12．2  手工布局

布局實(shí)際上就是如何在一塊印刷電路板上放置元件。布局是否合理，直接關(guān)系到布線(xiàn)的效果。Protel 99 SE提供了自動(dòng)布局功能，對(duì)于簡(jiǎn)單電路的印刷電路板圖繪制，完全可以跳過(guò)繪制原理圖階段而直接進(jìn)入手工布局；對(duì)于比較復(fù)雜的電路，雖然自動(dòng)布局快捷高效，但對(duì)于不合理的地方，仍然采用手工方式對(duì)布局進(jìn)行調(diào)整。下面，以制作一個(gè)簡(jiǎn)單電路的單面印刷電路板為例，其原理圖如圖12-2-1所示，來(lái)講解如何進(jìn)行手工布局。

     

          圖12-2-1  一個(gè)簡(jiǎn)單的電路(振蕩電路)

12．2．1  設(shè)置布局范圍

1．設(shè)置當(dāng)前原點(diǎn)

在PCB編輯器中，新建一個(gè)PCB文件后，系統(tǒng)已經(jīng)定義了一個(gè)坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱(chēng)為絕對(duì)原點(diǎn)(Absolute Origin)，其位置在工作窗口的左下角。為便于規(guī)劃電路板，可以自行定義坐標(biāo)系，具體方怯前面已經(jīng)講述。設(shè)置當(dāng)前原點(diǎn)后，在狀態(tài)欄可以看到，工作窗口的各點(diǎn)坐標(biāo)已經(jīng)變?yōu)樾伦鴺?biāo)系下的坐標(biāo)。另外，計(jì)量單位這里采用英制。

2．確定電路板層的數(shù)目

由于電路比較簡(jiǎn)單，我們采用單面板結(jié)構(gòu)。新建一個(gè)PCB文件時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)信號(hào)層為兩層，即頂層和底層。單層電路板需要以下層。

◆頂層：僅放置元件。

◆底層：進(jìn)行布線(xiàn)和焊接。

◆機(jī)械層：繪制電路板的邊框(物理邊界)。這里我們采用Mechanical 4。

◆頂層絲印層：顯示元件的輪廓和標(biāo)注字符。

◆多層：用于顯示焊盤(pán)。

執(zhí)行菜單命令Design/Options，在彈出的對(duì)話(huà)框中，打開(kāi)所需要的工作層。設(shè)置完畢后，工作窗口底部顯示的電路板各層的名稱(chēng)如圖12-2-1所示。

切換工作層的方法有：一是用鼠標(biāo)左鍵單擊工作窗口底部的相應(yīng)工作層名稱(chēng)標(biāo)簽；二是使用小鍵盤(pán)的“+”或“—”鍵依次切換所有打開(kāi)的工作層；三是使用小鍵盤(pán)的“*”，鍵，可在頂層與底層之間不定期回切換。

             圖12-2-2  單層電路板選定的層

3．確定電路板的尺寸大小

每一塊電路板都有外形及一定的尺寸?？梢栽跈C(jī)械層通過(guò)畫(huà)線(xiàn)的方法，確定電路板的外形尺寸。定義該板為長(zhǎng)方形，X方向長(zhǎng)2300mil，Y方向高2500mil。具體操作步驟如下。

①選擇當(dāng)前工作層為機(jī)械層

②設(shè)置當(dāng)前原點(diǎn)。

③執(zhí)行菜單命令Place/Line，光標(biāo)變成十字形。

④將光標(biāo)移到當(dāng)前原點(diǎn)處，單擊鼠標(biāo)，確定起點(diǎn)。然后將光標(biāo)沿X方向移到(2300，0)

處，單擊鼠標(biāo)左鍵，確定一條線(xiàn)。同樣方法，繼續(xù)確定另外3條邊。4個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)是：(0，0)、(2300，0)、(2300，2500)和(0，2500)。

⑤如果對(duì)電路板的邊框畫(huà)的不太滿(mǎn)意，可在連線(xiàn)的屬性對(duì)話(huà)框中進(jìn)行修改，如調(diào)整線(xiàn)寬、起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)等，這樣比較準(zhǔn)確。

⑥最后，按End快捷鍵，刷新畫(huà)面，去掉殘痕，電路板的外形邊界就繪制好了。

12．2．2加載與瀏覽PCB元件庫(kù)

確定電路板的外形尺寸后，就可以開(kāi)始向電路板中放置元件。放置元件前，先加載PCB元件庫(kù)。Protel 99 SE在Library Pcb路徑下有3個(gè)文件夾，提供3類(lèi)PCB元件，即Connector(連接器元件封裝庫(kù))、Generic Footprints(普通元件封裝庫(kù))和IPC Footprints(IPC元件封裝庫(kù))。在3個(gè)文件夾下各有若干元件封裝庫(kù)。比較常用的元件封裝庫(kù)有：Advpcb．ddb，DC to DC．ddb，General．ddb等。加載、移除與瀏覽元件庫(kù)的操作步驟如下：

            

圖12-2-3 使用PCB瀏覽器加載元件庫(kù)        圖12-2-4 PCB Libraries對(duì)話(huà)框

①執(zhí)行菜單命令Design/Add／Remove Library；或單擊主工具欄的按鈕；或在PCB管理器中，單擊Browse PCB選項(xiàng)卡，在Browse下拉列表框中，如圖12-2-3所示,選擇對(duì)象為L(zhǎng)ibraries(元件封裝庫(kù))，單擊框中的Add／Remove按鈕。

②加載PCB元件庫(kù)：在彈出如圖12-2-4所示的PCBLibraries對(duì)話(huà)框中，在“搜尋”欄中確定所需元件庫(kù)文件的路徑；在“文件類(lèi)型”框中選擇文件類(lèi)型。有兩種文件類(lèi)型可供選擇：Protel Design fi1es(*．ddb)(Protel 99 SE元件庫(kù)文件)和PCB Library files(*．1ib)(以前版本的PCB元件庫(kù)文件)。下方的Selectes Files框中，單擊OK按鈕，完成操作。本章例子需要加載元件封裝庫(kù)為Advpcb．Ddb\PCB Footprints．1ib和International Rectifiers．ddb＼International Rectifiers．1ib。

③移除PCB元件庫(kù)的操作：在圖12-2-4中的Selected Files框中，選取要移除的PCB元件庫(kù)文件，單擊Remove按鈕即可。

④瀏覽PCB元件庫(kù)的操作：執(zhí)行菜單命令Design\Browse Components；或單擊主工具欄中的按鈕；或使用圖12-2-3中的Browse按鈕，都可彈出瀏覽元件庫(kù)對(duì)話(huà)框，如圖12-2-5所示。在對(duì)話(huà)框中，可查看各類(lèi)元件封裝的形狀；單擊Edit按鈕，對(duì)所瀏覽的元件進(jìn)行編輯；單擊Place按鈕，可將元件放置到電路板上。

 

                  圖12-2-5 瀏覽元件庫(kù)對(duì)話(huà)框

1 0．2．3  手工布局與布局的調(diào)整

1．根據(jù)原理圖放置元件

加載元件庫(kù)后，就可向電路板上放置元件了。圖12-2-1中所需元件如表12-2-1所示。

表12-2-1  放置元件表
元件類(lèi)型	元件標(biāo)號(hào)	元件標(biāo)稱(chēng)值	元件的封裝名稱(chēng)	所屬元件封裝庫(kù)
電阻	R1	4．7K	AXIAL0．4	Footprints．1ib
電阻	R2	20K	AXIAL0．4	Footprints．1ib
電阻	R3	20K	AXIAL0．4	Footprints．1ib
電阻	R4	4．7K	AXIAL0．4	Footprints．1ib
電容	C1	0．1uF	RAD0．2	Footprints．1ib
電容	C2	0．1uF	RAD0．2	Footprints．1ib
三極管	Q1	NPN1	TO-5	Footprints．1ib
三極管	Q2	NPN1	TO-5	Footprints．1ib
插座	J1	CON3	SIP3	Footprints．1ib

 

放置元件、放置焊盤(pán)和放置字符串的操作步驟見(jiàn)12．1節(jié)中部分內(nèi)容。在放置元件之前，最好對(duì)電路板的布局有一個(gè)大概的規(guī)劃，放置元件時(shí)，一次到位，以節(jié)省時(shí)間。

2．布局的調(diào)整

雖然將元件放置到電路板上，但元件的位置未必合理，元件的排列未必整齊美觀(guān)，所以，有必要對(duì)某些元件的位置進(jìn)行調(diào)整。主要操作包括對(duì)元件的排列、移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等操作。

(1)選取元件

選取元件的方法如下。

◆第一種方法：按住鼠標(biāo)左鍵，拖出一個(gè)矩形框，把選取的元件包含進(jìn)去，放開(kāi)鼠標(biāo)，被選取的元件變成高亮。   

◆第二種方法：?jiǎn)螕糁鞴ぞ邫诘?img height="28" src="http://222.240.251.116:888/webedit/uploadfile/20070522173840993.jpg" width="25" />按鈕，光標(biāo)變成十字形，拖出一個(gè)矩形框，把選取的元件包含進(jìn)去，放開(kāi)鼠標(biāo)左鍵，被選取的元件變成高亮。單擊主工具欄的按鈕，則釋放被選取的元件。

◆第三種方法：在PCB管理器中，單擊Browse PCB選項(xiàng)卡，在Browse下拉列表框中，選取Components，在下面的元件列表框中，選擇要選取的元件標(biāo)號(hào)，單擊Select按鈕，會(huì)發(fā)現(xiàn)，工作窗口中對(duì)應(yīng)的元件變成高亮。這種方法適合于自動(dòng)布局。

    ◆第四種方法：系統(tǒng)提供了選取對(duì)象和釋放對(duì)象的命令。選取的對(duì)象包括元件、導(dǎo)線(xiàn)、焊盤(pán)、過(guò)孔、和字符串等。選取對(duì)象的菜單命令為Edit\Select；釋放對(duì)象的的菜單命令為Edit\Deselect。Edit\Select子菜單下包含多種命令，各命令功能如下。

Inside Area：選取用鼠標(biāo)拖動(dòng)出來(lái)的矩形區(qū)域中的所有對(duì)象。

Outside．Area：選取用鼠標(biāo)拖動(dòng)出來(lái)的矩形區(qū)域外的所有對(duì)象。

All：選取電路板中的所有對(duì)象。

Net：選取組成某網(wǎng)絡(luò)的對(duì)象。

Connected Copper：選取連接為通路的銅，包括銅膜導(dǎo)線(xiàn)、焊盤(pán)和過(guò)孔等。

Physical Connection：選取連接焊盤(pán)的導(dǎo)線(xiàn)和過(guò)孔。執(zhí)行該命令，用光標(biāo)單擊兩個(gè)焊盤(pán)之間的連線(xiàn)即可。

A11 On Layer：選定當(dāng)前工作層上的所有對(duì)象。

Free Objects：選取除元件以外的所有對(duì)象。   

All Locked：選取所有被鎖定的對(duì)象。

Off Grid Pads：選取所有不在電氣柵格上的焊盤(pán)。

Hole Size：選取指定內(nèi)孔直徑的焊盤(pán)和過(guò)孔。

Toggle Selection：執(zhí)行命令后，用光標(biāo)單擊某個(gè)對(duì)象，則該對(duì)象會(huì)在選取狀態(tài)和非選取狀態(tài)之間切換。

Edit\Deselect中的命令與對(duì)應(yīng)的Edit\Select命令的功能相反，操作方法一樣。

另外，執(zhí)行菜單命令View\Selected objects，或單擊主工具欄中的按鈕，可將選取的對(duì)象在工作窗口放大顯示。

(2)移動(dòng)元件

移動(dòng)元件的方法如下。

◆第一種方法：將光標(biāo)放到需要移動(dòng)的元件上，按下鼠標(biāo)左鍵不放，將元件拖至目標(biāo)位置，放開(kāi)鼠標(biāo)左鍵即可。

◆第二種方法：元件在選取狀態(tài)下，單擊主工具欄的按鈕，光標(biāo)變成十字形，在被選取的元件上，按住鼠標(biāo)左鍵，也可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)操作。

◆第三種方法：執(zhí)行菜單命令Edit\Move\Component，光標(biāo)變?yōu)槭中?，移?dòng)光標(biāo)到要移動(dòng)的元件，單擊該元件，元件將隨鼠標(biāo)一起移動(dòng)，到目標(biāo)位置，單擊鼠標(biāo)左鍵放置元件。此時(shí)，仍處于命令狀態(tài)，可移動(dòng)另一個(gè)元件。單擊鼠標(biāo)右鍵，結(jié)束命令狀態(tài)。

在Edit\Move子菜單下，還有若干子命令，其功能如下：

●Move：?jiǎn)渭兊匾苿?dòng)一個(gè)元件。使用該命令，只是移動(dòng)元件本身，而與元件相連的其他對(duì)象，如導(dǎo)線(xiàn)等，則原地不動(dòng)。

●Drag：用于拖動(dòng)元件。該命令的執(zhí)行與PCB工作參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框中的Options選項(xiàng)卡中設(shè)置Component drag有關(guān)。

●Component：移動(dòng)元件。    

●Re-Route：對(duì)選取的導(dǎo)線(xiàn)，進(jìn)行拖動(dòng)，任意走線(xiàn)。

●Break Track：折斷導(dǎo)線(xiàn)。執(zhí)行該命令，將選取的導(dǎo)線(xiàn)分為兩段。

●Drag Track End：拖動(dòng)導(dǎo)線(xiàn)的端點(diǎn)。

●Move Selection：將選取的多個(gè)元件進(jìn)行移動(dòng)。

●Rotate Selection：旋轉(zhuǎn)選取的對(duì)象。

●Flip Selection：將選取的對(duì)象翻轉(zhuǎn)180°。

●Polygon Vertices：更改多邊形平面填充的頂點(diǎn)。

●Split Plane Vertices：用來(lái)更改內(nèi)部電源／接地層的頂點(diǎn)。

(3)旋轉(zhuǎn)元件

當(dāng)有些元件的方向需要調(diào)整時(shí)，要對(duì)元件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，方法如下。

◆第一種方法：先將光標(biāo)移到要旋轉(zhuǎn)的元件上，然后按住鼠標(biāo)左鍵不放，同時(shí)按下空格鍵，或X鍵，或Y鍵，即可旋轉(zhuǎn)被選取元件的方向。使用空格鍵每次旋轉(zhuǎn)的角度，可在PCB工作參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框中的Option選項(xiàng)卡中的Rotation Step文本框中設(shè)置。

◆第二種方法：使用菜單命令Edit\Move\Rotate Selection，操作步驟如下： 

●先選取需要旋轉(zhuǎn)的對(duì)象。

●然后執(zhí)行Edit\Move\Rotate Selection命令，在彈出的對(duì)話(huà)框中，輸入旋轉(zhuǎn)的角度后，單擊OK按鈕。

●用鼠標(biāo)在圖紙上選定了一個(gè)旋轉(zhuǎn)的基點(diǎn)后，單擊鼠標(biāo)，選取的元件就旋轉(zhuǎn)了設(shè)定的角度。

(4)排列元件

如同原理圖編輯器一樣，在PCB編輯器中，系統(tǒng)也提供了元件的排列對(duì)齊功能?？梢栽谌鐖D12-2-6所示的元件位置調(diào)整工具欄(Component Placement)，單擊相應(yīng)的圖標(biāo)；或執(zhí)行菜單命令Tools\Interactive Placement的子菜單中的命令，來(lái)實(shí)現(xiàn)元件的排列。

(5)調(diào)整元件標(biāo)注

 元件標(biāo)注字符的位置、大小和方向等不合適，雖然不會(huì)影響電路的正確性，但影響電路板的美觀(guān)，所以，在布局和布線(xiàn)結(jié)束之后，均要對(duì)元件的標(biāo)注字符進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的原則是

標(biāo)注要盡量靠近元件，以指示元件的位置；標(biāo)注的方向盡量統(tǒng)一，排列有序；標(biāo)注不要放在元件的下面以及焊盤(pán)和過(guò)孔的上面；標(biāo)注大小可調(diào)整。調(diào)整元件標(biāo)注的方法有以下幾種。

第一種方法：將光標(biāo)移到要調(diào)整的元件標(biāo)注上，按住鼠標(biāo)左鍵不放。這時(shí)，可用X鍵、Y鍵和空格鍵對(duì)它進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，也可移動(dòng)光標(biāo)到合適的位置，松開(kāi)左鍵，完成標(biāo)注的方向和位置調(diào)整。

第二種方法：用鼠標(biāo)左鍵雙擊要調(diào)整的標(biāo)注，或單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇Properties命令，系統(tǒng)會(huì)彈出該標(biāo)注的屬性對(duì)話(huà)框。