基于Protel99SE设计PCB的过程
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作者: 张美玲 张桂新
摘 要： 阐述使用Protel99SE设计PCB的技术，包括设计电路原理图、生成PCB，介绍从原理图到PCB和手工设计PCB的全过程。
关键词： Protel99SE；电路原理图；PCB；布局布线；构建网络
中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210060－01
1 从原理图到PCB
可以分为三大步骤，第一是绘制电路原理图，第二是根据电路原理图产生网络表，第三是印制电路板设计。详细操作过程如下：
1）创建一个设计数据库文件。建立一个空的设计数据库并为该数据库文件命名和选择存储位置。
2）新建电路原理图。新建电路原理图文件，并直接修改电路原理图文件名，进入Sch99SE后，设置图纸参数。
3）加载元器件库、放置元器件并布局原理图布线。将放置好的元器件各管脚用电气导线、网络标号、I/O端口标号等连接起来。使各电路模块之间建立满足设计要求的电气连接关系。Protel99SE提供直接连线、网络连线和I/O端口标号连线3种方式。简单的电路模块宜采用直接连线方式，连线一次画完。而对于复杂的电路模块多采用网络连线和I/O端口标号连线方式（两种连线方式其实都是用英文字母标识电气上连接在一起的各导线），其网络标号最好放在管脚端点引出的端线上。
4）ERC和生成网络表。使用Protel提供的智能化电气规则检查（ERC）功能对该电路系统进行电气规则检查，主要包括两方面的内容：① 检查原理图的电气规则冲突，如一个元器件的输出引脚与另一个元器件的输出引脚连在一起；② 检查未连接或重复使用的网络标号。网络表（netlist）是电路原理图文件和PCB设计之间的纽带。
5）新建一个PCB文件，规划印制电路板。规划电路板主要是确定电路板的物理边界、电气边界、板层结构和布局要求任务。
首先，定义电路板的形状和尺寸（物理边界），用户在4个机械层中的一个确定电路板物理边界，而在其它的机械层上放置尺寸、角标、参考孔位置。然后，定义电路板的电气边界。电气边界是用来限定布线和元件放置的范围，通常用户应将电气边界的范围与物理边界的范围规划成相同大小。所有信号层的目标对象（如焊盘、过孔和走线）都限定在电气边界内。
6）设置参数制。参数设置包括工作层的参数、PCB编辑器的工作参数、自动布局和布线数的设置等。在进行印制电路板设计时，确定其工作层，包括信号层（Signallayers）电源/接地层（IntemalPlanes）、（Mechanicallayers）等。印制电路单层板、双层板和多层板。在实际应用中，双层板因其布线相对比较简单、价格适中而成为现在最常使用的一种印制电路板。双层板包括顶层（TopLaye底层（BottomLayer）两层，双面敷铜，中间为绝缘层。双层板两面都可以布线，一般需要由过孔（Via）或焊盘（Pad）连通。
7）加载网络表。网络表是自动布线的关键，是连接电路原理图和PCB图的桥梁。只有正确加载网络表，才能对电路板进行自动布局和自动布线操作。
8）元器件的放置与布局。元器件的放置要符合元器件布局的一般规则。布局是指将元件的封装整齐、合理地放置在电路板所限定的范围内。布局有两种方式：手工布局和自动布局。手工布局是指以手工的方式将元件的封装及焊盘、过孔、字符串等重新排列。对于较为复杂的电路，绝大多数采用自动布局，然后再进行手工调整进行布局。
9）布线（Routing）规则。元器件的封装在印制电路板上布局完成后，就可以布线了。布线同布局一样，可分为手工布线和自动布线，复杂的电路一般都是采用自动布线，然后手工进行调整，以达到最佳效果。在进行自动布线之前，首要工作就是设置“自动线规则”。
10）自动布线和手工调整。一般来说，PCB自动布线后会存在一些不合理的地方，例如布线拐弯过多、布线重复连接以及布线直接穿过元件引脚等。另外，某些情况下设计者需要放置一些焊盘、过孔、尺寸标注和字符串等，以满足实际设计的需要。对于以上情况。需要设计者采用手工布线的方法来完成。
11）生成各种PCB报表及输出PCB报表是为方便用户查询和管理电路板而建，印制电路板详细信息可以记录在各种不同报表中。PCB可生成“已选管脚报表”（Selected Pins）“电路板信报表”（Board Information）、
“（Bill Of Materials）、“设计文档报表”“网络状态报表”（Netlist Status）、“钻孔文档”等等文档。电路板布线完毕后，就可以输出电路板图，并将输出结果送到厂家进行制作。
12）文件的保存和输出完成PCB设计后，应将文件保存，然后利用各种图形输出设备，输出PCB图。
2 手工设计PCB
和从原理图到PCB的一些步骤是相同的，在此就不再详细描述了。
1）新建PCB文件。在设计数据库文件中，新建一个PCB文件。选择File/New菜单，在弹出的对话框中选择PCB Document选项在创建的数据库中新建一个PCB文件。
2）规划电路板。在绘制PCB图前，用户对电路板应有一个初步的规划，主要包括3个方面的设置，分别是工作层面的设置、环境参数的设置和电路板的规划设置。其中最重要的是电路板的规划设置，包括采用几层电路板、电路板的结构、尺寸、各元件的封装形式及其安装位置、接口形式、元件的布置参数、板层参数和布线参数等。
3）放置封装，修改封装属性，放置电源连接件的封装。
4）布局，构建网络。按照网络关系表，建立所有的网络。这是最为关键的一步，创建所有器件的连接关系。
5）设置布线规则，布线。Protel提供两种布线方式：自动布线和手工布线。Protel99SE用先进的无网格和基于形状的对角线自动布线技术，使用Auto Boute/All菜单，进行布线参数和布线规则设置后。Protel99SE开始为用户的电路板自动布线。手工布线是指设计者按照PCB中预拉线的引导手工在PCB上进行布线操作。对于设计者来说，一般的布线原则是先自动布线，然后再进行手工布线。一般来说，PCB自动布线后会存在一些不合理的地方，例如布线拐弯过多、布线重复连接以及布线直接穿过元件引脚等。另外，某些情况下设计者需要放置一些焊盘、过孔、尺寸标注和字符串等，以满足实际设计的需要。对于以上情况。需要设计者采用手工布线的方法来完成。
6）规则检查，保存设计。
3 结束语
对于硬件电路设计者来说．Protel99SE是必须掌握的一项基本技能。要想设计一款高质量的电路板必须对电路的原理、元器件的选择、空间电磁波的干扰等诸多问题都要考虑，所以设计绘制印制电路板的工作是项复杂的系统工程，需要有很多PCB设计的经验和技巧。
参考文献：
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