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第21章 PCB自动布线技术(3)

设置好布线规则后,就可运行自动布线了。在PCB编辑器中,执行菜单命令AutoRouteAll,可对整个电路板进行自动布线,屏幕弹出如图8-29所示的自动布线器设置对话框。执行菜单命令AutoRouteSetup,同样也会弹出自动布线器设置对话框。

从图8-29可以看出,仅有3个复选框没被选中。通常,不用过多了解图中的各个选项的功能,采用对话框中的默认设置,就可实现自动布线。下面对3个没被选取的复选框的功能作简要说明。

EvenlySpaceTracks:选取该复选框,则当集成电路的焊盘间仅有一条走线通过时,该走线将由焊盘间距的中间通过。

AddTestpoints:选中该复选框,将为电路板的每条网络线都加入一个测试点。

LockAllPre-route:选中该项,在自动布线时,可以保留所有的预布线。

2.运行自动布线

布线规则和自动布线器的各种参数设置完毕,单击RouteAll按钮,系统开始对电路板进行自动布线。

在自动布线过程中,单击主菜单中的RouteAll,在弹出的菜单中执行以下命令,可以控制自动布线进程。

Stop:停止自动布线过程。执行该命令后,中断自动布线,弹出布线信息对话框,提示目前布线状况,同时保留已经完成的布线。

Reset:对电路重新布线。

Pause:暂停自动布线过程。

Restart:重新开始自动布线过程。与Pause命令相配合。

对于比较简单的电路,自动布线的布通率可达100%,如果布通率没有达到100%,设计者一定要分析原因,拆除所有布线,并进一步调整布局,再重新自动布线,最终使布通率达到100%。如果仅有少数几条线没有布通,也可以采用放置导线命令,手工布线。

在本例中,没有进行预布线,设置完毕后,单击RouteAll按钮,系统开始对电路板进行自动布线。布线结束后,弹出一个自动布线信息对话框,如图8-30所示,显示布线情况,包括布通率、完成布线的条数、没有完成的布线条数和花费的布线时间。

采用全局自动布线后的布线效果如图8-31所示。

8.7人工调整布线

虽然Protel99SE自动布线的布通率很高,但有些地方的布线仍不能使人满意,需要人工进行调整。一块成功的电路板,其设计往往是在自动布线的基础上,经过多次修改,才能达到令人满意的效果。

8.7.1布线调整

对自动布线的结果如果不太满意,可以拆除以前的布线。Protel99SE中提供有自动拆线功能,当设计者对自动布线的结果不满意时,可以用该工具拆除电路板图上的铜膜线而剩下网络飞线,将布线后的电路恢复为布局图,这样便于用户进行调整,它是自动布线的逆过程。

自动拆线的菜单命令在ToolsUn-Route的子菜单中,分别为:ToolsUn-RouteAll(拆除所有布线)、ToolsUn-RouteNet(拆除指定网络的布线)、ToolsUn-RouteConnection(拆除指定连线的布线)和ToolsUn-RouteComponent(拆除指定元件的布线)。其操作对象的含义与自动布线的对象一致。导线拆除后,可以采用人工布线的方法进行调整。

8.7.2添加电源/地的输入端与信号的输出端

有的电路板需要用导线从外部接入电源,同时用导线向外输出信号,这些工作是自动布线无法完成的。在PCB设计中,自动布线结束后,一般要给信号的输入、输出和电源/地端添加焊盘,以保证电路的连接和完整性。

下面通过本例的PCB板介绍添加焊盘的具体步骤。

(1)在如图8-31所示的电路板中,将工作层设置为BottomLayer。

(2)执行菜单命令PlacePad,将光标移动到合适的位置放置焊盘,如图8-32所示。

(3)双击放置好的焊盘,弹出图8-33所示的焊盘属性对话框,选择Advanced选项卡,单击Net下拉列表框,选中所需的网络(GND),单击OK按钮,将该焊盘的网络属性设置为GND,此时该焊盘上出现网络飞线,连接到GND网络。如果焊盘直接放置在已布设的铜箔线上,则焊盘的网络属性将自动设置。

(4)执行菜单命令PlaceLine,将焊盘连接到网络GND上,如图8-34所示。

(5)同样的方法连接其他焊盘。

8.7.3加宽电源线和接地线

在PCB设计过程中,往往需要将电源线、接地线和通过电流较大的导线加宽,以提高电路的抗干扰能力。有两种导线加宽的方法。

1.自动布线时加宽

这种方法在8.6.1节的设置布线宽度(WidthConstraint)中已介绍,可参阅上述内容。

2.采用全局编辑功能加宽导线

将电源+12和-12均设置为30mil,地线GND设置为40mil,具体操作步骤如下。

(1)将光标移到要加宽的导线上(如地线GND),双击鼠标左键,将弹出Track属性设置对话框。

(2)在Track属性设置对话框中,单击右下方的Global按钮,在原对话框基础上,可以看到拓展后的对话框增加了3个选项区域,如图8-35所示,其功能如下。

AttributesToMatchBy选项区域:主要用于设置匹配的条件。各下拉列表框都对应某一个对象和匹配条件。对象包括导线宽度(Width)、层(Layer)、网络(Net)等。对象匹配的条件有Same(完全匹配才列入搜索条件)、Different(不一致才列入搜索条件)和Any(无论什么情况都列入搜索条件)共3个选项。

CopyAttributes选项区域:主要负责选取各属性复选框要复制或替代的选项。

ChangeScope选项区域:主要设置搜索和替换操作的范围。选取AllPrimitive项,要更新所有的导线:选取AllFreePrimitive项,指对自由对象进行更新:选取IncludeArcs项,指将圆弧视为导线。

(3)在全局编辑对话框中进行设置:在Width文本框输入40mil:在AttributesToMatchBy选项区域中的Net下拉列表框中选取Same:在CopyAttributes选项区域的Width复选框被选中。设置结果的含义是与被选取导线在同一网络内的所有导线,要改变其宽度,变为40mil。最后单击OK按钮。

(4)系统弹出如图8-36所示的Confirm对话框,确认是否将更新的结果送入到PCB文件中。

(5)单击Yes按钮,符合设置条件的导线宽度被改变。GND网络的导线被加宽后的效果如图8-37所示。

8.7.4文字标注的调整与添加

文字标注是指元件的标号、标称值和对电路板进行标示的字符串。在电路板进行自动布局和自动布线后,文字标注的位置可能不合理,整体显得较凌乱,需要对它们进行调整,使加工出的PCB板美观大方,并根据需要,再添加一些文字标注。

1.文字标注的调整

具体步骤如下。

(1)移动文字标注的位置:用鼠标左键拖动。

(2)文字标注的内容、角度、大小和字体的调整:用鼠标左键双击文字标注,在弹出的属性对话框中,可对Text(内容)、Height(高度)、Width(大小)、Rotation(旋转角度)和Font(字体)等进行修改。

2.文字标注的添加

例如,对新添加的3个焊盘的作用分别用VCC、GND和OUT加以标注,具体步骤如下。

(1)将当前工作层切换为TopOverlay(顶层丝印层)。

(2)执行菜单命令PlaceString,光标变成十字形,按下Tab键,在弹出的字符串属性对话框中,对字符串的内容、大小等参数进行设置。

设置完毕后,移动光标到合适的位置,单击鼠标左键,放置一个文字标注。再单击鼠标右键,结束命令状态。

8.7.5PCB的3D显示功能

Protel99SE系统提供了3D预览功能。使用该功能,可以很方便地看到加工成型之后的印刷电路板和在电路板焊接元件之后的效果,使设计者对自己的作品有一个较直观的印象。

执行菜单命令ViewBoardin3D,或用鼠标左键单击主工具栏的按钮,在工作窗口生成了本例的印刷电路板的三维视图,同时生成3D预览文件,如图8-38所示,预览文件名为3Dyjb.PCB。

在生成三维视图的同时,在PCB管理器中出现BrowsePCB3D选项卡,单击该选项卡,将光标放到左下方浏览器的小窗口,光标变成带箭头的十字形,按住鼠标左键并旋转,三维视图也随之旋转,可从各个角度观察印刷电路板,观察元件布局是否合理。

8.8PCB报表的生成

Protel99SE生成报表文件的功能可以为用户提供有关设计内容的详细资料,主要包括电路板状态、管脚、元件、网络表、钻孔文件和插件文件等。

8.8.1生成PCB信息报表

执行菜单命令ReportsBoardInformation,弹出如图8-39所示的PCBInformation(电路板信息)对话框。共包括3个选项卡,包含的信息如下。