《EDA 技术基础 第2版 教学课件 ppt 作者 郭勇 EDA技术基础(2)--第9章 PCB自动布线》由会员分享，可在线阅读，更多相关《EDA 技术基础 第2版 教学课件 ppt 作者 郭勇 EDA技术基础(2)--第9章 PCB自动布线（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械工业出版社同名教材 配套电子教案,EDA技术基础（第2版）,制作：福建信息职业技术学院 郭勇,第9章 PCB自动布线,本章要点 9.1 从原理图到印制板 9.2 元件自动布局 9.3 布线规则设置与自动布线 9.4 PCB设计技巧 9.5 印制板输出,本章要点, PCB自动布线的流程 网络表文件的调用与元件匹配 元件自动布局及调整 自动布线参数设置及自动布线 DRC检查与网络表比较 PCB输出,返回,PCB自动布线流程,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化的设计过程，还需要人工的干预才能设计出合格的PCB。
2、PCB自动布线的流程如下。 绘制电路原理图，生成网络表。 在PCB99SE中，规划印制板。 装载原理图的网络表。 自动布局及手工布局调整。 自动布线参数设置。 自动布线。 手工布线调整及标注文字调整。 输出PCB图。采用打印机或绘图仪输出电路板图。,9.1 从原理图到印制板,以下采用图8-1所示的单管放大电路原理图为例进行说明PCB的自动设计，图中的元件封装设置为：电阻为AXIAL0.3、电容为RB.2/.4、三极管为TO-92A。进行PCB自动布线前，应在原理图编辑器中产生该电路的网络表。 9.1.1 通过网络表文件装载元件 在Keepout Layer规划好印制板后，执行菜单DesignL
3、oad Nets载入在原理图设计中生成的网络表文件，屏幕弹出一个对话框，单击【Browse】按钮选择网络表文件（*.net），载入网络表，如图9-1示，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9-2所示。,图9-2中，载入的元件都散开排列在禁止布线边框之外（在Protel99SE SP6之前的版本中，元件堆积在光标处），布线前还必须进行自动布局。,9.1.2 装载网络表文件出错的修改,要保证装载的网络表正确，牵涉到的因素很多，最主要的是元件封装是否存在、网络表是否正确及原理图的元件与PCB中的元件封装的管脚之间是否匹配。 下面以图9-3所示的二极管检波电路为例来说
4、明在载入网络表时出错的修改方法。 图示电路中，二极管的封装设置为DIODE0.4，电阻的封装设置为AXIAL0.3，电容的封装设置为RB.1/.2。,在SCH编辑器中，绘制好电路图，并进行ERC检验，检验正确后，执行菜单DesignCreate Netlist生成网络表文件。 进入PCB99SE，规划印制板后，执行菜单DesignLoad Nets，屏幕弹出装载网络表对话框，选中刚生成的网络表文件，出现图9-3所示的装载信息。 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，而是在于原理图元件与PCB封装的不匹配所引起，这种错误称为网络
5、宏错误，分为警告和错误两类。 本例中，在原理图中将电容封装改为RB.2/.4，重新生成网络表，解决电容封装的错误；在PCB编辑器中将二极管焊盘编号A、K改为1、2，并重新装载网络表文件，此时所有错误消失。,9.1.3 通过“更新PCB”方式由原理图产生PCB文件,Protel99 SE中可以通过“更新PCB”方式由原理图直接产生PCB文件，本节介绍具体的操作方法。 1.在原理图中放置PCB布线指示标记 在原理图绘制中，通过放置PCB布线指示的方式，针对某些连线预先设置印制导线宽度、过孔直径、优先级设置等布线规则内容，这些参数设置可以包含在Protel2格式的网络表中，在PCB设计时自动生效。
6、在SCH99SE中，执行PlaceDirectivePCB Layout，或单击图标 ，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9-4所示。 一般在布线中对电源线和地线都要加粗一些，所以图中针对电源线和地线增加了布线指示标记，预先进行布线规则设置。,2.设置PCB布线指示属性 双击PCB布线指示标记，屏幕弹出图9-5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、优先级、布线层设置等布线规则内容，对话框主要参数如下。,Track Width：用于设置布线的线宽，默认为10mil。 Via
7、Width：设置过孔尺寸，默认为50mil。 Topology：设置PCB上当前导线的走线方式，默认为Shortest（最短连线方式）。 Priority：设置PCB上当前导线的布线优先权，默认为Medium（中级）。 Layer：设置PCB上布线的板层，默认为Undefined（未定义板层），板层可以在信号层、电源层和多层中进行选择，图中选择Bottom Layer。 以上参数设置好后，单击【OK】按钮确认。 至此，原理图中的设置完毕，可以通过“更新PCB”方式由原理图直接产生PCB文件。,3.通过“更新PCB”方式调用元件 在原理图编辑器中执行菜单DesignUpdate PCB，系统将产
8、生一个新PCB文件，如果当前项目文件中已经存在PCB文件，系统弹出图9-6所示的对话框，要求选择需要更新的PCB文件。单击【Apply】按钮，系统将更新选中的文件；单击【Create a new document】按钮，系统将自动产生一个新PCB文件。,选择Create a new document，新建一个PCB文件，屏幕弹更新PCB文件对话框，设置好参数后，单击【Execute】按钮实现PCB同步装入。,4.显示已装入的元件 导入元件后，在工作区中一般看不到导入的元件，这是因为没有对元件进行有效的显示。执行ViewFit Document显示整个文档，屏幕将显示已导入的所有元件，如图9-8
9、所示。,从图中可以看出，所有元件的管脚上都有网络飞线连接，元件整齐地排列在PCB工作区中，由于此时PCB上还没有设置禁止布线区，要进行自动布线，必须手工设置禁止布线区。 采用“更新PCB”方式导入元件，已将布线指示标记中的布线规则设置到当前文件中，此时执行DesignRules查看布线规则是否正确，有问题可进行修改。,返回,9.2 元件自动布局,从图9-2中可以看出，载入元件后，元件排列在禁止布线框外，且为同类元件一字排开，显然这种布局是不符合实际要求的，此时需要将元件分开，放置到合适的位置上，进行元件布局，PCB99SE中提供有自动布局功能。 9.2.1 元件自动布局前的处理 1.布局栅格设
10、置 执行菜单DesignOptions，在弹出的对话框中选择Options选项卡，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 在PCB设计中，缩小显示电路时，字符串经常会变为一个矩形轮廓，这样不利于元件的识别，此时需要减小字符串的阀值参数，以保证字符串以文本形式显示。,执行ToolsPreferences，在弹出的对话框中选择Display选项卡，在Draft thresholds选项区域中，减小Strings中的字符串阀值，可以完整显示字符串内容。 3.元件自动布局参数设置 执行DesignRules，在弹,图9-9 布局参数设置,出的对话框中选中Placement选项
11、卡，屏幕出现图9-9所示的元件布局参数设置对话框。主要设置元件间的最小间距、元件放置的方向、分组形式进行自动布局时应忽略的网络、放置元件的层面、限定或排斥某些特定对象的矩形区域的范围等参数。 由于Protel99SE的布局效果较差，一般只能将元件散开排列，大部分需要手工布局调整，故无需详细设置布线参数，一般选择默认即可。,9.2.2 元件自动布局,自动布局前，必须在Keep out Layer上先规划电路板的电气边界，然后才能载入网络表文件，否则屏幕会提示出错。 执行菜单ToolsAuto PlacementAuto Placer，屏幕弹出自动布局对话框，如图9-10所示，共有3个选项。,图9
12、-10 自动布局对话框,Cluster Placer：组布局方式。该方式根据连接关系将元件分组，然后按照几何关系放置元件组，该方式一般在元件较少的电路中使用。 Statistical Placer：统计布局方式。该方式根据统计算法放置元件，以使元件之间的连线长度最短，该方式一般在元件较多的电路中使用。,Quick Component Placer：快速布局。该选项只有在选中组布局方式时有效。 通常采用统计布局方式（Statistical Placer）。选中后，屏幕弹出图9-11所示的对话框，可以设置元件组、元件旋转、电源网络、地线网络和布局栅格等。,图9-11 统计布局方式下的自动布局设置,
13、Group Component：选中此项，将当前网络中联系密切的元件归于一组。 Rotate Component：选中此项，在元件布局时，允许旋转元件。 Power Nets：指定电源网络名称，该项必须指定，若有多个电源，可用空格隔开，如：VCC +12 +5。,Ground Nets：指定地线网络名称，该项必须指定，如GND。 Grid Size：设置元件自动布局时的栅格间距。,设置完毕，单击【OK】，系统开始自动布局，完成后，弹出一个对话框，提示自动布局完成，如图9-12所示。单击【OK】，屏幕弹出一个对话框，提示是否更新电路板，单击【Yes】，程序更新电路板，退出布局状态，PCB如图9-
14、13所示。 此时各元件之间存在连线，称为网络飞线，体现了节点间的连接关系，但它不是实际连线，布线时要用印制导线来代替。 显然图9-13中的元件布局不理想，元件标号、标称值的方向也不合理，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。,9.2.3 自动布局后的手工调整,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。 1.修改不符合规范的PCB元件焊盘编号 本例中由于三极管的封装中的焊盘编号与原理图中的定义不符，应重新定义焊盘编号。双击要修改编号的焊盘，屏幕弹出焊盘属性对话框，在Designator栏中重新设定
15、编号。 修改编号后，应重新装载网络表，以保证网络飞线的正确。 图9-14所示为三极管的原理图元件管脚和PCB元件焊盘编号的对照图。,2.锁定状态元件的移动 移动锁定状态的元件，屏幕弹出图9-15所示的对话框，提示是否确定移动锁定元件，单击【Yes】确定移动元件。,图9-15 移动锁定元件对话框,3.元件标注的调整 元件布局调整后，一般要相应地调整元件标注，移动和旋转元件标注的方法与调整元件的方法相同。 双击元件标注，屏幕弹出一个对话框，可以编辑元件标注，主要有Text（文字内容）、Height（高度）、Width（宽度）、Font（字体）、Layer（所在工作层面）、Rotation（旋转角度
16、）、Hide（隐藏）、Mirror（镜像）等。 元件的标注一般要保持一致的大小和方向，且元件标注不能压在元件符号和焊盘上。,经过手工调整后的布局图如图9-16所示。 4.3D显示布局图 布局调整结束后，执行菜单ViewBoard in 3D显示元件布局的3D视图，如图9-17所示，观察元件布局是否合理。,返回,9.3 布线规则设置与自动布线,在电路庞大的情况下，如果使用手工布线，不仅效率很低，难度也很大，这时可以充分利用Protel99SE强大的自动布线功能，快速有效地完成布线工作。 9.3.1 常用自动布线规则设置 自动布线前，首先要设置布线规则，设计规则制定后，程序自动监视PCB，检查PCB中的图件是否符合设计规则，若违反了设计规则，将以高亮显示错误内容。 执行DesignRules，屏幕弹出图9-18所示的对话框，此对话框共有六个选项卡，分别设定与布线、制造、高速线路、元件自动布置、信号分析及其它方面有关的设计规则。图中选中的是有关布线的设计规则（Routing），
