protel详细布线规则

174第11章印刷电路板的自动布局与自动布线在第十章，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Protel99SE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。11.1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。以如图11.1所示原理图为例。（该图的元件明细表在4.5.4“练一练”中给出）图11.1电路原理图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，并根据图11.1所示电路来绘制原理图。在原理图编辑器下，选择菜单命令Design|CreateNetlist，用来生成网络表文件，命名为scb.net。该部分操作可参见第7章内容。11.2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。11.2.1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。17511.2.2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Protel99SE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|MechanicalLayers，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DisplayInSingleLayerMode（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：①在工作窗口下方，用鼠标左键单击Mechanical4标签，把当前层切换为Mechanical4。②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。③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如图11.2所示。图11.2绘制电路板的物理边界练一练：打开Scb.pcb文件，创建机械层，根据上面要求的外形尺寸，绘制电路板的物理边界。11.2.3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：①把当前层切换为KeepOutLayer。②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）。绘制好的电路板的电气边界如图11.3所示。176图11.3绘制电路板的电气边界练一练：在Scb.pcb中的禁止布线层，按照上面的要求，绘制电路板的电气边界。11.2.4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：①执行File|New命令，在弹出的对话框中选择Wizards选项卡，如图11.4所示。图11.4新建PCB文件的Wizards选项卡②选择PrintCircuitBoardWizard（印刷电路板向导）图标，单击OK按钮，将弹出如图11.5所示的对话框。图11.5电路板向导③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CustomMadeBoard，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。物理边界电气边界177图11.6选择电路板模板④选择CustomMadeBoard项，单击Next按钮，系统弹出设定电路板相关参数的对话框，如图11.7（a）所示，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。BoundaryLayer：设置电路板边界所在层，默认为KeepOutLayer。DimensionLayer：设置电路板的尺寸标注所在层，默认为MechanicalLayer4。TrackWidth：设置电路板边界走线的宽度。DimensionLineWidth：设置尺寸标注线宽度。KeepOutDistanceFromBoardEdge：设置从电路板物理边界到电气边界之间的距离尺寸。TitleBlock：设置是否显示标题栏。LegendString：设置是否显示图例字符。DimensionLine：设置是否显示电路板的尺寸标注。CornerCutoff：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。InnerCutoff：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。图11.7（a）自定义电路板的参数设置设置完成后，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，如图11.7（b）和11.7（c）所示。178图11.7（b）对电路板的边框尺寸进行设置图11.7（c）对电路板的四个角的开口尺寸进行设置设置完毕，如果在图11.7（a）中的TitleBlock项被选中，系统将弹出如图11.8所示的对话框，可输入电路板的标题块中的信息，包括DesignTitle（设计名称）、CompanyName（公司名称）、PCBPartNumber（电路板编号）、FirstDesignersName（第一设计者姓名）和ContactPhone（联系电话）、SecondDesignersName（第二设计者姓名）和ContactPhone（联系电话）。图11.8输入标题块中的有关信息⑤单击Next按钮，将弹出如图11.9所示对话框，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：TwoLayer-PlatedThroughHole：两个信号层，过孔电镀。TwoLayer-NonPlated：两个信号层，过孔不电镀。FourLayer：4层板。SixLayer：6层板。EightLayer：8层板。SpecifythenumberofPower/Groundplatesthatwillbeusedinadditiontothelayersabove：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。179图11.9设置信号层的层数及类型等参数⑥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。图11.10设置过孔类型⑦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-mountcomponents），还要设置元件是否在电路板的两面放置，如图11.11（a）所示；如选择针脚式元件（Through-holecomponents），还要设置在两个焊盘之间穿过导线的数目，如图11.11（b）所示，有OneTrack、TwoTrack和ThreeTrack三个选项。图11.11（a）选择表面粘贴式元件时的设置图11.11（b）选择针脚式元件时的设置⑧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：MinimumTrackSize：设置最小的导线尺寸。MinimumViaWidth：设置最小的过孔外径直径。MinimumViaHoleSize：设置过孔的内径直径。MinimumClearance：设置相邻走线的最小间距。图11.12设置最小的尺寸限制180⑨单击Next按钮，弹出是否作为模板保存的对话框，如图11.13所示。如果选择此项，再输入模板名称和模板的文字描述。图11.13保存为模板文件⑩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，如图11.14所示，该电路板已经规划完完毕。图11.14利用向导生成的PCB练一练：1．利用电路板生成向导，新建一块2000mil×1600mil的矩形电路板，四个角开口，尺寸为200milX200mil，板的内部无开口，双层板，过孔电镀，使用针脚式元件，导线最小宽度为20mil，元件管脚间只允许穿过一条导线。2．利用电路板生成向导，新建一块圆形电路板，半径为1000mil，双层板，表面粘贴式元件较多，双面放置元件，最小导线宽度为10mil。3．利用电路板生成向导，生成本章例子所需电路板。长为1770mil，宽为1490mil；物理边界和电气边界间隔50mil；电路板的四角及内部无开口；双层板，过孔电镀，使用针脚式元件，导线最小宽度为10mil，元件管脚间只允许穿过一条导线。11.3PCB元件库11.3.1PCB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电路板边界图例字符标题栏刻度尺标注尺寸181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Protel99SE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。①二极管元件：其SCH元件与PCB元件的引脚编号是不同的，如图11.15所示。(a)(b)图11.15二极管的SCH元件与PCB元件②三极管元件：