第十一章ARES-PCB-Layout布局、布线与覆铜

作者时间刘德全2013.08Proteus8.0-电子线路设计与仿真LDQ1布局23布线覆铜ARESPCBLayout布局、布线与覆铜11ARESPCBLayout布局、布线与覆铜11.1布局就是就是将原理图中的元器件用相应的封装器件代替并放入ARESPCBLayout编辑区中的BoardEdge中的过程，因此为了保证正确放置元器件必须满足以下三个条件：（1）每一个元件必须有相应的封装。（2）元器件封装必须在封装库中能够找到。（3）大小适中的BoardEdge。一般建议是将手动布局和自动布局有机的结合起来。1111.1手动布局就是手动放置元器件，请参阅10.2.1节元器件的放置。具体放置位置请参与PCB设计规则要求相关资料。手动放置元器件特点是：（1）可以很方便将比较特殊的器件放在特定的位置，并可以通过属性LockPosition锁定位置；（2）手动布局适合于元器件较少的情况下。手动布局ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.1自动布局对于复杂的电路，拥有很多的元器件，通过手动放置，显然是不现实的，而且工作效率也很低，Proeteus提供了Auto-Placer（自动布线器），在放置元器件的一般的规则是按照信号处理流通的方向放置，使信号走向尽可能保持一致，这样基本上各功能单元的器件都是以某一个核心元器件为中心放置布局，它们是布局相邻很近的元器件，称这些元器件为Group。ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.1在ISISSchematicCapture编辑界面中选中元器件，打开属性对话框中设置其所在的Group，例如，建设电容C3与U1为一个Group，在C3属性对话框中输入“{GROUP=U1}”即可。如图11-2所示。创建GroupARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.1在ISIS中创建Group激活LivingNetlist启动Auto-Placer设置相关参数自动布局设置BoardEdge图11-1布局流程图图11-2创建Group图11-3激活LivingNetlistARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.11.启动自动布局单击菜单“Tools”→“Auto-Placer”命令，弹出Auto-Placer属性对话框，如图11-4所示。属性对话框基本分两大功能模块，左侧的为要布局的元器件选择器（ComponentSelector），右侧为自动布局规则属性设置对话框。2.自动布局属性参数设置ComponentSelector：元器件选择窗口列出了所有没有放置的元器件，列表中的元器件按字母顺序排列，如果之前没有进行过元器件放置处理，则列表中列出了原理图中所有元器件。自动布局ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.1布局设计规则：（1）DesignRules（2）PreferredDILRotation（3）Options（4）TrialPlacementCostWeightings（放置元器件的规则权重）ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.1开始布局单击“OK”键则开始布局，单击“Cancel”键表示放弃自动布局。自动布局是一种快速的布局方式，但并不是最好的布局，一般将自动布局与手动布局结合起来。当布线完成后，信息栏会提示“放置了多少个元器件，总计时间等信息提示”。对系统实例ShiftPCB.Pdspr进行自动布局和手动局与自动布局结合布局，最后结果如图11-4所示，从图可以看出，后者的效果要比前者效果好。ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.1图11-4（a）自动布局图11-4（b）手动、自动结合布局ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.11.手动引脚/门交换手动引脚/门交换的步骤主要有：（1）选择飞线模式；（2）右击选择要进行交换的元器件的引脚或者门引脚，这时弹出快键菜单，单击ManualPinswap/Gateswap命令，此时飞线脱离该引脚随着鼠标而移动，而且能进行交换的目标引脚/门引脚也处于高亮状态；（3）飞线移动到目标引脚处；（4）单击左键，完成交换，如果此引脚是门引脚，则与门相连的其他引脚也会自动交换，刷新飞线和力向量。ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.12.自动引脚/门交换如果在电路板上，存在大量的门电路，此时可以进行门交换的很多，如图11-7（C）所示，此时手动很难找到最好、左右的门交换，Proteus提供了自动门交换优化功能。自动门交换步骤如下：单击菜单“Tools”→“Gateswapoptimizer”命令，弹出确认是否要运行门交换优化处理，单击“OK”按钮开始门交换，则在信息下面显示进行门交换的优化次数及进度情况，但完成后，在信息栏内显示优化的结构，具体过程如图11-8所示。ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.1（a）单击门交换命令（b）确认进行门交换（c）门交换及进度（d）门优化结果图11-8自动门交换ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.1回注:无论是手动还是自动进行引脚/门交换后，元器件的连接关系都发生了变化，或者对元器件的相关参数（如封装、网络、参考号等）修改后，为了使原理图与PCB图保持一致必须进行回注，单击PCBLayout中的菜单“Tools”→“AutomaticAnnotator”命令实现从PCB回注到原理图中，单击此命令弹进行出回注属性窗口如图11-10所示，选择一种回注方式后单击“OK”键开始回注。图11-10自动标注ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2完成参数设置和布局后，下一步操作就是布线，就是将具有电气连接的关系引脚用覆铜导线来连接，实现信号的传输。ARESPCBLayout提供手动布线、自动布线和交互式布线三种方式布线。ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2有时候在设置PCB时没有原理图或者NoNetlist模式时，此时放置元器件封装是没有飞线的，因此必须手动连接飞线。要放置飞线必须进入飞线模式。单击模式工具栏中的按钮，即可进行飞线模式，对象选择器列出PCB图中的元器件连接网络名，如图11-11所示。飞线模式主要功能有：（1）手动放置飞线；（2）实现门交换；（3）选中飞线；（4）选中具有同一网络的飞线。图11-11飞线模式ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2当进入飞线模式后，就可以创建飞线，鼠标在需要放置飞线的焊盘处左击，移至到另一焊盘处单击，即可以在这两焊盘之间实现创建飞线，系统自动创建力向量和网络名称（注意在对象选择器中观察）。具体操作过程如图11-12所示。图11-12创建飞线ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2在飞线模式下通过拖飞线进行门交换，对应引脚焊盘上的飞线自动实现门交操作。例如集成块2脚和3脚是可以进行们交换的，鼠标移至2引脚，使鼠标进行移动模式（注意鼠标形状），按住左键拖动3脚，释放说表即可完成门交换。具体操作如图11-13所示。鼠标在飞线上左击可以实现飞线的选中，如果是自己创建的飞线此时按键盘上的“Delete”键可以删除，也可以按工具栏上的按钮，或者右击快捷菜单选中“Delete”命令都可以删除飞线，与其对应的网络也会被自动删除。图11-13门交换ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2铜模导线是连接实际电路的电气联系，在PCB章节中所提到的导线在没有特殊情况下就是指铜模导线。在低版本中只有一种格式，而现在可以根据自己的需要选择或者创建不同类型的风格，对可以放置的铜模导线可以编辑属性，修改其名称、层、线宽等参数。1.新建Track单击菜单栏“Library”→“NewTrackStyle”命令，或者单击模式工具栏内的（TrackMode）工具，在对象选择器内单击按钮，都会弹出新建导线的对话框如图12-14所示。Name：导线风格名称；Width：导线宽度；Change：更新设置，LocalEdit局部编辑，当勾选此项时表是只对当前的导线有效，当选择UpdateDefault项时更新到默认库中。单击“OK”键完成导线风格的创建，此时在TrackMode下在对象选择里就可以看见刚才创建的导线风格。铜模导线创建与编辑ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2编辑对象选择器中的导线风格根据需要还可以直接对创建的导线风格进行编辑，在TrackMode下，在对象选择器中选择要编辑铜模导线，双击或者单击选择后单击对象选择器上的按钮，打开导线风格编辑窗口，此窗口与新建导线窗口一样，见图11-14所示。图11-14新建导线风格ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2过孔，在线路板中，一条线路从板的一面跳到另一面，连接两条连线的孔也叫过孔（区别于焊盘，边上没有助焊层），过孔也称金属化孔。在工艺上，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。过孔可以分为通孔式和掩埋式两种方式，所谓通孔式是指穿通所有敷铜层的过孔；掩埋式则仅穿通过中间几个敷铜层面，仿佛被其他敷铜层掩埋起来，掩埋式的过孔又分为盲孔和埋孔。过孔（Via）创建与编辑ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2新建过孔单击菜单栏“Library”→“NewViaStyle”命令，或者单击模式工具栏内的（ViaMode）工具，在对象选择器内单击按钮，都会弹出新建过孔的对话框如图11-15所示图11-15新建过孔ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2其主要参数有：Name：过孔名称；Diameter/Square：孔径，定义圆形/方形过孔的孔径DrillMark：钻头标记，在Drill模式下，定义焊盘在打印机或绘制输出时的钻头的直径，这通常小于DrillHole参数，其目的是为了确定钻头的位置。DrillHole：钻孔直径，指定在CADCAM输出命令时，将要选择钻孔工具的直径。GuardGap：安全间距，主要定义阻焊层的半径。阻焊层由系统自动生成，如果该值小于0（比如-1），那么将不会出现阻焊层。还可以通过其右侧下拉的Present和NotPresent两个参数设置此焊盘类型作为焊盘栈层中的焊盘（参见10.5节，焊盘栈对应层的焊盘类型选择）时，其是否具有阻焊层，当选择NoPresent时，表示不出现。Changes：参数改变的范围，LocalEdit：局部编辑；UpdateDefaults：更新到默认库中。ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2图11-16编辑过孔属性编辑对象选择器中的过孔风格根据需要可以直接对过孔的风格进行编辑。在ViaMode下，在对象选择器中选择要编辑的过孔，双击或单击选择后单击对象选择器上的按钮，打开过孔风格编辑窗口，此窗口与新建过孔过程中的编辑过孔窗口一样，见图11-16所示。ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2手动布线飞线用于描述引脚与引脚之间具有电气连接关系的指示符，用绿色的线表示，但其本身没有电气特性。在进行手动布线开始之前，为了使布线比较合理和规范，建议开启飞线（ratsnest）和力向量（参阅9.1.4节和9.4.2节），当然可以给不同的网络设置不同的飞线颜色（参阅10.3.1节）。力向量用黄色的箭头表示，它指向了飞线距离最短的方向。不论是手动布线还是自动布线，在布线之前一定根据设计需求设计布线规则和相应的层，具体设计请参阅10.3节。ARESPCBLayout布局、布线与覆铜1111.2没有网络的手动布局（TracePlacement-NoNetlist）在没有网络表的情况下，放置的器件之间没有飞线和力向量，可以通过手动方式放置飞线后再手动布线，也可以直接手动布线，在这里主要讲解手动布线，具体步骤如下：首先单击模式选择器上（TrackMode）按钮，在对象选择器中选择导线风格；第二步，单击层选择器中选择要布线的层；第三步，在PCB编辑