7.9 多层板的设计

在第 5 章曾介绍过多层板的概念，多层板中的两个重要概念是中间层（ Mid-Layer ）和内层（ Intermal Plane ）。其中中间层是用于布线的中间板层，该层所布的是导线。而内层是不用于布线的中间板层，主要用于做电源支或者地线层，由大块的铜膜所构成。

Protel DXP 中提供了最多 16 个内层， 32 个中间层，供多层板设计的需要。在这里以常用的四层电路板为例，介绍多层电路板的设计过程。

1 ．内层的建立

对于 4 层电路板，就是建立两层内层，分别用于电源层和地层。这样在 4 层板的顶层和低层不需要布置电源线和布置地线，所有电路元件的电源和地的连接将通过盲 过孔 的形式连接两层内层中的电源和地。

内层的建立方法是：打开要设计的 PCB 电路板，进入 PCB 编辑状态。如图 7-26 所示是一幅双面板的电路图，其中较粗的导线为地线 GND 。

然后执行主菜单命令 Design/Layer Stack Manager… ，系统将弹出 Layer Stack Manager （板层管理器）对话框，如图 5-31 所示。

在板层管理器中，单击 Add Plane 按钮，会在当前的 PCB 板中增加一个内层，在这时要添加两个内层，添加了两个内层的效果如图 7-27 所示。

图 7-26 双面板电路图举例

图 7-27 增加两个内层的 PCB 板

用鼠标选中第一个内层（ IntermalPlanel ），双击将弹出 Edit Layer （内层属性编辑）对话框，如图 7-28 所示。

图 7-28 内层属性编辑对话框

在图 7-27 的内层属性编辑对话框中，各项设置说明如下：

Name 文本框；用于给该内层指定一个名字，在这里设置为 Power ，表示布置的是电源层。

Copper thickness 文本框：用于设置内层铜膜的厚度，这里取默认值。

Net Name 下拉列表：用于指字对应的网络名，对应 PCB 电源的网络名，这里定义为 VCC 。

Pullback ：用于设置内层铜膜和 过孔 铜膜不相交时的缩进值，这里取默认值。同样的，对另一个内层的属性指定为：

Name ：定为 Ground ，表示是接地层。

Net Name ：网络名字为 GND 。

对两个内层的属性指定完成后，其设置结果如图 7-29 所示。

图 7-29 内层设置完成结果图

2 ．删除所有导线

内层设置完毕后，将重新删除以前的导线，方法是在主菜单下执行菜单命令 Tools/Un-Route/All ，将以前所有的导线删除。

3 ．重新布置导线

重新布线的方法是在主菜单下执行菜单命令 Auto Route/All 。 Protel 将对当前 PCB 板进行重新布线，布线结果如图 7-30 所示。

图 7-30 多层板布线结果图

从图 7-30 中可以看出，原来 VCC 和 GND 的接点都不现用导线相连接，它们都使用 过孔 与两个内层相连接，表现在 PCB 图上为使用十字符号标注。

4 ．内层的显示

在 PCB 图纸上右击鼠标，在弹出的右键菜单中执行命令 Options/Board Layers&Colors ，系统将弹出 Board Layers and Colors （板层和颜色管理）对话框，如图 7-31 所示。

图 7-31 板层和颜色管理对话框

在板层和颜色管理对话框中， Internal Planes 栏列出了当前设置的两层内层，分别为 Power 层和 Ground 层。用鼠标选中这两项的 Show 复选按钮，表示显示这两个内层。单击 OK 后退出。

再在 PCB 编辑界面下，右击鼠标，在弹出的快捷菜单中执行命令 Options/Show/ode… ，将弹出 Preferences （属性）设置对话框，并单击 Display 标签，将出现 Display 选项卡如图 7-32 所示。

图 7-32 显示属性设置对话框

在图 7-31 中，选定 Display Options 选项区域下的 Single Layer Mode （单层显示模式）复选项，单击 OK 按钮后确定退出。

将板层切换到内层，如切换到“ Power ”层的效果如图 7-33 所示。

图 7-33 内层显示效果图

如图 7-32 所示，可以看到在网络名为 VCC 的网络标号的 过孔 处有一虚线圆，表示“ VCC ”电源内层的使用情况。

7.10 印刷电路板工艺设计

7.10.1 P CB 布线工艺设计的一般原则和抗干扰措施

在 PCB 设计中，布线是完成产品设计的重要步骤， PCB 布线有单面布线、双面布线和多层布线。为了避免输入端与输出端的边线相邻平行而产生反射干扰和两相邻布线层互相平行产生寄生耦合等干扰而影响线路的稳定性，甚至在干扰严重时造成电路板根本无法工作，在 PCB 布线工艺设计中一般考虑以下方面：

1 ．考虑 PCB 尺寸大小

PCB 尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；尺寸过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。应根据具体电路需要确定 PCB 尺寸。

2 ．确定特殊元件的位置

确定特殊元件的位置是 PCB 布线工艺的一个重要方面，特殊元件的布局应主要注意以下方面：

尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互离得太近，输入和输出元件应尽量远离。

某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

重量超过 15g 的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。

对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。

3 ．布局方式

采用交互式布局和自动布局相结合的布局方式。布局的方式有两种：自动布局及交互式布局，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布局，完成对特殊元件的布局以后，对全部元件进行布局，主要遵循以下原则：

按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。

以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在 PCB 上。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。

位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于 2mm 。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为 3:2 或 4:3 。电路板面尺寸大于 200 × 150mm 时，应考虑电路板所受的机械强度。