ARES_7_Professional教程

第9章ProteusARES的PCB 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 9.1ProteusARES编辑环境9.1.1ProteusARES工具箱图标按钮9.1.2ProteusARES菜单栏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9.4.1放置焊盘9.4.2分配引脚编号9.4.3添加元件边框9.5网络表的导入9.6系统 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 设置9.6.1设置电路板的工作层9.6.2环境设置9.6.3栅格设置9.6.4路径设置9.7编辑界面设置9.4.4元件封装保存9.8布局与调整9.8.1自动布局9.8.2手工布局9.8.3调整元件标注9.9设计规则的设置9.9.1设置设计规则9.9.2设置默认设计规则9.10布线9.10.1手工布线9.10.2自动布线9.10.3自动整理9.11设计规则检测9.12后期处理及输出9.12.1PCB敷铜9.12.2PCB的三维显示9.12.3PCB的输出9.13多层PCB电路板的设计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、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)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的设计顺序来安排。基于高性能网表的ARESPCB(ARES，AdvancedRoutingandEditingSoftware)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，能够进行元件自动布局、撤销和重试的，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。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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 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。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。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介绍9.1.1ProteusARES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，系统可提供相应的操作工具。图9-1ProteusARES编辑环境图9-1ProteusARES编辑环境(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。(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选。PolygonalSMTPad按钮：放置多边形单面焊盘。Padstack按钮：放置测试点。(3)二维图形(2Dgraphics)模式图标按钮2DGraphicsLine按钮：直线按钮，用于绘制线。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。9.1.2ProteusARES菜单栏ProteusARES主菜单栏如图9-2所示。图9-2ProteusARES菜单栏各菜单说明如下。“文件”菜单用于新建、保存、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。图9-2ProteusARES菜单栏“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、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、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。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。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。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。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。图9-3原理图Cpu.DSN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。图9-4元件属性对话框图9-5封装选择对话框采用同样的方法，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。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、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。图9-6八段LED数码显示器封装及安装尺寸(单位：th)9.4.1放置焊盘(1)在ProteusISIS编辑环境下，选择【Tools】→【NetlisttoARES】(“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。图9-7创建新焊盘对话框图9-8修改方形焊盘对话框(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。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。图9-9复制对话框图9-10复制焊盘(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。图9-11复制出右上角焊盘(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(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。图9-13编辑引脚编号对话框图9-14分配好编号的焊盘9.4.2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。图9-15添加丝印层边框9.4.3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。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”。9.4.4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。图9-16保存封装对话框其中，“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。图9-17拾取封装对话框9.5网络表的导入生成网表文件之后紧接的工作就是将网表文件导入到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。如图9-18所示。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，将上例图9-13中电容C1的封装属性删除，则在导入网络表时会出现如图9-19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，如图9-19所示。图9-18ARES界面图9-19元件封装选择对话框方法二：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9-20所示。在图9-20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9-18所示界面。图9-20LoadNetlist对话框9.6系统参数设置9.6.1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9-21所示。图9-21设置板层对话框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9-21中的内部层都不用选择，机械层可以选择一个(如图9-21所显示那样)。然后，单击“OK”确定，并关闭对话框。2.设置层的颜色选择【System】→【SetColours】菜单项，弹出“SetColours”对话框，如图9-22所示。图9-22板层颜色设置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9-23所示。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。图9-23EditLayerPairs对话框9.6.2环境设置选择【System】→【SetEnvironment】菜单项，弹出“EnvironmentConfiguration”对话框，如图9-24所示。图9-24环境设置对话框图9-24环境设置对话框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。9.6.3栅格设置选择【System】→【SetGrids】菜单项，弹出“GridsConfiguration”对话框，如图9-25所示。可分别对英制和公制的栅格尺寸进行设置。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、F4。图9-25栅格设置对话框图9-25栅格设置对话框9.6.4路径设置选择【System】→【SetPaths】菜单项，弹出“PathConfiguration”对话框，如图9-26所示。图9-26默认路径设置对话框图9-26默认路径设置对话框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】System菜单项，还可进行模板设置，这里不再详细说明。9.7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。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9-27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。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改变。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)。图9-27层的显示设置框9.8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。9.8.1自动布局我们首先针对如图9-18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。(2)选择【Tools】→【AutoPlacer】菜单项，或单击工具按钮，弹出“AutoPlacer”对话框，如图9-28所示。图9-28自动布局对话框在图9-28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9-29所示。图9-29自动布局的结果(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9-30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，也可选中图9-31中“3DVisualization”选项，查看元件的三维效果。(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个。9.8.2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。“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: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。图9-30编辑元件下拉框图9-31J2的三维显示效果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9-32所示。图9-32手工布局的最终效果9.8.3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，电路板的版面的美观也是很重要的。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9-33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。(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。图9-33编辑元件标注对话框9.9.1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。9.9设计规则的设置具体步骤如下。(1)选择【System】→【SetStrategies】菜单项，弹出“EditStrategies”对话框，如图9-34所示。其主要包括以下内容：Strategy策略，可以选择POWER层、SIGNAL层或BUSPriority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顶层盲孔图9-34设置设计规则对话框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ApplyDefault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(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。9.9.2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9-34中的“ApplyDefault”，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9-35所示。在图9-35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。图9-43默认设计规则对话框9.10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。9.10.1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动去控制导线的放置。下面仍以图9-32所示电路为例来讲述如何进行手动布线。(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。(4)单击已布好的线，该Trace以高亮显示，点右键弹出如图9-36所示快捷菜单。DragRoute(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(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，右键单击，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9-37所示，具体包括过孔的起始层和结束层，过孔类型，过孔的网络等内容。设计人员可根据需要对其进行修改。图9-37过孔属性对话框(6)按照同样的方法将所有的线一一布完。图9-36连线属性框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9-38所示的自动布线设置对话框。9.10.2自动布线图9-38对话框中主要包含以下内容：Grid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TidyPass整理线路图9-38自动布线设置对话框Protectmanualtrack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)，打开如图9-34所示对话框，按照此图也可分别设置“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9-39所示。图9-39自动布线之后的效果(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。9.10.3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9-40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9-41所示。图9-40自动调整的设置图9-41自动整理后的电路9.11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，系统将给以提示，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(设计规则的设置参见本章第9节)。这里，将图9-41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9-42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9-43所示CRC、DRC错误提示，同时在电路图中用红圈标注错误之处，如图9-44所示。图9-42CRC错误提示图9-43状态栏错误提示单击图9-44中的DRC错误标注，系统弹出如图9-45所示的DRC提示框。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9-46所示。图9-44DRC错误标注图9-45DRC错误提示另外，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。图9-46状态栏无错误提示9.12后期处理及输出9.12.1PCB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9-47所示。(2)按照图9-47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9-48所示。图9-47放置敷铜对话框图9-48在低层敷铜后效果(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9-55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9-49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)的敷铜，如图9-50所示。(4)同样可对顶层(TopCopper)进行敷铜，不同的是，当前层需切换为“TopCopper”。图9-49编辑区域对话框图9-50对底层进行局部敷铜9.12.2PCB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、缩放等。选择【Output】→【Visualization】，即可显示如图9-51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。图9-51三维显示效果9.12.3PCB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9-52所示对话框。(2)对图9-52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.TXT)，弹出“GerberView”对话框，如图9-53所示。图9-52CADCAM输出对话框图9-53查看Gerber文件对话框(4)单击“OK”确定。由于在图9-53所示对话框中选择了几乎所有内容，所以显示的“Gerber”文件如图9-54所示。图9-54显示出的Gerber文件也可以针对某一项内容进行显示。例如将查看“Gerber”文件对话框设置为如图9-55所示情况，则显示出的“Gerber”文件如图9-56所示。图9-55查看Gerber文件对话框图9-56顶层Gerber文件9.13多层PCB电路板的设计印制板种类很多，根据导电层数目的不同，可以将印制板分为单面电路板(简称“单面板”)、双面电路板(简称“双面板”)和多层电路板。单面板由于成本低、设计简单而被广泛采用于简单电路的设计中，它是印刷电路板设计的基础。双面板的电路一般比单面板复杂，由于双面都能布线，在设计相对较复杂的电路时可缩小电路板面积，具有节约材料、减少占用空间、降低信号干扰等优点；但由于需要制作连接上下面印制导线的金属化过孔，生产工艺流程比单面板多，成本高。如果电路图中元器件连接关系十分复杂，器件工作频率也比较高，双面板已不能满足布线和电磁屏蔽要求，于是必须使用多层板。在多层板中导电层的数目一般为四、六、八、十等。因为不对称的层压，印刷电路板板面容易产生翘曲，特别是对表面贴装的多层板，更应该引起注意。对多层印刷电路板来说，四层板、六层板的应用最为广泛。以四层板为例，其构成部分就是两个导线层(元件面和焊接面)、一个电源层和一个地层。在多层板的设计中，有以下问题需要注意：首先从电路原理方面考虑元器件的位置、摆放方向，以迎合电路的走向。摆放的合理与否，将直接影响该印制板的性能，特别是高频模拟电路，对器件的位置及摆放要求显得更加严格。先确定特殊元器件(如大规模IC、大功率管、信号源等)的位置，然后再安排其他元器件，尽量避免可能产生干扰的因素。另一方面，应从印制板的整体结构来考虑，避免元器件的排列疏密不均，杂乱无章。这不仅影响了印制板的美观，同时也会给装配和维修工作带来很多不便。对于布线层、布线区，多层印制板布线是按电路功能进行安排，在外层布线时，要求焊接面多布线，元器件面少布线，有利于印制板的维修和排除故障；细、密导线和易受干扰的信号线，通常是安排在内层；大面积的铜箔应比较均匀地分布在内、外层，这将有助于减少板的翘曲度，也使电镀时在表面获得较均匀的镀层；为防止外形加工及印制导线和机械加工时造成层间短路，内外层布线区的导电图形离板边缘的距离应大于50th。多层板走线要把电源层、地层和信号层分开，减少电源、地、信号之间的干扰。相邻两层印制板的线条应尽量相互垂直或走斜线，不能走平行线，以减少基板的层间耦合和干扰。且导线应尽量走短线，特别是对小信号电路来讲，线越短，电阻越小，干扰越小。同一层上的信号线，改变方向时应避免锐角拐弯。导线的宽窄，应根据该电路对电流及阻抗的要求来确定，电源输入线应大些，信号线可相对小一些。对一般数字电路板来说，电源输入线线宽可采用50～80th，信号线线宽可采用6～10th。布线时还应注意线条的宽度要尽量一致，避免导线突然变粗或突然变细，有利于阻抗的匹配一般来说，多层板上的元器件钻孔大小与所选用的元器件引脚尺寸有关，钻孔过小，会影响器件的装插及上锡；钻孔过大，焊接时焊点不够饱满。一般来说，元件孔孔径及焊盘大小的计算方法为“元件孔的孔径＝元件引脚直径(或对角线)+(10～30th)，元件焊盘直径≥元件孔直径＋18th”；至于过孔孔径，主要由成品板的厚度决定，对于高密度多层板，一般应控制在板厚为：孔径≤5∶1的范围内；过孔焊盘的计算方法为“过孔焊盘(VIAPAD)直径≥过孔直径＋12th”。对电源层、地层及过孔的要求是，多层印制板起码有一个电源层和一个地层。由于印制板上所有的电压都接在同一个电源层上，所以必须对电源层进行分区隔离，分区线的大小一般采用20～80th的线宽为宜，电压越高，分区线越粗。焊孔与电源层、地层连接处，为增加其可靠性，减少焊接过程中大面积金属吸热而产生虚焊，与电源层、地层非连接功能的隔离盘应设计为“隔离焊盘的孔径≥钻孔孔径+20th”。安全间距的设定，应满足电气安全的要求。一般来说，外层导线的最小间距不得小于4th，内层导线的最小间距也不得小于4th。在布线能排得下的情况下，间距应尽量取大值，以提高制板时的成品率及减少成品板故障的隐患。多层印制板的设计，还必须注意整板的抗干扰能力，一般方法有：♦在各IC的电源、接地附近加上滤波电容，容量一般为473或104；♦对于印制板上的敏感信号，应分别加上伴行屏蔽线，且信号源附近尽量少布线；♦选择合理的接地点。印制板的加工，一般都是外协加工，所以在外协加工提供图纸时，一定要准确无误，尽量说明清楚，应注意诸如材料的选型、压层的顺序、板厚、公差要求、加工工艺等，都要说明清楚。在PCB导出Gerber时，导出数据建议采用RS274X格式(参见图9-60)，因为它有如下优点：CAM系统能自动录入数据，整个过程不需人工参与，可避免许多麻烦，同时能保持很好的一致性，减少出差错率。总之，多层印制板的设计内容包含的面很广，在具体设计过程中，还应注意其工艺性、可加工性。只有通过不断地实践和积累经验，才能设计出高品质的电路板。