Protel99SE印制电路板设计教程第7章PCB99SE自动布线技术课件.ppt
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1、,Protel 99 印制电路板设计教程,Protel 99 印制电路板设计教程,第7章 PCB99SE自动布线技术,自动布线步骤7.1 使用制板向导创建PCB模板7.2 自动装载网络表与元件7.3 元件布局7.4 设计规则设置与自动布线本章小结,第7章 PCB99SE自动布线技术 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PCB。 PCB自动布线的流程如下。 绘制电路原理图,生成网络表。 在PCB99SE中,规划印制板。 装载原理图的网络表。 自动布局及手工布
2、局调整。 自动布线参数设置。 自动布线。 手工布线调整及标注文字调整。 输出PCB图。采用打印机或绘图仪输出电路板图。,自动布线步骤,返回,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,7.1 使用制板向导创建PCB模板,Protel99SE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、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。 1.使用已有的模板 执行FileNew建立新文档,屏幕弹出图7-1所示的对话框,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。,7.1 使用制板向导创建PCB模
3、板 Protel9,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。 下面以设计PCI32位的模板为例介绍模板的设计过程。 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)。 单击【Next】按钮,屏幕弹出印制板类型选择对话框,如图7-4所示,选择印制板类型PCI short card 3.3V/ 32BIT。,单击图7-2中的【Next】按钮,进入图7-3所示的,单击图7-4中的【Next】按钮,屏幕弹出标题栏设置对话框,如图7-5所示,可以设置标题(Design Title)、公司名称(
4、Company Name)、PCB板编号(PCB Part Number)、设计人员姓名(Designers Name)及联系电话(Contact Phone)。 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。,单击图7-4中的【Next】按钮,屏幕弹出标题栏设,设置好信号层后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图7-7所示的过孔类型选择对话框,可以选择Thruhole Vias only(穿透式过孔)和Blind and Buried Vias only(半掩埋式和掩埋式过孔)。 设置完过孔后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图7-8
5、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-mount components(帖片式)或Through hole components(插针式)及元件是单面放置(选No)或双面放置(选Yes)。,设置好信号层后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图7,设置完元件放置方式后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图7-9所示的布线参数设置对话框,图中主要参数如下。 Minimum Track Size设置最小导线宽度;Minimum Via Width设置过孔的最小外径;Minimum Via Hole Size设置过孔的最小内径;Minimum Clearance设置导线之间的最小间
6、距。 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。设计完成的PCI32位的PCB模板如图7-10所示。,设置完元件放置方式后,单击【Next】按钮,屏幕弹,2.自定义电路模板 以下以自定义2500mil2000mil的矩形板为例,说明自定义电路模板的方法。 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7-11所示的电路模板参数设置对话框,主要参数如下。,板的类型设置。有3种选择,即Rectangular(矩形)、Circular(圆形)和Custom(自定义);主要参数有Width(宽度)、Height(
7、高度)和Radius(半径,圆形板)。 层面设置。Boundary Layer设置电路板边界所在层面,一般设置为Keep Out Layer;Dimension Layer设置物理尺寸所在层面,系统默认为mechanical Layer4。,图7-11 电路板参数设置,2.自定义电路模板 板的类型设置。有3种选择,线宽设置。Track Width设置导线线宽;Dimension Line Width设置标尺线线宽;Keep Out Distance From Board Edge设置禁止布线层上的电气边界与电路板边界之间的距离。 其它选择设置。Title Block(标题栏显示设置)、Lege
8、nd String(图例的字符串显示设置)、Corner Cutoff(是否切掉电路板的4个角)、Scale(显示比例设置)、Dimension Lines(尺寸线显示设置)、Inner Cutoff(是否切掉电路板的中间部分)。 将Width设置为2500mil,将Height设置为2000mil,单击【Next】按钮,屏幕弹出图7-12所示的自定义印制板外形对话框,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,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、定义过孔类型、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
9、话框,若要保存模板,选中复选框,,线宽设置。Track Width设置导线线宽;Di,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,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。,返回,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,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,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。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
10、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,它们可以包含在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 在SCH99SE中执行PlaceDirectivePCB Layout,或单击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7-14所示。,7.2 自动装载网络表与元件 规划印制板后,就可以,2.设置PCB布线指示属性 双击PCB布线指示标记,屏幕弹出图7-15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、优
11、先级设置等布线规则内容,对话框主要参数如下。 Track Width:设置线宽,默认10mil。 Via Width:过孔尺寸,默认50mil。 Topology:设置当前导线的走线方式,默认为Shortest(最短连线方式)。 Priority:设置当前导线的布线优先权,默认为Medium(中级)。 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。,2.设置PCB布线指示属性,此后在生成网络表时,选择Protel2格式,系统自动将上述的布线信息添加到网络表中。 3.Protel2格式网
12、络表 Protel2格式网络表文件是标准Protel网络表的扩展,添加一些附加信息,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DesignLoad Nets载入网络表,屏幕弹出一个对话框,单击Browse按钮选择网络表文件(*),载入网络表,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7-17所示。 图7-17中,载入的元件都散开排列在禁止布线边框之外(Protel99SE SP6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。,此后在生成网络表时,选择Protel2格式,系统自动,7.2.3 装载网络表
13、出错的修改 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。装载的网络表要完全正确,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。 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。,7.2.3 装载网络表出错的修改,进入PCB99SE,规划印制板后,执行DesignLoad Nets,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。 由图中可知,装入网络表后共发现5个错误,由于在电路图中已经进行过ERC检验,因此错误不是电气连接上的问题,而是在于电路
14、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。,进入PCB99SE,规划印制板后,执行Design,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RB.1/.2,故出错。 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,回到电路原理图中或其它相关的编辑器中进行修改。 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
15、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。,返回,在图7-18中,存在5个错误,主要有三类,原因如下。,7.3 元件布局,7.3.1 元件布局前的处理 1.元件布局栅格设置 执行DesignOptions,在弹出的对话框中选择Options选项卡,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 执行ToolsPreferences,在弹出的对话框中选择Display选项卡,在Draft thresholds选项区域中,减小Strings中的字符串阀值,完整显示字符串内容。 3.元件布局参数设置 执行DesignRules,在对话框中选中Placement选
16、项卡,屏幕出现元件布局参数设置对话框。一般选择默认。,7.3 元件布局 7.3.1 元件布局前的处理,7.3.2 元件自动布局,进行自动布局前,必须在Keep out Layer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。 执行ToolsAuto PlacementAuto Placer,屏幕弹出自动布局对话框,如图7-20所示,有Cluster Placer组布局方式、Statistical Placer统计布局方式和Quick Component Placer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,屏幕弹出图7-21所示的对话框,可以设置元
17、件组、元件旋转、电源网络、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,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,提示自动布局完成,完成后的窗口如图7-22所示。,7.3.2 元件自动布局 进行自动布局前,必须在K,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“Yes”按钮,程序更新电路板,退出自动布局状态,PCB如图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。 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,尽量减少网络飞线的交叉,以利于提高自动布线的布通率。,单
18、击OK按钮,屏幕弹出一个对话框,提示是否更新电路板,Protel99SE印制电路板设计教程第7章PCB99SE自动布线技术课件,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、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。 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,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,用鼠标单击要选中的元件实现。 2.元件的移动、旋转 通过菜单EditMove下的各种命令来完成。在元件移动过程中,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 移动锁定状态的元件,屏幕弹出对话框,单击Yes按钮确定移动元件。,
19、7.3.3 手工布局调整 手工布局调整主要目的是通,4.元件标注的调整 双击元件标注,屏幕弹出对话框,可以编辑元件标注。元件标注一般要保持一致的大小和方向,且不能放置在元件上。 5.3D显示布局图 执行ViewBoard in 3D显示元件布局的3D视图,观察元件布局是否合理。手工布局调整后的阻容耦合放大电路如图7-25所示,3D图如图7-26所示。,返回,4.元件标注的调整返回,7.4 设计规则设置与自动布线,7.4.1 自动布线设计规则设置7.4.2 自动布线前的预处理7.4.3 自动布线7.4.4 手工调整布线7.4.5 设计规则检查7.4.6 元件重新编号及原理图更新,7.4 设计规则
20、设置与自动布线 7.4.1 自动布线设计,7.4.1 自动布线设计规则设置,自动布线前,首先要设置布线设计规则。执行菜单DesignRules,屏幕弹出图7-27所示的对话框,此对话框共有六个选项卡,分别设定与布线、制造、高速线路、元件自动布置、信号分析及其它方面有关的设计规则。以下介绍常用的布线设计规则。,7.4.1 自动布线设计规则设置 自动布线前,首先要,1.Clearance Constraint(间距限制规则) 图7-27中选中Clearance Constraint,进入间距限制规则设置。该规则用来限制具有导电特性的图件之间的最小间距,在对话框的右下角有三个按钮。 Add按钮。用于
21、新建间距限制规则,单击后出现图7-28所示的对话框。左边一栏用于设置规则适用的范围,右边一栏是设置设计规则的参数,Connective下拉列表框设置适用网络。 设置完毕,单击OK按钮,完成间距设计规则的设定,设定好的内容将出现在设计规则对话框下方的具体内容一栏中。 Delete按钮。用于删除选取的规则。 Properties按钮。用于修改设计规则参数,修改后的内容会出现在具体内容栏中。,1.Clearance Constraint(间距限,2.Routing Corners(拐弯方式规则) 此规则主要是在自动布线时,规定印制导线拐弯的方式。单击Add按钮,屏幕出现图7-29所示的拐弯方式对话框
22、,设置规则适用范围和规则参数。,2.Routing Corners(拐弯方式规则),拐弯方式规则的Style下拉列表框中可以选择所需的拐弯方式,有三种:45拐弯、90拐弯和圆弧拐弯。其中,对于45拐弯和圆弧拐弯,有拐弯大小的参数,带箭头的线段长度参数在Setback栏中设置。 3.Routing Layers(布线层规则) 此规则用于规定自动布线时所使用的工作层,以及布线时各层上印制导线的走向。单击Add按钮,屏幕出现图7-30所示的布线层规则对话框,可以设置布线层、规则适用范围和布线方式。 图中Filter Kind下拉列表框用于选择规则适用范围。右边栏设置自动布线时所用的信号层及每一层上布
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