实验四,PCB布线
实验四 PCB 布线 实验目的：
1.会使用自动布线，调整元件的位置和方向。
2.手动布线，实验原理 1.PCB 的基本认知 印刷电路板（Printed circuit board，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的 PCB 上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB 上头的线路与零件也越来越密集了。
标准的 PCB 长得就像这样。裸板（上头没有零件）也常被称为“印刷线路板 Printed Wiring Board（PWB）”。
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB 上零件的电路连接。
为了将零件固定在 PCB 上面，我们将它们的接脚直接 焊 在布线上。在最基本的 PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此，PCB 的正反面分别被称为零件面（Component Side）与焊接面（Solder Side）。
如果 PCB 上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。下面看到的是 ZIF（Zero Insertion Force，零拨插力式）插座，它可以让零件（这里指的是 CPU）可以轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定杆，可以在您插进零件后将其固定。
如果要将两块 PCB 相互连结，一般我们都会用到俗称“金手指”的边接头（edge connector）。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是 PCB 布线的一部份。通常连接时，我们将其中一片 PCB 上的金手指插进另一片 PCB 上合适的插槽上（一般叫做扩充槽 Slot）。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。
PCB 上的绿色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面（legend）。
单面板（Single-Sided Boards）在最基本的 PCB 上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种 PCB 叫作单面板（Single-sided）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。
双面板（Double-Sided Boards）这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才
行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔（via）。导孔是在 PCB 上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比 多层板（Multi-Layer Boards）为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是 4 到 8 层的结构。因为PCB 中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。
我们刚刚提到的导孔（via），如果应用在双面板上，那么一定都是打穿整个板子。不过在多层板当中，如果您只想连接其中一些线路，那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间。埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技术可以避免这个问题，因为它们只穿透其中几层。盲孔是将几层内部 PCB 与表面 PCB 连接，不须穿透整个板子。埋孔则只连接内部的 PCB，所以光是从表面是看不出来的。
2 布局与布线 原理图设计是前期准备工作，经常见到初学者为了省事直接就去画ＰＣＢ板了，这样将得不偿失，对简单的板子，如果熟练流程，不妨可以跳过。但是对于初学者一定要按流程来，这样一方面可以养成良好的习惯，另一方面对复杂的电路也只有这样才能避免出错。
在画原理图时，层次设计时要注意各个文件最后要连接为一个整体，这同样对以后的工作有重要意义。由于，软件的差别有些软件会出现看似相连实际未连（电气性能上）的情况。如果不用相关检测工具检测，万一出了问题，等板子做好了才发现就晚了。因此一再强调按顺序来做的重要性，希望引起大家的注意。
原理图是根据设计的项目来的，只要电性连接正确没什么好说的。
下面我们重点讨论一下具体的 制板程序中的问题。
1．制作物理边框 封闭的物理边框对以后的元件布局、走线来说是个基本平台，也对自动布局起着约束作用，否则，从原理图过来的元件会不知所措的。但这里一定要注意精确，否则以后出现安装问题麻烦可就大了。还有就是拐角地方最好用圆弧，一方面可以避免尖角划伤工人，同时又可以减轻应力作用。
2．元件和网络的引入 把元件和网络引人画好的边框中应该很简单，但是这里往往会出问题，一定要细心地按提示的错误逐个解决，不然后面要费更大的力气。这里的问题一般来说有以下一些：
元件的封装形式找不到，元件网络问题，有未使用的元件或管脚，对照提示这些问题可以很快搞定的。
3．元件的布局 元件的布局与走线对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响，是应该特别注意的地方。一般来说应该有以下一些原则：
（1）放置顺序 先放 置与结构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的ＬＯＣＫ功能将其锁定，使之以后不会被误移动。
再放 置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC 等。最后放置小器
件。
（2）注意散热 元件布局还要特别注意散热问题。对于大功率电路，应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置，便于热量散发，不要集中在一个地方，也不要高电容太近以免使电解液过早老化。
4 ．布线 布线原则 走线的学问是非常高深的，每人都会有自己的体会，但还是有些通行的原则的。
◆ 高频数字电路走线细一些、短一些好 ◆大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离 ◆两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避兔相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。
◆ 走线拐角尽可能大于９０度，杜绝９０度以下的拐角，也尽量少用９０度拐角 ◆ 走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的ＰＣＢ、、◆ 尽量少用过孔、跳线 ◆ 单面板焊盘必须要大，焊盘相连的线一定要粗，能放泪滴就放泪滴，一般的单面板厂家质量不会很好，否则对焊接和ＲＥ－ＷＯＲＫ都会有问题 ◆ 大面积敷铜要用网格状的，以防止波焊时板子产生气泡和因为热应力作用而弯曲，但在特殊场合下要考虑ＧＮＤ的流向，大小，不能简单的用铜箔填充了事，而是需要去走线 ◆ 元器件和走线不能太靠边放，一般的单面板多为纸质板，受力后容易断裂，如果在边缘连线或放元器件就会受到影响 ◆必须考虑生产、调试、维修的方便性 5．调整完善 完成布线后，要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜（这项工作不宜太早，否则会影响速度，又给布线带来麻烦），同样是为了便于进行生产、调试、维修。
敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区，可以铺ＧＮＤ的铜箔，也可以铺ＶＣＣ的铜箔（但这样一旦短路容易烧毁器件，最好接地，除非不得已用来加大电源的导通面积，以承受较大的电流才接ＶＣＣ）。包地则通常指用两根地线（ＴＲＡＣ）包住一撮有特殊要求的信号线，防止它被别人干扰或干扰别人。
如果用敷铜代替地线一定要注意整个地是否连通，电流大小、流向与有无特殊要求，以确保减少不必要的失误。
6．检查核对网络 有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同，这时检察核对是很有必要的。所以画完以后切不可急于交给制版厂家，应该先做核对，后再进行后续工作。
三、实验内容与布线练习1.部分电路的布局与自动布线 2.手动调整 1、启动与调入原来的 PCB，选择并删除绘图区原来的放置。板框：6cm ×4cm 根据布局原则，先放插座 J1、J4、与指示灯 D5 等与结构有关的固定位置的零部件。2、view----------Snap 0.5mm，3、使用标尺工具 确定这些元件的位置，单击拖动控制端。拖选元件、旋转、拖动。
旋转元件只能用这三个，否则 X,Y-mirror.会让元件翻转到对面层，实验并预览试试。
元件操作：框选---拖动到指定点 框选----右击—旋转+90,180
3.放置其余元件。
* 使用工具放置，然后移动到需要的位置。
* 对照原理图，按功能模块，手动单个放置。图中，绿色线为原理图中的电气连接线，叫做飞线。，4.元件放置完毕，可以先使用自动布线功能，看看布线效果，然后再移动元件位置，改变元件方向等以功能模块为逐个单元解决布线。
菜单 Tool-------Auto Placer：---对话框---OK, 手动，按照信号顺序功能模块放置。D1D2D3D4----电容 C1----R1-----U1(7805)C2
A.锁定指定位置元件:J1，J4，D5.B．逐步单元布线 C.不满意，重新移动元件位置，自动布线，直到满意为止。
Tool---或快捷工具栏,按照默认的设置 指向正中，出现虚线圈--------左击---选中----------左击-------勾选，Lock 锁定 指向正中，出现虚线圈--------左击---选中----------右击-------编辑属性，勾选锁定
以下讲手动修改布线：
1.布线的删除和手动连线。
2.线的走向的修改 3.布线层的修改 4.线宽的修改 说明：一般自动布线默认为双面布线，PCB 图中的蓝色线为底层导线，红色线为顶层导线，实验室条件一般为单面板制作，因此布线过程将尽量手动修改，争取只存在少量的红色线。红色线在焊接时以实际导线代替。
1.右双击导线删除两个焊盘之间一段导线。
2.通过布线工具栏加亮模式，可一次选择一个列表中的节点的导线，并可删除。
3.在布线模式 Trace Mode 尺。选中一个区域，可只删除布线而不会删除元件，批量删除布线 1.全体导线宽度修改，在布线模式 Trace Mode 尺，双击 DEFAULT,在对话框中的导线宽度 Width 框输入导线的宽度值，看效果。
2.选一段导线，右击，可修改这段导线的线宽，例如 T60,，看起来远远宽于原来默认宽度。
练习要求。
将本设计的 PCB 全部布线为底层布线。蓝线之间也不允许交叉。------出现红色圈圈的地方。
导线宽度随机设置在 30th~80 th 之间的几个不同宽度。
存盘，文件名为：PCB 实验 修改已经存在导线的位置和走向 右 击，选 择 菜 单 Drag routes(s)或直接选中并拖拽某个位置，即可改变导线中一段导线的位置，有利于为其它导线腾出空间。
为与他交叉的红色线腾出空间，然后将红色线改为蓝色线，不相交 拖拽了几次的结果 右击该导线，该为底层。
change trace style为导线 T60
