第9章Proteus ARES的PCB設(shè)計(jì)_3

1、第9章 Proteus ARES的PCB設(shè)計(jì)v9.1 Proteus ARES編輯環(huán)境9.1.1 Proteus ARES工具箱圖標(biāo)按鈕9.1.2 Proteus ARES菜單欄v9.2 印制電路板(PCB)設(shè)計(jì)流程v9.3 為元件指定封裝v9.4 元件封裝的創(chuàng)建9.4.1 放置焊盤9.4.2 分配引腳編號9.4.3 添加元件邊框v9.5 網(wǎng)絡(luò)表的導(dǎo)入v9.6 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置9.6.1 設(shè)置電路板的工作層9.6.2 環(huán)境設(shè)置9.6.3 柵格設(shè)置9.6.4 路徑設(shè)置v9.7 編輯界面設(shè)置 9.7.4 元件封裝保存v9.8 布局與調(diào)整9.8.1 自動(dòng)布局9.8.2 手工布局9.8.3 調(diào)整元件標(biāo)注v

2、9.9 設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)置9.9.1 設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則9.9.2 設(shè)置默認(rèn)設(shè)計(jì)規(guī)則v9.10 布線9.10.1 手工布線9.10.2 自動(dòng)布線9.10.3 自動(dòng)整理v9.11 設(shè)計(jì)規(guī)則檢測v9.12 后期處理及輸出9.12.1 PCB敷銅9.12.2 PCB的三維顯示9.12.3 PCB的輸出v9.13 多層PCB電路板的設(shè)計(jì)9.8 布局與調(diào)整布局與調(diào)整Proteus軟件提供自動(dòng)布局和手工布局兩種方式。在進(jìn)行布局時(shí)，推薦使用自動(dòng)布局和手工布局相結(jié)合的方式，即先使用自動(dòng)布局，然后進(jìn)行手工調(diào)整。 v9.8.1 自動(dòng)布局自動(dòng)布局v我們首先針對如圖9-18所示已導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表之后的ARES界面進(jìn)行層的設(shè)置和相關(guān)系

3、統(tǒng)設(shè)置，然后，進(jìn)行如下具體操作。v(1) 在自動(dòng)布局之前需要先畫一個(gè)板框。在ARES左側(cè)的工具箱中選擇 ，從主窗口底部左下角下拉列表框中選擇“Board Edge”(黃色)，在適當(dāng)?shù)奈恢卯嬕粋€(gè)矩形，作為板框。如果以后想修改這個(gè)板框的大小，需要再次單擊“2D Graphics Box”中的矩形符號 ，在板框的邊框上右鍵單擊，這時(shí)會出現(xiàn)控制點(diǎn)，拖動(dòng)控制點(diǎn)就可以調(diào)整板框的大小了。 (2) 選擇【Tools】【Auto Placer】菜單項(xiàng)，或單擊工具按鈕，彈出“Auto Placer”對話框，如圖9-28所示。圖9-28 自動(dòng)布局對話框在圖9-28所示對話框中，左側(cè)列出了網(wǎng)絡(luò)表中的所有元器件，一般是

4、選擇所有的器件。右側(cè)主要包括以下內(nèi)容：Design Rules 設(shè)計(jì)規(guī)則Placement Grid 布局的格點(diǎn)Edge Boundary 元器件距板框的距離Preferred DIL Rotation 元器件的方向Horizontal 水平Vertical 垂直O(jiān)ptions 選項(xiàng)Push & Shove 推擠元器件Swap Parts 交換元器件Trial Placement Cost Weightings 嘗試擺放的權(quán)值Grouping 群組Ratsnest Length 飛線長度Ratsnest Crossing 飛線交叉Congestion 密集度DIL Rotation 9

5、0 元器件旋轉(zhuǎn)90DIL Rotation 180 元器件旋轉(zhuǎn)180Alignment 排列Restore Defaults 恢復(fù)默認(rèn)值 (3) 單擊“OK”按鈕，元器件就會被逐個(gè)擺放到板框當(dāng)中，如圖9-29所示。圖9-29 自動(dòng)布局的結(jié)果9.8.2 手工布局手工布局手工布局時(shí)，一般先擺放連接器，然后放置集成電路(先放核心部件，如處理器)，最后放置分立元件。具體步驟如下：(1) 在左側(cè)工具箱中單擊按鈕，在元件列表框中分別選擇J1J5，各自擺放在板框內(nèi)靠近板框的位置，這樣便于通過連接器和其他電路板相連。(2) 需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的元器件，將鼠標(biāo)放在元件上，單擊右鍵，如圖9-30所示，選擇相應(yīng)旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)

6、行旋轉(zhuǎn)。或者用“+”、“-”等快捷方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，也可選中圖9-31中“3D Visualization”選項(xiàng)，查看元件的三維效果。(3) 按照同樣方法放置U1U6，然后是其他分立元器件。擺放元器件時(shí)可以進(jìn)行層的切換，以方便把元件放在適當(dāng)?shù)膶?。注意，“Component Side”為頂層，也叫元件面，“Solder Side”為底層，也叫焊接面。常用的進(jìn)行層切換的快捷方式有下面幾個(gè)。“Space”在層對之間切換；“PgDn”選擇當(dāng)前層的下一層；“PgUp”選擇當(dāng)前層的上一層；“Ctrl+PgDn”選擇當(dāng)前層的最后一層；“Ctrl+PgUp”選擇當(dāng)前層的第一層。另外，有幾點(diǎn)需要補(bǔ)充說明:光標(biāo)

7、放在任意元件的任一引腳時(shí)，顯示屏底部的狀態(tài)欄將顯示該引腳的相關(guān)信息。如光標(biāo)放在J1的第9引腳處，狀態(tài)欄顯示為按鈕后，可直接單擊元件編輯其屬性。選中元件屬性中的“Lock Position”選項(xiàng)時(shí)為鎖定其位置。圖9-30 編輯元件下拉框 圖9-31 J2的三維顯示效果工具可對已選中元件進(jìn)行復(fù)制、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和刪除。(4) 手工布局的最終效果如圖9-32所示。圖9-32 手工布局的最終效果9.8.3 調(diào)整元件標(biāo)注調(diào)整元件標(biāo)注如果元件的標(biāo)注不合適，雖然大多不會影響電路的正確性，但是對于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的電路設(shè)計(jì)人員來說，電路板的版面的美觀也是很重要的。因此，用戶有必要按如下步驟對元件標(biāo)注加以調(diào)整。(1) 右

8、鍵單擊元件U2，單擊元器件序號，則彈出“Edit Part Id”對話框，如圖9-33所示?？尚薷膬?nèi)容有：“String”元器件序號；“Layer”所在的層；“Rotation”旋轉(zhuǎn)角度；“Height”標(biāo)注的高度；“Width”標(biāo)注的寬度。 (2) 按照以上內(nèi)容修改后，單擊“OK”確定，并關(guān)閉對話框。(3) 需要移動(dòng)元器件標(biāo)注時(shí)，單擊并按住鼠標(biāo)不放，拖動(dòng)標(biāo)注到適當(dāng)?shù)奈恢眉纯?。圖9-33 編輯元件標(biāo)注對話框9.9.1 設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則完成了印制電路板的布局，便進(jìn)入電路板的布線過程。一般來說，用戶先是對電路板布線提出某些要求，然后按照這些要求來設(shè)置布線設(shè)計(jì)規(guī)則，設(shè)置完布線規(guī)則后，程序?qū)⒁?/p>

9、據(jù)這些規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)布線。因此，自動(dòng)布線前，首先要進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則的參數(shù)設(shè)置，預(yù)置布線規(guī)則的合理與否將直接影響布線的質(zhì)量和成功率。9.9 設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)置具體步驟如下。(1) 選擇【System】【Set Strategies】菜單項(xiàng)，彈出“Edit Strategies”對話框，如圖9-34所示。其主要包括以下內(nèi)容：Strategy 策略，可以選擇POWER層、SIGNAL層或BUSPriority 優(yōu)先級Trace Style 導(dǎo)線類型Via Style 過孔類型Neck Style 頸型導(dǎo)線的類型 Pair1(Hoz) 層對1的水平布線 (Vert)層對1的垂直布線 Vias 過孔

10、 Normal 一般過孔 Top Blind 頂層盲孔圖9-34 設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則對話框 Bottom Blind 底層盲孔 Buried 埋孔Tactics 策略 Power 電源屬性的層 Bus 總線 Signal 信號層Corners 導(dǎo)線的拐角 Optimize 最優(yōu)化 Diagonal 斜線Design Rules 設(shè)計(jì)規(guī)則 Pad-Pad Clearance 焊盤與焊盤的間距 Pad-Trace Clearance 焊盤與導(dǎo)線的間距 Trace-Trace Clearance 導(dǎo)線與導(dǎo)線的間距 Graphics Clearance 圖形間距 Edge/Slot Clearance 板邊

11、沿/槽間距 Apply Default 使用默認(rèn)設(shè)置 Copy To All 復(fù)制到所有層Ratsnest Colour 飛線的顏色 Hidden 是否隱藏飛線(2) 在“Strategy”的下拉列表中選擇“POWER”，“Trace Style”的下拉列表中選擇“T25”，“Via Style”的下拉列表中選擇“V50”。(3) 在“Strategy”的下拉列表中選擇“SIGNAL”，“Trace Style”的下拉列表中選擇“T10”，“Via Style”的下拉列表中選擇“V40”。(4) 設(shè)置后，單擊“OK”，關(guān)閉“Edit Strategies”對話框。 9.9.2 設(shè)置默認(rèn)設(shè)計(jì)規(guī)則

12、設(shè)置默認(rèn)設(shè)計(jì)規(guī)則如果對電路板沒有特殊要求，就可以使用默認(rèn)設(shè)置，具體方法是選擇圖9-34中的“Apply Default”，但默認(rèn)的設(shè)計(jì)規(guī)則也可以由用戶進(jìn)行設(shè)定，具體方法如下：選擇【System】【Set Default Rules】菜單項(xiàng)，彈出“Default Design Rules”對話框，如圖9-35所示。在圖9-35的對話框中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，然后單擊“Apply to All Strategies”，即可應(yīng)用該對話框中的默認(rèn)設(shè)計(jì)規(guī)則。圖9-43 默認(rèn)設(shè)計(jì)規(guī)則對話框9.10 布布 線線布線就是在電路板上放置導(dǎo)線和過孔，并將元件連接起來。前面講述了設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)置，當(dāng)設(shè)置了布線的規(guī)則后，就可以

13、進(jìn)行布線操作了。Proteus ARES提供了交互手動(dòng)布線和自動(dòng)布線兩種方式，這兩種布線方式不是孤立使用的，通常可以結(jié)合在一起使用，以提高布線效率，并使PCB具有更好的電氣特性，也更加美觀。9.10.1 手工布線手工布線Proteus ARES提供了許多有用的手工布線工具，使得布線工作非常容易。另外，盡管自動(dòng)布線器提供了一個(gè)簡單而強(qiáng)大的布線方式，然而自動(dòng)布線的結(jié)果仍有不盡如人意之處，所以很多專業(yè)的電路板布線人員還是非常青睞手動(dòng)去控制導(dǎo)線的放置。下面仍以圖9-32所示電路為例來講述如何進(jìn)行手動(dòng)布線。(1) 選擇【View】【Layers】菜單項(xiàng)，彈出“Displayed Layers”對話框，選

14、擇“Ratsnest”和“Vectors”，顯示飛線和向量。 (2) 在ARES窗口左側(cè)工具欄中單擊按鈕，到列表框中選擇合適的導(dǎo)線類型(如T10)，再從主窗口底部左下角下拉列表框中 選擇當(dāng)前編輯層，然后單擊一個(gè)焊盤，作為布線的起點(diǎn)，沿著飛線的提示開始布線。與該焊盤連接的飛線以高亮顯示，到達(dá)目標(biāo)引腳后左鍵單擊完成布線。(3) 需要?jiǎng)h除導(dǎo)線時(shí)，在ARES窗口左側(cè)工具欄中單擊按鈕， 然后選中需要?jiǎng)h除的導(dǎo)線，按“Delete”鍵刪除?；蚴褂糜益I快捷菜單，選擇“Delete Route(s)”刪除導(dǎo)線。 (4) 單擊已布好的線，該Trace以高亮顯示，點(diǎn)右鍵彈出如圖9-36所示快捷菜單。Drag Rou

15、te(s) 拖動(dòng)連線Modify Route 修改連線Delete Route(s) 刪除導(dǎo)線Edit Via Properties 編輯過孔屬性Delete Via 刪除過孔Copy Route 復(fù)制連線Move Route 移動(dòng)連線Change Layer 改變層 Change Trace Style 改變連線類型 Change Via Style 改變過孔類型 Mitre 轉(zhuǎn)折帶倒角Unmitre 轉(zhuǎn)折不帶倒角Set Mitre Depth 設(shè)定倒角的寬度 Trim to vias 截取到過孔Trim to current layer截取到當(dāng)前層Trim to single segmen

16、t 截取一段Trim manually 手動(dòng)截取 (5) 當(dāng)同一層中出現(xiàn)交叉線時(shí)，需要添加過孔。添加過孔的方法一般有兩種，一種是在手工放置導(dǎo)線的過程中，走到需要添加過孔的位置，雙擊添加過孔；另一種方法是，選擇ARES窗口左側(cè)工具欄中按鈕，然后在編輯區(qū)內(nèi)雙擊也可添加過孔。光標(biāo)放在過孔上，右鍵單擊，在彈出的快捷菜單中選擇“Edit Via Properties”，即可打開過孔的屬性對話框，如圖9-37所示，具體包括過孔的起始層和結(jié)束層，過孔類型，過孔的網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)需要對其進(jìn)行修改。圖9-37 過孔屬性對話框 (6) 按照同樣的方法將所有的線一一布完。圖9-36 連線屬性框 vProt

17、eus ARES基于網(wǎng)格的布線既靈活又快速，并能使用任何導(dǎo)線密度或孔徑寬度，以90或45在18層上布線。在電子世界最近的PCB軟件評論上排列A類。v布線參數(shù)設(shè)置好后，就可以利用Proteus ARES提供的布線器進(jìn)行自動(dòng)布線了，執(zhí)行自動(dòng)布線的方法如下。 v(1) 選擇【Tools】【Auto Router】菜單項(xiàng)，或者單擊工具按鈕 即可彈出如圖9-38所示的自動(dòng)布線設(shè)置對話框。9.10.2 自動(dòng)布線自動(dòng)布線 圖9-38對話框中主要包含以下內(nèi)容： Grid 柵格 Routes 布線的對象 All 全部自動(dòng)布線 Tagged 對做標(biāo)記部分進(jìn)行自動(dòng)布線 Untagged 對沒做標(biāo)記部分進(jìn)行自動(dòng)布線

18、Router Options 布線器選項(xiàng) Routing Pass 要求布線通 Tidy Pass 整理線路圖9-38 自動(dòng)布線設(shè)置對話框Protect manual track 保護(hù)手工布線(即保持手 工布的線不變)Rip-up and Retry Routing 撤銷與重新布線Enable Rip-up and Retry 允許撤銷和重新布線Auto-tidy on Stalemate 遇到僵局自動(dòng)整理Infinite Retry 無窮次重試Edit Strategies 編輯設(shè)計(jì)規(guī)則可根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)置。另外，單擊“Set Strategies”按鈕，設(shè)置布線策略(即設(shè)計(jì)規(guī)則)，打開如圖9-34所示對話框，按照此圖也可分別設(shè)置“POWER”和“SIGNAL”的設(shè)計(jì)規(guī)則。(2) 按照上圖完成設(shè)置之后，單擊“OK”關(guān)閉對話框，并開始自動(dòng)布線，布完之后的效果如圖9-39所示。圖9-39 自動(dòng)布線之后的效果(3) 在布線的過程中，狀態(tài)欄實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的操作，按下“Esc”鍵即可隨時(shí)停止布線。布線過程中有時(shí)會遇到無法處理的連線沖突，使布線陷入僵