圖解PowerPCB輕松入門與提高

前言

　　隨著電子工程技術(shù)的發(fā)展，特別是高速系統(tǒng)的應(yīng)用，印制電路板的設(shè)計(jì)方法得到了飛速的發(fā)展，同時(shí)，優(yōu)秀的PCB設(shè)計(jì)也保證了電路系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效。然而，對(duì)于廣大初級(jí)使用者，邁出第一步往往非常困難。比如，在許多高校和實(shí)驗(yàn)室里，項(xiàng)目開發(fā)人員往往自己設(shè)計(jì)PCB，但由于人員流動(dòng)性較大，且學(xué)生多缺乏工程經(jīng)驗(yàn)，因此一本深入淺出的入門級(jí)圖書顯得十分必要。那么，如何才能讓初學(xué)者順利完成自己的第一塊印制電路板的設(shè)計(jì)呢？如何使初學(xué)者的處女作能夠滿足系統(tǒng)性能與制造要求呢？這是廣大初學(xué)者入門的最大障礙。作者在這方面感同身受，于是產(chǎn)生了本書的編寫初衷：以切身經(jīng)歷幫助廣大初學(xué)者邁好第一步?！　“凑沼≈齐娐吩O(shè)計(jì)的特征，初學(xué)者要想入門，在懂得電路與系統(tǒng)的基本原理之后，還需要學(xué)會(huì)使用CAD軟件以及了解。PCBLayout設(shè)計(jì)。PowerPCB是美國MentoiGraphics公司推出的印制電路板設(shè)計(jì)軟件。該軟件全球的電子工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今最優(yōu)秀的EDA軟件之一。我們結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，選擇了在業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用的PowerPCB5．0這款PCB設(shè)計(jì)軟件，重點(diǎn)介紹該軟件的功能及其操作方法，并詳細(xì)介紹了PCBLayout的整個(gè)使用過程，以便幫助廣大初學(xué)者順利入門?！　”緯鴮?duì)’PCB的基本操作以及復(fù)雜的高速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都有所闡述，循序漸進(jìn)，既通過通俗易懂的語言幫助初學(xué)者理解PCB的相關(guān)概念，使讀者能夠在較短的時(shí)間內(nèi)熟悉印制電路板的制作流程，掌握使用PowerPCB5．0設(shè)計(jì)PCB，又通過豐富的實(shí)例和技巧為工程技術(shù)人員提供實(shí)踐參考，對(duì)設(shè)計(jì)高速電路的技術(shù)人員也有所幫助。本書從最基本的定義開始講起，以圖文結(jié)合的方式，高效明了地向讀者展示PcB的設(shè)計(jì)過程，內(nèi)容涉及PCB與原理圖的接口、封裝的制作、PCB的布局原則、利用專業(yè)布線器布線的方法、層面處理以及實(shí)際問題處理等。此外，本書內(nèi)容全部圍繞實(shí)例展開，內(nèi)容翔實(shí)，可操作性強(qiáng)，可加深讀者對(duì)PCB設(shè)計(jì)的理解，并在實(shí)際的設(shè)計(jì)中直接借鑒。

內(nèi)容概要

　　《圖解PowerPCB輕松入門與提高》以PCB制板的基本概念和操作流程為主線，全面詳細(xì)地講解了利用PowerPCB進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的基本流程和實(shí)用方法，從PCB的基本操作到高速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)地進(jìn)行講述?！秷D解PowerPCB輕松入門與提高》通過通俗易懂的語言幫助初學(xué)者理解PCB的相關(guān)概念，使讀者能夠在較短的時(shí)間內(nèi)熟悉印制電路板的制作流程，掌握使用PowerPCB 5.0設(shè)計(jì)PCB，又通過豐富的實(shí)例和技巧為工程技術(shù)人員提供實(shí)踐參考?！　榱朔奖阕x者學(xué)習(xí)，配書光盤收錄了部分實(shí)例的原理圖、PCB文件、PCB元件庫以及實(shí)例操作過程的動(dòng)畫演示和語音講解，便于讀者快速、切實(shí)掌握PowerPCB設(shè)計(jì)本領(lǐng)?！　　秷D解PowerPCB輕松入門與提高》主要面向使用PowerPCB進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的初學(xué)者和自學(xué)者，對(duì)有一定經(jīng)驗(yàn)的電子技術(shù)人員也有參考借鑒價(jià)值。《圖解PowerPCB輕松入門與提高》也可以作為高等學(xué)校電子信息類專業(yè)的教學(xué)參考用書。

書籍目錄

第1章 印制電路板基礎(chǔ)知識(shí) 11.1 印制電路板的概念 11.1.1 什么是印制電路板 11.1.2 印制電路板的發(fā)展 11.2 PowerPCB 5.0簡(jiǎn)介 11.2.1 PowerPCB 5.0的功能和特點(diǎn) 11.2.2 PowerPCB 5.0的安裝 21.3 印制電路板的基本結(jié)構(gòu) 71.3.1 印制電路板的分類 81.3.2 信號(hào)層 81.3.3 電源層 81.3.4 阻焊層 91.3.5 絲印層 91.3.6 PCB的制作流程 91.4 PCB封裝 91.4.1 封裝的含義 91.4.2 原理圖封裝與PCB封裝的區(qū)別 101.5 PCB設(shè)計(jì)的基本原則和要求 101.5.1 總體設(shè)計(jì)的原則和要求 101.5.2 布局的原則和要求 101.5.3 布線的原則和要求 111.6 PCB設(shè)計(jì)的基本流程 111.7 知識(shí)總結(jié) 13第2章 PowerPCB 5.0的圖形界面 142.1 菜單欄 142.1.1 “文件”(File)菜單 142.1.2 “編輯”(Edit)菜單 162.1.3 “查看”(View)菜單 172.1.4 “設(shè)置”(Setup)菜單 192.1.5 “工具”(Tools)菜單 212.2 常用工具欄 232.2.1 當(dāng)前層指示(Layer) 242.2.2 選擇工具 242.2.3 繪圖工具(Drafting) 242.2.4 設(shè)計(jì)工具(Design) 252.2.5 自動(dòng)測(cè)量工具(AutoDim) 272.2.6 縮放工具 282.3 工作區(qū)介紹 292.3.1 原點(diǎn)和柵格 292.3.2 狀態(tài)框 302.4 狀態(tài)欄 302.5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 31第3章 PowerPCB 5.0的參數(shù)設(shè)置 323.1 系統(tǒng)參數(shù)(Preferences) 323.1.1 全局參數(shù)(Global選項(xiàng)卡) 323.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)(Design選項(xiàng)卡) 343.1.3 布線參數(shù)(Routing選項(xiàng)卡) 373.1.4 熱焊盤參數(shù)(Thermal選項(xiàng)卡) 413.1.5 自動(dòng)尺寸標(biāo)注(AutoDimensioning選項(xiàng)卡) 433.1.6 繪圖參數(shù)(Drafting選項(xiàng)卡) 473.1.7 柵格設(shè)置(Grid選項(xiàng)卡) 483.1.8 淚滴設(shè)置(Teardrops選項(xiàng)卡) 513.1.9 分割/混合平面層(Split/Mixed Plane選項(xiàng)卡) 523.2 設(shè)計(jì)規(guī)則(Design Rules) 533.2.1 默認(rèn)(Default)規(guī)則 533.2.2 類(Class)規(guī)則 533.2.3 網(wǎng)絡(luò)(Net)規(guī)則 543.2.4 差分對(duì)(Differential Pairs)規(guī)則 553.3 層參數(shù)(Layer Definition)介紹 563.3.1 層設(shè)置對(duì)話框 563.3.2 電氣層的類型 573.4 焊盤堆疊參數(shù)(Pad Stacks) 583.4.1 默認(rèn)過孔類型 603.4.2 自定義過孔類型 603.5 顯示顏色參數(shù)(Display Colors) 613.5.1 修改背景色 613.5.2 保存顯示顏色 613.5.3 飛線顏色設(shè)置 623.6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 63第4章 PCB設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作 654.1 無模式命令和快捷鍵簡(jiǎn)介 654.1.1 無模式命令 654.1.2 快捷鍵 664.2 數(shù)字通信收發(fā)機(jī)基帶部分(CRS)簡(jiǎn)介 674.2.1 系統(tǒng)組成 674.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 674.2.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 684.2.4 時(shí)鐘發(fā)生模塊 684.2.5 FPGA模塊 684.2.6 電源模塊 694.3 元件封裝庫 694.3.1 元件封裝庫的概念 704.3.2 管理元件封裝庫 704.4 建立封裝 714.4.1 復(fù)制封裝 714.4.2 使用Wizard向?qū)髦谱鞣庋b 724.5 手動(dòng)制作封裝 894.5.1 結(jié)合向?qū)魇謩?dòng)制作封裝 894.5.2 手動(dòng)制作封裝 904.5.3 為封裝添加絲印 964.5.4 器件類型與封裝的關(guān)系 984.6 原理圖與PCB的接口 1004.6.1 原理圖設(shè)計(jì)軟件 1004.6.2 核對(duì)封裝 1014.6.3 由原理圖生成網(wǎng)表 1024.6.4 導(dǎo)入網(wǎng)表到PowerPCB 1034.6.5 分析導(dǎo)入報(bào)告 1054.6.6 元件打散 1064.7 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 107第5章 PCB電氣層定義 1095.1 確定板層層數(shù) 1095.1.1 考察所用芯片的封裝 1095.1.2 確定電源層和地層的層數(shù) 1125.2 設(shè)置各層顯示顏色 1135.3 板層排列原則 1155.4 設(shè)定板層數(shù)的方法 1155.5 設(shè)置平面層類型 1165.6 信號(hào)層的信號(hào)走向 1165.6.1 信號(hào)走向設(shè)計(jì)原則 1165.6.2 信號(hào)走向設(shè)置方法 1175.7 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 117第6章 規(guī)則設(shè)置 1196.1 規(guī)則設(shè)置簡(jiǎn)介 1196.2 默認(rèn)規(guī)則 1206.2.1 安全間距規(guī)則 1206.2.2 布線規(guī)則 1226.2.3 高速電路規(guī)則 1236.2.4 扇出規(guī)則 1256.2.5 焊盤進(jìn)入規(guī)則 1276.2.6 規(guī)則報(bào)表 1286.3 類規(guī)則 1306.4 網(wǎng)絡(luò)規(guī)則 1326.4.1 安全間距規(guī)則設(shè)置 1326.4.2 布線規(guī)則設(shè)置 1336.4.3 高速電路規(guī)則設(shè)置 1346.5 組規(guī)則 1346.6 管腳對(duì)規(guī)則 1366.7 封裝規(guī)則 1366.8 元件規(guī)則 1376.9 條件規(guī)則 1386.10 差分對(duì)規(guī)則設(shè)置 1406.11 規(guī)則報(bào)表 1426.12 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 142第7章 布局設(shè)計(jì)與層分割 1447.1 布局的基本原則 1447.1.1 選擇合適的PCB形狀和尺寸 1447.1.2 確定特殊元件的位置 1447.1.3 考慮散熱因素 1457.1.4 數(shù)字模擬相對(duì)分離 1457.1.5 整齊原則 1457.2 粗布局 1457.2.1 自動(dòng)布局工具 1457.2.2 手動(dòng)預(yù)布局配合 1487.2.3 手動(dòng)布局的過程 1497.3 CRS系統(tǒng)粗布局實(shí)例 1537.3.1 布局特殊元件 1537.3.2 布局各核心芯片的外圍電路 1547.4 細(xì)布局與板層分割 1577.4.1 簡(jiǎn)單的電源網(wǎng)絡(luò)分割 1587.4.2 交錯(cuò)分布的電源網(wǎng)絡(luò)分割 1617.4.3 電源層分割形狀與細(xì)布局的關(guān)系 1627.4.4 地層分割 1637.5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 164第8章 布線設(shè)計(jì) 1658.1 布線的基本原則 1658.2 布線的前期工作 1658.2.1 確認(rèn)各類參數(shù) 1658.2.2 設(shè)置禁止布線區(qū) 1668.2.3 動(dòng)態(tài)走線DRP模式 1678.2.4 手動(dòng)連接部分信號(hào) 1678.2.5 手動(dòng)連接總線 1728.3 使用BlazeRouter布線 1738.4 使用Specctra布線 1758.4.1 Specctra軟件介紹 1758.4.2 Specctra與PowerPCB的接口 1768.4.3 Specctra的常用操作 1808.4.4 Specctra的規(guī)則設(shè)置 1808.4.5 Specctra的布線流程 1828.4.6 Do文件和did文件 1858.5 手動(dòng)調(diào)整走線 1878.5.1 Specctra到PowerPCB的接口 1878.5.2 手動(dòng)補(bǔ)齊未能自動(dòng)完成的布線 1888.5.3 直拐角添加倒角(斜邊Miter) 1898.5.4 檢查不合理走線 1908.6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 190第9章 PCB設(shè)計(jì)的后期制作 1919.1 增大電流通過能力的措施 1919.1.1 放置銅皮的意義 1919.1.2 放置銅皮的方法 1929.1.3 銅皮挖空的方法 1959.1.4 銅皮打孔的方法 1969.2 敷銅 1979.2.1 敷銅區(qū)域 1989.2.2 設(shè)置禁止敷銅區(qū) 1989.2.3 敷銅的方法 1989.2.4 刪除銅皮 2029.3 放置銅皮與敷銅的區(qū)別 2039.4 添加測(cè)試點(diǎn) 2039.5 調(diào)整元件標(biāo)號(hào)大小和位置 2069.5.1 調(diào)整元件標(biāo)號(hào)的大小 2069.5.2 調(diào)整文字的位置 2079.6 增加文字或圖形注釋 2089.6.1 放置文字 2089.6.2 放置圖形 2099.7 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 209第10章 工程更改與ECO 21110.1 工程設(shè)計(jì)更改(ECO) 21110.1.1 ECO工具介紹 21110.1.2 增加和刪除連接 21310.1.3 增加走線和刪除網(wǎng)絡(luò) 21410.1.4 增加、刪除和更換元件 21610.1.5 重命名 22110.1.6 更改設(shè)計(jì)規(guī)則 22310.2 工程整體更改 22410.2.1 工程修改與直接ECO 22410.2.2 利用工程更改使PCB與原理圖同步 22410.3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 228第11章 工程驗(yàn)證 23011.1 工程驗(yàn)證簡(jiǎn)介 23011.1.1 工程驗(yàn)證與設(shè)計(jì)規(guī)則 23011.1.2 Verify Design驗(yàn)證工具 23011.2 安全間距驗(yàn)證 23211.3 連通性驗(yàn)證 23311.4 高速驗(yàn)證 23511.5 平面層驗(yàn)證 23611.6 其他設(shè)計(jì)驗(yàn)證 23711.7 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 237第12章 CAM輸出與gerber文件 23812.1 gerber文件的意義 23812.2 導(dǎo)出制板文件前的檢查工作 23812.2.1 全系統(tǒng)校驗(yàn) 23812.2.2 gerber文件的生成設(shè)置 24012.3 PowerPCB中g(shù)erber文件的設(shè)置 24312.3.1 絲印層gerber文件的設(shè)置 24312.3.2 走線層gerber文件的設(shè)置 24312.3.3 地平面層gerber文件的設(shè)置 24512.3.4 電源平面層gerber文件的設(shè)置 24612.3.5 阻焊層gerber文件的設(shè)置 24712.3.6 過孔文件的設(shè)置 24812.4 導(dǎo)出gerber文件 24912.5 制板說明文檔 25012.5.1 簡(jiǎn)單的制板說明要素 25012.5.2 詳細(xì)制板參數(shù)參考 25112.6 導(dǎo)出各層PDF格式圖紙 25312.7 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 258第13章 高速印制電路板設(shè)計(jì) 25913.1 基本概念 25913.1.1 什么是高速電路 25913.1.2 傳輸線 25913.1.3 阻抗匹配 26013.1.4 電磁干擾 26013.1.5 信號(hào)完整性 26013.2 高速電路設(shè)計(jì)的一般原則 26213.3 關(guān)鍵元器件的設(shè)計(jì)要求 26313.3.1 高性能模擬濾波器 26313.3.2 高速A/D轉(zhuǎn)換器 26413.4 去耦設(shè)計(jì) 26613.5 PCB板層設(shè)計(jì) 26613.5.1 板層結(jié)構(gòu) 26713.5.2 地 26713.6 高速PCB布線的一般原則 26813.7 高速設(shè)計(jì)驗(yàn)證 26813.8 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 271第14章 雙層板實(shí)例——PCB制作全過程 27214.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 27214.2 制作PCB封裝 27214.3 PCB設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作 27514.4 布局布線 27614.5 PCB設(shè)計(jì)的后期完善工作 27814.6 生成工程制板文件 28014.7 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與問題思考 281附錄 282附錄1 PowerPCB中的快捷鍵 282附錄2 PowerPCB中的無模式命令 284附錄3 多層板實(shí)例原理圖 286附錄4 雙層板實(shí)例原理圖 291參考文獻(xiàn) 293

章節(jié)摘錄

　　第1章　印制電路板基礎(chǔ)知識(shí)　　印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）是電子領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的構(gòu)件。人們生活中的幾乎所有電器都有PCB組成部分。PCB工藝在近幾十年的時(shí)問里得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，生產(chǎn)成本越來越低，而制作質(zhì)量又大幅度提高，在一定程度上促成了電子產(chǎn)品的大眾化。PCB設(shè)計(jì)自然成為了電子工程師必備的能力之一?！　∨c此同時(shí)，在各工科學(xué)科的學(xué)習(xí)中也不同程度地加入了PCB設(shè)計(jì)。多數(shù)學(xué)生都需要完成一整套的設(shè)計(jì)，更有一部分學(xué)生可以有機(jī)會(huì)把自己的PCB送出制作。PCB的平民化使得越來越多的人需要快速掌握這項(xiàng)技術(shù)?！　”菊聦⒑?jiǎn)單介紹PCB的有關(guān)背景知識(shí)?！　?.1　印制電路板的概念　　1.1.1　什么是印制電路板　　印制電路板是電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)構(gòu)件，它是以絕緣材料輔以金屬導(dǎo)線而形成的結(jié)構(gòu)性元件。PCB上可以安裝集成電路、電阻、電容、連接器等各種電子元器件。因此，印制電路板是一種提供電子元件連接的平臺(tái)，用以承接聯(lián)系元件的基礎(chǔ)?！　∮≈齐娐钒逵山^緣隔熱的材料制成，表面及內(nèi)部印制有細(xì)小的金屬導(dǎo)線。這些金屬導(dǎo)線是大塊的銅箔通過腐蝕處理留下的網(wǎng)狀線路，多用印制方式形成供腐蝕的輪廓_故命名為印制電路板。　　1.1.2　印制電路板的發(fā)展　　在印制電路板出現(xiàn)之前，工業(yè)上都是依靠電線直接連接而完成完整的電子線路的組裝。而現(xiàn)在，這種方式只是作為有效的實(shí)驗(yàn)方法而存在，而印制電路板在電子工業(yè)中已經(jīng)占據(jù)了絕對(duì)統(tǒng)治的地位。印制電路板的主要特點(diǎn)就是可以處理復(fù)雜電路的布局布線，適合批量生產(chǎn)，并且能夠保證電磁兼容特性，適應(yīng)了電子產(chǎn)品小型化、高速化、復(fù)雜化的發(fā)展要求，因此得到了迅速的發(fā)展?！　∥磥碛≈齐娐钒宓陌l(fā)展方向?qū)⒏S集成電路的發(fā)展方向，即高密度、高復(fù)雜度、多層化、高速化、表面貼化等技術(shù)的發(fā)展。

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