使用EAGLE之前

EAGLE的板设计器是魔法大部分发生的地方。就是这里板子的尺寸聚在一起,元件排布,通过铜线连接。在电路板编辑器,你之前设计的概念化,理想化的原理图变成精确的尺寸和连接好的PCB.

这个教程我们将覆盖EAGLE PCB设计的每一步:从放置元件,到连接它们,到产生Gerber文件到发到工厂。我们也将遍历EAGLE电路板编辑器的基础,开始解释EAGLE的层怎样匹配PCB的层。

从原理图创建电路板

在开始之前,读通然后跟随使用EAGLE:原理图教程。在那个教程设计的原理图将用于这的PCB设计的基础。

为了从原理图编辑器到相关的电路板切换,仅点击Generate/Switch to board命令——(在顶部工具条,或在File菜单下)——应该提示一个新的,打开一个电路板编辑器窗口。你从原理图添加的所有元件应该都在,相互堆在上面,能够放置和连线。

 电路板和原理图编辑器拥有一些相似性,但是,大部分,它们完全不同。在下一页,我们将查看电路板编辑器的有色层,看它们和真实PCB的层比起来怎样。

层总览

PCB组成全部关于分层一种材料到另一种上。电路板的最厚的,中间部分是绝缘基质(经常是FR4).它的两边是铜薄层,电子信号通过。为了绝缘和保护铜层,我们用类似漆的阻焊层覆盖它,它能给PCB颜色(绿色,红色,蓝色,等)。

最后,为了结束它们,我们添加类似油墨的丝印层,可以添加文本LOGO到PCB。

EAGLE的层

EAGLE电路板设计器就像真实PCB拥有层,而且它们也重叠。我们用颜色代表不同的层。这是你将在电路板设计器工作的层。

颜色 层名称 层数字 层用途
  Top 1 覆铜顶层
  Bottom 16 覆铜底层
  Pads 17 过孔垫圈。绿色圈的任何部分在板子顶层和底层暴露铜。
  Vias 18 穿孔。小的铜填充的过孔用于连接从顶层到底层的信号。经常被丝印覆盖。在两层也有铜。
  Unrouted 19 架空线。橡胶带类似的线显示哪个垫圈需要被连接。
  Dimension 20 电路板轮廓
  tPlace 21 电路板顶层丝印
  bPlace 22 底层丝印
  tOrigins 23 顶层原点,点击移动和操作独立元件。
  bOrigins 24 底层原点
//填充 tStop 29 顶层停止阻焊。这些定义阻焊不能应用的地方
\\填充 bStop 30 底层无阻焊
  Holes 45 无连接孔。这些经常用来固定或用于特殊的元件需求。
  tDocu 51 顶层文档层。仅用于参考。这可能显示一个元件的外观,或其它有用的信息。

打开或关闭任意层,点击“Layer Settings..."button————然后点层的数字选择或不选择它。在连线之前,确保上面的层可见(除了tStop和bStop)

从重叠对象中选择

这是在布局电路板之前最后一个提醒。这是一个绊倒很多人界面技巧。因为板视图完全二维,然后不同的层一定重叠,有时候你不得不做一些技巧选择有其它在它上面的对象。

通常,你使用鼠标左击选择对象(不论它是线路,过孔,元件,等),但是当有两个元件重叠,你点击时,EAGLE不知道你选择哪一个。那样话,EAGLE将选择两者之一,问你是否是你想要的那一个。如果是,你要左击确定。如果你尝试抓取另一个对象,右击循环下一个。EAGLE的状态框,在窗口的左下部,提供有用的信息当你尝试选择一个元件。

 例如:在上面的GIF,VCC网线重叠Reset.我们左击一次重叠,EAGLE问我们是否选择VCC。我们右击循环,它询问我们是否选择Reset.右击回到VCC,然后最后左击选择作为我们想移动的网线。

哟!足够的提示,让我们布局PCB!

排版电路板

从原理图创建电路板

如果你没有,点击Generate/Switch to Board按钮——在原理图编辑器,产生一个新的以你原理图为基础的PCB设计:

 新的电路板文件应该从你的原理图中显示所有元件。金色线,被称为架空线,在引脚之间连接,反映你在原理图中做的网线连接。所有元件的右侧也应该有一个电路板尺寸外框。

PCB布局的第一步就是排布元件,然后最小化PCB尺寸外框面积。PCB花费总是关联板子大小,所以越小的板子越便宜。

理解栅格

在原理图编辑器我们没有看栅格,但在板编辑器它变的很重要。在板编辑器中栅格应该可视,通过点击GRID按钮——。一个0.05”栅格,和0.005“替代栅格对于这种板子尺寸很好。

 EAGLE强制你的的元件,电路,和其它对象吸附到栅格。如果你需要更好的控制,按住ALT获取替代栅格,在ALT框中定义的。

移动元件

使用MOVE工具————你可以在范围框中移动元件。当你移动元件,你可以通过右击旋转它们或在上面的下拉框中改变角度。

排布元件的方式影响到下一步的难易程度。当你移动,旋转,放置元件时,你要考虑到一些元素:

    。不要重叠元件:你的所有组件需要空间呼吸。绿色的过孔在它们之间也需要大量的空间。记住这些在板两侧的绿环是暴露的铜,如果铜重叠,电流会交叉然后短路会发生。

    。最小化交叉架空线:当你移动元件,注意移动的架空线。尽可能限制交叉架空线将使你的连线更加简单。当你在重新放置元件,点击RATSNEST按钮————让架空线重新计算。

    。元件放置要求:一些元件可能需要特殊考虑。例如,你可能想要筒式插座接头面向板子边缘。确保去耦电容精确接近IC.

    。紧凑放置意味着更小更便宜的板子,但它会使连线更难。

当考虑这些因素后下面是一个例子,你可能放置你的板子。我们已经通过灵巧的放置LED和它的限流电阻最小化架空线交叉。一些元件放置在它们要去的地方(筒式插座,和去耦电容)。而且布局相当紧凑。

调整尺寸层

现在元件放好了,我们将开始更好的想法关于板子看起来怎样。现在我们需要固定尺寸外框。你可以移动尺寸线,或重新绘制。使用DELETE工具——删除四个尺寸线。

然后使用WIRE工具——(画新的外框。但在你画之前,到上面的选项条然后设置层为20Dimension。也在那儿,你可能想降低宽度(我们经常设置为0.008”)。

然后, 从原点开始,在你元件周围画框。不要用任何洞贯穿Dimension层,否则它们将被中断!确保从你开始处结束。

 那是好的开始。元件布好了,尺寸调整好了,我们准备开始连接一些铜!

布线电路板

布线使整个过程最有趣的部分。就像解决一个难题!我们的工作将是转变这些金色架空线到顶部或底部铜线。同时,你也需要确保不会重叠两个不同的信号。

使用Route工具

为了绘制我们的铜路,我们将使用ROUTE工具——(不是WIRE工具!)。选中这个工具之后,在上面的工具条有一些要考虑的选项:

    。Layer:像这样的两层板,你将需要选择是否想从顶层或底层开始布线。

    。Bend Style: 通常你将想用45° 角布线(线弯样式1和3),但是制作圈式路径也有趣。

    。Width:这定义你的铜线宽度。通常0.01”是好的默认值。你不应该使用小于0.007“(或者你可能需要额外的花费)。宽路径可以允许更多的电流安全通过。如果你需要提供1A通过路径,它可能需要更加宽。

    。Via Options:你也可以设置一些过孔特性。形状,直径,转子可以设置,但通常默认(圆,自动,0.02”)是最好的。

这些设好之后,左击架空线终止的脚开始划线。架空线和被连脚将发光,然后一条红色或蓝色线将从这个脚开始。通过左击架空线连接的另一个脚结束路径。在两脚之间,你可以多次左击放置路径。

 连线时避免两种重叠情况:铜过孔,铜过铜。记住这些铜径基本上是裸线。如果两个信号重叠,它们将短路,不会做它应该做的。

 如果路径要相互交叉,确保它们在板子两面。对于在顶层的路径和底层的交叉是可以接受的。这就是为什么有两层!

如果你需要对路径更精准的控制,你可以按下ALT键得到替代栅格。默认,这被设为更加好的0.005“。

放置过孔

过孔是非常小的用铜填充的转子洞。我们使用它们在中间布线用于移动路径从板子一面到另一面。

为了放置过孔中线,首先左击两脚之间放下路径。然后你可以在上面的选项条手动改变层,或点中键交换两面。然后继续连到你的目的地。EAGLE将自动为你添加一个过孔。

 路径空隙

确保在两个信号线之间有足够的空间。PCB工厂应该有清晰的最小空间定义——标准板大约0.006"。作为一个经验,如果你没有足够的空间填充另一条,(不要说你应该)它们太近了。

删除路径

就像WIRE工具不用于画线,DELETE工具实际上不能用于删除路径。如果你需要返回重画,用RIPUP工具——删除路径。这个工具把路径变回架空线。

你也可以使用UNDO和REDO返回/前进。

连线完毕!

那就是所有简单规则。是时候解决布线问题。你可能从最简单,最近线开始。或者,你可能像连接重要的信号线——像电源和地。这有一个连好的板子:

 看你能否做的更好,确保你的板子更小。或避免用过孔。在你感觉布线完成之后,有一些检测确保它100%完成。在下页。

或使用Autorouter(作弊)

如果你节约时间,或布线有问题,你可以尝试EAGLE的Autorouter——看它能否完成工作。打开autorouter,别担心其它的选项卡,点OK.

如果你不喜欢autorouter做的,你可以点击Undo返回。autorouter不总是能完成工作,所以理解手动布线很重要(另外手动更好)。运行autorouter之后,检查左下角状态框查看它怎样做的。如果它显示的不是”OptimizeN:100%finished",你依然要做一些一些工作。如果autorouter不能完成工作,尝试降低Routing Grid从50到10.

有许多对autorouter的优化。如果你想深入,考虑查阅EAGLE的手册。

检查错误

在我们打包然后发到工厂时,有许多工具检查设计错误。

Ratsnest——Nothing to do!

第一个检查是确保你在原理图中连了所有网线。点RATSNEST按钮-然后检查左下状态框。如果你已经连了一切,它应该显示“Rastsnest:Nothing to do!"

 正如这个令人震惊标志表示,不用做任何事,令人兴奋。这意味着你已经连好了需要的线。

如果ratsnest显示你有”N airwares"要连,再次检查你的板子找到金色线然后连接它们。如果你检查完了,无法找到可疑的架空线,尝试关闭每一层除了19Unrouted.

设计规则检查

一旦你完成布线,有一个附加检查:the design rule check(DRC)设计规则检查。这一步,你需要下载here。为了加载DRC,点DRC按钮——会打开这个对话框:

 这个视图的选项卡(Layers,Clearance,Distance,等)帮助你定义布局需要通过的大量设计规则。这些规则定义像最小空间距离,或者路径宽度,或过孔大小...相反手工设置,你可以使用DRU文件加载设计规则。点Load...然后选择你下载的文件。然后点击Check按钮。

再一次看左下角。如果你的设计完美,你会看到:"DRC:No errors。”但是如果事情不像这样,你会得到可怕的窗口“DRC Errors".这个错误窗口列出所有错误,也会高亮错误位置。点列出的任何错误,EAGLE会指向错误者。

 有许多DRC可以找到的错误,但这儿是一些常见的:

    。Clearance:路径太靠近其它的路径或过孔。你可能要使用MOVE工具向四周移动。

    。Overlap:两个不同信号线重叠。如果没修复将会短路。你可能使用RIPUP一条,然后在另一面连接。或找到一个新方向连接到目的地。

    。Dimension:路径,垫圈,或过孔和尺寸线交叉(或接近)。如果没修复,那部分元件将被切掉。

一旦你看到”No airwires left!"和“DRC:No errors.",你的板子可以发到工厂,意味着是时候产生GERBER文件。但在此之前,添加一些最后工作。

最终工作

添加铜覆

覆铜对于一个板子来说是重要的添加物。看起来更专业并且它们实际上有存在的理由。不要说它们使布线更加简单。通常,当你添加一个铜覆,它用于地信号。所以让我们添加地覆到设计。

选择POLYGON工具——。然后,调整一些设置。选择顶铜层。调整Isolate设置,定义地覆和其它信号的距离,0.012"通常很好。

 下一步,画一些线就像尺寸框。实际上,只要在尺寸线上画。从原点开始,一路画过去,最后返回同样的点。一个红点框出现在尺寸线上。

多边形之后,你要用命名工具把它连到网线。在红点线上使用NAME工具,弹出的对话框中输入”GND".

 最后一步点击ratsnest,查看整个板子的红覆填充。你可能恨我现在告诉你,但是在开始添加地覆使手工布线更加简单。

你可以按照同样的步骤在另一面添加地覆。

很难说什么连接未连接地覆。如果你看到黑色空隙在垫圈和覆之间,就没有连接,相反,就有。

如果你想隐藏多边形,在多边形上使用RIPUP工具。不用担心,多边形依然在,只要点ratsnest返回。

添加丝印

即使对你的设计没有影响,丝印也是PCB设计的重要部分。你想更加好看?一些丝印,像元件轮廓,自动放在板子上,因为它是元件的一部分。我们可以手工添加其它信息,像标签,logo,名称。有许多画图工具可用,wire,text,circle,arc,rectangle,polygon,用来画丝印层(tPlace用于顶层,bPlace用于底层)。

你可以添加头部标签,电阻值,甚至漂亮的logo.

产生Gerber

当你完成设计,最后一步产生Gerber文件。Gerber文件是一种PCB设计“统一语言”。EAGLE脱离了这儿单一PCB CAD软件,他的设计文件不像Orcad或Altium的设计文件。工厂不可能支持每种软件,所以我们给他们发送Gerber文件。

Gerber文件,注意多个,每一个描述PCB的单层。一个Gerber文件可能描述丝印,而另一个可能定义顶层铜在哪儿。总之,我们将产生7个Gerber文件。

CAM处理器

在之前,你需要下载另一个定义文件:CAM file。然后加载CAM处理器,点CAM按钮,将打开这个窗口:

到File菜单,然后Open>Job..。在打开的文件浏览器,选择sfe-gerb274x.cam文件。现在CAM处理器窗口应该有一系列选项卡:“Top Copper","Bottom Copper","Top Silkscreen",等。每一个定义怎样创建Gerber文件。现在你要做的是点Process Job.如果你最近没有保存,它会提醒你。

Gerber产生过程应该相当快。一旦它运行完,查看你的工程目录,应该有一些新文件。除了BRD和SCH,现在应该有.dri,.GBL,.GBO,.GBS,.GML,.gpi,.GTO,.GTP,.GTS,和一个.TXT,符合Gerber!

Gerber文件 扩展名
底部铜层 GBL
底部丝印层 GBO
底部阻焊层 GBS
顶部铜层 GTL
顶部丝印层 GTO
顶部阻焊层 GTS
过孔文件 TXT
过孔位置信息文件 dri
光电绘图仪信息文件 gpi
研磨层 GML
顶层助焊层 GTP

 

选择PCB厂商

有许多PCB制造商,所以你找到一个应该没有问题。当他们生产板子时,他们通常会运行一个design for manufacturaability check(DFM)制造检查快速方案,然后让你知道是否你设计的一些东西将导致一个问题。

发送Gerber文件

发送Gerber文件由工厂的不同而不同。大多数会叫你发送选择文件的压缩文件。通常会发送这些文件GTL, GBL, GTS, GBS, GTO, GBO 和TXT 文件。GTP对于PCB制作并不重要,但是它可以用于创建模具(如果你有SMD元件)。所以,压缩这些文件,等待,然后准备装配你自己的PCB吧!