【正文】 第 8章 手工布局與手工布線 第 8章 手工布局與手工布線 元件封裝庫的加載及元件封裝的放置 實(shí)體的放置 實(shí)戰(zhàn)演練 —— 全手工繪制 PCB板 本章小結(jié) 思考與練習(xí) 第 8章 手工布局與手工布線 手工設(shè)計(jì) PCB是用戶直接在 PCB編輯器中根據(jù)原理圖進(jìn)行手工放置元件封裝、焊盤、過孔等并進(jìn)行線路連接的操作過程。手工設(shè)計(jì)的一般步驟如下： (1) 加載元件封裝庫，規(guī)劃印刷電路板。 (2) 放置元件封裝、焊盤、過孔等圖件。 (3) 元件布局。 (4) 手工布線。 (5) 電路調(diào)整。 以下采用圖 81所示的簡單整流穩(wěn)壓電路為例，介紹手工布線的方法。圖中的元件屬性如表 81所示。 第 8章 手工布局與手工布線 圖 81 整流穩(wěn)壓電路 第 8章 手工布局與手工布線 表 81 整流穩(wěn)壓電路元件清單 第 8章 手工布局與手工布線 元件封裝庫的加載及元件封裝的放置 前面我們已經(jīng)學(xué)過，在繪制原理圖時(shí)，需要從原理圖元件庫中選取相應(yīng)的元件符號(hào)，利用導(dǎo)線把這些元件連接起來，構(gòu)成原理圖圖形。而繪制 PCB板時(shí)選取的元件符號(hào)屬于元件的封裝形式，和原理圖元件不同，在 PCB設(shè)計(jì)前，必須將元件封裝所在的元件封裝庫添加到當(dāng)前 PCB編輯器庫 (Libraries)中，只有這樣這些元件才能被調(diào)用。 下面介紹元件封裝的概念及元件封裝庫的加載方法。 第 8章 手工布局與手工布線 元件封裝的概念 元器件封裝是指實(shí)際元器件焊接到電路板上時(shí)所顯示的外觀和焊點(diǎn)的位置，純粹的元器件封裝僅僅是空間概念，一般由投影輪廓、管腳對應(yīng)的焊盤、元件標(biāo)號(hào)和標(biāo)注字符等組成。元器件品種多、外形多，因此不同元器件可以共用一個(gè)元器件封裝；另外，同種元器件也可以有不同的封裝形式。 電路板制作完成后，在進(jìn)行元器件安裝時(shí)，元器件封裝能夠保證所用的元件引腳和印刷電路板上的焊盤一致。 1. 元件封裝的分類 元件封裝可以分為兩大類，即針腳式元件封裝和表面粘貼式元件封裝 (SMD)，如圖 82所示。 第 8章 手工布局與手工布線 圖 82 針腳式和 SMD封裝形式的區(qū)別 第 8章 手工布局與手工布線 (1) 針腳式元件封裝。常見的元件封裝，如電阻、電容、三極管、部分集成電路的封裝就屬于該類形式。這類封裝的元件在焊接時(shí)，一般先將元件的管腳從電路板的頂層插入焊盤通孔，然后在電路板的底層再進(jìn)行焊接。由于針腳式元件的焊盤通孔貫通整個(gè)電路板，故在其焊盤的屬性對話框內(nèi)，Layer(層 )的屬性必須為 Multi Layer(多層 )。 (2) 表面粘貼式元件封裝。這類元件在焊接時(shí)元件與其焊盤在同一層。故在其焊盤屬性對話框中， Layer屬性必須為單一板層 (如 Top layer 或 Bottom layer)。 第 8章 手工布局與手工布線 2. 元件封裝的編號(hào) 元件封裝規(guī)則一般為“元件類型 +焊盤距離 (或焊盤數(shù) )+元件外形尺寸”。根據(jù)元件封裝編號(hào)可區(qū)別元件封裝的規(guī)格。例如電阻封裝 ，兩焊盤間距為 400 mil(約為 100 mm)。 3. 常見元件封裝 元件封裝的設(shè)置是 PCB制作的關(guān)鍵，由于元器件各種各樣，所以初學(xué)者對各類元器件的封裝很難掌握。常見元件封裝形式如表 82所示。 第 8章 手工布局與手工布線 表 82 常用元件封裝形式 第 8章 手工布局與手工布線 (1) 針腳式電阻。常用 AXIAL表示軸狀的包裝形式，后面的 ～ (in)英寸表示兩個(gè)焊盤間的距離。 (2) 二極管類。常用 DIODE開頭，之后的數(shù)字表示焊盤間的距離。 (3) 扁平狀電容。常用 RAD作為無極性電容元件封裝，后面的 ～ (in)英寸表示兩個(gè)焊盤間的距離。 (4) 筒狀電容。有極性電容常用此種封裝，常用 RB開頭，后面的兩個(gè)數(shù)字表示焊盤之間的距離和圓筒的直徑，如“ ”表示焊盤間距 in，圓筒的外徑 in。 第 8章 手工布局與手工布線 (5) 集成電路的封裝形式。常見的有普通單列直插封裝(SIP**)、普通雙列直插封裝 (DIP**)、四面扁平封裝 (QFP**)、四列直插封裝 (QUIP**)等形式。字母后面的 **為數(shù)字，代表管腳個(gè)數(shù)，如 SIP5，表示有 5個(gè)管腳。 元件封裝庫的加載與卸載 元件封裝的信息都儲(chǔ)存在特定的元件封裝庫中，如果沒有這個(gè)庫文件，系統(tǒng)就不能識(shí)別我們設(shè)置的關(guān)于元件封裝的信息。所以在繪制印刷電路板之前應(yīng)該先加載所用到的元件封裝庫文件。 第 8章 手工布局與手工布線 在 Protel 99 SE →Library→Pcb 路徑下有三個(gè)文件夾，提供 3類 PCB元件封裝庫，即 Connector(連接器元件封裝庫 )、Generic Footprints(普通元件封裝庫 )和 IPC Footprints(IPC元件封裝庫 )。在三個(gè)文件夾下各有若干個(gè)元件封裝庫，比較常用的元件封裝庫有： 、 DC to 、。加載、卸載與瀏覽元件庫的操作步驟如下： 1. 加載 PCB元件封裝庫的方法 第一種方法：執(zhí)行菜單命令 Design→Add/Remove Library。 第二種方法：單擊主工具欄中的 按鈕。 第 8章 手工布局與手工布線 第三種方法：在 PCB管理器中 (如圖 83所示 )，單擊Browse PCB選項(xiàng)卡，在 Browse下拉列表框中選擇 Libraries (元件封裝庫 )，再單擊對話框中的 【 Add/Remove】 按鈕。 第 8章 手工布局與手工布線 圖 83 使用 PCB瀏覽器加載元件庫 第 8章 手工布局與手工布線 以上三種方法均可彈出如圖 84所示的 PCB Libraries對話框，在存放 PCB元件封裝庫文件的路徑下，單擊所需元件庫文件名，再單擊 【 Add】 按鈕；或者雙擊所需元件封裝庫文件名，被選取的元件封裝庫文件立刻添加到圖 84下方的Selected Files框中。單擊 【 OK】 按鈕，完成加載操作。 第 8章 手工布局與手工布線 圖 84 PCB Libraries對話框 第 8章 手工布局與手工布線 2. 卸載 PCB元件封裝庫的操作 卸載 PCB元件封裝庫與加載 PCB元件封裝庫的操作方法相同，只是在圖 84中的 Selected Files框中，選取要卸載的PCB元件封裝庫文件，單擊 【 Remove】 按鈕；或者雙擊需要卸載的元件封裝庫文件，都可以刪除元件封裝庫。單擊【 OK】 按鈕，完成卸載操作。 第 8章 手工布局與手工布線 3. 瀏覽 PCB元件封裝庫的操作 執(zhí)行菜單命令 Design→Browse Components ，或單擊主工具欄中的按鈕，或鼠標(biāo)左鍵單擊圖 83中的 【 Browse】 按鈕，都可彈出瀏覽元件庫對話框，如圖 85所示。在對話框中，可查看各類元件封裝的形狀，單擊 【 Edit】 按鈕，對所瀏覽的元件進(jìn)行編輯；單擊 【 Place】 按鈕，可將元件放置到電路板上。 第 8章 手工布局與手工布線 圖 85 Browse Libraries對話框 第 8章 手工布局與手工布線 根據(jù)以上方法，按照表 81所示整流穩(wěn)壓電路元件清單，加載表中所需的 International 封裝庫。 元件封裝的放置及其屬性編輯 1. 元件封裝的放置 第一種方法：單擊放置工具欄中的 按鈕，屏幕上出現(xiàn)如圖 86所示的放置元件封裝屬性對話框，根據(jù)需要進(jìn)行修改。以圖 81所示的 C1為例，修改后單擊 【 OK】 按鈕完成元件封裝的放置。系統(tǒng)再次彈出如圖 86所示的放置元件封裝屬性對話框，可繼續(xù)放置，單擊 【 Cancel】 按鈕，結(jié)束放置命令狀態(tài)。 第 8章 手工布局與手工布線 第二種方法：執(zhí)行菜單命令 Place→Component ，同樣出現(xiàn)圖 86所示對話框來放置元件的封裝形式。 第三種方法：在左邊設(shè)計(jì)管理器 Browse PCB標(biāo)簽頁中選用元件封裝。如圖 87所示，首先將“ Browse”欄內(nèi)設(shè)為Libraries，并在元件封裝庫選擇區(qū)選擇元件所在的庫文件名，然后在 Compoments列表中選中要放置的元件，單擊 【 Place】按鈕，光標(biāo)變成十字形，并在光標(biāo)上粘貼了所選的元件。移動(dòng)光標(biāo)到合適的位置后，單擊鼠標(biāo)左鍵，即可完成元件的放置；或在選中的元件上雙擊鼠標(biāo)左鍵也可完成同樣的操作。 第 8章 手工布局與手工布線 圖 86 放置元件封裝屬性對話框 第 8章 手工布局與手工布線 圖 87 利用設(shè)計(jì)管理器放置元件 第 8章 手工布局與手工布線 2. 元件封裝屬性的編輯 打開元件封裝屬性對話框的方法有四種： 第一種方法：在放置元件封裝的命令狀態(tài)下按 Tab鍵。 第二種方法：鼠標(biāo)左鍵雙擊已經(jīng)放好的某元件封裝。 第三種方法：鼠標(biāo)右鍵單擊某元件封裝，在彈出的快捷菜單中選擇 Properties命令。 第四種方法：執(zhí)行菜單命令 Edit→Change ，光標(biāo)變成十字形，選取元件封裝，均可彈出元件封裝屬性設(shè)置對話框。 第 8章 手工布局與手工布線 打開其他對象的屬性對話框的操作與上述四種方法類似，后面不再說明。元件封裝屬性對話框如圖 88所示，在此設(shè)置各種參數(shù)。部分參數(shù)設(shè)置說明如下，參數(shù)設(shè)置完成后，單擊 【 OK】按鈕。 ? ?Layer：設(shè)置元件封裝所在的層。點(diǎn)擊下拉菜單選擇元件封裝放置的層。有 Top Layer和 Bottom Layer兩層可選。 ? ?Lock Prims：此項(xiàng)有效，該元件封裝圖形不能被分解開。 ? ?Locked：此項(xiàng)有效，該元件被鎖定。不能進(jìn)行移動(dòng)、刪除等操作。 ? ?Selection：此項(xiàng)有效，該元件處于被選取狀態(tài)，呈高亮。 第 8章 手工布局與手工布線 圖 88中的 Designator和 Comment選項(xiàng)卡的功能是對元件封裝另外兩個(gè)屬性的進(jìn)一步設(shè)置，較容易理解，這里不再贅述。 注意：在 Locked屬性中，當(dāng) Protect Locked Objects復(fù)選框有效時(shí)，不能對鎖定的對象進(jìn)行移動(dòng)、刪除等操作；如該復(fù)選框無效，對鎖定的對象進(jìn)行操作時(shí)，會(huì)彈出一個(gè)要求確認(rèn)的對話框。 第 8章 手工布局與手工布線 圖 88 元件屬性的設(shè)置對話框 第 8章 手工布局與手工布線 實(shí) ?體 ?的 ?放 ?置 放置焊盤 焊盤 (Pad)的作用是用來放置焊錫、連接導(dǎo)線和焊接元件的管腳。 Protel 99 SE在封裝庫中給出了一系列不同形狀和大小的焊盤，如圓形、方形、八角形焊盤等。根據(jù)元件封裝的類型，焊盤也分為針腳式和表面粘貼式兩種，其中針腳式焊盤必須鉆孔，而表面粘貼式無需鉆孔，可放在頂層和底層。在選擇元件的焊盤類型時(shí)，要綜合考慮元件的形狀、引腳粗細(xì)、放置形式、受熱情況、受力方向和振動(dòng)大小等因素。例如，對電流、發(fā)熱和受力較大的焊盤，可設(shè)計(jì)成“淚滴狀”。圖 89為常用的焊盤的形狀和尺寸。 第 8章 手工布局與手工布線 圖 89 常見焊盤的形狀與尺寸 第 8章 手工布局與手工布線 1. 放置焊盤的步驟 (1) 單擊放置工具欄中的 按鈕，或執(zhí)行菜單命令Place→Pan 。 (2) 光標(biāo)變?yōu)槭中?，光?biāo)中心帶一個(gè)焊盤。將光標(biāo)移到放置焊盤的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，便放置了一個(gè)焊盤。放置完一個(gè)焊盤后，光標(biāo)仍處于放置焊盤命令狀態(tài)，可繼續(xù)放置焊盤。注意，焊盤中心有序號(hào)。 (3) 單擊鼠標(biāo)右鍵或雙擊鼠標(biāo)左鍵，都可結(jié)束放置命令。 第 8章 手工布局與手工布線 2. 設(shè)置焊盤的屬性 在放置焊盤過程中按下 Tab鍵，或用鼠標(biāo)左鍵雙擊已放置好的焊盤，均可彈出焊盤屬性對話框，如圖 81