【文档说明】嵌入式系统硬件设计PCB设计流程和规范(-136张)课件.ppt，共(136)页，4.215 MB，由小橙橙上传

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No.1Sep2013嵌入式系统硬件设计PCB设计流程和规范No.2Sep2013常用的EDA软件(ElectronicDesignAutomation)•Multisim、Pspice、Orcad、•Protel、PowerPCB、•C

adence•Maxplus、Quartus（VHDL、VerilogHDL）No.3Sep2013Protel是ProtelTechnology公司开发的功能强大的电路CAD系列软件，基本上可以分为5个组件：●原理图设计组件●PCB设计组件●自动布线组件●

可编程逻辑器件组件●电路仿真组件PROTEL介绍No.4Sep2013电路原理图设计,产生网络表印刷电路板PCB设计,报表输出电路板设计基本原理图设计基本流程：●设置图纸●装载元件库●元件布局●电路布线●元件封装与序号●报表

输出印刷电路板(PCB)设计基本流程：●规划电路板和环境参数●引入网络表●元件布局和调整●布线规则设置●自动布线和手工调整●报表输出●存盘与打印No.5Sep2013●.ddb设计数据库文件●.lib元件库文件●.sch原理图文件●.pcb印制电路板文件●.net

网络表文件●.pld可编程逻辑器件描述文件●.rep报告文件●.prj项目文件●.bk自动备份文件Protel文件类型：No.6Sep2013Protel环境设置新建一个.ddb文件No.7Sep2013此项默认即可自定义.ddb文件名修改ddb文件

路径Protel环境设置No.8Sep2013设置访问密码最后确定Protel环境设置No.9Sep2013设计组：设定设计小组成员回收站：存放临时性删除文档设计管理器：文件管理编辑和访问权限Protel环境设置No.10S

ep2013新建.sch文件Protel环境设置No.11Sep2013新建.sch文件最后确定Protel环境设置No.12Sep2013修改文件名Protel环境设置No.13Sep2013添加/删除

零件库设计管理器菜单栏工具栏绘图工具栏状态栏命令栏编辑区帮助按钮元件管理器Protel环境设置No.14Sep2013设置sch操作环境Protel环境设置No.15Sep2013图纸大小设置图纸颜色图纸边框颜色图纸立式还卧式Protel环境设置No.16Sep2013Protel环境设置No.

17Sep2013原理图元件制作在原理图编辑过程中，由于下列原因之一，可能需要修改已有元件的电气图形符号或创建新元件的电气图形符号：(1)在Protel99元件电气图形符号库文件中找不到所需元件的电气图形符号。(2)元件图形符号不符合要求，例如分立元件电气图形库Miscellaneous.

lib中二极管、三极管的电气图形符号与GB4728－85标准不一致。(3)元件电气图形符号库内引脚编号与PCB封装库内元件引脚编号不一致。(4)元件电气图形符号尺寸偏大，如引脚太长，占用图纸面积多，不利于绘制元件数目多的原理图。在Protel99中修改、创建元件电气图形符号非常容易、方便，

在元件电气图形符号编辑器SchLib窗口内，通过“画图”工具即可绘制出元件电气图形符号的外形，添加引脚后即可获得元件的电气图形符号。既可以在原有元件库内增加新元件的电气图形符号，也可以创建新元件库。No.18Sep2013原理图元件制作手工

绘制元件具体操作步骤：1.新建元件库mysch.lib2.新建元件并命名，增加画图工具3.放置元件外框4.放置引脚并修改属性5.保存文件利用库元件绘制其他元件步骤：1.查找相似库元件进入编辑界面2.复制库元件到新建库文件中3.修改元件形状或引脚4.保

存文件No.19Sep2013原理图元件制作原理图元件制作文件No.20Sep2013修改文件名原理图元件制作No.21Sep2013修改元件名原理图元件制作No.22Sep2013增加主工具和画图工具注意画图工具没有电气

特性原理图元件制作No.23Sep2013常用的库元件绘制快捷键：P/P：画元器件引脚P/L：画直线P/R：画矩形T/E：元器件重命名T/C：创建一个新元器件T/W：创建一个新的子件T/R：删除元器件T/T：删除子件X：水平翻转Y：竖直翻转左键：确定右键：取消Tab：

查看属性Space：翻转90度Pageup：放大Pagedown：缩小END：刷新原理图元件制作No.24Sep2013画外框工具原理图元件制作将第一引脚定位在工作区（0，0）点，放置位置偏移光标定位于（0，0）点No.25Sep

2013引脚号引脚名称电气特性原理图元件制作对于连续放置的同一类元器件、网络标号、引脚等，选择放置第一个时，按下Tab键，对其属性进行修改并放置后，连续放置后面的同类部件时，属性同上并会自动为后面的部件标识加1No.26Sep2013圆头为电气结点带有上划线的引脚名称

输入方法：每输入一个字母后，紧随一个\原理图元件制作电气结点表示芯片的引脚与外导线发生电气连接，故一定要在引脚外端点No.27Sep2013修改元件属性元件标号元件描述元件封装用同样的方法创建TLC542

芯片原理图元件制作No.28Sep2013原理图元件制作元件报表元件库报表元件规则检查报表No.29Sep2013编辑元器件原理图元件制作注意元件库No.30Sep2013选中元器件，按ctl+c并左击元

件原理图元件制作No.31Sep2013新建元件TL431，按ctl+v复制元件，并左击确定原理图元件制作切换到.lib文件取消选择No.32Sep2013原理图元件制作设置属性按ctl可随意放置选中区域注意Show和Pin选项设置元件属性设置引脚要和交叉点匹配No.33Sep20

13原理图元件制作用同样的方法创建数码管No.34Sep2013添加/删除零件库原理图元件制作No.35Sep2013添加去掉已添加库确定原理图元件制作No.36Sep2013添加自定义元件库原理图元件制作No.37Sep

2013原理图布局对于元件名信息不全的元器件，建议用通配符*和?快速查找元件不清楚元件在哪个库中，则用元件查询查找元件No.38Sep2013原理图布局放置芯片AT89C52、TLC542、TL431、LM148、6N137

数码管DPY、PNP三极管元件、晶振CRYSTAL、电阻RES2、电容CAP、电解电容ELECTROL、接口CON6元件布局原则：功能模块化、元件就近No.39Sep2013输入元件的首英文字母可快速查找元件提取元件选择元件库双击元件可提取提取元件按Tab键修改属性后再单击放

置原理图布局不清楚元件在哪个库中，则用元件查询查找元件No.40Sep2013零件库名称元件封装元件序号元件型号注意：封装和序号是元件的关键属性，必须设置；并且序号在整个工程中是唯一的，不能重复。确定原理图布局No.41Sep2013§1.3原理图布局信号调理电路元件设置No.42Sep2013

A/D转换电路元件设置原理图布局No.43Sep2013MCU电路元件设置原理图布局No.44Sep2013数码管显示电路元件设置原理图布局No.45Sep2013原理图绘制导线网络标号电源注意：导线与直线的区别布局与连线是一个反复的过程No.46Sep2013常用的原理

图编辑器快捷键：P/W：画连线P/B：画总线P/U：画总线分支线P/O：画电源P/N：画网络标号P/J：画电路接点Ctrl+Delete：删除选中电路E/D：删除单一元件或导线原理图绘制原理图三要素：电源负载电气连接关系No.47Se

p2013原理图绘制圆点代表电气连接复原与取消只能在所有改动没有存盘的条件下进行双击右键退出连线左击确定起始点左击确定终点后右击结束No.48Sep2013原理图绘制No.49Sep2013原理图绘制No.50Sep2013原理图绘制接点表电气连接交叉无电气连接网络标号属性设置No.5

1Sep2013原理图绘制网络标号表电气连接No.52Sep2013原理图绘制网络标号和导线连接异同点：一个网络标号表示一个电气结点，相同的网络标号引脚上就建立了电气连接关系。网络标号作用和导线的作用一样，

表示电气连接，导线表达形式更直观但布线繁多易发生短路或连线错误；网络标号可代替两个元件的连线，净化图面。No.53Sep2013原理图绘制Ctrl+x可使元件反向No.54Sep2013原理图绘制电气

法测试规则设置窗No.55Sep2013总线总线分支其它原理图绘制技巧－总线No.56Sep2013总线是电路中一组具有相关性的信号线，不具有实际的电气连接意义其它原理图绘制技巧－总线No.57Sep2013点击

Global进行整体修改双击元件编辑属性{旧文本＝新文本}匹配属性选择其它原理图绘制技巧－全局编辑No.58Sep2013显示sch中所有有效元件其它原理图绘制技巧No.59Sep2013元件自动编号自动编号前应先将原理图中的所有元件编号重置为？其它原理图绘制技巧No.60S

ep2013其它原理图绘制技巧－封装查漏本电路元件封装：电阻R1～R17：0805无极性电容C1～C4：RAD0.1电解电容E1～E3：RB.2/.4三极管：TO-92A单排多针插座：SIP6双列直插元件：DIP40、DIP2

0、DIP14、DIP4TL431：TO-92A晶振：OSC（自定义）数码管：DPY（自定义）No.61Sep2013表格编辑器注意选项其它原理图绘制技巧－封装查漏No.62Sep2013其它原理图绘制技巧

－封装查漏直接修改后按File/Update即可完成对元件属性的修改No.63Sep2013生成网络表网络表是sch和pcb的接口其它原理图绘制技巧－生成网络表No.64Sep2013使用同步器生成P

CB一般操作是在sch画好部分电路后进行一次PCB更新，这样当sch画好后，PCB也基本完成其它原理图绘制技巧－同步器No.65Sep2013注意选项设置其它原理图绘制技巧－同步器No.66Sep2013印刷电路板基础1.印刷电路板结构分类单面板、双面板、多层板2.元件封装分

类针脚式、贴片式3.常用元件封装针脚式电阻元件类：AXIAL0.4～AXIAL0.7(kmil)针脚式电容元件类：RAD0.2～RAD0.5.(kmil)贴片电阻、电容元件类：0805、0402、1210极性电容元件类：RB.2/.4～RB.5/1.(kmil)可变电阻元件类：VR1～VR

二极管：DIODE0.4(小功率)DIODE0.7(大功率)三极管：TO-92A，TO-18，TO-220H单排多针插座：SIP2～SIP20No.67Sep2013印刷电路板基础双列直插元件：DIP4～贴片双列元件类：SOT、SO接插件：DBx，IDCx4.导线与预拉线

(飞线)飞线指示导线的实际布置，导线实现飞线的意图。5.工作层面类型SignalLayers：信号层，包括Top和Bottom以及MidLayerInternalPlane：内层电源/接地层MechanicalLayers：机械层Masks：阻焊层Silkscreen：丝印层O

thers：Keepout层、MultiLayer、DrillGride6.过孔形式穿透式过孔、半盲孔、盲孔No.68Sep2013PCB图元件制作手工绘制元件具体操作步骤：1.新建元件库mypcb.lib2.定义封装名称3.工作环

境设置4.放置焊盘5.确定外框轮廓线5.保存文件No.69Sep2013PCB图元件制作常用的库元件绘制快捷键：P/P：放置焊盘P/A：放置弧线P/V：放置过孔P/S：放置字符串P/T：放置线段T/E：元器件重命名T/C：创建一个新元件T/R：删除元件Space：翻

转90度Pageup：放大Pagedown：缩小END：刷新M/I：测量距离Q：切换单位No.70Sep2013PCB图元件制作新建PCB零件库文件并重命名No.71Sep2013PCB图元件制作公/英制转换1mil=0.0254mmNo.72Sep20

13PCB图元件制作新建元件No.73Sep2013PCB图元件制作取消向导注意：焊盘外直径的尺寸取为内孔直径的2倍，而内孔直径要稍大于引脚尺寸No.74Sep2013PCB图元件制作元件重命名确定No.75Sep

2013PCB图元件制作设置网络标准No.76Sep2013PCB图元件制作2.54mm是DIP封装管脚之间的标准间距No.77Sep2013PCB图元件制作画线图层选择测量距离创建元件首先要用精密测量工具确定实际元件的尺寸或查看元件的Data

sheetNo.78Sep2013PCB图元件制作测垂直距离测水平距离测焊盘距离测焊盘距离No.79Sep2013焊盘形状选择注意：焊盘的名称要和sch管脚名称对应焊盘间距必须与元件管脚的实际间距相符焊盘名称焊盘孔的大小焊盘图层注意保证焊

盘编号与原理图库元件对应的引脚编号一致PCB图元器件制作No.80Sep2013PCB图元件制作确定参考点注意：元件封装的起始位置必须定位成绝对中心，否则无法正常调用。设置参考点No.81Sep2013PCB图元件制作将管脚1确定在绝对中心No

.82Sep2013PCB图元件制作用同样的方法创建晶振封装No.83Sep2013PCB图元件制作添加PCB零件库No.84Sep2013装入网络表新建PCB文件并重命名No.85Sep2013装载网络表装入网络表No

.86Sep2013引入.net网络表文件装入网络表No.87Sep2013装入网络表网络表错误信息，可按右键生成详细的报告文件No.88Sep2013详细错误信息装入网络表No.89Sep2013网络表中常见的错误：Footprintnotfoundinl

ibrary/FootprintnotAvailable元件封装遗漏Nodenotfound引脚遗漏Componentnotfound没有找到元件Componentalreadyexists添加已经存在的元件Netalre

adyexists添加已经存在的网络标识Alternativefootprintusedinstead缺少元件封装，但系统自动引用装入网络表No.90Sep2013元件封装遗漏原因：1.在PCB编辑器中没有添加含有所需封装元件的元件库。2.在

电路图中没有指定封装形式。3.在已有的PCB元件库中，找不到所需的封装。引脚遗漏原因：原理图元件与指定的封装二者之间的引脚编号存在差异装入网络表No.91Sep2013加载整流桥封装库装入网络表No.92Sep2013修改封装装入网络表No.93Sep2013修改引脚修改后

关闭保存装入网络表No.94Sep2013无错误可生成PCB文件所有错误修改后重新生成网络表文件，重新引入。装入网络表No.95Sep2013调整PCB大小预拉线表示电气连接关系装入网络表No.96Sep2013点击Gl

obal进行整体修改双击元件编辑属性注意Hide选项设置修改元件名元件布局No.97Sep2013元件布局手工布局的基本原则：A.遵循先难后易、先大后小的原则。B.布局可以参考硬件工程师提供的原理图和大致的布局，根据信号流向规律放置主要原器件。C.总的连

线尽可能的短，关键信号线最短。D.强信号与弱信号、模拟信号与数字信号要完全分开。E.高频元件间隔要充分。F.发热元件应有足够的空间以利于散热，热敏元件应远离发热元件。No.98Sep2013元件布局手工布局的基本原则：G.

集成电路的去耦电容应尽量靠近芯片的电源脚，高频最靠近为原则。使之与电源和地之间形成回路最短。旁路电容应均匀分布在集成电路周围。H.元件布局时候，使用同一种电源的元件应考虑尽量放在一起，以便于将来的电源分割。I.双列直插元件相互的距离要大于2

毫米，阻容等贴片小元件元件相互距离大于0.7毫米。J.所有字符不可以上盘，要保证装配以后还可以清晰看到字符信息。所有字符在X或Y方向上应一致。字符、丝引大小要统一。K.按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准来优化布局。L.其它略No.99S

ep2013元件布局布线规则电气有效体间安全间距，双击修改属性No.100Sep2013设置导线宽度元件布局No.101Sep2013线段拐角方式设置，90度机械强度最低，圆弧机械强度最高元件布局No

.102Sep2013元件布局孔径大小限定No.103Sep2013元件布局查找元件根据原理图中信号流向布局No.104Sep2013元件布局变绿非法No.105Sep2013常用的布线快捷键：P/S：放置字符串P/T：放置

导线P/P：放置焊盘P/G：放置多边形覆铜P/C：放置元件E/D：删除导线S/P：选中同一网络标号导线Ctrl+Delete:删除选中元件或导线Space：翻转90度Pageup：放大Pagedown：缩小END：刷

新M/R：测量距离L：打开Layers标签Q：公制/英制尺寸单位切换*：切换工作层PCB设计－布线No.106Sep2013PCB设计－布线1.布线优先次序A.先信号后电源原则：先将数据信号线布通，后布电源线，最后地线。B.核心优先原则：例如CPU、RAM等核心部分应优先布线

，类似信号传输线应提供专层、电源、地回路。其他次要信号要顾全整体，不可以和关键信号想抵触。C.关键信号线优先：电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。2.走线方向控制规则相邻层的走线方向

成正交结构，避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向，以减少不必要的层间窜扰；同层数据线、电源线、地线走向一致，在布线工作最后，用地线将电路板的底层没有走线的地方铺满，以增强抗干扰能力。No.107Sep2013PCB设计－布线3.走线长度控制规则即短线规则，在设计时应该尽量让布线长度尽量短，

以减少走线长度带来的干扰问题，特别是一些重要信号线，如时钟线，务必将其振荡器放在离器件很近的地方。4.倒角规则PCB设计中应避免产生锐角和直角，产生不必要的辐射，同时工艺性能也不好。所有线与线的夹角应≥135°。5.地线回路规则环路最小规则，即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小，环

面积要尽可能小，环面积越小，对外的辐射越少，接收外界的干扰也越小。6.窜扰控制窜扰（CrossTalk）是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰，主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。No.108Sep2013PCB设计－布线7.屏蔽保

护对一些特别重要，频率特别高的信号，应该考虑采用铜轴电缆屏蔽结构设计，即将所布的线上下左右用地线隔离。8.混合信号分区规则将PCB分区为独立的模拟部分和数字部分，对于输入输出的模拟信号，与单片机之间最好通过光耦进行

隔离。9.导线尽量粗地线很细，则地线电阻会较大，造成接地电位随电流的变化而变化，致使信号电平不稳定、电路抗干扰能力下降。在布线空间允许的情况下，保证主要地线的宽度在2～3mm以上，元件引脚上地线在1.5mm左右。数据线应尽可能的宽，至少不小于0.3mm，如果采用0.5mm则更理想。10.尽量减少过

孔数一个过孔会带来10pF的电容效应，对于高频电路，将会引入太多的干扰，故布线时应尽可能的减少过孔的数量。No.109Sep2013PCB设计－布线11.接地点的选择当电路板上的信号频率高于10MHz时，由于布线的电感效应明显，地线阻抗变

得很大，应采用多点接地，尽量降低地线阻抗。12.预防噪音的方法：每个电路板连接一个100uF的电解电容，小板只需接10uFCPU和存储块与一个1uF+0.1uF的薄瓷电容连接每个IC连接一个0.01uF+1000pF的片状薄瓷电容连接，尽可能接近电源

支持的引脚。13.散热问题稳压块、功率管等发热元件上配加散热片，以避免稳压块长时间工作在重负载下，造成过高的温升。No.110Sep2013相同网络标号间用导线连接后预拉线会自动消失，导线删除后会自动出现PCB设计－布线布线层面选择导线导

线属性No.111Sep2013底层连线PCB设计－布线布线层面选择顶层连线No.112Sep2013放置过孔，进行两层连线PCB设计－布线过孔属性过孔No.113Sep2013PCB设计－布线反复布局反复布线：若布线不成功，则修改布局或调整焊盘的网络名称，重新布线No.

114Sep2013PCB设计－布线检查查看校验单个网络连接情况No.115Sep2013布线规则检查运行PCB设计－布线检查No.116Sep2013PCB设计－布线检查连线错误显示No.117Sep2013P

CB设计－布线检查查找元件反白表选中No.118Sep2013PCB设计－布线检查查找元件No.119Sep2013PCB设计－布线检查No.120Sep2013PCB设计－制作安装孔焊盘过孔大小设置网络标号设为GND制作安装孔No.121S

ep2013禁止布线层表示PCB的外边框，决定PCB板的外形尺寸选择进制布线层若PCB板的规格是有所规定的则应先画禁止布线层再对电路布局布线.PCB设计－禁止层布线No.122Sep2013PCB设计－补泪滴补泪滴补泪滴的作用是提高PCB的抗拉伸强度No.123Sep2013

补泪滴后焊盘由粗到细的渐变过程PCB设计－补泪滴No.124Sep2013PCB设计－覆铜覆铜要和覆铜连通的结点去死铜连接方式圆弧过渡覆铜网格宽度根据禁止层分别在顶层和底层覆铜No.125Sep2013PCB设计－覆铜No.126Sep201

3PCB设计－覆铜No.127Sep2013PCB设计－覆铜No.128Sep2013添加字符PCB设计－添加字符No.129Sep2013尽量采用地平面作为电流回路；将模拟地平面和数字地平面分开；如果地平面被信号走线隔断，为降低对地电流回路的干扰，应使信号走线与地平面垂直；

模拟电路尽量靠近电路板边缘放置，数字电路尽量靠近电源连接端放置，这样做可以降低由数字开关引起的di/dt效应。PCBLayout设计技巧1、为确保正确实现电路，应遵循的设计准则：分隔开的地平面有时比连续的地平面有效No.130Sep20

13如果使用走线，应将其尽量加粗应避免地环路如果不能采用地平面，应采用星形连接策略数字电流不应流经模拟器件高速电流不应流经低速器件PCBLayout设计技巧2、无地平面时的电流回路设计如果不能采用地

平面，可以采用“星形”布线策略来处理电流回路No.131Sep20133、旁路电容或去耦电容PCBLayout设计技巧IC电源输入电源接口电源接口IC电源输入No.132Sep20134、布局规划PCBLayout设计技巧模拟电路放置在线路的末端No.

133Sep20135、印制导线宽度与容许电流：PCBLayout设计技巧6、高频数字电路PCB布线规则：高频数字信号线要用短线。主要信号线集中在pcb板中心。时钟发生电路应在板的中心附近，时钟扇出应采用菊链式和并联布线。电源线应远离高频数字信号线，或用地线隔开，电路布局必

须减少电流回路，电源的分布必须是低感应的（多路设计)输入与输出之间的导线避免平行。No.134Sep20137、布线的注意事项：专用地线、电源线宽度应大于1mm。其走线应成“井”字型排列，以便是分部电流平衡。尽可能

的缩短高频器件之间的连线，设法减少它们之间地分布参数和相互间的信号干扰。某些元器件或导线可能有较高的电位差，应加大它们的间距，避免放电引起意外短路。尽量加大电源线宽度，减少环路电阻，电源线、地线的走向和数据传递方向一致，有助于增强抗干扰能力。当

频率高于100k时，趋附效应就十分严重，高频电阻增大。PCBLayout设计技巧No.135Sep2013本讲总结硬件设计流程和工具——protel99SEPCBlayout注意事项下一节课：嵌入式操作系统No.136Sep2013