设置在放置房间的过程中按下Tab键，或用鼠标左键双击放置好的房间，将弹出RoomDefinition（房间定义）对话框，设置的主要参数有：

RuleName（规则名）：

用户可以设置该房间定义所应用的规则名，也可以自定义名称。

RoomLocked：

该复选框有效，该房间被锁定。

x1、y1、x2、y2：

这四个文本框用来定义房间的两个对顶点坐标，以确定房间的大小。

房间所在层：

选择TopLayer或BottomLayer。

适用条件：

选择KeepObjectsInside（将对象限制在房间内部）或KeepObjectsOutside（将对象限制在房间外部）。

RuleScope：

通过FilterKind列表框设置，用来选择属于该房间的对象。

3房间的移动操作拖动房间，则隶属于该房间内的元件将一起移动。

在放置工具栏中，还有两个放置工具，一个是按钮，用于放置内部电源/接地层；另一个是按钮，用于将剪贴板中的内容粘贴在工作平面上。

82手工布局布局实际上就是如何在一块印刷电路板上放置元件。

布局是否合理，直接关系到布线的效果。

Protel99SE提供了自动布局功能，对于简单的电路的印刷电路板图的绘制，完全可以跳过绘制原理图阶段而直接进入手工布局；对于比较复杂的电路，虽然自动布局快捷高效，但对于不合理的地方，仍然采用手工方式对布局进行调整。

8.2.1设置布局范围1.设置当前原点新建一个PCB文件后，系统自动定义了一个坐标系，坐标原点称为绝对原点（AbsoluteOrigin），位置在工作窗口的