线与导线(包括元件引脚)相连的电气节点。
Protel中可以通过网络标号(Net Label)来描述两条线段或线段与元件引脚,即两电气节点之间的连接关系。在导线或引脚端点放置两个相同的网络标号后,导线与导线(或元件引脚)之间就建立了电气连接关系。原理图中具有相同网络标号的电气节点均认为电气上相连,这样可以使用网络标号代替实际的连线。
8、放置电源及地线符号。
单击画线工具中的电源/地线工具,然后按下Tab键,调出电源/地线选项属性设置窗口。进入对应元件选项属性设置窗,然后单击“Pin Hidden”复选框,显示芯片隐藏的引脚,再单击“OK”按钮退出,这样也可以迅速了解到相应芯片的电源、地线引脚名称。
9、运行电气设计规则检查(ERC),找出原理图中可能存在的缺陷。 在编辑原理图过程中,对于只有少量分立元件的简单电路,通过浏览就能看出电路中存在的问题,但对于一个较复杂的电路设计项目,靠人工查找电路编辑过程中的错误就没那么容易了。所以要进行电气法测试的操作过程和结果:
1) 执行“Tools”菜单下的“ERC?”命令。 2) 在如图所示的对话框内,单击“测试项目”列表框内各选项前的复选框,允许或禁止相应的检测项,选择要测试的项目。
其中各测试项目及选项含义已注明在如图所示的窗口内,而“Net Identifier Scope”用于定义网络标号的作用范围,可以选择如下选项:
(3) 设置了检测项目后,单击“OK”按钮,Protel99原理图编辑器还会启动文本编辑器,显示检测报告文件(.ERC)内容。
10、加注释信息。
Protel中可以利用画图工具添加说明性图形和文字。画图工具,如直线(Line)、多边形(Polygon)、椭圆弧(Elliptical Arcs)、椭圆(Ellipses)、毕兹曲线(Bezier)等均存放在“画图”工具(Drawing Tools)栏内。
11、生成网络表文件(或直接执行PCB更新命令,自动产生一个同名的PCB文件)。
编辑原理图的最终目的是制作印制电路板,在Protel98及更低版本的电子线路CAD软件中,网络表文件(.net)是原理图编辑器SCH与印制板编辑器PCB之间连接的纽带。
在完成了电原理图的编辑、检查后,就可以通过执行“Design”菜单下的“Create Netlist?”命令从原理图中抽取网络表文件(.net),这是获得网络表文件最基本的方法。
1) 执行“Design”菜单下的“Create Netlist?”命令。
2) 在如图所示的“Netlist Creation”设置框内,指定网络表文件的输出格式、网络标号作用范围等选项后,单击“OK”按钮即可。
12、打印。
(二)印制电路板设计和绘制
1、原理图到印制板
印制板编辑、设计是电子设计自动化(EDA)最后的也是最关键的环节,换句话说,原理图编辑是印制板编辑、设计的前提和基础。对于同一电路系统来说,原理图中元器件电气连接与印制板中元器件连接关系应完全相同,只是原理图中的元件用“电气图形符号”表示,而印制板中的元件用“封装图”描述。可通过如下方法之一将原理图中元件的电气连接关系转化为印制板中元件的连接关系:
1) 通过“更新”方式生成PCB文件。
在Protel99SE原理图编辑状态下,执行“Design”菜单下的“Update
PCB?”(更新PCB)命令,生成或更新PCB文件,并把原理图中的元件封装图及电气连接关系数据传送到PCB文件中,原因是Protel99原理图文件(.sch)与印制板文件(.pcb)具有动态同步更新功能。
2) 通过“网络表”文件生成印制板文件。
在原理图编辑状态下,执行“Design”菜单下的“Create Netlist?”命令,生成含有原理图元件电气连接关系信息的网络表文件(.net),然后将网络文件装入PCB文件中。这是Protel98及更低版本环境下,原理图文件与印制板文件之间连接的纽带,Protel99依然保留这一功能。
根据印制板形状及大小,在禁止布线层(Keep Out Layer)内,用“导线”、“圆弧”等工具画出一个封闭的图形,作为印制电路板布线区。在设置布线区时,尺寸可以适当大一些,以方便手工调整元件布局操作,待完成元件布局后,再根据印制板标准尺寸系列、印制板安装位置,确定布线区的最终形状和尺寸。
2、设置工作层
执行“Design”菜单下的“Update PCB?”命令(或执行“File” 菜单下的“New?”命令)生成的PCB文件,仅自动打开了Top(元件面)、Bottom(焊锡面)、Keep Out(禁止布线层)、Mech1(机械层1)及Multi(多层重叠)。
执行“Design”菜单下的“Options”命令,并在弹出的“Document Options”(文档选项)窗内,单击“Layers”标签,在如图所示的窗口选择工作层。若是双面板,则只需选择信号层中的“Top”(顶层,即元件面)、“Bottom” (底层,即焊锡面),关闭中间信号层。
3、元件布局操作
对于一个元件数目多、连线复杂的印制板来说,全依靠手工方式完成元件布局耗时多,效果还不一定好(主要是连线未必最短),而采用“自动布局”方式,连线可能最短,但又未必满足电磁兼容要求,因此一般先按印制板元件布局规则,用手工方式放置好核心元件、输入/输出信号处理芯片、对干扰敏感元件以及发热量大的功率元件,然后再使用“自动布局”命令,放置剩余元件,最后再用手工方式对印制板上个别元件位置做进一步调整。总之,印制板元件布局对电路性能影响很大,绝对不能马虎。
元件布局原则:
1) 元件位置安排的一般原则。在PCB设计中,如果电路系统同时存在数字电路、模拟电路以及大电流电路,则必须分开布局,使各系统之间耦合达到最小。
2) 元件离印制板边框的最小距离必须大于2 mm,如果印制板安装空间允许,最好保留5~10 mm。
3) 元件放置方向。在印制板上,元件只能沿水平和垂直两个方向排列,否则不利于插
件。
4) 元件间距。对于中等密度印制板、小元件,如小功率电阻、电容、二极管、三极管等分立元件彼此的间距与插件、焊接工艺有关:当采用自动插件和波峰焊接工艺时,元件之间的最小距离可以取50~100 mil(即1.27~2.54 mm);而当采用手工插件或手工焊接时,元件间距要大一些,如取100 mil或以上,否则会因元件排列过于紧密,给插件、焊接操作带来不便。大尺寸元件,如集成电路芯片,元件间距一般为100~150 mil。对于高密度印制板,可适当减小元件间距。
5) 热敏元件要尽量远离大功率元件。
6) 电路板上重量较大的元件应尽量靠近印制电路板支撑点,使印制板电路板翘曲度降至最小。
7) 对于需要调节的元件,如电位器、微调电阻、可调电感等的安装位置应充分考虑整机结构要求:对于需要机外调节的元件,其安装位置与调节旋钮在机箱面板上的位置要一致;对于机内调节的元件,其放置位置以打开机盖后即可方便调节为原则。
8) 在布局时IC去耦电容要尽量靠近IC芯片的电源和地线引脚,否则滤波效果会变差。在数字电路中,为保证数字电路系统可靠工作,在每一数字集成电路芯片(包括门电路和抗干扰能力较差的CPU、RAM、ROM芯片)的电源和地之间均设置了IC去耦电容。
9) 时钟电路元件应尽量靠近CPU时钟引脚。数字电路,尤其是单片机控制系统中的时钟电路,最容易产生电磁辐射,干扰系统其他元器件。
4、布线及布线规则
布线过程包括设置自动布线参数、自动布线前的预处理、自动布线、手工修改四个环节。其中自动布线前的预处理是指利用布线规律,用手工或自动布线功能,优先放置有特殊要求的连线,如易受干扰的印制导线、承受大电流的电源线和地线等;在时钟电路下方放置填充区,避免自动布线时,其他信号线经过时钟电路的下方。
1)、设置自动布线规则
自动布线操作前,必须执行“Design”菜单下的“Rules?”命令,检查并修改有关布线规则,如走线宽度、线与线之间以及连线与焊盘之间的最小距离、平行走线最大长度、走线方向、敷铜与焊盘连接方式等是否满足要求,否则将采用缺省参数布线,但缺省设置难以满足各式各样印制电路板的布线要求。