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1、第9章 Proteus ARES的PCB设计,9.1 Proteus ARES编辑环境9.1.1 Proteus ARES工具箱图标按钮9.1.2 Proteus ARES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
2、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9.12.1 PCB敷铜9.12.2 PCB的三维显示9.12.3 PCB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(Printed Circuit Board)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SAMPLESSchematic&PCB LayoutCpu.DSN为例)讲述怎样针对一个完
3、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ARES PCB(ARES，Advanced Routing and Editing Software)设计软件完全补足了ISIS。ARES PCB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。,ARES PCB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
4、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。,运行“开始”“程序”“Proteus 7 Professional”“ARES 7 Professional”，出现如图9-1所示的Proteus ARES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，
5、进行连线等；预览窗口可显示选中的元件以及编辑区。同Proteus ISIS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 Proteus ARES编辑环境,9.1.1 Proteus ARES工具箱图标按钮Proteus ARES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9-1 Proteus ARES编辑环境,图9-1 Proteus ARES编辑环境,(1)放置和布线工具
6、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。Connectivity Highlight按钮：以高亮度显示连接关系。,(2)焊盘类型图标按钮Round Through-hole Pad按钮：放置圆形通孔焊盘。Square Through-hole Pad按钮：放置方形通孔焊盘。DIL Pad 按钮：放置椭圆形通孔焊盘。Edge Connector Pad按钮：放置板插头(金手指
7、)。Circular SMT Pad按钮：放置圆形单面焊盘。Rectangular SMT Pad按钮：放置方形单面焊盘，具体尺寸可在对象选择器中选。Polygonal SMT Pad按钮：放置多边形单面焊盘。Padstack按钮：放置测试点。,(3)二维图形(2D graphics)模式图标按钮2D Graphics Line按钮：直线按钮，用于绘制线。2D Graphics Box按钮：方框按钮，用于绘制方框。2D Graphics Circle按钮：圆形按钮，用于绘制圆。2D Graphics Arc按钮：弧线按钮，用于绘制弧线。2D Graphics Closed Path按钮：任意闭
8、合形状按钮，用于绘制任意闭合图形。2D Graphics Text按钮：文本编辑按钮，用于插入各种文字说明。2D Graphics Symbols按钮：符号按钮，用于选择各种二维符号元件。2D Graphics Markers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。,9.1.2 Proteus ARES菜单栏Proteus ARES主菜单栏如图9-2所示。图9-2 Proteus ARES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
9、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9-2 Proteus ARES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
10、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
11、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
12、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SAMPLESSchematic&PCB LayoutCpu.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“PCB Package”后
13、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】【Netlist Compiler】，接着打开“Netlist Compiler”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
14、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Proteus ISIS编辑环境下，选择【Tools】【Netlist to ARES】(“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Proteus ARES，进入其编辑界面。(2)在ARES窗口左侧的工具箱中选择“Square Through-hole Pad”图标，这时对象选择器中列出了所有正方形
15、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“Round Through-hole Pad”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
16、】【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.of Copies”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“Re
17、plicate”对话框，“X-Step”设为0，“Y-Step”设为800th，“No.of Copies”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
18、，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“Edit Properties”选项，弹出“Edit Single Pin”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，“Lock Position”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
19、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
20、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】【Make Package】菜单项，弹出“Make Package”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，“New Package Name”为新封装名称，“Package Category”为封装类别，“Package Type”为封装类型，“Package Sub-category”为封装子类别，“Package Description”为封装描述，“Advanced Mode(Edit Manually)”为高级模式(手工编辑)，“Save Package T
21、o Library”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】【Netlist to ARES】，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“P
22、ackage Selector”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9-18 ARES界面,图9-19 元件封装选择对话框,方法二：在为
23、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Proteus 7 ProfessionalARES 7 Professional”，打开ARES系统，然后选择【File】【Load Netlist】，出现一个“Load Netlist”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9-20 Load Netlist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
24、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】【Set Layer Usage】菜单项，弹出“Set Layer Usage”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(Top Copper)和底层(Bottom Copper)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】【Set Colours】菜单项，弹出“Set
25、Colours”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(Top Copper)和底层(Bottom Copper)，这样在设计Top Copper时，可以用空格键将系统切换到Bottom Copper，反之亦然。具体步骤如下：选择【System】【Set Layer Pairs】菜单项，弹出“Edit Layer Pairs”对话框，如图9-23所示。,在“Top
26、”后面的方框内可选择与“Top”成对的工作层，默认为“Bottom Copper”，在“Bottom”后面的方框内可选择与“Bottom”成对的工作层，默认为“Top Copper”。其他选择方法一样。,图9-23 Edit Layer Pairs对话框,9.6.2 环境设置选择【System】【Set Environment】菜单项，弹出“Environment Configuration”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(Rat
27、snest)的再连接延时。,9.6.3 栅格设置选择【System】【Set Grids】菜单项，弹出“Grids Configuration”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】【Set Paths】菜单项，弹出“Path Configuration”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
28、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】【Set Template】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
29、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”
30、，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】【X Cursor】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】【Goto XY】，
31、【View】【Goto Component】或【View】【Goto Pin】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
32、部左下角下拉列表框中选择“Board Edge”(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“2D Graphics Box”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】【Auto Placer】菜单项，或单击工具按钮，弹出“Auto Placer”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：Design Rules 设计规则Placement Grid 布局的格点Ed
33、ge Boundary 元器件距板框的距离Preferred DIL Rotation 元器件的方向Horizontal 水平Vertical 垂直,Options 选项Push&Shove 推挤元器件Swap Parts 交换元器件Trial Placement Cost Weightings 尝试摆放的权值Grouping 群组Ratsnest Length 飞线长度Ratsnest Crossing 飞线交叉Congestion 密集度DIL Rotation 90 元器件旋转90DIL Rotation 180 元器件旋转180Alignment 排列Restore Defaults
34、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,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J1J5，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。,(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“3D Visualization”选项，查看元件的三维效果
35、。(3)按照同样方法放置U1U6，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，“Component Side”为顶层，也叫元件面，“Solder Side”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。,“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
36、编辑其属性。选中元件属性中的“Lock Position”选项时为锁定其位置。,图9-30 编辑元件下拉框,图9-31 J2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“Edit Part Id”对话框，如图9-33所示。可修改内容有：“String”元器件序号；“
37、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
38、,具体步骤如下。(1)选择【System】【Set Strategies】菜单项，弹出“Edit Strategies”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Trace Style 导线类型Via Style 过孔类型Neck Style 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 Top Blind 顶层盲孔,图9-34 设置设计规则对话框,Bottom Blind 底层盲孔 Buried 埋孔Tactics 策略
39、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Design Rules 设计规则 Pad-Pad Clearance 焊盘与焊盘的间距 Pad-Trace Clearance 焊盘与导线的间距 Trace-Trace Clearance 导线与导线的间距 Graphics Clearance 图形间距 Edge/Slot Clearance 板边沿/槽间距 Apply Default 使用默认设置 Copy To All 复制到所有层Ratsnest Colour 飞线的颜色,Hidden 是否隐藏飞线(
40、2)在“Strategy”的下拉列表中选择“POWER”，“Trace Style”的下拉列表中选择“T25”，“Via Style”的下拉列表中选择“V50”。(3)在“Strategy”的下拉列表中选择“SIGNAL”，“Trace Style”的下拉列表中选择“T10”，“Via Style”的下拉列表中选择“V40”。(4)设置后，单击“OK”，关闭“Edit Strategies”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“Apply Default”，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【Sy
41、stem】【Set Default Rules】菜单项，弹出“Default Design Rules”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“Apply to All Strategies”，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。Proteus ARES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
42、美观。,9.10.1 手工布线Proteus ARES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“Displayed Layers”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
43、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“Delete Route(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。Drag Route(s)拖动连线Modify Route 修改连线Delete Route(s)删除导线Edit Via Properties 编辑过孔属性Delete Via 删除过孔Copy Route 复制连
44、线Move Route 移动连线Change Layer 改变层 Change Trace Style 改变连线类型 Change Via Style 改变过孔类型 Mitre 转折带倒角,Unmitre 转折不带倒角Set Mitre Depth 设定倒角的宽度 Trim to vias 截取到过孔Trim to current layer截取到当前层Trim to single segment 截取一段Trim manually 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
45、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“Edit Via Properties”，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,Proteus ARES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18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Proteus ARES提供
46、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】【Auto Router】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 Router Options 布线器选项 Routing Pass 要求布线通 Tidy Pass 整理线路,图9-38 自动布线设置对话框,Protect manual track 保护手工布线(即保持手 工布的线不
47、变)Rip-up and Retry Routing 撤销与重新布线Enable Rip-up and Retry 允许撤销和重新布线Auto-tidy on Stalemate 遇到僵局自动整理Infinite Retry 无穷次重试Edit Strategies 编辑设计规则可根据具体情况进行设置。另外，单击“Set Strategies”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
48、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(Tidy Pass)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】【Auto Router】菜单项，弹出“Auto Router”对话框，将其内容设置成如图9-40所示，即选中“Tidy Pass”选项。然后，单
49、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】【Connectivity Checker】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
50、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】【Connectivity Checker】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9-42 CRC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-
