ProteusARES的PCB设计概述.ppt

9 1ProteusARES编辑环境9 2印制电路板 PCB 设计流程9 3为元件指定封装9 4元件封装的创建9 5网络表的生成9 6网络表的导入9 7系统参数设置9 8编辑界面设置9 10设计规则的设置9 11布线9 12设计规则检测9 13后期处理及输出9 14多层PCB电路板的设计 第9章ProteusARES的PCB设计 Proteus不仅可以实现高级原理图设计 混合模式SPICE仿真 还可以进行PCB PrintedCircuitBoard 系统特性设计以及手动和自动布线 以此来实现一个完整的电子系统设计 本章将举例 以 SAMPLES Schematic PCBLayout Cpu DSN为例 进一步讲述怎样针对一个完成了的原理图进行PCB设计 内容基本按照PCB的设计顺序来进行讲解 基于高性能网表的ARESPCB AdvancedRoutingandEditingSoftware ARES 设计软件完全补足了ISIS ARESPCB设计系统是一个具有32位数据库 包含进行元件自动布局 撤销和重试功能 具有自动布线功能的超强性能的PCB设计系统 其自动布局和自动布线工具使PCB的设计尽可能地简便 复杂的工作尽量都由计算机来完成 同时 ARES也支持手动布线 系统限制相对较少 第9章ProteusARES的PCB设计 ARESPCB设计系统的主要特性表现在以下几个方面 有16个铜箔层 2个丝印层和4个机械层 能够将元件进行任意角的布置 在放置元件时能够自动生成飞线 Ratsnest 和力向量 具有理想的基于网表的手工布线系统 物理设计规则检测功能可以保证设计的完整性 具有超过1000种标准封装的元件库 具有完整的CADCAM输出以及嵌板工具 当用户修改了原理图并重新加载网表 ARES将会自动更新相关联的元件和连线 同理 ARES中的变化也将自动地反馈到原理图中 第9章ProteusARES的PCB设计 9 1ProteusARES编辑环境运行 开始 程序 Proteus7Professional ARES7Professional 出现如图9 1所示的ProteusARES编辑环境 第9章ProteusARES的PCB设计 点状的栅格区域为编辑窗口 左上方为预览窗口 左下方为元器件列表区 即对象选择器 其中 编辑窗口用于放置元器件 进行连线等 预览窗口可显示选中的元件以及编辑区 同ProteusISIS编辑环境相似 在预览窗口中有两个框 蓝框表示当前页的边界 绿框表示当前编辑窗口显示的区域 在预览窗口上单击 并移动鼠标指针 可以在当前页任意选择当前编辑窗口 下面分类对编辑环境作进一步的介绍 第9章ProteusARES的PCB设计 ProteusARES工具箱图标按钮ProteusARES编辑环境当中提供了很多可使用的工具 如图9 1左侧所示 选择相应的工具箱图标按钮 系统会提供相应的操作工具 1 放置和布线工具按钮 Selection按钮 光标模式 可选择或编辑对象 Component按钮 放置和编辑元件 Package按钮 放置和编辑元件封装 Track按钮 放置和编辑导线 Via按钮 放置和编辑过孔 Zone按钮 放置和编辑敷铜 Ratsnest按钮 输入或修改连线 ConnectivityHighlight按钮 以高亮度显示连接关系 第9章ProteusARES的PCB设计 2 焊盘类型图标按钮 RoundThrough holePad按钮 放置圆形通孔焊盘 SquareThrough holePad按钮 放置方形通孔焊盘 DILPad按钮 放置椭圆形通孔焊盘 EdgeConnectorPad按钮 放置板插头 金手指 CircularSMTPad按钮 放置圆形单面焊盘 RectangularSMTPad按钮 放置方形单面焊盘 具体尺寸可在对象选择器中进行选择 PolygonalSMTPad按钮 放置多边形单面焊盘 Padstack按钮 放置测试点 第9章ProteusARES的PCB设计 3 二维图形 2Dgraphics 模式图标按钮 2DGraphicsLine按钮 直线按钮 用于绘制直线 2DGraphicsBox按钮 方框按钮 用于绘制方框 2DGraphicsCircle按钮 圆形按钮 用于绘制圆 2DGraphicsArc按钮 弧线按钮 用于绘制弧线 2DGraphicsClosedPath按钮 任意闭合形状按钮 用于绘制任意闭合图形 2DGraphicsText按钮 文本编辑按钮 用于插入各种文字说明 2DGraphicsSymbols按钮 符号按钮 用于选择各种二维符号元件 2DGraphicsMarkers按钮 标记按钮 用于产生各种二维标记图标 Dimension按钮 测距按钮 用于放置测距标识 第9章ProteusARES的PCB设计 另外 编辑区的下方系统还提供了各种旋转图标按钮 当按下Component按钮 并在对象选择器中选择一个元件 就可以通过单击 对元件分别进行顺时针 逆时针 水平镜像和垂直镜像的旋转 ProteusARES菜单栏ProteusARES主菜单栏如图9 2所示 第9章ProteusARES的PCB设计 各菜单说明如下 文件 菜单用于新建 保存和导入文件等 输出 菜单用于将设计好的PCB文件输出到图纸或保存为其他格式的文件 查看 菜单用于查看界面元素及缩放视图等 编辑 菜单用于撤销或重复操作 复制粘贴元件 新建及编辑元件 库 菜单用于从库中选择元件 图形或将元件 图形保存到库 工具 菜单提供了多个用于对元件 图形元素进行调整和编辑的命令 如自动轨迹选择 自动元件名管理 自动布线及断线检查等 系统 菜单提供了多个属性设置命令 如设置层颜色 环境设置 板层设置 模板设置和绘图设置等 帮助 菜单提供了众多帮助内容和条目 读者在学习过程中遇到问题时 可从中查找相应的解决方法 第9章ProteusARES的PCB设计 9 2印制电路板 PCB 设计流程印制电路板设计的一般步骤如下 1 绘制原理图这是电路板设计的先期工作 主要是完成原理图的绘制 包括生成网络表 当然 有时也可以不进行原理图的绘制 而直接进入PCB设计系统 原来用于仿真的原理图需将信号源及测量仪表的接口连上适当的连接器 另外 要确保每一个元器件都带有封装信息 2 规划电路板在绘制印制电路板之前 用户要对电路板有一个初步的规划 比如说电路板采用多大的物理尺寸 采用几层电路板 单面板 双面板或多层板 各元件采用何种封装形式及其安装位置等 这是一项极其重要的工作 是确定电路板设计的框架 第9章ProteusARES的PCB设计 3 设置参数参数的设置是电路板设计中非常重要的步骤 设置参数主要是设置元件的布置参数 层参数 布线参数等 一般说来 有些参数采用其默认值即可 4 装入网络表及元件封装网络表是电路板自动布线的灵魂 也是原理图设计系统与印制电路板设计系统的接口 因此这一步也是非常重要的环节 只有将网络表装入之后 才可能完成对电路板的自动布线 元件的封装就是元件的外形 对于每个装入的元件必须有相应的外形封装 才能保证电路板设计的顺利进行 5 元件的布局元件的布局可以让软件自动布局 规划好电路板并装入网络表后 用户可以让程序自动装入元件 并自动将元件布置在电路板边框内 当然 也可以进行手工布局 元件布局合理后 才能进行下一步的布线工作 第9章ProteusARES的PCB设计 6 自动布线如果相关的参数设置得当 元件的布局合理 自动布线的成功率几乎是100 7 手工调整自动布线结束后 往往存在令人不满意的地方 需要手工调整 8 文件保存及输出完成电路板的布线后 保存完成的电路线路图文件 然后利用各种图形输出设备 如打印机或绘图仪输出电路板的布线图 第9章ProteusARES的PCB设计 9 3为元件指定封装为正确完成PCB设计 原理图的每一个元件 必须带有封装信息 在ISIS软件中添加元器件时 多数已自动为元件配置了一个封装 但这个封装并不一定很适合你的设计 另外 有部分元件可能没有封装信息 因此就需要重新为元件添加合适的封装 下面以 SAMPLES Schematic PCBLayout Cpu DSN 如图9 3所示 中元件C1为例来说明 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 3原理图Cpu DSN 第9章ProteusARES的PCB设计 打开C1的属性对话框 如图9 4所示 单击 PCBPackage 后面的按钮 打开封装选择对话框 前提是已经安装了ARES 如图9 5所示 把 Keywords 中的内容删掉 在右边封装列表中选择一个合适的内容 单击 OK 按钮完成 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 5封装选择对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 采用同样的方法 对原理图中所有元件定义或修改封装信息 调整好元件的封装后 选择菜单 Tools NetlistCompiler 接着打开 NetlistCompiler 设置对话框 上面的设置保持默认就行了 单击 OK 生成网表文件 第9章ProteusARES的PCB设计 9 4元件封装的创建系统提供的封装库包含了较丰富的内容 有通用的IC 三极管和二极管等大量的穿孔元件封装库 有连接器类型封装库 还有包含所有分立元器件和集成电路的SMT类型封装库 但是对于系统元件库中没有的封装 就需要自行创建新的元件封装 下面以如图9 6所示封装为例 来介绍元件封装的创建方法 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 6八段LED数码显示器封装及安装尺寸 单位 th 注 th为thou的简写 thou是英制单位 叫做毫英寸 1th 0 0254mm 即1mm 39 3701th 1thou 1mil 放置焊盘 1 在ProteusISIS编辑环境下 选择 Tools NetlisttoARES 快捷键为 Alt A 或是单击ARES图标 进入PCB设计软件ARES界面 当然也可以直接运行ProteusARES 进入其编辑界面 2 在ARES窗口左侧的工具箱中选择 SquareThrough holePad 图标 这时对象选择器中列出了所有正方形焊盘的内径和外径尺寸 这里选择S 70 30 其中S表示正方形焊盘 70为其外径尺寸 30为其内径尺寸 将其摆放于原点处 作为引脚1的焊盘 单击列表框上面的 弹出如图9 7所示对话框 设置完成后单击 OK 可建立新的焊盘 选中列表中其中一焊盘尺寸 单击按钮 弹出如图9 8所示对话框 可对选中的焊盘进行修改 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 7创建新焊盘对话框图9 8修改正方形焊盘对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 3 在ARES窗口左侧的工具箱中选择 RoundThrough holePad 图标 在坐标 150 0 处单击摆放焊盘C 70 30 4 单击工具栏 切换为光标操作 再单击放置的圆形焊盘使其处于选中状态 选择 Edit Replicate 菜单项 弹出复制对话框 具体设置如图9 9所示 第9章ProteusARES的PCB设计 在图9 9中 X Step 为X方向步进尺寸 这里设置为150th Y Step 为Y方向步进尺寸 这里设置为0 No ofCopies 为复制的数目 这里选为3个 Re Annotation 为重新标注设置 当复制元器件时使用此项 如果设为1 可使复制的元件标注增1 单击 OK 后系统自动复制出两个圆形焊盘 在第一个圆形焊盘的基础上以此间距150th 如图9 10所示 第9章ProteusARES的PCB设计 5 单击最右侧的圆形焊盘 使其被选中 选择 Edit Replicate 菜单项 弹出 Replicate 对话框 X Step 设为0 Y Step 设为800th No ofCopies 设为1 单击 OK 按钮 摆放右上角焊盘 如图9 11所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 11复制出右上角焊盘 6 按照同样的方法选中图9 11中右上角焊盘 选择 Edit Replicate 菜单项 按照图9 12 a 设置 Replicate 对话框 即可复制出上面左边的四个焊盘 如图9 12 b 所示 第9章ProteusARES的PCB设计 a Replicate对话框 b 复制出左上角的四个焊盘图9 12放置上面左边的焊盘 分配引脚编号如图9 12所示 放置焊盘之后 各个引脚没有编号 下面为各引脚分配编号 1 右键单击方形焊盘 选择快捷菜单中的 EditProperties 选项 弹出 EditSinglePin 对话框 按如图9 13进行设置 其中 Layers 表示所在的层 Style 表示焊盘类型 Relief 为热风焊盘尺寸 Net 为网络标号 Number 为引脚标号 LockPosition 为锁定位置 2 单击 OK 按钮 完成第一个引脚的编号分配 3 按照同样方法 为其他引脚分配编号 分配好编号的焊盘如图9 14所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 13编辑引脚编号对话框图9 14分配好编号的焊盘 第9章ProteusARES的PCB设计 添加元件边框完成了焊盘的放置 接着需要为元件添加边框 1 在ARES工具栏中选中 并将左下角当前层设为丝印层 在编辑区内按照图9 6所示尺寸画一个元件边框 如图9 15所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 15添加丝印层边框 注意 编辑区的下方 中间是X方向坐标 靠右边是Y方向坐标 2 单击工具栏中按钮 在左侧 MARKERS 列表框中选择 ORIGIN 单击方形焊盘 或元件的第一个引脚 确定封装原点 3 在 MARKERS 列表框中选择 REFERENCE 在丝印框中单击添加 REF 4 在 MARKERS 列表框中选择 VALUE 在丝印框中单击添加 VAL 第9章ProteusARES的PCB设计 元件封装保存完成一个元器件的封装设计之后 需要将其保存起来以便今后调用 1 单击右键并拖动鼠标指针 选中设计完成的封装 选择 Library MakePackage 菜单项 弹出 MakePackage 对话框 按如图9 16所示进行相应设置 第9章ProteusARES的PCB设计 其中 NewPackageName 为新封装名称 PackageCategory 为封装类别 PackageType 为封装类型 PackageSub category 为封装子类别 PackageDescription 为封装描述 AdvancedMode EditManually 为高级模式 手工编辑 SavePackageToLibrary 为保存封装到指定库中 2 单击 OK 按钮 将该封装保存于 USERPKG 库中 3 在拾取封装的窗口中即可找到此元件 如图9 17所示 这时此元件封装就可以正常使用了 4 退出ARES编辑界面 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 17拾取封装对话框 9 5网络表的生成选择 Tools NetlistCompiler 菜单项可以弹出一个对话框 如图9 18所示 在该对话框中可设置要生成的网络表的输出形式 模式 范围 深度及格式 在大多数情况下缺省设置就可以了 单击 OK 按钮 就会为设计中的所有页生成一个平面的物理连接的网络表 如图9 19所示 图9 19中各种控制功能介绍如下 Output 此项为网络表输出形式选择项 如图9 18选中 Viewer 选项时 输出网络表如图9 19所示 可以进一步单击 SaveAs 将其保存为 TXT 文本文件 如果选中 File s 项 并且在 Format 项选中 SDF 时 则可以输出一个 SDF 格式文件 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 18NetlistCompiler对话框图9 19Netlist网络表 第9章ProteusARES的PCB设计 Mode 此项为网络表输出模式选择项 包括物理网络和逻辑网络两种模式 逻辑网络包括引脚名 而物理网络包括引脚号 有用的主要是物理网络 像复合元件 如7400 的各个子件在外观上被组合到一起 例如作为U1 而在逻辑网络表中它们仍分离体现 如U1 A U1 B U1 C U1 D 逻辑网络表主要用于仿真 而物理网络表则主要用于PCB设计 传输模式在ISIS中仅用于专业应用中 有专门的文档说明 Scope 此项为范围选择项 生成网络表的缺省范围是整个设计 即 WholeDesign 选项 而 CurrentSheet 选项仅生成当前已加载页面的网络表 这通常用于想要从子页中提取网络表的情况 例如要做一个 子卡 在ARES中进行布线时这个子卡要单独设计 但它仍然是整个设计的一部分 仍然需要仿真 第9章ProteusARES的PCB设计 Depth 此项为网络表输出深度选择项 Depth的缺省模式是 Flatten 这时 带子页的对象将被它们的实现电路所替代 如果没有选中 Flatten 选项 这种替代就不会发生 而且这种带子页的对象会出现在元件列表和网络表中 Format 此选项是和 Output 选项配合使用的 当在 Output 选项中选中 File s 之后 ISIS可以生成许多种格式的网络表 SDF是 Labcenter 的格式 其他格式则用于和第三方软件的接口 所以该选项一般选为 SDF 当生成网络表时 可能发生各种错误 最常见的就是两个元件重名 不论发生什么样的错误 都会弹出一个文本框来显示它 用户可以根据提示进行修改 第9章ProteusARES的PCB设计 9 6网络表的导入生成网络表文件之后紧接的工作就是将网络表文件导入到ARES 具体有以下两种方法 方法一 单击菜单 Tools NetlisttoARES 这样系统会自动启动ARES 也可以利用工具栏的相应按钮来完成这一操作 同时将网络表导入 图9 20是导入由图9 3生成的网络表后的ARES界面 可以看到在左侧元件窗口中的元件都导入了进来 如果在ISIS中存在未指定封装类型的元件 在导入ARES时会出现一个 PackageSelector 对话框 允许为未指定封装的元件选择封装 例如 将前面例子中电容C1的封装属性删除 则在导入网络表时会出现如图9 21所示元件封装选择对话框 图中 Package 为封装类型 Libraries 为封装所在的库 Component 为元器件的参数 Abort 为不指定封装类型 Skip 为忽略指定某个元器件的封装 用户可以在 Libraries 中选择一个合适的库 然后在 Package 的封装类型列表中选择一个封装类型 单击 OK 即可为该元件指定一个封装 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 20ARES界面 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 21元件封装选择对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 方法二 在为原理图生成网络表文件时 如果已将网络表保存为 TXT 文件或是 SDF 文件 则导入网络表的方法也可以按照下面步骤操作 选择 开始 程序 Proteus7Professional ARES7Professional 打开ARES系统 然后选择 File LoadNetlist 出现一个 LoadNetlist 对话框 如图9 22所示 图9 22LoadNetlist对话框 在图9 22中找到所保存的网络表文件 TXT 文件或 SDF 文件 即可导入网络表 同样可以得到如图9 20所示界面 9 7系统参数设置设置电路板的工作层进入ARES并导入网络表之后 需要对PCB的工作层面进行设定 1 设置电路板层数选择 System SetLayerUsage 菜单项 弹出 SetLayerUsage 对话框 如图9 23所示 这里显示了电路板的14个内部层 不包括电路板的顶层 TopCopper 和底层 BottomCopper 和4个机械层 可根据需要进行勾选 比如我们需要设计一个双层板 则图9 23中的内部层都不用选择 机械层可以选择一个 如图9 23所显示那样 然后 单击 OK 确定 并关闭对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 23设置板层对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 2 设置层的颜色选择 System SetColours 菜单项 弹出 SetColours 对话框 如图9 24所示 第9章ProteusARES的PCB设计 这里给出了所有工作层的默认颜色 单击颜色块 可出现一个选择颜色的显示框 用于改选其他颜色 不过这里建议用户一般还是使用默认颜色比较好 这样可增加图的易读性 3 定义板层对ARES系统可以将两个板层定义为一对 例如顶层 TopCopper 和底层 BottomCopper 这样在设计TopCopper时 可以用空格键将系统切换到BottomCopper 反之亦然 具体步骤如下 选择 System SetLayerPairs 菜单项 弹出 EditLayerPairs 对话框 如图9 25所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 25EditLayerPairs对话框在 Top 后面的方框内可选择与 Top 成对的工作层 默认为 BottomCopper 在 Bottom 后面的方框内可选择与 Bottom 成对的工作层 默认为 TopCopper 其他选择方法一样 第9章ProteusARES的PCB设计 环境设置选择 System SetEnvironment 菜单项 弹出 EnvironmentConfiguration 对话框 如图9 26所示 第9章ProteusARES的PCB设计 主要可对以下内容进行设置 自动保存的时间间隔 可撤销操作的次数 对选择工具延时时间 File栏显示文件个数 飞线 Ratsnest 的再连接延时 第9章ProteusARES的PCB设计 栅格设置选择 System SetGrids 菜单项 弹出 GridConfiguration 对话框 如图9 27所示 可分别对英制和公制的栅格尺寸进行设置 第9章ProteusARES的PCB设计 无论是公制还是英制 系统都提供了三种快捷方式对其尺寸可以进行实时调整 分别使用的是F2 F3和F4 图9 27栅格设置对话框 路径设置选择 System SetPaths 菜单项 弹出 PathConfiguration 对话框 如图9 28所示 第9章ProteusARES的PCB设计 此对话框可用于设置初始文件夹及库文件夹的默认路径 另外 在使用第三方软件时 需在此分别增加 model 和 library 此外 选择 System SetTemplate 菜单项 还可进行模板设置 这里不再详细说明 9 8编辑界面设置1 编辑器界面的缩放编辑界面的大小可以通过菜单的 View Zoom 命令或者是下述的功能键进行控制 按 F6 键 可以放大电路图 连续按会不断放大 直到最大 按 F7 键 可以缩小电路图 连续按会不断缩小直到最小 以上两种情况无论哪种都以当前鼠标位置为中心重新显示 按 F8 键 可以把一整张图缩放到完整显示出来 无论在任何时候 都可以使用此功能键控制缩放 即便是在滚动和拖放对象时也可以 按着 Shift 键 同时在一个特定的区域用鼠标左键拖一个框 则框内的部分就会被放大 这个框可以是在编辑窗口内拖 也可以是在预览窗口内拖 第9章ProteusARES的PCB设计 2 编辑器界面的其他设置选择 View Redraw 菜单项 或者使用快捷键 R 也可以使用工具栏中按钮 能够对电路进行刷新显示 选择 View Flip 菜单项 或者使用快捷键 F 也可以使用工具栏中按钮 能够使整个电路镜像翻转 选择 View Grid 菜单项 或者使用快捷键 G 也可以使用工具栏中按钮 能够使编辑区显示栅格或取消栅格 选择 View Layers 菜单项 或者使用快捷键 Ctrl L 也可以使用工具栏中按钮 可以打开一个如图9 29所示层的显示设置框 可以选择哪些层被显示 哪些不需显示 其中右下角 Ratsnest 和 Vectors 不选中时 不显示飞线和向量 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 29层的显示设置对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 选择 View Metric 菜单项 或者使用快捷键 M 也可以使用工具栏中按钮 能够使编辑区内坐标单位在公制和英制之间进行转换 选择 View Origin 菜单项 或者使用快捷键 O 也可以使用工具栏中按钮 然后在编辑区内某处单击鼠标 将该点设为原点 选择 View XCursor 菜单项 或者使用快捷键 X 可以使光标的显示形式在三种形式之间转换 选择 View GotoXY View GotoComponent 或 View GotoPin 菜单项 可以将光标快速移动到一个坐标点 某一个元件 或某个元件的某个引脚 例如 C1的第一个引脚 注意输入格式为C1 1 第9章ProteusARES的PCB设计 9 9布局与调整Proteus软件提供自动布局和手工布局两种方式 在进行布局时 推荐使用自动布局和手工布局相结合的方式 即先使用自动布局 然后进行手工调整 自动布局我们首先针对如图9 20所示已导入网络表之后的ARES界面进行层的设置和相关系统设置 然后 进行如下具体操作 1 在自动布局之前需要先画一个板框 在ARES左侧的工具箱中选择 从主窗口底部左下角下拉列表框中选择 BoardEdge 黄色 在适当的位置画一个矩形 作为板框 如果以后想修改这个板框的大小 需要再次单击 2DGraphicsBox 中的矩形符号 在板框的边框上右键单击 这时会出现控制点 拖动控制点就可以调整板框的大小了 第9章ProteusARES的PCB设计 2 选择 Tools AutoPlacer 菜单项 或单击工具按钮 弹出 AutoPlacer 对话框 如图9 30所示 在图9 30所示对话框中 左侧列出了网络表中的所有元器件 一般是选择所有的器件 右侧主要包括以下内容 DesignRules 设计规则 PlacementGrid 布局的格点 EdgeBoundary 元器件距板框的距离 PreferredDILRotation 元器件的方向 Horizontal 水平 Vertical 垂直 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 30自动布局对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 Options 选项 Push Shove 推挤元器件 SwapParts 交换元器件 TrialPlacementCostWeightings 尝试摆放的权值 Grouping 群组 RatsnestLength 飞线长度 RatsnestCrossing 飞线交叉 Congestion 密集度 DILRotation90 元器件旋转90 DILRotation180 元器件旋转180 Alignment 排列 RestoreDefaults 恢复默认值 3 单击 OK 按钮 元器件就会被逐个摆放到板框当中 如图9 31所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 31自动布局结果示意图 第9章ProteusARES的PCB设计 手工布局手工布局时 一般先摆放连接器 然后放置集成电路 先放核心部件 如处理器 最后放置分立元件 具体步骤如下 1 在左侧工具箱中单击按钮 在元件列表框中分别选择J1 J5 各自摆放在板框内靠近板框的位置 这样便于通过连接器和其他电路板相连 2 需要进行旋转的元器件 将鼠标放在元件上 单击右键 如图9 32所示 选择相应旋转方式进行旋转 或者用 等快捷方式进行旋转 另外 也可选中 3DVisualization 选项 查看元件的三维效果 如图9 33所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 32编辑元件下拉框图9 33J2的三维显示效果 第9章ProteusARES的PCB设计 3 按照同样方法放置U1 U6 然后是其他分立元器件 摆放元器件时可以进行层的切换 以方便把元件放在适当的层 注意 ComponentSide 为顶层 也叫元件面 SolderSide 为底层 也叫焊接面 常用的进行层切换的快捷方式有下面几种 Space 在层对之间切换 PgDn 选择当前层的下一层 PgUp 选择当前层的上一层 Ctrl PgDn 选择当前层的最后一层 Ctrl PgUp 选择当前层的第一层 另外 有几点需要补充说明 第9章ProteusARES的PCB设计 光标放在任意元件的任一引脚时 显示屏底部的状态栏将显示该引脚的相关信息 如光标放在J1的第9引脚处 状态栏显示为 按下按钮后 可直接单击元件编辑其属性 选中元件属性中的 LockPosition 选项时为锁定其位置 工具可对已选中元件进行复制 移动 旋转和删除 4 手工布局的最终效果如图9 34所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 34手工布局的最终效果 第9章ProteusARES的PCB设计 调整元件标注如果元件的标注不合适 虽然大多不会影响电路的正确性 但是对于一个有经验的电路设计人员来说 电路板具有美观的版面也是很重要的 因此 用户有必要按如下步骤对元件标注加以调整 1 右键单击元件U2 单击元器件序号 则弹出 EditPartId 对话框 如图9 35所示 可修改内容有 String 元器件序号 Layer 所在的层 Rotation 旋转角度 Height 标注的高度 Width 标注的宽度 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 35编辑元件标注对话框 2 按照以上内容修改后 单击 OK 确定 并关闭对话框 3 需要移动元器件标注时 单击并按住鼠标不放 拖动标注到适当的位置即可 第9章ProteusARES的PCB设计 9 10设计规则的设置9 10 1设置设计规则完成了印制电路板的布局 便进入电路板的布线过程 一般来说 用户先是对电路板布线提出某些要求 然后按照这些要求来设置布线设计规则 设置完布线规则后 程序将依据这些规则进行自动布线 因此 自动布线前 首先要进行设计规则的参数设置 预置布线规则的合理与否将直接影响布线的质量和成功率 具体步骤如下 1 选择 System SetStrategies 菜单项 弹出 EditStrategies 对话框 如图9 36所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 36设置设计规则对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 其主要包括以下内容 Strategy 可以选择POWER层 SIGNAL层或BUS Priority 优先级 TraceStyle 导线类型 ViaStyle 过孔类型 NeckStyle 颈型导线的类型 Pair1 Hoz 层对1的水平布线 Vert 层对1的垂直布线 Vias 过孔 Normal 一般过孔 TopBlind 顶层盲孔 BottomBlind 底层盲孔 Buried 埋孔 Tactics 策略 Power 电源属性的层 Bus 总线 Signal 信号层 第9章ProteusARES的PCB设计 Corners 导线的拐角 Optimize 最优化 Diagonal 斜线 DesignRules 设计规则 Pad PadClearance 焊盘与焊盘的间距 Pad TraceClearance 焊盘与导线的间距 Trace TraceClearance 导线与导线的间距 GraphicsClearance 图形间距 Edge SlotClearance 板边沿 槽间距 ApplyDefaults 使用默认设置 CopyToAll 复制到所有层 RatsnestColour 飞线的颜色 Hidden 是否隐藏飞线 第9章ProteusARES的PCB设计 2 在 Strategy 的下拉列表中选择 POWER TraceStyle 的下拉列表中选择 T25 ViaStyle 的下拉列表中选择 V50 3 在 Strategy 的下拉列表中选择 SIGNAL TraceStyle 的下拉列表中选择 T10 ViaStyle 的下拉列表中选择 V40 4 设置后 单击 OK 关闭 EditStrategies 对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 9 10 2设置默认设计规则如果对电路板没有特殊要求 就可以使用默认设置 具体方法是选择图9 36中的 ApplyDefaults 但默认的设计规则也可以由用户进行设定 具体方法如下 选择 System SetDefaultRules 菜单项 弹出 DefaultDesignRules 对话框 如图9 37所示 在图9 37的对话框中进行参数设置 然后单击 ApplytoAllStrategies 即可应用该对话框中的默认设计规则 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 37默认设计规则对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 9 11布线布线就是在电路板上放置导线和过孔 并将元件连接起来 前面讲述了设计规则的设置 当设置了布线的规则后 就可以进行布线操作了 ProteusARES提供了交互手动布线和自动布线两种方式 这两种布线方式不是孤立使用的 通常可以结合在一起使用 以提高布线效率 并使PCB具有更好的电气特性 也更加美观 手工布线ProteusARES提供了许多有用的手工布线工具 使得布线工作非常容易 另外 尽管自动布线器提供了一个简单而强大的布线方式 然而自动布线的结果仍有不尽如人意之处 所以很多专业的电路板布线人员还是非常青睐手工去控制导线的放置 下面仍以图9 34所示电路为例来讲述如何进行手工布线 第9章ProteusARES的PCB设计 1 选择 View Layers 菜单项 弹出 DisplayedLayers 对话框 选择 Ratsnest 和 Vectors 显示飞线和向量 2 在ARES窗口左侧工具栏中单击按钮 到列表框中选择合适的导线类型 如T10 再从主窗口底部左下角下拉列表框中选择当前编辑层 然后单击一个焊盘 作为布线的起点 沿着飞线的提示开始布线 与该焊盘连接的飞线以高亮显示 到达目标引脚后左键单击完成布线 3 需要删除导线时 在ARES窗口左侧工具栏中单击按钮 然后选中需要删除的导线 按 Delete 键删除 或使用右键快捷菜单 选择 DeleteRoute s 删除导线 第9章ProteusARES的PCB设计 4 单击已布好的线 该Trace以高亮显示 单击右键弹出如图9 38所示连线属性对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 DragRoutes s 拖动连线 ModifyRoute 修改连线 DeleteRoute s 删除导线 EditViaProperties 编辑过孔属性 DeleteVia 删除过孔 CopyRoute 复制连线 MoveRoute 移动连线 ChangeLayer 改变层 ChangeTraceStyle 改变连线类型 ChangeViaStyle 改变过孔类型 Mitre 转折带倒角 Unmitre 转折不带倒角 SetMitreDepth 设定倒角的宽度 Trimtovias 截取到过孔 Trimtocurrentlayer 截取到当前层 Trimtosinglesegment 截取一段 Trimmanually 手动截取 第9章ProteusARES的PCB设计 5 当同一层中出现交叉线时 需要添加过孔 添加过孔的方法一般有两种 一种是在手工放置导线的过程中 走到需要添加过孔的位置 双击添加过孔 另一种方法是 选择ARES窗口左侧工具栏中按钮 然后在编辑区内双击也可添加过孔 光标放在过孔上 单击右键 在弹出的快捷菜单中选择 EditViaProperties 即可打开过孔的属性对话框 如图9 39所示 具体包括过孔的起始层和结束层 过孔类型和过孔的网络等内容 设计人员可根据需要对其进行修改 6 按照同样的方法将所有的线一一布完 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 39过孔属性对话框 自动布线ProteusARES基于网格的布线既灵活又快速 并能使用任何导线密度或孔径宽度 以90 或45 在1 8层上布线 在电子世界最近的PCB软件评论上排列A类 布线参数设置好后 就可以利用ProteusARES提供的布线器进行自动布线了 执行自动布线的方法如下 1 选择 Tools AutoRouter 菜单项 或者单击工具按钮 即可弹出如图9 40所示的自动布线设置对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 40自动布线设置对话框 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 40对话框中主要包含以下内容 Grid Thou 栅格 Routes 布线的对象 All 全部自动布线 Tagged 对做标记部分进行自动布线 Untagged 对没做标记部分进行自动布线 RouterOptions 布线器选项 RoutingPass 要求布线通过 TidyPass 整理线路 Protectmanualtracl 保护手工布线 即保持手工布的线不变 Rip upandRetryRouting 撤销与重新布线 EnableRip upandRetry 允许撤销和重新布线 Auto tidyonStalemate 遇到僵局自动整理 InfiniteRetry 无穷次重试 EditStrategies 编辑设计规则 第9章ProteusARES的PCB设计 可根据具体情况进行设置 另外 单击 SetStrategies 按钮 设置布线策略 即设计规则 可分别设置 POWER 和 SIGNAL 的设计规则 2 按照上图完成设置之后 单击 OK 关闭对话框 并开始自动布线 布完之后的效果如图9 41所示 第9章ProteusARES的PCB设计 3 在布线的过程中 状态栏实时显示当前的操作 按下 Esc 键即可随时停止布线 布线过程中有时会遇到无法处理的连线冲突 使布线陷入僵局 这时系统将停止布线 并给出相应的错误报告 设计者可根据错误报告的提示 调整元件的位置 再进行手工布线或自动布线 自动整理ARES还具有整理线路 TidyPass 的功能 设计者能通过运行一个整理过程来减少导线的长度以及穿孔的数目 同时提高电路板的美感 具体操作方法如下 选择 Tools AutoRouter 菜单项 弹出 AutoRouter 对话框 将其内容设置成如图9 42所示 即选中 TidyPass 选项 然后 单击 OK 按钮 系统自动进行整理 完成后的电路如图9 43所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 42自动整理设置对话框图9 43自动整理后的电路图 第9章ProteusARES的PCB设计 9 12设计规则检测手工布线时 ARES将自动检测用户布置的每一条导线 一旦违反设计规则 将发出警告 另外 设计者也可以在任何时候运行电气设计规则检测 出现错误 系统将给予提示 双击设计规则错误提示 ARES将在板上的相应位置进行标注 具体进行设计规则检测的方法如下 选择 Tools ConnectivityChecker 菜单项 系统进行断线检测 CRC 同时也运行设计规则检测 DRC 其中 CRC检测主要侧重于电学错误的连通性检查 如是否有多余的 遗漏的连接等 DRC检测主要侧重于物理错误设计规则检测 即是否有违反设计规则的情况发生 第9章ProteusARES的PCB设计 这里 将图9 43所示电路当中D4人为向右移动一下 造成断线 同时D3和D4焊盘间距发生重叠 然后选择 Tools ConnectivityChecker 菜单项 执行设计规则检测 系统很快检查完毕 编辑区上方弹出如图9 44所示的CRC错误提示框 断线处以高亮度显示 状态栏中产生如图9 45所示CRC DRC错误提示 同时在图中用红圈标注错误之处 如图9 46所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 44CRC错误提示框 图9 45状态栏错误提示 单击图9 50中的DRC错误标注 系统弹出如图9 47所示的DRC提示框 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 46DRC错误标注图9 47DRC错误提示 设计者可根据错误提示进行电路板的修改 修改后 需要再次进行以上检测 直到没有错误提示出现为止 这时 状态栏显示如图9 48所示 另外 单击窗口左侧的按钮 在网络选项列表框中选择一个网络号 然后单击列表框上方的 T 可以高亮显示该网络 以便检查其连接情况 第9章ProteusARES的PCB设计 9 13后期处理及输出PCB敷铜为了提高PCB的抗干扰性 通常需要对性能要求较高的PCB进行敷铜处理 接着 以上面的电路板为例 讲述敷铜处理 并且顶层和底层的敷铜均与GND相连 1 选择 Tools PowerPlaneGenerator 菜单项 弹出放置敷铜对话框 如图9 52所示 2 按照图9 49中所示内容进行设置 其中 Net 表示敷铜的网络 Layer 表示为哪一个层进行敷铜 Boundary 表示敷铜边界的宽度 Edgeclearance 表示与板子边缘的间距 然后单击 OK 确定 即在底层完成敷铜 如图9 50所示 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 49放置敷铜对话框图9 50在底层完成敷铜后的效果图 第9章ProteusARES的PCB设计 3 按照同样的方法可以在顶层 TopCopper 进行敷铜 所不同之处是 如图9 49中的 Layer 需要设为 TopCopper 另外 也可以使用ARES中左侧工具来完成敷铜 具体操作如下 1 单击 在列表框中选择敷铜边界的宽度 将当前层切换到 这时光标变成笔头 2 在PCB板上拖出需要敷铜的区域 这时 弹出如图9 51所示编辑区域的对话框 按照图示进行设置 3 单击 OK 完成底层 BottomCopper 的局部敷铜 如图9 52所示 4 同样可对顶层 TopCopper 进行局部敷铜 不同的是 当前层需切换为 TopCopper 第9章ProteusARES的PCB设计 图9 51编辑区域对话框图9 52对底层进行局部敷铜 第9章ProteusARES的PCB设计 PCB的三维显示ProteusARES具有PCB3D显示功能 使用该功能可以显示清晰的PCB三维立体效果 并且可以随意旋转及缩放等 选择 Output Visualization 即可显示如图9 53所示的三维效果图 另外 利用三维显示页面左下角的等工具 可以对视图进行缩放和改变视图的角度等操作 第9章ProteusARES的PCB设计 PCB的输出ProteusARES具有多种输出方式 这里主要介绍一下CADCAM输出 步骤如下 1 选择 Output CADCAMOutput 菜单项 弹出如图9 54所示对话框 2 对图9 54中所示内容进行设置后 单击 OK 即可生成顶层的光绘文件 3 选择 Output GerberView 菜单项 打开一个浏览窗口 选中前面所产生的 CADCAMREAD ME 文件 Cpu CADCAMREAD ME TX