基于Protel 99 SE環(huán)境下PCB設(shè)計規(guī)范與技巧的研究

摘要：隨著產(chǎn)品電路設(shè)計越來越復雜，PCB電路板設(shè)計的科學規(guī)范性及布局合理性就變的越來越重要。本文論述了基于Protel 99 SE軟件環(huán)境下，產(chǎn)品電路設(shè)計的主要設(shè)計規(guī)范和一些實用的布線技巧。從而提高PCB的設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計效率和PCB的可生產(chǎn)性、可測試性及可維護性。
關(guān)鍵詞：Protel 99 SE；PCB；設(shè)計規(guī)范；布線技巧

Protel 99 SE是Altium公司最為代表性和普遍性的一款功能強大、深受電路設(shè)計者歡迎使用的EDA設(shè)計系統(tǒng)軟件。它是將電路原理圖設(shè)計、PCB板圖設(shè)計、電路仿真和PLD設(shè)計等多個實用工具軟件組合后構(gòu)成的EDA工作平臺，為用戶提供全線的設(shè)計解決方案。從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照設(shè)計者自己的設(shè)計方式實現(xiàn)。
雖然Protel 99 SE軟件擁有如此強大的功能。但是光靠一個功能強大的軟件是不可能設(shè)計出一塊性能優(yōu)良、布局合理的PCB板圖的，在整個PCB板圖的設(shè)計過程中，主要還需要依靠設(shè)計者多年設(shè)計板圖的經(jīng)驗和一些先進的設(shè)計規(guī)范與設(shè)計技巧。本文正是基于Protel 99 SE軟件這個平臺，根據(jù)一些先進的設(shè)計規(guī)范和本人多年的設(shè)計經(jīng)驗來闡述一下PCB板圖在設(shè)計過程中所必須依據(jù)一些設(shè)計規(guī)范和設(shè)計技巧，以便初學者能更快、更好的設(shè)計出理想的PCB板圖，提高整個電路的性能。
根據(jù)PCB板圖的設(shè)計流程，本文主要從設(shè)計前期準備、PCB板圖布局、布線和設(shè)計評審四個方面將進行一一闡述。

1 設(shè)計前期準備
在PCB板圖設(shè)計之前，硬件項目人員必須準備好以下的材料： (1)要準備需要的元件庫。 “工欲善其事，必先利其器”，要做出一塊好的板子，除了要設(shè)計好原理圖之外，還要畫得好。在進行PCB設(shè)計之前，首先要準備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用Protel自帶的庫，但一般情況下很難找到合適的，最好是自己根據(jù)所選器件的標準尺寸資料自己做元件庫。原則上先做PCB的元件庫，再做SCH的元件庫。PCB的元件庫要求較高，它直接影響板子的安裝。SCH的元件庫要求相對比較松，只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對應(yīng)關(guān)系就行； (2)根據(jù)準備好原理圖SCH的元件庫，完成原理圖的設(shè)計，明確電路的基本原理和各部分的布線要求，然后要經(jīng)過相關(guān)人員的技術(shù)評審，以確保整個原理圖方案的正確合理性和可行性； (3)PCB結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)表明外形尺寸、安裝孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布線區(qū)域等相關(guān)機械尺寸。

2 PCB板圖布局
在整個PCB板圖設(shè)計過程中，元件布局是極其重要的，元件布局的好壞從根本上就決定了該PCB板圖的設(shè)計水平、性能參數(shù)和下一步布線的難易程度，在布局之前首先要確定PCB電路板的坐標原點位置，一般以單板左邊和下邊的延長線交匯點或單板左下角的第一個焊盤為坐標原點。根據(jù)多年設(shè)計板圖的經(jīng)驗和標準設(shè)計規(guī)范可知，布局操作的基本原則如下：
(1)根據(jù)結(jié)構(gòu)圖設(shè)置板框的尺寸，按結(jié)構(gòu)要素布置安裝孔、接插件等需要定位的器件，并給予這些器件鎖定狀態(tài)，然后按工藝設(shè)計規(guī)范的要求進行尺寸標注，并根據(jù)布局區(qū)域和元件的特殊要求設(shè)置禁止布線區(qū)。
(2)按照“先大后小，先難后易”的布置原則，即重要的單元電路、核心元器件等應(yīng)優(yōu)先布局。布局中應(yīng)參考原理圖的設(shè)計原理，根據(jù)信號的流向等規(guī)律安排主要元器件；
(3)按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準優(yōu)化布局，相同結(jié)構(gòu)的電路部分要盡可能采用“對稱式”標準布局；
(4)元件布局時，應(yīng)適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起，以便于將來的電源分割。完成同一功能的電路，應(yīng)盡量靠近放置，并調(diào)整各元器件以保證連線最為簡潔。同時，調(diào)整各功能塊間的相對位置使功能塊間的連線最簡短；
(5)對于質(zhì)量大的元器件應(yīng)考慮安裝位置和安裝強度，除溫度檢測元件以外的溫度敏感元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件放置，必要時還應(yīng)考慮熱對流措施。高電壓、大電流信號與小電流、低電壓的弱信號要分開，模擬信號與數(shù)字信號要分開，高頻信號與低頻信號要分開，高頻元器件的間隔要充分；
(6)同類型插裝元器件在X或Y方向上應(yīng)朝一個方向放置，同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致，便于生產(chǎn)和檢驗；
(7)每個集成電路IC最好加一個去耦電容，IC去耦電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳，并使之與電源和地形成的回路最短；
(8)布局完成后應(yīng)檢查器件封裝的正確性，并且確認單板、背板和接插件的信號對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)確認無誤后方可開始布線。