Cadence_16.6高速电路板设计与仿真.pdf - 第274页
层， 即 构成 了 多 层 板。 通 常 的 P C B 板， 包 括 顶 层 、 底 层 和 中 间 层 ， 层 与 层 之 间 是 绝 缘的 ， 用于 隔 离布 线 ，两 层 之间 的 连接 是 通过 过 孔实 现 的。 一 般的 电 路系 统 设 计 用 双 面板 和 四层 板 即可 满 足设 计 需要 ， 只是 在 较高 级 电路 设 计中 ， 或者 有 特 殊 要 求 时 ， 比 如对 抗 高频 干 扰要 求 很 高 情 况 …
第 10章 印制电路板设计
设计印制电路板是整个工程设计的最终目的。原理图是示意图，电路板文件则是真正需
要加工的实际模型。如果电路板设计得不合理，性能将大打折扣，严重时甚至不能正常
工作。
本章主要介绍印制电路板的设计流程、物理结构、环境参数等知识，使读者对电路板的
设计有一个基本的了解。
知识点
●
印制电路板概念
●
设计参数设置
●
建立电路板文件
●
电路板物理结构
●
环境参数设置
●
在 PCB文件中导入原理图网络表信息
10.1 印制电路板概述
在设计之前，我们首先介绍一下有关印制电路板的基础知识，以便用户能更好地理解和
掌握以后 PCB的设计过程。
10.1.1 印制电路板的概念
印制电路板 （PrintedCircuitBoard），简称 PCB，是以绝缘覆铜板为材料，经过印制、
腐蚀、钻孔以及后处理等工序，在覆铜板上刻蚀出 PCB图上的导线，将电路中的各种元器
件固定并实现各元器件之间的电气连接，使其具有某种功能。随着电子设备的飞速发展，
PCB越来越复杂，上面的元器件越来越多，功能也越来越强大。
印制电路板根据导电层数的不同，可以分为单面板、双面板和多层板 3种。
●
单面板：单面板只有一面覆铜，另一面用于放置元器件，因此只能利用敷铜的一面设
计电路导线和元器件的焊接。单面板结构简单，价格便宜，适用于相对简单的电路设
计。对于复杂的电路，由于只能单面布线，所以布线比较困难。
●
双面板：双面板是一种双面都敷有铜的电路板，分为顶层 （TopLayer） 和底层 （Bot-
tomLayer）。它双面都可以布线焊接，中间为一层绝缘层，元器件通常放置在顶层。
由于双面都可以布线，因此双面板可以设计比较复杂的电路。它是目前使用最广泛的
印制电路板结构。
●
多层板：如果在双面板的顶层和底层之间加上别的层，如信号层、电源层或者接地
262
层，即构成了多层板。通常的 PCB板，包括顶层、底层和中间层，层与层之间是绝
缘的，用于隔离布线，两层之间的连接是通过过孔实现的。一般的电路系统设计用双
面板和四层板即可满足设计需要，只是在较高级电路设计中，或者有特殊要求时，比
如对抗高频干扰要求很高情况下使用六层或六层以上的多层板。多层板制作工艺复
杂，层数越多，设计时间越长，成本也越高。但随着电子技术的发展，电子产品越来
越小巧精密，电路板的面积要求越来越小，因此目前多层板的应用也日益广泛。
下面我们介绍几个印制电路板中常用的概念。
1.元器件封装
元器件的封装是印制电路设计中非常重要的概念。元器件的封装就是将实际元器件焊接
到印制电路板时的焊接位置与焊接形状，包括了实际元器件的外型尺寸，空间位置，各引脚
之间的间距等。元器件封装是一个空间的概念，对于不同的元器件可以有相同的封装，同样
一种封装可以用于不同的元器件。因此，在制作电路板时必须知道元器件的名称，同时也要
知道该元器件的封装形式。
对于元器件封装，我们在第 6章中已经作过详细讲述，在此不再讲述。
2.过孔
过孔是用来连接不同板层之间导线的孔。过孔内侧一般由焊锡连通，用于元器件引
脚的插入。过孔可分为 3种类型：通孔 （Through）、盲孔 （Blind） 和隐孔 （Buried）。从
顶层直接通到底层，贯穿整个 PCB的过孔称为通孔；只从顶层或底层通到某一层，并没
有穿透所有层的过孔称为盲孔；只在中间层之间相互连接，没有穿透底层或顶层的过孔
就称为隐孔。
3.焊盘
图 10－1 焊盘
焊盘主要用于将元器件引脚焊接固定在印制板
上，并将引脚与 PCB上的铜膜导线连接起来，以实现
电气连接。通常焊盘有三种形状，圆形 （Round）、矩
形 （Rectangle）和正八边形 （Octagonal），如图 10－1
所示。
4.铜膜导线和飞线
铜膜导线是印制电路板上的实际布线，用于连接各个元器件的焊盘。它不同于印制电路
板布线过程中飞线，所谓飞线，又叫预拉线，是系统在装入网络报表以后，自动生成的不同
元器件之间错综交叉的线。
铜膜导线与飞线的本质区别在于铜膜导线具有电气连接特性，而飞线则不具有。飞线只
是一种形式上的连线，只是在形式上表示出各个焊盘之间的连接关系，没有实际电气连接
意义。
10.1.2 PCB设计流程
笼统地讲，在进行印制电路板的设计时，我们首先要确定设计方案，并进行局部电路的
仿真或实验，完善电路性能。之后根据确定的方案绘制电路原理图，并进行 ERC。最后完
成 PCB的设计，输出设计文件，送交加工制作。设计者在设计过程中尽量按照设计流程进
行设计，这样可以避免一些重复的操作，也可以防止出现不必要的错误。
362
要想制作一块实际的电路板，首先要了解印制电路板的设计流程。印制电路板的设计流
程如图
10－2所示。
图 10－2 印制电路板的设计流程
1.绘制电路原理图
电路原理图是设计印制电路板的基础，此工作主要在电路原理图的编辑环境中完成。如
果电路图很简单，也可以不用绘制原理图，直接进入
PCB电路设计。
2.规划电路板
印制电路板是一个实实在在的电路板，其规划包括电路板的规格、功能、工作环境等因
素，因此在绘制电路板之前，用户应该对电路板有一个总体的规划。具体即确定电路板的物
理尺寸、元器件的封装、采用几层板以及各元器件的位置布局等。
3.设置参数
主要是设置电路板的结构及尺寸、板层参数、通孔的类型、网格大小等。
4.定义元器件封装
原理图绘制完成后，正确加入网络报表，系统会自动地为大多数元器件提供封装，但是
对于用户自己设计的或某些特殊的元器件，必须由用户自己创建或修改元器件的封装。
5.生成并加载网络报表
网络报表是连接电路原理图和印制电路板设计之间的桥梁，是电路板自动布线的灵魂。
只有将网络报表装入 PCB系统后，才能进行电路板的自动布线。
在设计好的 PCB上生成网络报表和加载网络报表，必须保证产生的网表已没有任何错
误，其所有元器件都能够加载到 PCB中。加载网络报表后，系统将产生一个内部的网络报
表，形成飞线。
6.元器件自动布局
元器件自动布局是由电路原理图根据网络报表转换成的 PCB。对于电路板上元器件较多
且比较复杂的情况，可以采用自动布局。由于一般元器件自动布局都不规则，甚至有的相互
重叠，因此必须手动调整元器件的布局。
元器件布局的合理性将影响到布线的质量。对于单面板设计，如果元器件布局不合理将
462