黃志堅(jiān)　胡以懷

Protel 99SE是基于Windows環(huán)境下的EDA電子輔助設(shè)計(jì)軟件。一般來講，利用Protel軟件設(shè)計(jì)工程最基本的完整過程可以分為四大步驟：（1）查找資料，確定方案；（2）電路原理圖的設(shè)計(jì)；（3）產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表；（4）印刷電路板的設(shè)計(jì)。

本文按照實(shí)際的設(shè)計(jì)流程順序，來談一談如何使用Protel 99SE軟件準(zhǔn)確、高效地設(shè)計(jì)出電路原理圖和設(shè)計(jì)印刷電路板的一些技巧。

電路原理圖的設(shè)計(jì)

在電路原理圖的設(shè)計(jì)過程中主要應(yīng)注意以下方面：

1.設(shè)置圖紙

在設(shè)計(jì)開始之前首先要選擇好圖紙的大小，否則在打印時(shí)，若需將圖紙由大號(hào)改為小號(hào)，而電路原理圖不會(huì)跟著縮小，就存在部分原理圖超出圖紙范圍打印不出來，從而返工的問題。通常的設(shè)計(jì)順序?yàn)閺淖蟮接遥瑥纳系较隆?/p>

2.放置元件

(1)利用元件庫瀏覽器放置元件，對(duì)于元件庫內(nèi)未包括的元件要自己創(chuàng)建。創(chuàng)建的元件其引腳沒有必要和實(shí)物一致，可將功能相近或相同的引腳放到一起，以方便布線。

(2)自創(chuàng)建元件時(shí)，還要注意，一定要在工作區(qū)的中央（0，0）處 (即“十”字形的中心) 繪制庫元件，否則可能會(huì)出現(xiàn)在原理圖中放置（place）制作的元件時(shí)，鼠標(biāo)指針總是與要放置的元件相隔很遠(yuǎn)的現(xiàn)象。

(3) 在畫原理圖時(shí)，有時(shí)一不小心，使元件（或?qū)Ь€）掉到了圖紙外面，卻怎么也清除不了。這是由于Protel在原理圖編輯狀態(tài)下，不能同時(shí)用鼠標(biāo)選中工作面內(nèi)外的元件。要清除圖紙外的元件，可點(diǎn)擊 【Edit】/【Select】/【Outside Area】，然后框選整張圖紙，再點(diǎn)擊【Edit】/【Cut】即可。

元件放置好后，最好及時(shí)設(shè)置好其屬性（Attributes），若找不到其相應(yīng)的封裝形式，也要及時(shí)為其創(chuàng)建適當(dāng)?shù)姆庋b形式。

3.原理圖布線

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行布線。布線應(yīng)該用原理圖工具欄上的（Wiring Tools）工具，不要誤用了（Drawing Tools）工具。（Wiring Tools）工具包含有電氣特性，而（Drawing Tools）工具不具備電氣特性，會(huì)導(dǎo)致原理圖出錯(cuò)。

(2) 利用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)（Net Label）。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)表示一個(gè)電氣連接點(diǎn)，具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的電氣接線表明是連接在一起的。雖然網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)主要用于層次式電路或多重式電路中各模塊電路之間的連接，但若在同一張普通的原理圖中也使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，則可通過命名相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)使它們?cè)陔姎馍蠈儆谕痪W(wǎng)絡(luò)（即連接在一起），從而不用電氣接線就實(shí)現(xiàn)了各引腳之間的互連，使原理圖簡(jiǎn)潔明了，不易出錯(cuò)，不但簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，還提高了設(shè)計(jì)速度。

4.編輯和調(diào)整

編輯和調(diào)整是保證原理圖設(shè)計(jì)成功很重要的一步。

（1）當(dāng)電路較復(fù)雜、或是元器件的數(shù)目較多時(shí)，用手動(dòng)編號(hào)的方法不僅慢，而且容易出現(xiàn)重號(hào)或跳號(hào)。重號(hào)的錯(cuò)誤會(huì)在PCB編輯器中載入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)表現(xiàn)出來，跳號(hào)也會(huì)導(dǎo)致管理不便，所以Protel提供了很好的元件自動(dòng)編號(hào)功能，應(yīng)該好好地利用，即【Tools】/【Annotate...】。

（2）在原理圖畫好后，許多細(xì)節(jié)之處可能存在疏漏，所以必須進(jìn)行其屬性（Attributes），特別是封裝形式(package)的遺漏檢查，否則不能生成有效的網(wǎng)絡(luò)表。 Protel提供了表格編輯器用來快速檢查元件的屬性遺漏，即執(zhí)行菜單命令【Edit】/【Export to spread...】，選擇好所需的復(fù)選框后，生成電子表格。通過電子表格可直接看出各元件的屬性設(shè)置情況，并可在表格內(nèi)直接進(jìn)行屬性的修改，然后用【File】/【Update】更新電路原理圖文件即可。

（3）最后還要對(duì)電路進(jìn)行電氣法則測(cè)試：【Tools】/【ERC】。它可以檢測(cè)出用戶設(shè)計(jì)過程中的疏漏之處和電氣連接錯(cuò)誤，如未連接的電源實(shí)體、懸空的輸入引腳、輸出引腳連接在電源上等，但不要把它當(dāng)成電氣功能檢查。執(zhí)行測(cè)試后，可以得到各種可能存在的錯(cuò)誤報(bào)告，并且會(huì)在電路原理圖中有錯(cuò)誤之處打上記號(hào)，以便設(shè)計(jì)者進(jìn)行修改。

5.把原理圖復(fù)制到Word中的方法

電路原理圖畫好后，常常僅需要把原理圖復(fù)制到Word中去，而不是連同圖紙一起。其實(shí)只要點(diǎn)擊【Tools】/【Preference …】， 選擇【Graphical Editing】標(biāo)簽，把【Add Template To Clip】復(fù)選框前的“√”去掉，【Ok】確定后，再復(fù)制任何原理圖時(shí)，都不會(huì)連同圖紙一起過去。

印刷電路板的設(shè)計(jì)

在印刷電路板的設(shè)計(jì)過程中主要應(yīng)注意以下方面：

1. 規(guī)劃電路板

這里推薦使用“創(chuàng)建向?qū)А眲?chuàng)建PCB文件的方法來規(guī)劃電路板。即通過執(zhí)行命令【File】/【New…】，在彈出的【New Document】對(duì)話框中單擊【W(wǎng)izards】標(biāo)簽，圖1所示為規(guī)劃電路板時(shí)的“創(chuàng)建向?qū)А睂?duì)話框，雙擊對(duì)話框中的向?qū)D標(biāo)【Print Circuit Board Wizard】進(jìn)入文件創(chuàng)建向?qū)?，可以?guī)劃電路板的各種尺寸、輪廓、工作層面、標(biāo)題欄信息、過孔和布線參數(shù)等。只要實(shí)踐一下就可以體會(huì)到，使用向?qū)П扔贸Ｒ?guī)的創(chuàng)建方法要有效、快捷得多。在實(shí)現(xiàn)電路板的功能和滿足可靠性的前提下，電路板的面積可盡量小。

2. 載入網(wǎng)絡(luò)表與元件

這里采用網(wǎng)絡(luò)表文件載入的方法來載入網(wǎng)絡(luò)表與元件。不過，載入網(wǎng)絡(luò)表文件時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，特別當(dāng)電路比較復(fù)雜時(shí)。一般出現(xiàn)以下一些問題：

（1）元件遺漏的出錯(cuò)問題。產(chǎn)生元件遺漏的出錯(cuò)可能是印刷板（PCB）編輯器中沒有添加所需封裝元件的元件庫；或是在電路原理圖中，元件沒有指定封裝形式；或是在已有的PCB元件庫中，找不到所需的封裝。

對(duì)于未添加所需元件庫的，只需執(zhí)行【Design】/【Add/Remove Library…】添加即可；對(duì)于原理圖中未指定其封裝形式的，可采用如前所述的在電子表格中修改的方法，或是回到原理圖編輯器中進(jìn)行修改，這兩種方法比較保險(xiǎn)，不過都需重新生成和載入網(wǎng)絡(luò)表；對(duì)于在PCB元件庫中找不到元件封裝的情況，只有回到PCB元件庫編輯器中，去創(chuàng)建一個(gè)用戶定制的新元件，然后回到電路原理圖中，為遺漏封裝的元件添加新建的封裝形式。

（2）引腳遺漏的出錯(cuò)問題。之所以產(chǎn)生元件引腳遺漏，是因?yàn)樵韴D元件與指定的封裝二者之間的引腳編號(hào)存在差異，最典型的例子要屬二極管了。其原理圖庫元件的引腳編號(hào)為A、K，而其PCB庫元件的引腳編號(hào)為1、2，如圖2所示。常采用的解決辦法是修改原理圖庫元件或PCB庫元件，保證它們相應(yīng)的引腳或焊盤的編號(hào)一致，并重新生成網(wǎng)絡(luò)表。

3.布局元件

元件布局的方法有自動(dòng)布局與手工布局兩種。如果將二者結(jié)合起來使用，將是一個(gè)很不錯(cuò)的布局策略。即將一些有著特殊要求的元件先進(jìn)行手工布局，并執(zhí)行【Edit】/【Change】命令，把出現(xiàn)的十字形鼠標(biāo)指針指向所要鎖定的元件單擊后，在彈出的對(duì)話框中選中【Lock】項(xiàng)鎖定其位置，然后對(duì)剩下的可靈活布局的元件，進(jìn)行自動(dòng)布局。這樣，既可以充分利用Protel強(qiáng)大的自動(dòng)布局優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)高效的元件布局，又可以滿足電路中的某些特殊布局要求。自動(dòng)布局好后，通常還應(yīng)手動(dòng)修改。元件布局前，若進(jìn)行一些必要的預(yù)拉線調(diào)整，則效果會(huì)更好。

4.調(diào)整元件的標(biāo)注

調(diào)整元件的標(biāo)注主要是為了印刷電路板版面的美觀和條理性。

5.印刷電路板的布線

（1）電路板的布線通常也是采用自動(dòng)布線和手工調(diào)整相結(jié)合的方法。對(duì)于交流供電導(dǎo)線、直流電源線和地線等需要事先布置的一些走線，可預(yù)先進(jìn)行手工布置。布好后，要執(zhí)行菜單命令【Auto Route】/【Setup…】，選中設(shè)置項(xiàng)【Lock All Pre-route】，對(duì)預(yù)布線結(jié)果進(jìn)行“鎖定”保護(hù)，否則后續(xù)自動(dòng)布線會(huì)挑開已預(yù)布好的這些線的。然后才能對(duì)剩余的可靈活布線部分進(jìn)行自動(dòng)布線。而自動(dòng)布線成功與否的關(guān)鍵所在是自動(dòng)布線參數(shù)設(shè)置的正確與否。這些參數(shù)主要包括安全間距、導(dǎo)線拐角模式、布線工作層面、布線寬度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和優(yōu)先級(jí)別等等。最后對(duì)自動(dòng)布線后的結(jié)果還需再次進(jìn)行手工調(diào)整。

導(dǎo)線間距的大小主要取決于電路信號(hào)、擊穿電壓、絕緣電阻和分布電容等。通常高頻信號(hào)線的最小間隔應(yīng)大于8mil；一般電路應(yīng)大于4mil，而最大間距不限。布線時(shí)應(yīng)避免90度的折線，以減少高頻噪聲發(fā)射。另外電源線和地線要盡量粗，除可減小壓降外，更重要的是降低耦合噪聲。像數(shù)據(jù)線、地址線，一般是采用有規(guī)律的平行走線方式一起布置。

此外，對(duì)于閑置的引腳可以采取接電源或是接地的方法，避免干擾。原則上，每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)安置一個(gè)0.01mF的陶瓷電容器，即可消除大部分的干擾。

（2）另外，protel中還有兩個(gè)特殊的布線技巧，即淚滴焊盤和覆銅。

先執(zhí)行【Edit】/【Select】/【Net】選定所要“補(bǔ)淚滴”的網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行【Tools】/【Teardrops】/【Add】，就可在印制板上焊盤與銅箔走線之間，用線連接成淚滴狀。通過“補(bǔ)淚滴”，可加強(qiáng)導(dǎo)線和焊盤（或過孔）之間的連接，從而有效減少因應(yīng)力集中而導(dǎo)致導(dǎo)線和焊盤（或過孔）的連接處出現(xiàn)斷裂。

覆銅是把空余的沒有銅箔走線的部分用線或片銅全部覆滿，覆滿部分通常和GND網(wǎng)絡(luò)連接，并和其它網(wǎng)絡(luò)的銅箔走線保持一定（前面自動(dòng)布線時(shí)設(shè)定的安全間距約束）的間距，可以提高電路的抗干擾能力，同時(shí)顯得美觀。