3.4　電路板布局

現(xiàn)在電路原理圖設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，下一步是設(shè)計(jì)實(shí)際電路板。與原理圖編輯器中的符號(hào)不同，電路板編輯器中的封裝與實(shí)際元器件的物理尺寸很像。例如，LM741的符號(hào)看上去像個(gè)三角形，但是我們很快就能看到，它的封裝形狀與LM741芯片一樣，是個(gè)長(zhǎng)方形。

對(duì)于電路中的封裝來(lái)說(shuō)，正確的方向和布置是至關(guān)重要的。封裝的位置將傳遞到PCB設(shè)計(jì)當(dāng)中。所以把它們精確擺放在所需的位置非常重要。這個(gè)過(guò)程叫作布局（layout），是本單元討論的第一個(gè)主題。

第二個(gè)主題集中關(guān)注于在封裝之間創(chuàng)建連接（更準(zhǔn)確地說(shuō)，是在封裝的焊盤(pán)之間）。這個(gè)過(guò)程叫作布線（routing），本單元會(huì)出現(xiàn)兩種布線方法。首先，我們要了解EAGLE的自動(dòng)布線器是如何進(jìn)行自動(dòng)創(chuàng)建連接的。然后，本書(shū)將講解如何手動(dòng)布設(shè)這些連接。

3.4.1　創(chuàng)建電路板設(shè)計(jì)

以一個(gè)打開(kāi)的電路原理圖文件（*.sch）作為起點(diǎn)，有兩種方法來(lái)創(chuàng)建電路板文件（*.brd）。

·在水平工具欄單擊Generate/Switch to board工具切換到電路板設(shè)計(jì)工具。

·在主菜單中，選擇File→Switch to board命令切換到電路板界面。

此時(shí)對(duì)話框會(huì)詢(xún)問(wèn)用戶(hù)是否從電路原理圖創(chuàng)建電路板文件。單擊Yes（是）按鈕，然后EAGLE將創(chuàng)建invamp.brd文件并打開(kāi)電路板編輯器。

在電路板設(shè)計(jì)中，編輯器區(qū)域分成兩部分。編輯器的左邊顯示原理圖中的符號(hào)所對(duì)應(yīng)的封裝。這些封裝畫(huà)得非常像元件所對(duì)應(yīng)的物理器件，它們被黃色的細(xì)線連在一起，這些細(xì)線叫作飛線（airwire）。

在編輯器的右邊顯示空白的矩形，代表電路板。布局的目標(biāo)就是設(shè)置該矩形的尺寸，并將封裝移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?。然后，布線過(guò)程將用焊盤(pán)之間實(shí)際的物理連線代替那些飛線。

如果電路的原理圖和電路板設(shè)計(jì)圖在它們各自的編輯器中處于打開(kāi)狀態(tài)，EAGLE將把它們關(guān)聯(lián)起來(lái)。這就是說(shuō)，原理圖中的任何改動(dòng)都會(huì)反映到電路板設(shè)計(jì)當(dāng)中。因此，如果用戶(hù)在電路板編輯器打開(kāi)的狀態(tài)下關(guān)閉原理圖編輯器，EAGLE將在電路板編輯器顯示一個(gè)文本框，內(nèi)容為“F/B Annotation Has Been Severed！”。盡管EAGLE發(fā)出這個(gè)警告，但用戶(hù)仍可以繼續(xù)進(jìn)行電路板的設(shè)計(jì)。

3.4.2　柵格

與原理圖編輯器相比，電路板編輯器的一個(gè)重要區(qū)別在于需要精確的定位。如果封裝不能放在準(zhǔn)確的位置，元器件的引腳就無(wú)法正確連接到電路板上的焊盤(pán)。

為了輔助定位，EAGLE編輯器提供柵格（grid），強(qiáng)制電路板設(shè)計(jì)按照柵格間距的倍數(shù)進(jìn)行布局。單擊編輯器左上角的Grid按鈕，可以激活Grid工具，并對(duì)柵格的屬性進(jìn)行設(shè)置。圖3-10所示為Grid對(duì)話框。

圖3-10　Grid對(duì)話框

該Grid對(duì)話框可以設(shè)置四個(gè)屬性：

·柵格的可見(jiàn)性（打開(kāi)或關(guān)閉）

·柵格的顯示方式（線式或點(diǎn)式）

·基本柵格的間距和尺寸

·替代柵格的間距和尺寸

電路中的每個(gè)封裝使用相同的柵格間距，才能確保在焊盤(pán)之間進(jìn)行正確的布線，這一點(diǎn)非常重要。這種共用的柵格叫作基本柵格（primary grid），它的間距可以用英寸（inch）、密爾（mil，千分之一英寸）、毫米（mm）或微米（micron，千分之一毫米）為單位進(jìn)行設(shè)置。

除了基本柵格，EAGLE的編輯器還提供一種替代柵格，一般用于定位第二類(lèi)性質(zhì)，比如文本。例如，在編輯器里插入一個(gè)元件時(shí)，只能放置在基本柵格間距所決定的位置。但是當(dāng)你按下Crtl移動(dòng)該元件時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)柵格間距由替代柵格來(lái)決定。

3.4.3　電路板的尺寸和原點(diǎn)

柵格配置完成后，下一步是設(shè)置電路板的界限。這個(gè)電路很小，我們可以把電路元件都放置在0.75"×0.75"的面積內(nèi)。下面講解在電路板編輯器中如何配置柵格和設(shè)置電路板界限。

1）如果還沒(méi)有電路板設(shè)計(jì)文件，那么就在原理圖編輯器中的主菜單中依次選擇File→Switch to board命令，在電路板編輯器中打開(kāi)invamp.brd文件。

2）在水平工具欄里選擇Grid工具，打開(kāi)Grid對(duì)話框。

3）設(shè)置基本柵格間距為0.05英寸（inches），并按下OK按鈕。

4）激活Move工具，單擊電路板矩形的右邊框線，單擊位置最好靠近中心。把邊框線向左移動(dòng)直到它的x坐標(biāo)等于0.75。

5）保持Move工具的激活狀態(tài)，單擊矩形的上邊框線并向下移動(dòng)，直到y(tǒng)坐標(biāo)為0.75。

6）把鼠標(biāo)移動(dòng)到電路板的右上角，檢驗(yàn)電路板區(qū)域的尺寸是否正確。此時(shí)，右上角坐標(biāo)應(yīng)該等于（0.75，0.75）。

現(xiàn)在就可以對(duì)電路板進(jìn)行布局了，但是在進(jìn)入這個(gè)主題之前，應(yīng)該先討論原點(diǎn)的概念。在電路板的左下角，會(huì)看到EAGLE畫(huà)了一個(gè)小十字。這個(gè)小十字就是電路板的原點(diǎn)，如果把鼠標(biāo)直接覆蓋在原點(diǎn)上，能夠看到顯示的坐標(biāo)為（0，0）。在EAGLE編輯器中，每個(gè)電路元器件都有一個(gè)類(lèi)似的十字，定義為自己的原點(diǎn)。在把元器件封裝布置到電路板上時(shí)，它的位置由其原點(diǎn)與電路板原點(diǎn)的相對(duì)位置來(lái)決定。這就是說(shuō)，如果一個(gè)元器件封裝的坐標(biāo)是（x，y），意味著該封裝的原點(diǎn)就位于坐標(biāo)（x，y）。

3.4.4　電路板布局

在電路板編輯器中移動(dòng)元器件封裝與在原理圖編輯器中移動(dòng)元器件符號(hào)是相同的。在Move工具激活狀態(tài)下選擇一個(gè)封裝并改變它的位置。如果對(duì)封裝進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在Move或Rotate工具激活狀態(tài)下，右擊鼠標(biāo)并完成封裝的旋轉(zhuǎn)。

如果你知道封裝的預(yù)定坐標(biāo)，可以使用Info工具把封裝快速移動(dòng)到指定位置。例如，要把封裝放置在坐標(biāo)為（x₀，y₀）的位置，先激活I(lǐng)nfo工具（使用熱鍵Ctrl+I），單擊封裝，并在列表中的Position（位置）標(biāo)簽中輸入x₀和y₀。也可以在Angle（角度）標(biāo)簽中輸入它的方向角（用度數(shù)表示）。

表3-2列出了反相放大器電路中四個(gè)封裝的位置和方向。

表3-2　封裝的布局——反相放大器電路

在封裝都有了正確的位置和角度以后，電路板區(qū)域看上去就像圖3-11所示的那樣。

圖3-11　電路板布局——反相放大器電路