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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