Protel99SE印制电路板设计教程第7章PCB99SE自动布线技术文库.docx
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Protel99SE印制电路板设计教程
第7章
PCB99SE自动布线技术PCB99SE自动布线技术
自动布线步骤7.17.27.37.4使用制板向导创建PCB模板使用制板向导创建PCB模板PCB自动装载网络表与元件元件布局设计规则设置与自动布线
本章小结
自动布线步骤
PCB自动布线就是通过计算机自动将原理图中元件间的逻辑连PCB自动布线就是通过计算机自动将原理图中元件间的逻辑连接转换为PCB铜箔连接,PCB的自动化设计实际上是一种半自动PCB铜箔连接接转换为PCB铜箔连接,PCB的自动化设计实际上是一种半自动化的设计过程,还需要人工的干预才能设计出合格的PCBPCB。
化的设计过程,还需要人工的干预才能设计出合格的PCB。
PCB自动布线的流程如下。
PCB自动布线的流程如下。
自动布线的流程如下绘制电路原理图,生成网络表。
⑴绘制电路原理图,生成网络表。
PCB99SE中规划印制板。
99SE⑵在PCB99SE中,规划印制板。
装载原理图的网络表。
⑶装载原理图的网络表。
自动布局及手工布局调整。
⑷自动布局及手工布局调整。
⑸自动布线参数设置。
自动布线参数设置。
自动布线。
⑹自动布线。
手工布线调整及标注文字调整。
⑺手工布线调整及标注文字调整。
输出PCBPCB图采用打印机或绘图仪输出电路板图。
⑻输出PCB图。
采用打印机或绘图仪输出电路板图。
返回
7.1
使用制板向导创建PCB模板使用制板向导创建PCB模板PCB
Protel99SE提供的制板向导中带有大量已经设置好的模板Protel99SE提供的制板向导中带有大量已经设置好的模板,99SE提供的制板向导中带有大量已经设置好的模板,这些模板中已具有标题栏、参考布线规则、这些模板中已具有标题栏、参考布线规则、物理尺寸和标准边缘连接器等,允许用户自定义电路板,并保存自定义的模板。
缘连接器等,允许用户自定义电路板,并保存自定义的模板。
1.使用已有的模板执行File→New建立新文档,屏幕弹出图7所示的对话框,File→New建立新文档执行File→New建立新文档,屏幕弹出图7-1所示的对话框,选择Wizards选项卡,Wizards选项卡系统启动图7选择Wizards选项卡,选中制板向导图标,系统启动图7-2所示的制板向导。
所示的制板向导。
单击图7中的【Next】按钮,进入图7单击图7-2中的【Next】按钮,进入图7-3所示的模板选择对话框,在其中可以选择所需的设计模板和所采用的单位制。
对话框,在其中可以选择所需的设计模板和所采用的单位制。
下面以设计PCI32位的模板为例介绍模板的设计过程PCI32位的模板为例介绍模板的设计过程。
下面以设计PCI32位的模板为例介绍模板的设计过程。
在图7建立PCIPCI模式的⑴在图7-3中选中模板建立PCI模式的模板,设计的单位制选择为英制(Imperial)模板,设计的单位制选择为英制(Imperial)。
单击【Next】按钮,屏幕弹出印制板类型选择对话框,⑵单击【Next】按钮,屏幕弹出印制板类型选择对话框,如图7所示,选择印制板类型PCI32BIT。
如图7-4所示,选择印制板类型PCIshortcard3.3V/32BIT。
⑶单击图7-4中的【Next】按钮,屏幕弹出标题栏设置对话单击图7中的【Next】按钮,如图7所示,可以设置标题(Title)框,如图7-5所示,可以设置标题(DesignTitle)、公司名称Name)PCB板编号板编号(Number)(CompanyName)、PCB板编号(PCBPartNumber)、设计人员姓名(Name)及联系电话(Phone)员姓名(DesignersName)及联系电话(ContactPhone)。
设置标题栏信息后,单击【Next】按钮,⑷设置标题栏信息后,单击【Next】按钮,屏幕弹出信号层设置对话框,如图7-6所示。
在其中可以设置使用的信号层。
层设置对话框,如图7所示。
在其中可以设置使用的信号层。
⑸设置好信号层后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图7-7所设置好信号层后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图7示的过孔类型选择对话框,可以选择Thruholeonly(示的过孔类型选择对话框,可以选择ThruholeViasonly(穿透式过孔)only(透式过孔)和BlindandBuriedViasonly(半掩埋式和掩埋式过孔)。
式过孔)。
设置完过孔后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图7⑹设置完过孔后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图7-8所示的元件类型及放置方式设置对话框,设置元件类型为Surface的元件类型及放置方式设置对话框,设置元件类型为Surfacecomponents(帖片式)-mountcomponents(帖片式)或Throughholecomponents插针式)及元件是单面放置(No)或双面放置(Yes)。
(插针式)及元件是单面放置(选No)或双面放置(选Yes)。
⑺设置完元件放置方式后,单击【Next】按钮,屏幕弹出设置完元件放置方式后,单击【Next】按钮,所示的布线参数设置对话框,图中主要参数如下。
图7-9所示的布线参数设置对话框,图中主要参数如下。
Size设置最小导线宽度设置最小导线宽度;MinimumTrackSize设置最小导线宽度;MinimumViaWidth设置过孔的最小外径设置过孔的最小外径;Size设置过孔Width设置过孔的最小外径;MinimumViaHoleSize设置过孔的最小内径;Clearance设置导线之间的最小间距设置导线之间的最小间距。
的最小内径;MinimumClearance设置导线之间的最小间距。
所有设置完毕,单击【Next】按钮,⑻所有设置完毕,单击【Next】按钮,屏幕弹出结束模板设计对话框,单击【Finish】按钮完成PCB模板设计。
PCB模板设计设计对话框,单击【Finish】按钮完成PCB模板设计。
设计完成PCI32位的PCB模板如图10所示位的PCB模板如图7所示。
的PCI32位的PCB模板如图7-10所示。
2.自定义电路模板以下以自定义2500mil2000milmil的以下以自定义2500mil×2000mil的2500mil×矩形板为例,说明自定义电路模板的方矩形板为例,法。
启动制板向导,启动制板向导,选中创建自定义模板选项,进入自定义模板状态,屏幕弹出图711所示的电路模板状态,屏幕弹出图7-11所示的电路模板参数设置对话框,主要参数如下。
板参数设置对话框,主要参数如下。
图7-11电路板参数设置
⑴板的类型设置。
有3种选择,即Rectangular(矩形)、板的类型设置。
种选择,Rectangular(矩形)圆形)主要参数有WidthCircular(圆形)和Custom(自定义);主要参数有Width宽度)Height(高度)Radius(半径,圆形板)(宽度)、Height(高度)和Radius(半径,圆形板)。
层面设置。
Layer设置电路板边界所在层面设置电路板边界所在层面,⑵层面设置。
BoundaryLayer设置电路板边界所在层面,一般设置为KeepLayer;Layer设置物理尺寸一般设置为KeepOutLayer;DimensionLayer设置物理尺寸所在层面,系统默认为mechanicalLayer4。
所在层面,系统默认为mechanicalLayer4。
线宽设置。
Width设置导线线宽设置导线线宽;⑶线宽设置。
TrackWidth设置导线线宽;DimensionLineWidth设置标尺线线宽设置标尺线线宽;Width设置标尺线线宽;KeepOutDistanceFromBoardEdge设置禁止布线层上的电气边界与电路板边界之间的距离。
设置禁止布线层上的电气边界与电路板边界之间的距离。
⑷其它选择设置。
TitleBlock(标题栏显示设置)、LegendString(图例的字符串显示设置)、CornerCutoff(是否切掉电路板的4个角)、Scale(显示比例设置)、Lines(尺寸线显示设置)Cutoff(DimensionLines(尺寸线显示设置)、InnerCutoff(是否切掉电路板的中间部分)掉电路板的中间部分)。
2500mil2000mil将Width设置为2500mil,将Height设置为2000mil,单击Next】按钮,屏幕弹出图712所示的自定义印制板外形对话【Next】按钮,屏幕弹出图7-12所示的自定义印制板外形对话此时还可以重新设置印制板的尺寸。
框,此时还可以重新设置印制板的尺寸。
定义好印制板尺寸后,单击Next按钮,Next按钮定义好印制板尺寸后,单击Next按钮,此后的操作与使用已有模板中的方法相同,分别设置标题栏信息、定义信号层、已有模板中的方法相同,分别设置标题栏信息、定义信号层、定义过孔类型、定义元件类型及放置方式、设置布线参数后,义过孔类型、定义元件类型及放置方式、设置布线参数后,单击Next按钮屏幕弹出一个对话框,若要保存模板,选中复选框,按钮,Next按钮,屏幕弹出一个对话框,若要保存模板,选中复选框,
出现图713所示的保存模板对话框,出现图7-13所示的保存模板对话框,输入模板名和模板说明后单所示的保存模板对话框Next按钮将当前模板保存。
按钮,击Next按钮,将当前模板保存。
上述的印制板规划是使用设计向导进行的,对于一般的电路,上述的印制板规划是使用设计向导进行的,对于一般的电路,不一定需要使用设计向导,可以直接通过手工方式进行PCB规划,PCB规划不一定需要使用设计向导,可以直接通过手工方式进行PCB规划,如第6章中所述。
如第6章中所述。
图7-12定义印制板外形
图7-13保存模板
返回
7.2
自动装载网络表与元件
规划印制板后,就可以将元件封装放置到电路板上,规划印制板后,就可以将元件封装放置到电路板上,进行印制板布局,PCB99SE中提供有自动装载网络表与元件的功能99SE中提供有自动装载网络表与元件的功能。
制板布局,PCB99SE中提供有自动装载网络表与元件的功能。
原理图中PCBPCB布线指示的使用7.2.1原理图中PCB布线指示的使用
在原理图绘制中,可以针对某些连线放置PCB布线指示,PCB布线指示在原理图绘制中,可以针对某些连线放置PCB布线指示,预先设置PCB中的线宽、孔径、优先级设置等布线规则内容,PCB中的线宽先设置PCB中的线宽、孔径、优先级设置等布线规则内容,它们可以包含在Protel格式的网络表中,PCB设计时自动生效Protel2设计时自动生效。
可以包含在Protel2格式的网络表中,在PCB设计时自动生效。
1.放置PCB布线指示放置PCB布线指示PCBSCH99SE中执行99SE中执行Place→Directive→PCBLayout,在SCH99SE中执行Place→Directive→PCBLayout,或单击系统进入放置PCB布线指示状态,PCB布线指示状态绘图工具栏中的图标,系统进入放置PCB布线指示状态,光标上带着一个红色的布线指示标记,将光标移动到要放置标记的线路上,单击鼠标左键放置PCB布线指示,如图714所示PCB布线指示所示。
的线路上,单击鼠标左键放置PCB布线指示,如图7-14所示。
2.设置PCB布线指示属性2.设置PCB布线指示属性设置PCB双击PCB布线指示标记,屏幕弹出图7双击PCB布线指示标记,屏幕弹出图7-15PCB布线指示标记所示的布线指示属性对话框,所示的布线指示属性对话框,用于设置印制导线宽度、过孔直径、线宽度、过孔直径、优先级设置等布线规则内对话框主要参数如下。
容,对话框主要参数如下。
Width:
设置线宽,默认10mil10mil。
TrackWidth:
设置线宽,默认10mil。
Width:
过孔尺寸,默认50mil50mil。
ViaWidth:
过孔尺寸,默认50mil。
Topology:
设置当前导线的走线方式,Topology:
设置当前导线的走线方式,默认为Shortest最短连线方式)。
Shortest(认为Shortest(最短连线方式)。
Priority:
设置当前导线的布线优先权,Priority:
设置当前导线的布线优先权,默认为Medium中级)。
Medium(默认为Medium(中级)。
Layer:
设置PCB上布线的板层,PCB上布线的板层Layer:
设置PCB上布线的板层,默认为Undefined(未定义板层),),板层可以在信号Undefined(未定义板层),板层可以在信号电源层和多层中进行选择。
层、电源层和多层中进行选择。
以上参数设置好后,单击OK按钮确认。
OK按钮确认以上参数设置好后,单击OK按钮确认。
此后在生成网络表时,选择Protel2格式,此后在生成网络表时,选择Protel2格式,系统自动将上述Protel2格式的布线信息添加到网络表中。
的布线信息添加到网络表中。
3.Protel2格式网络表3.Protel2格式网络表Protel2格式网络表文件是标准Protel网络表的扩展,Protel2格式网络表文件是标准Protel网络表的扩展,添加格式网络表文件是标准Protel网络表的扩展一些附加信息,由元件描述、网络描述和布线描述3部分组成。
一些附加信息,由元件描述、网络描述和布线描述3部分组成。
7.2.2通过网络表装载元件封装
规划PCB后执行Design→LoadNets载入网络表载入网络表,规划PCB后,执行Design→LoadNets载入网络表,屏幕弹出PCB一个对话框,单击Browse按钮选择网络表文件(net)Browse按钮选择网络表文件一个对话框,单击Browse按钮选择网络表文件(*.net),载入网络表,单击Execute按钮,Execute按钮网络表,单击Execute按钮,将网络表文件中的元件调到当前印制板中,如图717所示所示。
制板中,如图7-17所示。
17中载入的元件都散开排列在禁止布线边框之外(图7-17中,载入的元件都散开排列在禁止布线边框之外(Protel9999SESP6之前的版本中,元件堆积在光标处)Protel99SESP6之前的版本中,元件堆积在光标处),在布线前还必须进行自动布局。
还必须进行自动布局。
7.2.3装载网络表出错的修改
一般在进行电路板设计之前,一般在进行电路板设计之前,要确保所电路图及相关的网络表必须正确,为此要先检查网络表上是否存在错误。
络表必须正确,为此要先检查网络表上是否存在错误。
装载的网络表要完全正确,牵涉到的因素很多,络表要完全正确,牵涉到的因素很多,最主要的是元件封装是否存在、网络表是否正确及PCB封装之间与元件管脚之间的匹配。
PCB封装之间与元件管脚之间的匹配存在、网络表是否正确及PCB封装之间与元件管脚之间的匹配。
下面以图718所示的检波器电路为例来说明网络表载入出下面以图7-18所示的检波器电路为例来说明网络表载入出错的修改方法。
错的修改方法。
进入PCB99SE,规划印制板后,执行Design→LoadNets,进入PCB99SE,规划印制板后,执行Design→LoadNets,PCB99SE屏幕弹出装载网络表对话框,选中网络表文件,出现图718所屏幕弹出装载网络表对话框,选中网络表文件,出现图7-18所示的装载信息。
示的装载信息。
由图中可知,装入网络表后共发现5个错误,由于在电路图由图中可知,装入网络表后共发现5个错误,中已经进行过ERC检验,因此错误不是电气连接上的问题,ERC检验中已经进行过ERC检验,因此错误不是电气连接上的问题,而是在于电路图元件与PCB封装的不匹配所引起,PCB封装的不匹配所引起在于电路图元件与PCB封装的不匹配所引起,这种错误称为网络宏错误,分为警告和错误两类。
宏错误,分为警告和错误两类。
在图718中存在5个错误,主要有三类,原因如下。
在图7-18中,存在5个错误,主要有三类,原因如下。
由于元件库中不存在电容封装RBRB.故出错。
由于元件库中不存在电容封装RB.1/.2,故出错。
电容C由于没有定义正确的封装,故提示该元件不存在。
电容C1由于没有定义正确的封装,故提示该元件不存在。
图中的二极管VD1,在原理图中管脚号定义为1、2,而在印图中的二极管VD1在原理图中管脚号定义为1VD制板中焊盘编号定义为A两者不匹配,制板中焊盘编号定义为A、K,两者不匹配,故节点找不到而出错。
找到错误原因,找到错误原因,回到电路原理图中或其它相关的编辑器中进行修改。
进行修改。
本例中,在原理图编辑中将电容的封装改为RB.2/.4,并重本例中,在原理图编辑中将电容的封装改为RB.RB新生成网络表文件,解决电容封装的错误;新生成网络表文件,解决电容封装的错误;在印制板编辑中将二极管的焊盘编号A分别改为1并重新装载网络表文件,极管的焊盘编号A、K分别改为1、2,并重新装载网络表文件,此时所有错误消失。
此时所有错误消失。
返回
7.3
1.元件布局栅格设置1.元件布局栅格设置
元件布局
7.3.1元件布局前的处理
执行Design→Options,在弹出的对话框中选择Options选项执行Design→Options,在弹出的对话框中选择Options选项Design→OptionsOptions设置捕获栅格和元件栅格X方向的间距大小。
卡,设置捕获栅格和元件栅格X、Y方向的间距大小。
2.字符串显示设置2.字符串显示设置执行Tools→Preferences,在弹出的对话框中选择Display执行Tools→Preferences,在弹出的对话框中选择DisplayTools→Preferences选项卡,在Draftthresholds选项区域中,减小Strings中的字选项卡,thresholds选项区域中,减小Strings中的字选项区域中Strings符串阀值,完整显示字符串内容。
符串阀值,完整显示字符串内容。
3.元件布局参数设置3.元件布局参数设置执行Design→Rules,在对话框中选中Placement选项卡,执行Design→Rules,在对话框中选中Placement选项卡,Design→RulesPlacement选项卡屏幕出现元件布局参数设置对话框。
一般选择默认。
屏幕出现元件布局参数设置对话框。
一般选择默认。
7.3.2
元件自动布局
进行自动布局前,必须在KeepLayer上先规划电路板进行自动布局前,必须在KeepoutLayer上先规划电路板的电气边界,然后载入网络表文件,否则屏幕会提示错误信息。
的电气边界,然后载入网络表文件,否则屏幕会提示错误信息。
执行Tools→AutoPlacer,执行Tools→AutoPlacement→AutoPlacer,屏幕弹出自动布局对话框,如图720所示所示,Placer组布局方式组布局方式、动布局对话框,如图7-20所示,有ClusterPlacer组布局方式、Placer统计布局方式和统计布局方式和QuickStatisticalPlacer统计布局方式和QuickComponentPlacer快速布局三种选择。
快速布局三种选择。
在自动布局时,通常采用统计布局方式。
选中后,在自动布局时,通常采用统计布局方式。
选中后,屏幕弹出图721所示的对话框可以设置元件组、元件旋转、所示的对话框,出图7-21所示的对话框,可以设置元件组、元件旋转、电源网地线网络和布局栅格等。
络、地线网络和布局栅格等。
设置完毕,单击OK按钮,程序开始自动布局,OK按钮设置完毕,单击OK按钮,程序开始自动布局,产生自动布局的印制板Place1自动布局完成后,会出现一个对话框,Place1,局的印制板Place1,自动布局完成后,会出现一个对话框,提示自动布局完成,完成后的窗口如图722所示所示。
示自动布局完成,完成后的窗口如图7-22所示。
单击OK按钮屏幕弹出一个对话框,提示是否更新电路板,单击OK按钮,屏幕弹出一个对话框,提示是否更新电路板,OK按钮,单击“Yes”按钮程序更新电路板,退出自动布局状态,PCB如按钮,单击“Yes按钮,程序更新电路板,退出自动布局状态,PCB如23所示此时各元件之间存在连线,称为网络飞线,所示。
图7-23所示。
此时各元件之间存在连线,称为网络飞线,体现节点间的连接关系。
节点间的连接关系。
显然图中的元件布局不理想,元件标号的方向也不合理,显然图中的元件布局不理想,元件标号的方向也不合理,需要手工调整,在保证电气性能的前提下,需要手工调整,在保证电气性能的前提下,尽量减少网络飞线的交叉,以利于提高自动布线的布通率。
交叉,以利于提高自动布线的布通率。
7.3.3
手工布局调整
手工布局调整主要目的是通过移动元件、手工布局调整主要目的是通过移动元件、旋转元件等方法合理调整元件的位置,减少网络飞线的交叉。
合理调整元件的位置,减少网络飞线的交叉。
1.元件的选取1.元件的选取单个元件选取通过直接用鼠标单击元件实现,单个元件选取通过直接用鼠标单击元件实现,多个元件选取可用鼠标拉出方框进行,或者在按住键的同时,键的同时取可用鼠标拉出方框进行,或者在按住键的同时,用鼠标单击要选中的元件实现。
标单击要选中的元件实现。
2.元件的移动、2.元件的移动、旋转元件的移动通过菜单Edit→Move下的各种命令来完成。
通过菜单Edit→Move下的各种命令来完成。
在元件移动过Edit→Move下的各种命令来完成程中,按下空格键、键也可以旋转元件。
程中,按下空格键、〈X〉键、〈Y〉键也可以旋转元件。
3.锁定状态元件的移动3.锁定状态元件的移动移动锁定状态的元件,屏幕弹出对话框,单击Yes按钮确定移动锁定状态的元件,屏幕弹出对话框,单击Yes按
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