9印刷电路板的自动布局与自动布线.doc

课程PCB制版实训内容9、印刷电路板的自动布局与自动布线编号：9要求1、掌握自动布局与自动布线的一般操作方法。2、熟练掌握各个工具使用方法及设置。重点、难点自动布局与自动布线的手工调整提纲内容备注讲授演示练习印刷电路板的自动布局与自动布线9.1 根据原理图创建网络表9.2 电路板的规划9.2.1 确定电路板的工作层9.2.2 在机械层确定电路板的物理边界9.2.3 在禁止布线层确定电路板的电气边界9.2.4 使用向导生成电路板9.3 PCB 元件库9.3.1 PCB 元件库与SCH 元件库的区别9.3.2 装载PCB 元件库9.4 装入网络表和元件9.4.1 直接装入网络表文件9.4.2 利用同步器装入网络表和元件9.5 元件的自动布局9.5.1 设置自动布局的有关参数9.5.2 设置布局设计规则9.5.3 手工定位元件9.5.4 自动布局9.5.5 网络密度分析9.5.6 手工调整元件布局9.6 自动布线9.6.1 规则的适用范围9.6.2 设置自动布线规则9.6.3 保护预布线9.6.4 运行自动布线9.6.5 生成测试点（Testpoint）9.6.6 DRC 校验9.7 手工调整布线9.7.1 调整布线9.7.2 添加电源/地的输入端与信号的输出端9.7.3 电源线/接地线的加宽9.7.4 文字标注的调整与添加9.7.5 放置螺丝孔9.7.6 单层显示9.8 PCB 的3D 预览功能9.9 创建项目元件封装库小结与练习1010101020101030讲义：印刷电路板的自动布局与自动布线我们通过一个单层印刷电路板的制作，熟悉了电路板的手工布局和手工布线的各种基本操作。而对于比较复杂的电路，手工布线费时费力，易产生差错。根据电路原理图生成网络表，再进行电路板的自动布局和自动布线，才是Protel 99 SE 的最大特色。下面，我们通过一个双层印刷电路板的制作，介绍印刷电路板的自动布局和自动布线操作。9.1.1 根据原理图创建网络表依据电路原理图而生成的网络表，是实现印刷电路板自动布局和自动布线的基础。新建一个设计数据库，命名为scb.ddb。在其Document 文件夹下，建立名称为scb.sch 的电路原理图文件，并根据电路来绘制原理图。在原理图编辑器下，选择菜单命令Design|Create Netlist，用来生成网络表文件，命名为。9.2 电路板的规划在进行电路板的布局和布线之前，除了设置有关的PCB 工作参数外,还必须确定电路板使用哪些工作层，并在相应的工作层确定电路板的物理边界和电气边界。9.2.1 确定电路板的工作层因为采用双层板，一般应具有如下的工作层： 顶层（TopLayer）：放置元件并布线。 底层（BottomLayer）：布线并进行焊接。 顶层丝印层（TopOverlay）：放置元件的轮廓、标注及一些说明文字。 多层（MultiLayer）：用于显示焊盘和过孔。 机械层4（Mechanical4）：用于确定电路板的物理边界,也就是电路板的边框。 禁止布线层（KeepOutLayer）：用于确定电路板的电气边界。9.2.2 在机械层确定电路板的物理边界在设计数据库scb.ddb 下的Documents 文件夹下，创建一个PCB 文件，命名为scb.pcb。1创建机械层Protel 99 SE 系统提供了16 个机械层。在不同的机械层上，可以绘制电路板的物理边界，放置物理尺寸、标题信息、队列标记等。一般在Mechanical4 来绘制电路板的物理边界。执行菜单命令Design|Mechanical Layers，弹出如图9.15 的对话框，选取Mechanical4（机械层4），层的名称采用默认值，并选取Visible（可见）和Display In Single Layer Mode（在单层显示时在各层显示）两个复选框。创建机械层后，在PCB 文件工作窗口的下方出现Mechanical4 标签。2确定电路板的物理边界电路板的物理尺寸为长1770mil，宽1490mil。在机械层4 绘制电路板的物理边界的步骤如下： 在工作窗口下方，用鼠标左键单击Mechanical 4 标签，把当前层切换为Mechanical 4。 执行菜单命令Edit|Origin|Set，或单击放置工具栏的放置坐标原点按钮，设置当前坐标原点。 执行菜单命令Place|Line，或单击放置工具栏的放置连线按钮，放置连线，绘制出电路板的物理边界。四个顶点的坐标值为：（0，0）、（1770，0）、（1770，1490）和（0，1490）。绘制好的电路板的物理边界。9.2.3 在禁止布线层确定电路板的电气边界电路板的电气边界，是指在电路板上设置的元件布局和布线的范围。电气边界一般定义在禁止布线层上。禁止布线层是一个对于电路板的自动布局、自动布线非常有用的层，它用于限制布局、布线的范围。为了防止元件的位置和布线过于靠近电路板的边框，电路板的电气边界要小于物理边界，如电气边界距离物理边界50mil，则电气边界的长为1720mil，宽为1440mil。一般情况下，也可以不确定物理边界，而用电路板的电气边界来替代物理边界。绘制电路板的电气边界的操作步骤如下： 把当前层切换为Keep Out Layer。 执行菜单命令Place|Line，或单击放置工具栏的放置连线按钮，放置连线，绘制出电路板的电气边界。四个顶点的坐标为（50，50）、（1720，50）、（1720，1440）和（50，1440）。9.2.4 使用向导生成电路板对于初学者，使用系统提供的电路板生成向导来规划电路板会带来许多方便，同时也可以根据向导指导的步骤，来学习规划电路板。具体操作步骤如下： 执行File|New 命令，在弹出的对话框中选择Wizards 选项卡。 选择Print Circuit Board Wizard（印刷电路板向导）图标，单击OK 按钮，将弹出对话框。 单击Next 按钮，将弹出如图11.6 所示的选择预定义标准板对话框。在列表框中可以选择系统已经预先定义好的板卡的类型。如选择Custom Made Board，则设计作者自行定义电路板的尺寸等参数。选择其它选项，则直接采用现成的标准板。 选择Custom Made Board 项，单击Next 按钮，系统弹出设定电路板相关参数的对话框，具体参数设置如下： Width：设置电路板的宽度。 Height：设置电路板的高度。 Rectangular：设置电路板的形状为矩形，需确定宽和高这两个参数。 Circular：设置电路板的形状为圆形，需确定半径这个参数。 Custom：自定义电路板的形状。 Boundary Layer：设置电路板边界所在层，默认为Keep Out Layer。 Dimension Layer：设置电路板的尺寸标注所在层，默认为Mechanical Layer4。 Track Width：设置电路板边界走线的宽度。 Dimension Line Width：设置尺寸标注线宽度。 Keep Out Distance From Board Edge：设置从电路板物理边界到电气边界之间的距离尺寸。 Title Block：设置是否显示标题栏。 Legend String：设置是否显示图例字符。 Dimension Line：设置是否显示电路板的尺寸标注。 Corner Cutoff：设置是否在电路板的四个角的位置开口。该项只有在电路板设置为矩形板时才可设置。 Inner Cutoff：设置是否在电路板内部开口。该项只有在电路板设置为矩形板时才可设置。 Scale：设置是否显示刻度尺。当Title 和Scale 两个复选框同时无效时，将不再显示标题栏和刻度尺。设置完成后，系统将弹出几个有关电路板尺寸参数设置的对话框，对所定义的电路板的形状、尺寸加以确认或修改。 单击Next 按钮，将弹出对话框，可设置信号层的数量和类型，以及电源/接地层的数目。各项含义如下： Two Layer-Plated Through Hole：两个信号层，过孔电镀。 Two Layer-Non Plated：两个信号层，过孔不电镀。 Four Layer：4 层板。 Six Layer：6 层板。 Eight Layer：8 层板。 Specify the number of Power/Ground plates that will be used in addition to the layers above：选取内部电源/接地层的数目，包括Two（两个内部层）、Four（四个内部层）和None（无内层）。注意，该电路板向导不支持单层板。 单击Next 按钮，将弹出如图11.10 所示的对话框，可设置过孔的类型（穿透式过孔、盲过孔和隐藏过孔）。对于双层板，只能使用穿透式过孔。 单击Next 按钮，将弹出如图11.11（a）所示的对话框，可设置将要使用的布线技术；针脚式元件和表面粘贴式元件哪一个较多。如选择表面粘贴式元件（Surface-mount components），还要设置元件是否在电路板的两面放置，如选择针脚式元件（Through-hole components），还要设置在两个焊盘之间穿过导线的数目，有One Track、Two Track 和Three Track 三个选项。 单击Next 按钮，将弹出如图11.12 所示的对话框，可设置最小的导线宽度、最小的过孔尺寸和相邻走线的最小间距。这些参数都会作为自动布线的参考数据。设置参数如下： Minimum Track Size：设置最小的导线尺寸。 Minimum Via Width：设置最小的过孔外径直径。 Minimum Via HoleSize：设置过孔的内径直径。 Minimum Clearance：设置相邻走线的最小间距。 单击Next 按钮，弹出是否作为模板保存的对话框。如果选择此项，再输入模板名称和模板的文字描述。 单击Next 按钮，弹出完成对话框，单击Finish 按钮结束生成电路板的过程，该电路板已经规划完完毕。9.3 PCB 元件库9.3.1 PCB 元件库与SCH 元件库的区别1概念上的区别在这里，要注意区分焊接在电路板上的元件、SCH 的元件库、PCB 的元件库在概念上是不同的。在SCH 元件库中的元件是对应实际元件的电气符号，在原理图中采用，我们可以称之为SCH 元件；而PCB元件库中的元件是实际元件的封装，在电路板图中采用，我们可以称之为PCB 元件。在Protel 99 SE 中，SCH 元件和PCB 元件分属于两个不同软件功能的元件库。另外，两个元件库也有一定的对应关系。SCH 元件库中的同一类元件可以对应多个PCB 元件库中的元件，例如，同是电阻，对应的封装有多个；而一个PCB 元件库中的元件，可能对应SCH 元件库中的多类元件。2元件引脚编号的区别有的SCH 元件与对应的PCB 元件在元件引脚编号的定义上是有所区别的。 二极管元件：其SCH 元件与PCB 元件的引脚编号是不同的。 三极管元件：可以看出三极管的SCH 元件与PCB 元件的引脚编号是相同的，但它们的引脚对应的极的名称却存在差异。 电位器元件：从图中可以看出，电位器的SCH 元件的中间抽头的引脚编号为3，与其PCB 元件之间有差异。从上述三个元件可以看出，有些元件在Protel 99 SE 中的SCH 元件与PCB 元件仍然存在引脚编号不一致的问题，这样在利用网络表装入元件的时候，会引起错误。对于这个问题，大家一定要特别注意。解决问题的方法有两种： 对SCH 元件或PCB 元件的引脚编号在相应的元件库编辑器中进行修改，使之保持一致。 在电路原理图生成网络表之后，在网络表文件中进行修改，使之保持一致。另外，在绘制原理图时，应该确定每个元件的封装，以方便绘制电路板图。如果某个元件没有对应的封装，应当建立该元件的封装，否则在装入网络表时同样无法装入该元件而引发错误。9.3.2 装载PCB 元件库在电路板上放置元件，是系统根据原理图的网络表，自动地从PCB 元件库中找到元件并自动地放置到电路板的电气边界之内的。所以，在装入网络表之前，必须加载正确的PCB 元件库，否则在装入网络表时会给出错误提示，不能找到元件。94 装入网络表和元件网络表是连接原理图和电路板图的桥梁。在PCB 编辑器中加载PCB 元件库后，就可以执行装入网络表的操作。装入网络表，实际上就是将原理图中元件对应的封装和各个元件之间的连接关系装入到PCB设计系统中，用来实现电路板中元件的自动放置、自动布局和自动布线。系统提供两种网络表的装入方法。一种是直接装入网络表文件，另一种是利用Synchronizer（同步器）。9.4.1 直接装入网络表文件操作步骤如下： 在PCB 编辑器中，执行菜单命令Design|Load Nets，将弹出如图11.18 所示的Load/Forward Annotate Netlist 对话框。在Netlist File 文本框下有两个复选框，如选取Delete Components not in netlist 项，则系统将会在加载网络表之后，与当前电路板中存在的元件作比较，将网络表中没有的元件而在当前电路板中存在的元件删除掉；如选取Update footprint 项，则会自动用网络表内存在的元件封装替换当前电路板上的相同元件的封装。这两个选项，适合于原理图修改后的网络表的重新装入。 在Netlist File 文本框中输入加载的网络表文件名。如果不知道网络表文件的位置，单击Browse 按钮，将弹出如图11.19 所示的选择网络表文件对话框。在该对话框，利用右上方的Add 按钮，找到网络表所在的设计数据库文件路径和名称。在正确选取sch.NET 文件后，单击OK 按钮，系统开始自动生成网络宏（Netlist Macros），并将其在装入网络表的对话框中列出。 如果想查看网络表所生成的宏，可以双击图11.20 中列表中的对象，在弹出的如图11.21 所示的网络宏属性对话框中，可以进行宏的添加、移除和修改。 如果在生成网络宏时出错，列表框中Error 列会显示出现的错误信息，如图11.22 所示。常见的错误是在原理图中没有设定元件的封装，或者封装不匹配，此时应该返回到原理图编辑器中，修改错误，并重新生成网络表，然后再切换到PCB 文件中进行操作。常见的宏错误信息如下： Net not found：找不到对应的网络。 Component not found：找不到对应的元件。 New footprint not matching old footprint：新的元件封装与旧的元件封装不匹配。 Footprint not found in Library：在PCB 元件库中找不到对应元件的封装。 Warning Alternative footprint xxx used instead of：警告信息，用xxx 封装替换。 最后，单击Execute 按钮，完成网络表和元件的装入。装入的元件重叠在电路板的电气边界内，元件与连线都用绿色表示。9.4.2 利用同步器装入网络表和元件Protel 99 SE 提供了功能强大的同步器（Synchronizer），它能很方便快捷地把原理图的网络表装入PCB编辑器中，且当原理图进行修改后（如修改某元件的封装或连线关系等），使用同步器，会自动更新该原理图所对应的PCB 文件的信息。反之，如果改变了PCB 文件中的信息，使用同步器，也会自动更新该PCB文件对应的原理图中的信息。利用同步器，由Schematic 更新PCB，装入网络表的步骤如下： 新建一个PCB 文件Scb2.pcb，并按原尺寸绘制物理边界和电气边界。 打开原理图文件，执行菜单命令Design|Updata PCB（更新PCB），弹出同步器选择目标文件对话框。在所列出的的PCB 文件中，选取Scb2.pcb ，单击Apply 按钮。 系统弹出如图11.25 所示的同步器参数设置对话框。主要参数的含义如下： Connectivity 栏：用于设置原理图与PCB 图之间的连接类型。 Components 栏：用于设置对原理图中的元件进行哪些修改。 Preview Change 按钮：用于查看原理图中进行了哪些修改。单击该按钮，弹出网络宏的列表框，与图11.20 类似。如果出现宏错误，同样也要对原理图进行修改。 单击Execute 按钮，装入网络表及元件。打开scb2.pcb 文件，效果与第一种方法一样。同理，在PCB 编辑器下，对电路板图进行了修改，然后执行菜单命令Design|Update Schematic，再打开对应的原理图文件，你会发现与该电路板图对应的原理图已经进行了更新。95 元件的自动布局把元件装入电路板之后，你会发现所有的元件重叠在一起。注意，这时并没有对元件进行布局，下面就要进行自动布局。在布局过程中，必须考虑导线的布通率、散热、电磁干扰、信号完整性等问题。布局的好坏，会直接影响电路板的布线效果及相应电子设备的工作性能。所以，合理的布局是PCB 设计成功的第一步。9.5.1 设置自动布局的有关参数在进行元件的布局之前，先对一些与元件布局有关的参数作一下调整。1. 元件布局的栅格执行菜单命令Design|Options，在弹出的Document Options 对话框（见第九章图9.16）Options 选项卡中，分别对捕获栅格在X 和Y 方向的间距进行设置。捕获栅格间距的大小与电路板上元件的排列的疏密程度有关，栅格间距越小，元件排列越密集。捕获栅格的间距在PCB 设计过程中应该是固定的，不要经常改动。另外，捕获栅格的尺寸也非越小越好，以够用为度。这里，我们采用默认值20mil。2. Snap to Center 参数执行菜单命令Tools|Preferences，在弹出的Preferences 对话框（见第九章图9.17）中的Options 选项卡，使Snap to Center 选项有效，其作用是当按下鼠标左键选取某个元件时，光标跳到元件的1 脚；当用鼠标左键选取某段线拖动时，光标跳到线段的端点。当该选项无效时，则在选取对象时，光标定位于选取对象时，光标所指向的对象的位置。这里，我们选取该项。3. 字符串临界值参数执行菜单命令Tools|Preferences，在弹出的Preferences 对话框中，单击Display 选项卡，在Draft thresholds 选项区域的String 文本框中输入构成字符串像素的临界值。该项的作用是当将电路板图缩小至一定比例时，字符串将变为空心矩形框，具体内容将不可见。将此临界值设置为较小数值时，字符串内容将仍可见。这里。我们设置String 值为4pixels。9.5.2 设置布局设计规则在PCB 编辑器下，执行菜单命令Design|Ruler，将弹出如图11.26 所示的Design Ruler（设计规则）对话框。单击Placement 选项卡，可对元件布局设计规则进行设置，它只适合于Cluster Placer 自动布局方式。Ruler Classes（规则分类）栏中包含电路板中有关元件布局方面的一些规则，右方区域和下方区域分别是Ruler Classes 栏处于选取状态设计规则的说明信息和包含的具体内容。下面我们介绍Ruler Classes 栏中列出的五类规则的具体含义。1. Component Clearance Constraint（元件间距临界值）规则用于设置元件之间的最小间距，如图11.26 所示。在默认状态下，设计规则列表中已经存在一条设计规则，单击右下角的Properties（属性）按钮，弹出如图11.27 所示的Component Clearance 设置对话框。在Gap（间隙）文本框输入元件间距设定值，默认值为10mil。在Check Mode（检测模式）的下拉框中选择检测模式，包括三种检测模式，具体功能如下： Quick Check（快速检测）：以元件的封装外形框为检查目标。 Multi Layer Check（多层检测）：除包含Quick Check 的项目外，当电路板为双面放置元件时，把针脚式元件的焊盘也列入检查目标中。另外，该模式还接受针脚式元件与表面粘贴式元件的混合式设计。 Full Check（完全检测）：当电路板中有很多圆形或不规则形状的元件时使用。2. Component Orientations Ruler（元件放置角度）规则用于设置布置元件时的放置角度。在图11.26 中的规则类别框中选取Component Orientations Ruler 项，单击右下角的Add 按钮，弹出元件放置方向对话框，可选的方向包括任意角度。3. Net to Ignore（网络忽略）规则用于设置在利用Cluster Placer 方式进行自动布局时，应该忽略哪些网络走线造成的影响，这样可以提高自动布局的速度与质量。规则类别框中选取Net to Ignore 项，单击Add 按钮，弹出Net to Ignore 对话框，从Filter kind 下拉列表框中选择Net 选项，在Net 下拉框中选择忽略的网络。一般将接地和电源网络忽略掉。4. Permitted Layer Ruler（允许元件放置层）规则用于设置允许元件放置的电路板层。在图11.26 中的规则类别框中选取Permitted Layer Ruler 项，单击Add 按钮，弹出Permitted Layer Ruler 对话框。在左边的Filter kind 下拉列表框选择用于该规则的适用范围，右边栏中的Top Layer 和Bottom Layer 复选框用于设置是否允许在顶层和底层放置元件。这里，我们设置所有的元件都放在顶层。5. Room Definition（定义房间）规则用于设置定义房间的规则。在图11.26 中的规则类别框中选取Room Definition 项，单击Add 按钮，弹出如图11.31 所示的Room Definition 对话框。在Ruler Attribute 选项区设置房间的范围，在x1，y1 文本框中指定房间的顶点坐标，在x2， y2 文本框中指定房间的顶点对角点的坐标。在下边的第一个下拉列表框设置适用的层，默认为顶层。第二个下拉框中有两个选项，Keep Objects Inside（将对象限制在房间的内部）和Keep Objects Outside（将对象限制在房间的外部）。有关房间的概念和操作详见10.1.13 节。9.5.3 手工定位元件手工布局是设计者按照自己的意图去布局，对于比较复杂的电路，手工布局不一定合理，且效率较低。而自动布局是系统按照一定的算法去布局，虽然有一定的合理性，但总不能完全体现设计者的布局意图。如何把二者结合起来呢？那就是在自动布局之前，先把一些元件的位置固定下来，在自动布局时，不再对这些元件进行布局，这就是手工定位元件，也称元件的预布局。具体的操作步骤如下： 在装入网络表后，元件也随之放置到预先绘制好的电气边界中，从图11.23 中可以看出，元件重叠在一起的，很难分别出哪一个具体元件。执行菜单命令Edit|Move|Component，光标变成十字形，移动光标到到重叠的元件上，单击鼠标左键，或将光标移到元件上，直接按住鼠标左键，系统均弹出一个列有元件的菜单。 在菜单中选择需要定位的元件，该元件变成高亮，移动光标，元件也随之移动。单击鼠标左键，该元件被定位。此时继续移动其它元件。或单击鼠标右键，结束命令状态。 用鼠标左键双击需定位的元件，在弹出的元件属性对话框中，选取Locked 复选框，使该元件被锁定，不参与自动布局。去掉选择Locked 选项，该元件仍可参与自动布局。9.5.4 自动布局自动布局的参数和规则设置完毕，就可以进入自动布局操作了，步骤如下： 在自动布局之前，执行菜单命令Edit|Origin|Reset，恢复原点为绝对原点。 执行菜单命令Tools|Auto Placement|Auto Placer。 执行命令后，系统弹出如图11.35 所示的自动布局对话框。对话框中显示了两种自动布局方式，每种方式所使用的计算和优化元件位置的方法不同，介绍如下： Cluster Placer：群集式布局方式。根据元件的连通性将元件分组，然后使其按照一定的几何位置布局。本节介绍的自动布局的规则就是为该方式设置的。这种布局方式适合于元件数量较少（小于100）的电路板设计。在下方有一个Quick Component Placement 复选框，选取它，布局速度较快，但不能得到最佳布局效果。 Statistical Placer：统计式布局方式。使用统计算法，遵循连线最短原则来布局元件，无需另外设置布局规则。这种布局方式最适合元件数目超过100 的电路板设计。如选择此布局方式，将弹出对话框，各选项的含义介绍如下： Group Components 复选框：将当前网络中连接密切的元件合为一组，布局时作为一个整体来考虑。建议如果电路板上没有足够的面积，就不要选取该项 Rotate Components 复选框：根据布局的需要将元件旋转。 Power Nets 文本框：在该文本框输入的网络名将不被列入布局策略的考虑范围，这样可以缩短自动布局的时间，电源网络就属于此种网络。在此输入电源网络名称。 Ground Nets 文本框：其含义同Power Nets 文本框。在此输入接地网络名称。 Grid Size：设置自动布局时的栅格间距。默认为20mil。注意，采用统计式布局方式，它不是直接在PCB 文件上运行，而是打开一个临时布局窗口（生成一个Place1.Plc 的文件）。当出现一个标有Auto-Place is Finished 的信息框时，单击OK 按钮，将出现Design Explorer 对话框，提示是否将自动布局的结果更新到PCB 文件中。单击Yes 按钮，更新后系统返回到PCB 文件窗口。对于本章的例子，因为元件较少，故选择群集式元件布局方式。特别注意，在自动布局之前，必须先确定电路板的电气边界，且将当前坐标原点恢复为绝对原点。9.5.5 网络密度分析元件的布局是否合理，决定了自动布线是否能够成功，对于复杂电路的PCB 设计，尤为重要。网络密度就是布局时元件排列的疏密度。我们可以采用对电路板的网络密度进行分析，看一看电路板的布局是否合理。对布局后的电路板图，执行菜单命令Tools|Density Map（密度图），系统将对电路板的网络密度进行分析。按下END 键，可清除密度分析图。图中颜色深浅的差异，代表了PCB 图上网络密度的差异，绿色代表低密度，黄色代表中密度，红色代表高密度。在正常情况下，网络密度的差异不应太大，否则，会认为元件的布局不合理。对于红色区域，元件密度过大，导致元件的发热较集中，会降低元件的使用寿命和电路板的稳定性，设计者应认真分析考虑。但网络密度分析的结果仅作为布局的参考依据，具体情况应具体分析。9.5.6 手工调整元件布局在图中，原来在网络表装入时重叠的元件已经排列开来，但它们在电路板上的布局并非十分合理，元件的标注字符显得杂乱不美观，所以我们要采用手工方法对布局进一步调整。手工调整布局包括对元件和元件标注字符的调整。对元件的调整主要是对元件进行选取、移动、旋转和排列等操作，而对元件标注字符的调整是对标注字符进行移动、旋转等操作。下面，重点讲解对元件的剪切、复制、粘贴和删除操作。1. 一般粘贴操作（1）剪切操作先选取元件，然后执行菜单命令Edit|Cut，或单击主工具栏的按钮，则将选取的元件直接移入到剪贴板中，同时电路图上所选元件也被删除。（2）复制操作先选取元件，然后执行菜单命令Edit|Copy，则将选取的元件复制一份，放入剪贴板中。（3）粘贴操作执行菜单命令Edit|Paste，或单击主工具栏的按钮，则将剪贴板中的内容作为副本复制到电路板图中。2特殊粘贴操作特殊粘贴操作可以将剪贴板的内容按照设定好的方式放置到电路板中。我们可以利用这种功能来自动地放置具有重复性的元件，如多个电阻。（1）特殊粘贴的操作步骤 利用剪切或复制功能将需粘贴的对象放置到剪贴板中。 执行菜单命令Edit|Paster Special，启动特殊粘贴，系统将弹出对话框。 设置粘贴属性。所列粘贴方式有： Paster on current：将对象粘贴在当前的工作层。 Keep net name ：将保持对象所属的网络名称。 Duplicate designator：粘贴的对象与原来的对象具有相同的标号。 Add to component class：粘贴的对象与原来的对象属于相同的元件组。 当设置了粘贴属性后，就可以单击Paster 按钮，执行一般的粘贴操作，直接将对象粘贴到目标位置。如果单击Paster Array 按钮，执行阵列式粘贴操作，系统将弹出阵列式粘贴设置对话框。阵列式粘贴的功能与Placement Tools 工具栏的按钮的功能相同。对话框中的各个选项的功能如下： Placement Varaibles 选项区域：其中Item Count 框用于设置重复粘贴的次数；Text Increment 框用于设置所要粘贴的元件标号的增量值。例如，将两个值分别设为设为3 和1，复制的元件为电阻R1，然后执行阵列式粘贴，结果在电路板上出现三个电阻，标号分别为R2、R3、R4。Array Type 选项区域：用来设置阵列粘贴类型。Circular 选项为圆形放置；Linear 选项为线形放置。Circular Array 选项区域：在选取了Circular 项时有效，用于设置圆形放置时各对象间隔的角度。其中选取Rotate Item to Match 复选框时，表示要适当旋转对象；Spacing（degrees）框用来设置对象间隔的角度。 Linear Array 选项区域：在选取了Linear 项时有效，用于设置线形放置对象时个对象的间隔。其中X-Spacing 框用来设置X 方向的的间隔（正数从左到右放置，负数从右到左放置）；Y-Spacing 框用来设置Y 方向的间隔（正数从下向上放置，负数从上向下放置）。3. 删除操作(1) 使用Clear 命令删除使用Clear 命令删除某个对象的操作步骤如下： 删除之前，先选取要删除的对象，如导线、元件、焊盘、字符串和过孔等。 执行菜单命令Edit|Clear，被选取的对象立即被删除。(2) 使用Delete 命令删除与Clear 命令不同的地方，在执行Delete 命令之前不需要选取对象。操作步骤如下： 首先执行菜单命令Edit|Delete。 光标变成十字形，将光标移到所要删除的对象上，单击鼠标左键即可。(3) 几种删除导线的方法 第一种方法删除一个导线段：执行菜单命令Edit|Delete，光标变成十字形，移到要删除的导线上，如果导线在当前层上，光标会出现空心八边形；如果导线不在当前层，将光标移到导线的中间，然后单击鼠标左键即可。 第二种方法删除两焊盘之间的导线：执行菜单命令Edit|Select|Physical Connection，光标变成十字形，移到要删除的导线上，光标出现空心八边形，单击鼠标左键，选取两焊盘之间的导线，再单击鼠标右键，光标恢复原形。此时，按下Ctrl+Delete 键，两焊盘之间的导线被删除。 第三种方法删除相连接的导线：执行菜单命令Edit |Select|Connected Copper，光标变成十字形，移到要删除的导线上，光标出现空心八边形，单击鼠标左键，你会发现，与该导线有连接关系的所有导线均被选取，再单击鼠标右键，光标恢复原形。然后按下Ctrl+Delete 键，完成导线删除。 第四种方法删除同一网络上的所有导线：执行菜单命令Edit|Select|Net，光标变成十字形，移到被删除网络上的任意一条导线段上，光标出现空心八边形，单击鼠标左键，则该网络上的导线均被选取，再单击鼠标右键，光标恢复原形。然后按下Ctrl+Delete 键，即可删除该网络上所有的导线。9. 6 自动布线完成元件的布局工作后，就可以进入自动布线操作了。自动布线是指系统根据设计者设定的布线规则，依照网络表中的各个元件之间的连线关系，按照一定的算法自动地在各个元件之间进行布线。从图中可以看出，各元件焊盘之间已经存在连线（Connection），这种线，俗称叫飞线。飞线只是在逻辑上表示各元件焊盘间的电气连接关系，而布线是根据飞线指示的电气连接关系来放置铜膜导线。一般情况下，Protel 99 SE 的自动布线功能能够自动地分析当前的PCB 文件，并选择最佳布线方式，但在自动布线之前，设置布线的规则也是十分必要的。9.6.1 规则的适用范围在自动布线的每一类规则中，都有规则的适用范围（Rule scope）这一项。规则的作用对象包括整个电路板（Whole Board）、工作层（Layer）、元件（Component）、元件类（Component Class）、网络（Net）、网络类（Net Class）、指定区域（Region）、焊盘（Pad）、过孔（Via）等共16 种。规则的适用范围就是设置规则的作用对象。下面就介绍几种常用的规则适用范围的设置。1整个电路板（Whole Board）在默认情况下，规则的适用范围均为整个电路板，如图11.46 所示，它包括电路板上所有的对象。2工作层（Layer）用鼠标左健单击图中的Filter Kind（过滤类型）下拉框中下拉按钮，在弹出的选择菜单中，选取Layer，则Rule Scope 选项区域的内容发生变化，如图11.47（a）所示。在Layer 下拉列表中选择规则适合的层。单击And（与）按钮，对话框变为如图所示，两个对象之间为“与” 关系。3网络（Net）选择此项后，规则的适用范围为指定的网络，在Layer 下拉列表中选择所需网络名。4网络类(Net Class)（1）类的概念类（Class）就是一组具有类似性质的相同对象的集合。例如，网络类就是一组具有类似性质的网络的集合。在Protel 99 SE 中共提供了四种类，即网络类（Net Class）、元件类(Component Class)、点到点类（ From -to Class）和焊盘类（Pad Class）。（2）新建、修改和删除类执行菜单命令Design|Classes，系统弹出如图11.49 所示的Object Classes（对象类）对话框。对话框中有Net、Component、From-to 和Pad 共四个选项卡，对应上面提到的四种类；底部有Add、Edit、Delete 和Select 四个按钮，对应四种类的操作。以网络类为例，四种操作的功能如下： 新建类：单击Add 按钮，弹出如图11.50 所示的Edit Net Class 对话框。在对话框上方的Name文本框输入该类的名称。在对话框的左边是备用成员列表框，对话框的右边是成员列表框。两个列表框中间的操作按钮可以在两边进行成员的调配。使用 按钮，可将备用成员全部送入成员列表中；使用 按钮，就可将其送入类成员列表中；单击某个类成员，然后使用 按钮，就可将其送回到备用成员列表中。 类的编辑、删除和选取操作：新建一个网络类后，其类名在图11.49 的Object Classes 对话框中的类名列表框中显示。选取类名，然后单击Edit 按钮，就会打开如图1.52 所示的对话框，可以在此修改类成员列表；单击Delete 按钮，就可以把该类删除；单击Select 按钮，就可使属于该类的网络在PCB 图中处于选取状态。在其它三个类中，除元件类有一个类生成器（Class Generator），可以方便快捷的生成元件类之外，其它的操作与网络类相似，这里不再赘述。5指定区域（Region）选择此项后，规则的适用范围为指定的区域，如图11.51 所示。单击Define 按钮，立即切换到PCB工作窗口，光标变成十字形，用光标选定规则的适用范围，选定矩形区域的对角坐标值回填到图11.51 中。6指定焊盘（Pad）选择此项后，规则的适用范围为指定的焊盘，如图11.52 所示。在Pad 下拉列表中选取适合的焊盘名。9.6.2 设置自动布线规则在PCB 编辑器中，执行菜单命令Design|Rules，将弹出如图11.53 所示的的Design Rules（设计规则）对话框。在对话框中列出了六大类设计规则，除Placement 选项卡在自动布局设计规则中已经讲解过，与自动布线有关的规则主要在Routing 选项卡中。单击Add 按钮，可添加新的规则；单击Properties 按钮，可查看已存在规则的属性。在一般情况下，使用系统提供的自动布线规则的默认值，就可以获得比较满意的自动布线效果，但了解和学会设置各种设计规则，会使自动布线的效果更加完美。各项自动布线规则的设置如下。1. 设置安全间距（Clearance Constraint）安全间距用于设置同一个工作层上的导线、焊盘、过孔等电气对象之间的最小间距。Clearance Constraint 设置对话框中，设置内容包括两部分： Rule Scope（规则的适用范围）：一般情况下，指定该规则适用于整个电路板（Whole Board）。 Rule Attributes（规则属性）：用来设置最小间距的数值（如10mil）及其所适用的网络，包括DifferentNets Only（仅不同网络）、Same Net Only（仅同一网络）和Any Net（任何网络）。这里，本章例子采用的安全间距为10mil，该规则适用整个电路板。2. 设置布线的拐角模式（Routing Corners）该项规则主要用于设置布线时拐角的形状及拐角走线垂直距离的最小和最大值。在Style 下拉框中，有3 种拐角模式可选，即45 Degrees（45 度角）、90 Degrees（90 度角）和Round（圆角）。系统中已经使用一条默认的规则，名称为RoutingCorners，适用于整个电路板，采用45 度拐角，拐角走线的垂直距离为100mil。本章例子采用该默认规则。3. 设置布线工作层（Routing Layers）该项规则用于设置布线的工作层及在该层上的布线方向。如图11.56 所示的布线工作层对话框，在右侧的列表框中列出了32 个信号层。我们在前面已经设置了顶层和底层两个工作层为布线层，所以在图中只有顶层和底层有效，其它层为灰色无效。各个层右边的下拉框中列出了布线方向，包括Horizontal（水平方向）、Vertical（垂直方向）、Any（任意方向）等共十种。例如，顶层设置为水平方向，表示该工作层布线以水平为主；底层设置为垂直方向，表示该工作层布线以垂直为主。无论如何设置，双层板的顶层与底层的布线方向必须相反，否则电路板会产生分布电容效应。如果是单层布线，可以设置顶层为Not Used，底层的布线方向为Any。本章例子采用双层板布线，顶层为水平方向布线，底层为垂直方向布线。4. 设置布线优先级（Routing Priority）该项规则用于设置各布线网络的优先级（布线的先后顺序）。系统共提供了0100 共101 个优先级，数字0 代表优先级最低，数字100 代表优先级最高。如图11.57 所示的布线优先级设置对话框中，在Routing Attribute 选项区域的Routing Priority 框中设置优先级。一般采用默认设置即可。5. 设置布线的拓扑结构（Routing Topology）该项规则用来设置布线的拓扑结构。拓扑结构是指以焊盘为点，以连接各焊盘的导线为线，则点和线构成的几何图形称拓扑结构。在PCB 中，元件焊盘之间的飞线连接方式称为布线的拓扑结构。在布线拓扑结构设置对话框中，在Routing Attribute 的下拉框中有7 种拓扑结构可供选择，如Shortest（最短连线）、Horizontal（水平连线）、Vertical（垂直连线）等。系统默认的拓扑结构为Shortest。本章例子采用最短连线拓扑结构。另外，执行菜单命令Design|From-To Editor，可以自行定义和修改布线的拓扑结构。6. 设置过孔类型（Routing Via Style）该项规则用于设置过孔的外径（Diameter）和内径（Hole Size）的尺寸。过孔类型设置对话框中，在Rule Attributes 选项区域，设置过孔的外径和内径的Min（最小值）、Max（最大值）和Preferred（首选值）。首选值用于自动布线和手工布线过程。本章例子采用默认值。7. 设置布线宽度（Width Constraint）该项用于设置布线时的导线宽度。在如图11.60 所示的布线宽度设置对话框的Rule Attributes 选项区域中，设置布线宽度的最小值（Minimum Width）、最大值（Maximum Width）和首选值（Preferred Width）。首选值用于自动布线和手工布线过程。本章例子采用默认值。以上几项布线规则，可根据你在布线时的具体要求来设置，也可采用系统的默认值。在自动布线规则类中，还有三项规则的设置与SMD 元件有关，一般较少用到，这里不再赘述。9.6.3 保护预布线自动布线是按照一定规则由系统自动进行，所布导线的位置、走向不由人的意愿决定。对有些元件或网络的走线，设计者如果要按照自己的要求去布线，可在自动布线之前采用手动方式提前布线，我们称之为预布线，然后再运行