印制电路板的自动设计

1、规划电路板
元器件布置区域限制一般由 Keep Out Layer中放置的导线围成的多边形或圆弧确定，这也就确定了电路板的电气轮廓。通常这个外层轮廓边界与电路板的物理边界相同，该轮廓边界由设计规则检查器（Design Rule Checker）、自动布局器（Autoplacer）和自动布线器（Autorouter）所用。如图1。

图1规划电路板
2、载入网络表和元器件
在载入网络表和元器件之前，先要载入所需的元器件封装库，其步骤为：执行Design/Add/Remove Library命令，浏览到要载入的元器件封装库，添加即可。装入元器件库以后，就可以装入网络表与元器件了。网络表与元器件的装入过程实际上是将原理图设计的数据装入印制电路板设计系统的过程。
如果确认所需元器件库己经装入程序，那么用户就可以按照下面的步骤将网络表与元器件装入：
（1）打开己经创建的PCB文件。
（2）执行命令 Design/Load Nets。
（3）执行该命令后，系统会弹出如图2所示的载入网络表与元器件对话框。
（4）在Netlist File框中输入网络表文件名。 如果不知道网络表文件所在的位置，可以单击对话框中的Browse按钮选取网络表目标文件。
（5）确定没有错误和警号后，点击Execute，即可载入网络表和元器件。如有错误则返回原理图修改。

图2 网络表与元器件载入对话框
3、元器件的自动布局
装入网络表和元器件封装后，要把元器件封装放入工作区，这就需要对元器件封装进行布局，Protel 99 SE提供了强大的自动布局功能，用户只要定义好规则，Protel 99 SE就可以将重叠的元器件封装分离开来。
元器件自动布局的操作步骤如下：
（l）首先执行命令 Tools/Auto Placement。
（2）执行该命令后，会山现如图3所示的对话框。用户可以在该对话框中设置有关的自动布局参数。在一般情况下，可以直接利用系统的默认值。

图3 自动布局对话框
Protel 99 SE PCB编辑器提供了两种自动布局方式，每种方式均使用不同的计算和优化元器件位置的方法，两种方法描述如下：
•Cluster Placer自动布局器（如图4.4.5所示）这种布局方式基于元器件的连通属性分为不同的元器件束，并且将这些元器件按照一定几何位置布局。这种布局方式适合于元器件数量较少（小于40）的PCB制作。
•Statistical Placer（也称为 Global Placer）统计布局器 使用一种统计算法来放置元器件，以便使连接长度最优化。如果元器件数量超过40，建议使用统计布局器。
选择Statistical Placer选项时的对话框如图4所示，下面介绍各选项的含义：
•Group Components：该选项的功能是将在当前网络中连接密切的元器件归为一组。在排列时，将该组的元器件作为群体而不是个体来考虑。
•Rotate Components：该选项的功能是依据当前网络连接与排列的需要，使元器件重组转向。如果不选用该项，则元器件将按原始位置布置，不进打元器件的转向动作。
•Power Nets：定义电源网络名称。
•Ground Nets：定义接地网络名称。
•Grid Size：设置元器件自动布局时的栅格间距的大小。

图4 选择Statistical Placer选项的对话框
（3）点击Ok按钮即可实现自动布局功能。
4、手工编辑调整元器件的布局
程序对元器件的自动布局一般以寻找最短布线路径为目标，因此元器件的自动布局往往不太理想，需要用户手工调整。元器件虽然已经布置好了，但元器件的位置还不够整齐，不是元器件排列整齐的PCB，因此必须重新调整某些元器件的位置。进行位置调整，实际上就是对元器件及元器件标注进行排列、移动和旋转等操作。
5、自动布线
在印制电路板布局结束后，便进入电路板的布线过程。一般说来，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预置布线设计规则。预置布线设计规则的设置是否合理将直接影响布线的质量和成功率。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。自动布线之前，首先要进行参数设置。
6、自动布线参数的设置
Protel 99 SE为用户提供了自动布线的功能，可以用来进行自动布线。在自动布线之前，必须先进行其参数的设置，下面讲述自动布线参数的设置过程。
首先执行命令 Design/ Rules，系统将会弹出如图 4.4.4所示的对话框，在此对话框中可以设置布线参数。布线规则一般都集中在规则类（Rule Classes）中。在该选项卡中可以设置：走线间距约束（Clearance Constrant）；布线拐角模式（Routing Corners）；布线工作层（Routing Layers）；布线优先级（Routing Priority）；布线的拓扑结构（Routing Topology）；过孔的类型（Routing Via Style）；走线拐弯处与元器件的距离（SMD To Corner Constraint）；走线宽度（Width Constraint）。
7、设计规则检查
Protel 99 SE具有一个有效的设计规则检查（DRC—Design Rule Check）功能，该功能可以确认设计是否满足设计规则。DRC可以测试各种违反走线情况，比如安全错误、未走线网络、宽度错误、长度错误和影响制造和信号完整性的错误。
DRC可以后台运行，以防止违反设计规则。这种后台运行模式可以通过设计规则检查对话框的Online选项卡实现。用户也可以随时手动运行来检查设计规则是否违反。
运行 DRC可以执行 Tools/Design Rule Check命令，系统将弹出如图4.4.20所示的 DesignRule Check（设计规则检查）对话框。在RePort（报告）选项卡中设定需要检查的规则选项。然后单击 Run DRC按钮，就可以启动 DRC运行模式，完成检查后将在设计窗日显示任何可能的规则违反。
注意：设计规则检查（DRC）是一个有效的自动检查特征，既能够检查用户设计的逻辑完整性，也可以检查物理完整性。在设计任何 PCB时该功能均应该运行，对涉及到的规则进行检查，以确保设计符合安全规则，并且没有违反任何规则。
8、 自动布线
布线参数设置好后，就可以利用Protel 99 SE提供的具有世界一流技术的布线器进行自动布线了。执行自动布线的方法主要有以下几种。
（1） 全局布线
执行 Auto Route/All命令，系统将弹出如图4.4.7所示的自动布线设置对话框。 通常，采用对话框中的默认设置，就可以实现PCB的自动布线，但是用户也可以设置某些选项，例如可以分别设置 Router Passes（可走线通过）选项和 Manufacturing Passes（可制造通过）选项。如果用户需要设置测试点，可以选中 Add Testpoints（添加测试点）复选框；如果用户已经手动实现了一部分布线，而且不想让自动布线处理这部分布线的话，可以选中 Lock All Pre－Route（锁定所有预拉线）复选框。在 Routing Grid（布线间距）编辑框中可以设置布线间距，如果设置不合理，系统会分析是否合理，并通知设计者。单击 Route All按钮，系统就开始对电路板进行自动布线。