PCB設(shè)計（二）：漢化及設(shè)計

作者：李西銳??校對：陸輝

大俠好，歡迎來到FPGA技術(shù)江湖。本系列將帶來FPGA的系統(tǒng)性學習，從最基本的數(shù)字電路基礎(chǔ)開始，最詳細操作步驟，最直白的言語描述，手把手的“傻瓜式”講解，讓電子、信息、通信類專業(yè)學生、初入職場小白及打算進階提升的職業(yè)開發(fā)者都可以有系統(tǒng)性學習的機會。

系統(tǒng)性的掌握技術(shù)開發(fā)以及相關(guān)要求，對個人就業(yè)以及職業(yè)發(fā)展都有著潛在的幫助，希望對大家有所幫助。本篇帶來PCB設(shè)計第二篇漢化及設(shè)計，篇幅較長，有需要請耐心閱讀。話不多說，上貨。

這里放上第一篇的超鏈接：PCB設(shè)計（一）：軟件安裝及破解

接下來，我們可以對軟件進行漢化。方便我們使用。

打開運行軟件，進入軟件界面，點擊左上角DXP菜單，選擇Preferences

彈出一個對話框，我們把本地化語言的復選框打勾即可。

做完這一步，我們把軟件關(guān)閉重新打開即可成功漢化。

軟件安裝完成后，我們就可以進行我們的PCB設(shè)計了，PCB設(shè)計分為兩個部分。第一是器件庫，第二是PCB設(shè)計文件。我們想要完成一個PCB設(shè)計，就必須完成這兩部分，那么接下來我們先說第一部分。

器件庫的制作，也分為兩個部分，原理圖庫和封裝庫。原理圖庫是我們在原理圖中看到的圖示。封裝庫是我們器件真實尺寸的反饋。我們將二者合二為一，就生成了我們的器件庫。不過我們的器件庫是可以重復利用的，做一次庫之后，可以永久使用。當然，如果大家想節(jié)約時間，可以在網(wǎng)上自行下載庫。接下來我們介紹一下器件庫的制作過程。

首先我們打開軟件，新建工程。新建的工程類型為集成庫工程。在此工程下，我們再新建兩種文件，一個是原理圖文件，另一個是封裝庫文件。

首先在左下角選中Projects的窗口，我們在空白區(qū)域右鍵，選擇

添加新的工程，然后選擇集成庫工程。如圖所示。

新建好之后，我們選中工程，然后右鍵菜單，添加新的文件。

選擇添加新的原理圖庫和PCB庫。這里的PCB庫就是我們的封裝庫。

新建好之后，我們將工程和文件一起保存一下，保存的時候，修改一下文件名。

現(xiàn)在我們打開的是原理圖庫的界面，那么接下來，我們來制作一下原理圖庫，首先我們以電阻為例，給大家講解制作。

在制作之前，我們首先來了解一下器件的尺寸以及規(guī)格。

這個表格是器件的尺寸，有英寸和公制的尺寸。L代表長，W代表寬，我們做庫，是在二維平面作圖，可以暫時忽略高度，如果大家要制作3D封裝，那么就需要這個尺寸了。在我們提及封裝尺寸的時候，我們一般會用簡稱來說明尺寸，但是這個簡稱習慣上都是用英寸的尺寸來叫的，比如封裝尺寸為0603的電阻，它的長和寬就是1.6mm*0.8mm。當然還有常用的封裝尺寸，比如0402、0201等等?，F(xiàn)在電路板追求體積小、集成度高。所以要求器件的尺寸也是能小就小。那么這次我們先來講解一下0603封裝的電阻。其他尺寸類似。

從圖中我們不難看出，電阻兩端為電阻的焊盤，它的尺寸為0.4mm*0.8mm*0.8mm。我們?yōu)榱俗岆娮枘軌蚋玫呐c電路板相連接，我們在制作焊盤時，可以將焊盤的尺寸稍微放大一些。這樣不僅方便焊接，而且會更好的進行連接。接下來是我們畫原理圖的實操。

我們點開上方快捷鍵，選擇放置矩形，先添加一個方框。

我們在進行調(diào)整之前，需要將文件的屬性進行一下設(shè)置。在空白區(qū)域右鍵打開菜單。

選擇文檔選項。

在這里我們需要調(diào)整一下柵格的大小，為了畫出比較合適的庫，我們可以將柵格中，捕捉選項改為更小，方便我們畫出較小的圖示。比如我們改為5。

然后我們開始放置引腳。

我們選擇放置引腳后，鼠標的光標上就會出現(xiàn)一個帶有標號的引腳，我們在放置之前，先按下鍵盤的Tab鍵，打開配置界面。

在這個界面中，首先我們把顯示名字的對勾去掉，因為我們的電阻，兩個焊盤是同屬性的，也就是不分正負，所以我們不需要去靠編號去區(qū)分焊盤。另外，我們可以將引腳的長度稍微調(diào)的短一些，方便我們繪圖。設(shè)置好之后，我們鼠標左鍵點擊放置，然后鼠標光標上還會出現(xiàn)另外一個，此時我們將這個管腳放置在另一端。此處要注意的是，引腳的一端會有四個白點，這四個白點需要朝外放置。

引腳放置好之后，我們需要對中間的方框做一下調(diào)整，改為我們比較常見的樣子。雙擊中間的方框，出現(xiàn)窗口。

這里我們需要修改的地方已經(jīng)給大家標注出來了，大家可以根據(jù)自己的需要進行修改。首先，板的寬度，在這里我選擇的是small。另外填充色我選擇的是白色，板的顏色就是方框的邊框顏色，在這我選擇的是藍色。以上內(nèi)容大家都可以根據(jù)自己的喜好進行修改。

修改好之后，我們就完成了電阻的原理圖庫的繪制。那么我們點擊保存，開始進行下一步。

接下來開始制作封裝庫，打開封裝庫文件，我們第一步要做的就是先修改尺寸單位以及原點。我們?nèi)粘Ｓ玫拈L度單位為公制長度，如果使用mil為單位會很不方便，所以我們要將單位換算為公制單位毫米。

那么我們在空白區(qū)域右鍵選擇選項，然后選擇器件庫選項。打開后會彈出一個對話框，我們在單位選項中，選擇另外一個單位Metric

即可。然后點擊確認。

修改后的顯示樣式如下圖

單位修改好以后，我們要確定原點。打開編輯，選擇設(shè)置參考，選擇定位，鼠標上會出現(xiàn)一個十字光標，我們選擇一個合適位置點擊鼠標左鍵，就會看到出現(xiàn)一個原點的圖示。

鼠標放在原點，左上角的坐標顯示為（0,0）即說明設(shè)置正確。

接下來要為大家介紹一下各層的含義，方便我們在后續(xù)制圖過程中能夠明白。

1、Signal Layer層

信號層主要用于布置電路板上的導線；包括Top Layer（頂層信號層）和Bottom Layer（底層信號層）和Mid Layer（中間信號層）。其中頂層信號層主要用來放置器件，對于雙面板和多層板來說，也可以進行布線，若為單面板則沒有該層，底層信號層只要用于布線和焊接。中間信號層，主要在多層板中用于布信號線。

2、Mechanical Layer(機械層)

一般用于設(shè)置電路板的外形和尺寸

3、Top/Bottom Overlayer（頂層/底層絲印層）

設(shè)計為各種絲印標記，如元器件的標號、字符、商標等，一般各種標注字符都在頂層絲印層。

4、Top/Bottom Paste（頂層/底層錫膏層）

它是過焊爐時用來對應SMD元件焊點的，所以板層上顯示的焊盤和過孔部分代表電路板上鋪錫膏的區(qū)域。

5、Top/Bottom Solder（頂層/底層阻焊層）

它是Protel PCB對應電路板文件中的焊盤和過孔數(shù)據(jù)自動生成的板層，主要用于鋪設(shè)阻焊漆。

6、Keep-out Layer（禁止布線層）

用于定義在電路板上能夠有效放置元件和布線的區(qū)域。在該層繪制一個封閉區(qū)域作為布線的有效區(qū)，在該區(qū)域外不能自動布局布線。

7、Drill Guide（鉆孔定位層）和Drill Drawing（鉆孔描述層）

Drill Guide：焊盤及過孔的鉆孔的中心定位坐標層。

Drill Drawing：焊盤及過孔的鉆孔孔徑尺寸描述層。

Drill Guide 主要是為了與手工鉆孔以及老的電路板制作工藝保持兼容，而對于現(xiàn)代的制作工藝而言，更多的是采用Drill Drawing 來提供鉆孔參考文件。我們一般在Drill Drawing 工作層中放置鉆孔的指定信息。在打印輸出生成鉆孔文件時，將包含這些鉆孔信息，并且會產(chǎn)生鉆孔位置的代碼圖。它通常用于產(chǎn)生一個如何進行電路板加工的制圖。

8、Muli-Layer（多層）

電路板上焊盤和穿孔式過孔要穿透整個電路板，與不同的導電層建立電氣連接，因此系統(tǒng)專門設(shè)置了一個抽象的層---多層。這一層就是來定義這些孔的所屬層。

接下來，我們需要在封裝庫文件中畫出我們的兩個焊盤。

點擊放置焊盤，先將其放置在原點處。放置好之后，雙擊打開屬性面板。

在此，我們需要修改幾個地方。首先是標識，這里的標識必須要跟我們前面做的原理圖庫文件里面的引腳標號一致，否則在后期整合的時候會報錯。我們前面給大家制作的時候用的標號是1和2，所以，此處的標號我們也必須改為1和2；層選擇Top Layer。我們的電阻是貼片的電阻，所以，它的焊盤不是打的孔，我們需要把所屬的層改為頂層信號層。另外還有焊盤的大小，在前面我們給大家介紹尺寸的時候已經(jīng)分析過了，0603的電阻，焊盤我們需要畫0.8mm*0.8mm大小。

所以在右上方的尺寸處，我們要改為0.8*0.8。另外形狀改為矩形。選擇Rectangular。

修改好我們點擊確定，然后將這個焊盤復制粘貼一次，生成我們的另一個焊盤。

第二個焊盤，我們需要修改一下坐標，兩個焊盤的間距為1.6mm，所以第二個焊盤的坐標橫向長度為1.6mm。其次，標識改為2，然后點擊確定。

此時，我們的焊盤起始已經(jīng)畫完了，但是，當我們的電路板上的焊盤過多時，我們可能會出現(xiàn)分不清哪兩個焊盤是同一個電阻的情況，所以，我們有必要將我們的兩個焊盤圈起來，以便我們后續(xù)繪制。

選擇放置走線，選擇頂層絲印層，然后畫出想要的圖示。比如：

大家可以根據(jù)自己喜歡的樣子去繪制。繪制好之后保存，然后接下來

我們需要修改一下我們這個封裝庫的名字。

點擊打開PCB Library的窗口，

雙擊打開，然后修改名字，方便我們接下來的匹配。

接下來我們就需要進行整合了，

左下角的位置有一個添加封裝。

什么都不需要修改，直接點擊瀏覽

我們就可以看到我們剛才做的庫了，選中之后，一直點確定。然后保存。我們選中工程，右鍵選擇編譯，就可以生成我們想要的庫了。如果大家還要做出其他器件的庫，直接在此工程內(nèi)添加即可。無需另外新建工程。

有了器件庫之后，我們就可以進行下一步了，接下來我們就來繪制原理圖和PCB。這次，我們需要重新的新建工程，工程類型為PCB。

在空白區(qū)域右鍵，然后選擇添加新的工程，選擇PCB工程。然后，選中工程，右鍵添加原理圖文件。

接下來我們就以一個簡單的電路為例，來介紹繪制步驟。

首先，我們在繪制原理圖之前，要做好準備工作，我們需要將圖紙右下角的信息做一下更新，并選擇好適合的紙張。

我們在圖紙空白區(qū)域右鍵，選擇選項，選擇文檔選項。

首先，右上角，紙張大小我們需要設(shè)置一下，一般情況下，為了方便打印，我們的紙張大小會設(shè)置為A4大小。其次，柵格大小大家可以根據(jù)自己需要進行設(shè)置。然后在上方有四個窗口，我們選擇第二個，打開后，我們根據(jù)需要進行信息補充。

 

補充完信息后，點擊確定，會發(fā)現(xiàn)我們的圖紙右下角并沒有發(fā)生任何變化，這時我們需要做一個操作，那就是在每個信息后面加上一個文本字符串。內(nèi)容改為我們剛才設(shè)置的內(nèi)容即可，后續(xù)我們再修改信息的話，就會實時變化了。

 

文本內(nèi)容按照這個格式寫入即可。修改好的信息如下：

修改好信息之后，我們還需要準備另外一項準備工作，那就是我們要把前面做好的庫加到工程當中。

在右下角有一個System的選項，打開后選擇庫。然后在右邊就會出現(xiàn)一個窗口

在窗口左上角選擇Libraries

然后選擇安裝，從文件中安裝。在這需要大家注意，之前做好的集成庫在編譯后會自動生成一個文件夾，

在這個文件夾中，會生成我們的庫文件，我們在這添加的庫，就在這個位置。

接下來，我們就開始繪制原理圖，我們需要什么器件，就從右邊的庫里面搜索，選中之后，鼠標左鍵不松，直接拖到左邊圖紙中。另外，我們?yōu)榱俗屛覀兊?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%8A%AF%E7%89%87/">芯片能夠與其他主控連線，我們還需要一個插針進行連接，連線結(jié)束的電路如圖所示。

畫好的電路圖中，會出現(xiàn)紅色的波浪線，這是因為報錯了，因為圖中我們的兩個電阻沒有標號，無法區(qū)分，所以軟件會自動報錯，這種錯誤我們不需要管，接下來我們一個操作就會解決掉。

打開工具，選擇標注所有器件

點擊Yes。

標注完的原理圖如圖所示，然后我們選中原理圖文件，右鍵編譯，編譯后沒有錯誤。那么接下來我們就可以進行繪制PCB了。

選中工程，右鍵，選擇給工程添加新的，選擇PCB。然后保存一下。保存好之后，我們需要做的工作是裁剪出合適大小的板子和形狀。

菜單中選擇編輯，然后選擇原點，選擇設(shè)置，鼠標光標上就會出現(xiàn)一個十字光標，我們?nèi)芜x一個位置，點擊。出現(xiàn)如圖所示。

確定好原點之后，我們開始裁剪板子，首先在窗口下方，選擇機械層。

然后在上方快捷鍵里面，選中走線，開始繪制板子形狀以及大小。

首先我們先繪制出大概的形狀，我規(guī)定大小為2cm*2cm。大家可以隨意設(shè)置，只要空間足夠即可。

繪制完成后，板子基本的雛形有了，我們在此基礎(chǔ)上要做一個工作就是將四個角處理成弧角，這樣避免大家在使用中受傷，方法就是先將每條邊的兩頭，各縮短2mm，然后用弧線進行連接即可。做好之后，我們框選輪廓，然后點開設(shè)計—>板子形狀->按照選擇對象定義。

然后就裁出來了我們想要的板子形狀。

板子形狀有了之后，我們需要在Keep-out layer中，將邊框復制粘貼一下，這是為了我們在布線的時候，避免出現(xiàn)線路超出板子范圍。粘貼完之后，一定要確認者兩層邊框線是在兩層中。

接下來我們需要將原理圖中的器件更新到我們的PCB文件當中。

我們先來到原理圖，然后打開設(shè)計，選擇第一個選項，就會彈出一個窗口，我們直接點擊執(zhí)行更改。

等待之后，發(fā)現(xiàn)窗口中每一項后面都會出現(xiàn)一個對勾，表示更新沒有問題，如果不是，則可能是器件庫出現(xiàn)問題。

將當前界面關(guān)閉，然后就可以看到我們更新過來的器件了。

更新之后，我們可以看到我們的器件都在一個紅色區(qū)域內(nèi)，這個紅色區(qū)域是為了方便我們將所有器件一起移動，在這里我們的器件比較少，可以直接把紅色區(qū)域刪去，然后我們把所有的器件進行擺放，擺放時，盡量讓接插件靠近邊緣，而且盡量的對稱美觀。

我們將器件擺放好，絲印可以待會作出調(diào)整，器件位置確定好之后，我們再來考慮絲印的大小以及位置。絲印擺放要求位置合理，能夠看得出對應的器件，另外比較重要的絲印，可以調(diào)整的稍微大一些。

我們先以其中一個絲印為例，向大家展示參數(shù)修改的過程。我們選中一個絲印，雙擊打開。

這是初始界面，首先修改的第一項是字體，我們選擇TrueType，然后在下面的字體名選項中往下拉，在最下面找到想用的字體。然后在界面上方，有寬度高度等參數(shù)，寬度是調(diào)整字體的粗細，高度是調(diào)整字體的大小，在這我們修改一下高度即可，大家可以根據(jù)自己的設(shè)計以及擺放的位置，調(diào)整合適的大小。

調(diào)整好之后如圖所示。接下來我們就可以開始進行連線了，按照文件中器件的連線關(guān)系，我們將線就行布局走線。

在連線前，我們需要做一項準備工作，那就是我們的規(guī)則的制定。規(guī)則有助于我們進行設(shè)計，可以按照我們的要求進行走線。

這是我們的整個規(guī)則，再設(shè)計前，我們需要將規(guī)則進行修改，比如，我們在走線時用多寬的線，焊盤最大和最小的尺寸為多少，以及絲印、焊盤、阻焊等等，他們相互之間的距離。這些問題我們需要提前規(guī)定好，這樣可以為后期避免很多不必要的麻煩。

至于詳細的規(guī)則，大家根據(jù)自己的需要進行修改。

規(guī)定好之后，我們開始走線，要求不同網(wǎng)絡之間不能連線，同一層的線，不同網(wǎng)絡之間不能有交叉。簡單的說就是不能出現(xiàn)短路。另外，布線不能出現(xiàn)銳角或者直角的情況，這種布線會對信號的削弱比較大。

連線連好之后，我們就可以進行補淚滴和敷銅了。補淚滴是為了減小信號的削弱，敷銅是為了能夠很好的散熱。

打開工具，有一個滴淚的選項。

選擇之后會彈出一個窗口，在這個窗口中，我們不需要做調(diào)整，保持默認直接點擊OK。

補完之后，我們可以看到明顯的效果。

補完之后，我們在上方快捷鍵里面選擇放置多邊形平面

然后會彈出一個界面，在這個界面中作出以下配置

敷銅的方式，大家可以自由選擇，一般常用的是前兩種。

敷銅結(jié)束之后，如圖所示。

我們可以按3切換到3D模式下觀看。

后續(xù)，如果大家有興趣，可以放一些LOGO或者其他圖片等等。放置圖片的話，需要用到官方的一個腳本進行圖片加載，大家可以自行下載。

在我們做完這些之后，我們需要進行DRC檢查，確保我們的走線沒問題，然后才能進行打板生產(chǎn)。

點開工具，第一個選項設(shè)計規(guī)則檢查

點擊左下角運行DRC，就可以看到我們的檢查結(jié)果了。

我們可以看到，我們的設(shè)計中沒有警告和錯誤，那就說明我們的設(shè)計符合我們事先設(shè)置好的規(guī)定。

在以上設(shè)計完成后，我們就可以進行打板生產(chǎn)了，那么我們需要生成必須的打板文件。

首先我們要處在PCB文件界面，然后打開文件->制造輸出->Gerber Files

在這個界面我們不需要設(shè)置，打開第二個窗口

在這個界面需要我們設(shè)置一下用到的層，左下角畫線層點開，選擇所有使用的。映射層，不需要設(shè)置。

第三個窗口，我們可以全部勾選上。

其他的不需要設(shè)置，直接點確定，就可以得到我們打板所需的第一個文件。

然后回到我們的PCB文件，仍然打開文件，選擇制造輸出，然后選擇NC?Drill Files

然后會出現(xiàn)一個窗口，在這個窗口里面，我們保持默認即可，直接點擊確定。

然后再點擊確定，就可以得到我們的鉆孔文件了。這兩個文件就是我們打板所需的必要文件，把這兩個文件給到打板廠就可以制作成品了。

打完板之后就是貼片了，貼片的話，我們需要產(chǎn)生一個BOM表，貼片廠可以根據(jù)提供的BOM表進行貼片。

在上方菜單中，打開報告，選擇Bill of Materials

我們可以在這個界面看到我們所需的器件、封裝、個數(shù)、位號等信息，直接點擊確定，就可以在工程文件夾中得到一個excel表格文件，我們把這個文件給到貼片廠即可完成貼片。

到此，我們的電路板制作完成。