“手动”PK“自动”——手动方式在PCB中的运用
摘要：本文介绍了Protel 99SE 在印制电路板设计中，如何利用手工布局与手动布线来生成单面板并给出了具体的操作方法。
关键词： PCB 单面板 手工布局 手动布线
1．引言
元器件布局实际上就是如何在一块印制电路板上放置元件，布局是否合理，直接关系到布线的效果。常规教学中大多数是直接利用Protel 99SE提供了自动布局、自动布线的功能；我个人认为对于简单的印制电路板图设计，完全可以省略原理图绘制阶段而直接进入印制电路板的布局设计；对于比较复杂的电路，虽然自动布局快捷高效，但对于不合理的地方，仍然采用手工方式对布局进行调整。本文介绍Protel 99SE 在印制电路板设计中，如何利用手工布局与手动布线来生成单面板并给出了具体的操作方法。
下面，以制一个简单电路的单面印制电路板为例，其原理图如图1所示，来介绍如何进行手工布局和手动布线。
图 1
2．布局
2.1 设置布局范围
（1）确定电路板层的数目
新建一个PCB文件时，系统默认信号层为两层，即顶层和底层。我们采用单面板结构，需要以下工作层面。顶层：放置元器件，底层：也是焊接层，单面板中焊接层是惟一可以布线的工作层，机械层：可用于设置电路板的物理尺寸、数据标记、过孔、装配说明以及其他的机械信息，顶层丝印层：显示元件的轮廓和标注字符，禁止布线层：用于绘制印制电路板的边框，多层：用于显示焊盘。
执行菜单命令Design/options，在弹出的对话框中打开所需要的工作层。
（2）确定电路板的尺寸大小
电路板都有外形及一定的尺寸，可以在禁止布线层通过画线的方法，确定电路板的外形尺寸。定义该板为长方形，X方向长2360mil，Y方向高2560mil。
2.2 加载封装库
不论是采用手工还是自动布线，都必须首先装入元器件封装库。在PCB管理器中，执行菜单命令Design/Add/Remove，系统会弹出添加/删除元器件库对话框。在弹出的PCB Libraries对话框中，加载元件封装库为Advpcb.ddb\Pcb Footprints.lib和International Rectifiers.ddb\International Rectifiers.lib,单击OK按钮，完成操作。
2.3 手工布局与布局的调整
①根据原理图放置元件
加载元件库后，就可向电路板上放置元器件。
放置元器件后，根据设计要求输入端放置两个用于引入交流电焊盘，并标注为～15v；输出端放置两个用于输出直流电焊盘，并分别标注为“-”和“+”。
放置元件、焊盘和字符串之前对电路板的布局有一个大概的规划，放置元件时，一次到位，以节省时间。
②原件布局的调整
虽将元件放置到印制电路板上，但元件的位置未必合理和均匀，元件的排列未必整齐、美观，结构严谨，所以有必要对某些元件的位置进行调整，元器件的排列方位尽可能保持与原理图相一致。元件的标注要尽量靠近元件，以指示元件的位置；标注的方向尽量统一，排列有序。经过手工布局和布局调整之后，整个布局如图2所示。
3．布线
完成布局之后就可以进行布线了。布线操作就是根据原理图中元件之间的连接关系，在各元件的焊盘之间放置导线。当然布线一般要遵循的原则①从焊接面看，布线方向最好与电路图走线方向相一致；②阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些；③相邻导线之间要有一定的绝缘距离；在保证电路性能要求的前提下，少用外接跨线，走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。
在布线的绘制过程中，可以用shift+空格键来切换导线的模式。在放置导线过程中，还可以使用空格键来切换导线的方向。
图 2 图3
3.1手动布线
单面板布线只能在Bottom Layer进行，其操作步骤如下：
①单击工作区下方的Bottom Layer，将布线层设置为底层。②用鼠标单击布线工具栏中的连线按钮，进入处于布线状态。
③根据原理图中元器件连接关系，移动鼠标，正确放置每一条连线。当光标变成十字形，将光标移到导线的起点焊盘，出现一个空心的八角形，说明会形成有效的电气连接，这时单击左键确定起点，然后将光标移动到导线的终点焊盘，当出现空心八角形的时候，再单击鼠标左键一条导线被绘制出来。放置折线时，与放置直线不同的是当导线出现90°成45°转折时，在终点要双击鼠标左键；④单击鼠标右键，结束放置导线命令状态。
3.2 强电流引线加宽
强电流引线应尽可能宽些，以降低布线电阻及其电压降，可减小寄生耦合而产生的自激。所以需要将电源线、接地线和一些通过电流较大的导线加宽，如线宽从10mil变为20mil。
经过上述布线和调整操作后，该电路的印制电路板图手工布局和手动布线的设计过程结束，其结果如图3所示。
4．结语
总之，通过引导学生在简单电路的设计中运用“自动”改“手动”的功能，克服了常规绘图的局限性，让学生充分了解Protel 99 SE快捷实用的操作界面及良好的开放性，为学生提供了创造性现代电子设计手段，使学生能快捷、准确地设计出满意的、符合效果的印制电路板。
参考文献：
[1]清源计算机工作室.Protel 99 SE原理图与PCB设计北京：机械工业出版社
[2]及力，马东升.Protel 99 SE原理图与PCB设计北京：电子工业出版社，2003
[3]徐铮颖，孙海维.Protel 99 SE EDA设计及应用北京：机械工业出版社，2007
