张艺兴上海演唱会:Prote99SE手工快速绘制电路板技术

Prote99SE手工快速绘制电路板技术

  众所周知，Protel 99 SE是一款功能非常强大的电路设计与制板软件，除了能绘制出非常理想的标准电路图外，它还有将绘制的电路图转换成印刷电路板的功能，这就是Protel PCB 技术。同样，Protel PCB技术先进、功能强大、设计严密。它除了能进行手工、半自动布线绘制电路板之外，也能自动布线绘制电路板；它除了能绘制简单的电路板之外，也能绘制非常复杂的电路板；它除了能绘制双面电路板之外，还能绘制多达几十层的电路板。   正是它的功能如此强大，也就决定了它学、用起来不是那么容易，它有许多严谨的程序步骤要执行，它有许多约定的设计规则要遵守。所以对一个初学者来说，往往会被它不薄的教材、繁冗的章节困惑。如果是自学的话，遇到问题无人请教，看完一本厚厚的教材，仍然是一头雾水，无从着手。几经失败，有的人就打退堂鼓了。尤其是在业余条件下，手工绘制好简单的PCB图纸后，如何将它转印到敷铜板上，经济实惠地亲手制做出精美的电路板，多年来一直困扰着我们。
  Protel PCB制板真的高不可攀吗？有没有捷径可走？诸多约定的规则是否非要一一遵守？我们长期以来一直在探索和试验，现在终于找到了一条既快又省钱的捷径。其实Protel PCB 99 SE软件，它的许多严谨的程序步骤、许多约定的设计规则是针对自动布线绘制复杂、多层、高级印刷电路板的，必须严格遵守，不然的话，通不过它的ERC验证，往往无法进入下一步操作。而对于初学者来说，我们现在制作的是简单的电路板，完全可以不一一遵循约定的所有规则，提纲挈领，抓主要矛盾，遵守几条最主要的规则，达到事半功倍之效果。既然我们走的是一条不规范的捷径，也就可以避开ERC验证。
  只要能做出电路板就行，不管黑猫白猫。只有这样才能提高初学者的信心和兴趣，初尝甜头，才有可能深入学习它的强大功能，步入神奇的Protel PCB制板殿堂。本文叙述可能在行家里手眼里颇感粗陋，但它能起一个抛砖引玉作用，帮助初学者快速入门。最终还是希望初学者在此基础上更上一层楼，逐渐掌握强大的PCB技术，按照规范操作，设计制做出更高级、更精致的印刷电路板。
  
  由于篇幅原因，假设初学者已经掌握Sch画电路原理图技能，这里直接从设计绘制PCB电路板开始。设计电路板有自动化设计、半自动化设计和手工设计等多种方法。对于初学者来说，由于制作的电路板比较简单，所以这里只介绍手工绘制方法，下面以制做一块单管放大电路为例，将我们摸索出的一套快速绘制电路板方法介绍如下，以餮读者。
   
1.进入电路板设计环境：
  启动Protel 99 SE软件后出现如图1所示Design Explorer设计管理程序窗口。 
 
  单击菜单栏中的File，再在下拉菜单中单击New，将出现如图2所示New Design Database对话框。
  
  在Location选项中的Design Storage Type栏默认集成设计数据库文件为MS Access database。下面一栏Database File Name设计数据库文件名默认名为My Design.ddb。这里可以将它改为：单管放大电路.ddb，再单击“OK”。
完成后的Protel系统的窗口如图3所示。
 
  双击Documents图标，进入Documents内，然后单击菜单栏中的File，再单击New将出现如图4所示New Document对话框。
 
  单击选中PCB Document图标，再单击OK，即在Documents下建立了PCB Document文件。双击PCB Document图标即进入电路板设计环境，如图5 所示。 
 
2.调整布线板层的设计规则：
  由于我们现在是制作单层板，而设计规则中没有单层板选项，要作如下修改：单击菜单栏中Design，在下拉菜单中单击Rules，出现Design Rules对话框如图6所示。
 
  在这里主要是对铜膜走线使用的布线板层进行设置。图6对话框共有6个选项卡，每个选项卡左上方为设计规则类型列表。关于铜膜走线使用的布线板层设置隶属于Routing选项卡中的Routing Layer设计规则，故单击选中Routing Layer，然后单击右下角Properties按钮，将看到该设计规则所对应的Routing Layer Rule属性对话框如图7所示。 
 
  图7右边Rule Attributes选项区域的顶层走线以水平(Horizontal)方向为主，单击下拉箭头，在列表框中选Not Used，要求顶层不走线；然后再下拉右侧滚动条到底，将底层(Bottom Layer) 走线选为Any，设置底层为任意方向走线，如图8所示。
 
  这就是单面板的 布线板层设计规则。然后单击OK，回到Design Rules对话框窗口。最后单击Close关闭Design Rules对话框窗口。
 
3.加载元件外形库：
  在创建电路板的内容之前，必需先把使用到的元件外形库都加载到内存中才行。图5 中，单击左面设计管理面板Browse PCB选项，单击Browse栏下拉箭头，在列表中选Libraries，如图9所示。 
 
  单击下方Add/Remove按钮，打开如图10所示的PCB Libraries对话框。按照以下路径C:\Program File\DesignExplorer99SE\Library\PCB\搜寻到Generic Footprint 文件夹，如图11所示。 
 
  然后选中Advpcb文件，单击下方Add按钮，可以看到在Selected Files栏中加载了C:\Program F...\Advpcb.ddb\PCB Footprints.lib文件。然后选定该文件使其反白显示，单击下方Add按钮，再单击OK按钮，PCB Footprint 文件被加载到Browse栏中。下方Components栏中列出各种元件，如图12所示。它的内容已经包括了电阻、电容、二极管、晶体管、DIP包装和其它常用的元件外形。
 
4.放置设计对象： 
  回到图5电路板设计环境，单击Documents切换到Documents下，再单击菜单栏File\New，出现如图4所示New Document对话框。单击Shematic Document图标，再单击OK，在Documents下建立了Sheetl.Sch文件，将文件名改为：单管放大电路.Sch，双击“单管放大电路.Sch”图标，即进入画电路原理图环境。按照Protel99画电路原理图的要求画好单管放大电路如图13所示。

  双击电路图中任一元件都会弹出元件属性对话框如图14所示。

  参照表1将每个元件的属性填好，按OK确定。

  完成后的单管放大电路如图15所示。

  单击菜单栏Design，在下拉菜单中选Update PCB...，出现Update Design对话框，如图16所示。

 
  使用默认值，直接按下面的Execute按钮启动设计同步操作。这时已经将电路图中的所有元件都自动加载到PCB图纸上去了。切换到PCB1.PCB窗口，这时可能看不到元件，作如下处理：单击工具栏中的缩小图标，直到看到元件所在的区域止(红色区域)，然后将鼠标移至元件所在处，按键盘上的Page Up键，直到看清元件止。这时将看到元件处有红色斜线方框，单击方框边线，边线上出现8个小方块时，单击“Delete”键消去红色斜线方框。这时如在BottomLayer层，看到的是元件管脚，切换到TopOverlay层可看到每个元件。         
 
  因铜膜在BottomLayer层，所以应在该层画连线。切换到BottomLayer层，用鼠标左键按住任一元件，该元件被激活，鼠标呈大十字，拖曳该元件移动鼠标经过其它每个元件时，可使它们显示元件及管脚。然后将元件拖曳到适当位置排列好，在元件激活状态下，按键盘空格键可调整元件横放或竖放，完成后如图17所示。
 
 
5.绘制铜膜走线：
  (1).放置导孔：
  在PCB1.PCB窗口BottomLayer层，单击菜单栏View\Toolbars\Placoment Tools，调出对象放置工具按钮框，单击上行第4个按钮，鼠标即呈八角空心符号(表示这是一个热点，提示我们如果现在单击鼠标就会形成有效的实体电气连接。)且带出一个导孔，将鼠标移至每个元件管脚中心呈现八角空心符号时单击左键即放好一个导孔，如需调整孔径大小，可按键盘上Tab键，弹出的对话框如图18所示。

  其中Diameter为导孔直径；Hole Size为钻孔尺寸，这两项根据需要修改(参考值见表2)；下面两项Start Layer(起始板层名称)和End Layer(终端板层名称)需单击右边下拉箭头都选成BottomLayer，然后按OK退出。
 
  (2).连接元件：
单击对象放置工具按钮框上行第2个按钮，鼠标呈现大十字，将大十字中心移到元件管脚出现八角空心符号时，单击鼠标左键，然后按住鼠标移动，即可拉出一条蓝色的连线，至另一个元件的管脚也出现八角空心符号时，先双击鼠标左键再右击鼠标即绘制好一条铜膜走线。连线时中途需转弯，可在转弯处单击一下鼠标左键，然后继续走线；需改变铜膜走线的粗细，可在拉出蓝色连线后按键盘上的Tab键，即出现如图19所示的对话框，可在Line Width栏输入所需尺寸(注：本例连线直径为80mil，晶体管连线直径为50mil)，单击OK退出。
  另外Protel PCB还提供6种铜膜走线形式如图20所示，可用Shift+Spacebar进行切换。铜膜走线绘制完成后如图21所示。


 
6.打印PCB文件：

  (1).单击菜单栏File，在下拉菜单中选Print/Preview即打开Power Print Configuration文件窗口，如图22所示。
 
  将左边设计管理面板切换到Browse PCB Print，单击Process PCB页，并将下方Multilayer Composite Print选中，然后单击菜单栏Edit/Change…，将出现如图23所示Printout Propertioes对话框。

  将右边Layers区的Bottom Layer选中，去掉左边Components区3个复选勾，勾选Optios区的Show Holes项，单选Color Set区的Black & White项，最后单击“ok”，铜膜走线如图24所示。

  (2).在激光打印机中放入敷腊纸，即不干胶衬纸。有的邮购广告称供应“专用转印纸”，其实就是从不干胶纸厂家进的半成品，且整包供应。业余做少量电路板根本不需要化这笔冤枉钱，可以到街上任何一家制作广告商店，他们做广告后留下大量不干胶衬纸，有一种叫“PP背胶相纸”的大张整卷白色衬纸，他们都作废物处理，而这些废物正是我们要找的“宝贝”，用这种纸打印铜膜走线图效果更好。激光打印机中放入敷腊纸后，单击工具栏打印机图标，即可在腊纸上打印出铜膜走线印刷图如图24所示。 
 
（注：有的打印机烘干温度偏低，打印敷腊纸上的铜膜走线印刷图质量不理想，应选烘干温度较高的打印机，本人用hp1010打印质量很好。）
   
7.制做电路板：
  (1).将敷铜板铜膜处理清洁，把印刷电路图盖在铜膜上压紧，将它放入照片塑封机内热压，有专用热压机更佳，业余制作可用电熨斗热压，电熨斗温度约250℃左右，反复多压几次。热压后待其自然冷却后揭开腊纸，印刷电路就牢牢复盖在铜膜上了，技术熟练可以做的很理想，万一揭纸后如有个别地方墨线与纸分离不彻底造成裸铜，可用黑漆补抹或重做。 
  
  (2).将印好电路的敷铜放入双氧水+盐酸+水混合液中腐蚀，即可得到电路板。双氧水和盐酸溶液腐蚀速度快且溶液透明便于观察。双氧水+盐酸+水溶液配方为2∶1∶5，双氧水和盐酸溶液化学品商店有售。 
  
  (3).腐蚀好的电路板用松香水(油漆商店出售)擦去墨线，打孔后用细砂纸处理后再涂上保护膜(将松香溶解在无水酒精中制成的溶液)，一块精美的电路板便大功告成了。