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Protel电路设计教程 辅助学习材料
江思敏，陈明
清华大学出版社
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Protel电路设计教程
学习内容
PCB设计基础知识 Protel软件介绍 Protel原理电路图设计 Protel PCB布局和布线 Protel电路仿真 Protel信号完整性分析
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第1讲 PCB设计基础知识PCB的设计就是将设计的电路在一块板上实现。 一块PCB板上不但要包含所有必须的电路，而且还 应该具有合适的元件选择、元件的信号速度、材 料、温度范围、电源的电压范围以及制造公差等 信息，一块设计出来的PCB必须能够制造出来，所 以PCB的设计除了满足功能要求外，还要求满足制 造工艺要求以及装配要求。
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1. PCB设计流程设计要求和规范 原理图仿真 设计规则检查和调整
生成系统组成结构框图
确定PCB的尺寸和结构
时序和信号完整性分析
功能分解
元件布局
生成制造文件
绘制原理图
确定设计布线规则
PCB的制造和装配
创建元件库
进行PCB布线
PCB产品的测试
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2. PCB制造材料
PCB的信号传导层材料：铜箔 铜箔通过加热和压力作用下粘接在衬底层上。 铜箔层的厚度通常由其每平方英尺的重量来指定，常 用的有1或2盎司规格，其他规格的铜箔材料有0.25、 0.5、3和4盎司等类型。 1盎司铜的厚度大约为0.035mm±0.002mm。选择那种 铜箔主要根据它的电阻系数
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2. PCB制造材料
不同重量的铜电阻系数和铜箔宽度的关系100 铜的重量 0.5盎司 1盎司 2盎司 3盎司
10 电阻系数 (mΩ /cm)
1.0 20℃ 70℃
0.1 0.1 1.0 铜箔的宽度(mm) 10
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2. PCB制造材料
绝缘层材料：环氧树脂玻璃和酚醛纸 酚醛纸是一种更加便宜的并且容易冲孔的材料，因此 它的主要应用在高产量的非关键性的场合。酚醛纸的 电气特性比环氧树脂玻璃的要差、机械性能比较脆、 较差的工作温度范围、很容易吸收水分并且不适合通 孔的涂层结构。 环氧树脂玻璃布可以有效地应用于通孔涂层和多层板。 如果对机械和电器特性有较高要求时，它也可以用于 简单结构。环氧树脂玻璃具有很好的尺寸稳定性，具 有比酚醛纸更好的机械特性，但是成本要高一些，因 为它必须钻孔，而不能实现冲孔。
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2. PCB制造材料
一些常用的PCB材料特性和选择规范材料 表面电阻(mΩ ) 介电常数 r 绝缘强度 (kV/mil) 温度补偿系数 (x-y ppm/ C) 最高温度 ( C )
标准的FR4
最小为 1 ×104 1 ×106
最
大为5.4, 典 型值4.6–4.9 3.8
最小为1.0
13–16
110–150
FR408 (高质量) 环氧树脂-芳族聚酰胺 (适用 于更小的走线间距离)
1.4
13
180
5 ×106
3.8
1.6
10
180
聚酰亚胺
3.4
3.8
20
300
聚酯
3.0
3.4
27
105
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3. PCB板的结构
一个普通的PCB板由镀铜的树脂玻璃材料或一层铜箔 与树脂材料(介电层)粘接在一起
铜层
介电绝缘层
铜层
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3. PCB板的结构(1) 铜箔 铜箔是一薄层的铜(如图0-5所示),放置在 介电填充材料之间并且和介电填充材料粘接在一起。
铜箔
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3. PCB板的结构(2)铜镀层 铜镀层主要用于板的外层，并且当对板上的 钻孔的孔壁进行镀铜层时，也为板上的铜提供了额外 的铜层。
蚀刻的铜镀层 铜镀层 铜箔 介电绝缘 层 介电绝缘 层
蚀刻的铜箔
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在系统参数对话框的系统设置选项中设定系统参数。
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3. Protel 2004的原理图编辑模块
原理图设计编辑模块是Protel 2004主要功能模块之一。 原理图是电路设计的开始，是一个用户设计目标的原 理实现，图形主要由电子组件和线路组成。 原理图是由Schematic模块生成的。Schematic模块具 有如下特点： 支持多通道设计 丰富而又灵活的编辑功能 强大的设计自动化功能 在线库编辑及完善的库管理 电路信号仿真