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PROTEUS7.5嵌入式系統仿真與開(kāi)發(fā)平臺主要包括強大的ISIS原理布圖工具、PROSPICE混合模型SPICE仿真、以及ARES PCB設計等三個(gè)功能模塊。其中ARES(Advanced RouTIng and EditingSoftware)是用于PCB設計的后端工具模塊，它與ISIS．EXE相結合，可以將設計調試好的原理圖電路方便地變成印刷電路板版圖，其設計結果可以生成光繪機需要的Gerber恪式版圖設計文件。 與其它同類(lèi)的Layout設計工具相比較，該工具最具特色的功能：一是在PROTEUS 7.5版本中提供了基于形狀的布線(xiàn)器，且具有四種操作模式。其高效的撤銷(xiāo)和重新自動(dòng)布線(xiàn)功能可快速布置出符合用戶(hù)要求且較完美的板圖，從而為用戶(hù)節省大量時(shí)間：二是PROTEUS 7.5中擁有2000多種IPC7351標準的PCB封裝，同時(shí)在最大規格為20米的板內，布置分辨率為10納米，元件以及其他器件能夠以0.1度旋轉；三是能夠為打印機、繪圖儀、貼片儀等設計多種格式的輸出文件，包括GERBER格式和智能水平最高的ODB++格式。 1 用 PROTEUS設計PCB的一般步驟 在PROTEUS中，由于有前端的ISIS原理布圖工具和PROSPICE混合模型SPICE仿真工具的支持，故其可以真正實(shí)現從原理圖布局到實(shí)時(shí)仿真、調試，再到PCB的一體化設計，十分方便和快捷，其設計流程圖和圖1所示。圖中，PCB設計準備階段主要完成原理圖的繪制和對電路的仿真驗證與測試。在網(wǎng)表文件加載后，還需對PCB板的各項參數進(jìn)行設置，包括層數、線(xiàn)距、線(xiàn)寬等。檢錯環(huán)節提供有CRC和 DRC兩種檢錯方式，并結合3D效果圖和鉆孔圖等逐層檢測工具，可以完全達到檢錯目的。 2 PCB板圖設計 本文以數字電壓表的設計為例，進(jìn)行印刷電路板的設計，介紹使用PROTEUS來(lái)設計其印刷電路板的一般設計步驟與注意事項。 2.1 繪制原理圖 首先，可利用 PROTEUS7.5的ISIS原理圖布圖工具繪制出如圖2所示的電路圖。此圖的主要功能是完成數字電壓表的顯示。包括晶振電路、復位電路、模數轉換電路和四位數碼管電壓顯示電路等。對于少數布圖工具中沒(méi)有的原理圖，應在ISIS環(huán)境下進(jìn)行手工繪制，其方法與封裝的畫(huà)法基本相同。 2.2 PROTEUS文件導入(網(wǎng)表輸入) 導入文件前，首先需在PROTEUS ISIS環(huán)境中確定原理圖中每個(gè)器件的封裝形式，方法是右擊元器件，在彈出的下拉菜單中點(diǎn)擊“Edit Properties”對話(huà)框，然后在圖3所示的彈出框中單擊圖3中所示的“?”，然后再進(jìn)入“Pick Packages”圖4所示的對話(huà)框，以修改或選擇適合自己設計的封裝。也可在圖3對話(huà)框的下方打勾選選項，以對元器件的封裝信息等進(jìn)行文本輸入。 對于封裝庫中沒(méi)有的封裝或不適合自己設計的封裝，可在A(yíng)RES環(huán)境下進(jìn)行手工繪制。如圖2所示電路中的四位數碼管，只要點(diǎn)擊右上角的圖標，即可進(jìn)入ARES操作環(huán)境。其繪制方法如下： (1)放置焊盤(pán) (2)分配引腳標號 在焊盤(pán)放置完畢后，應對焊盤(pán)每個(gè)引腳進(jìn)行標號。方法是右擊各個(gè)焊盤(pán)，在彈出的菜單中根據原理圖填寫(xiě)引腳標號，填好后應和原理圖一一對應，否則，在編譯網(wǎng)表文件時(shí)將無(wú)法加載。 (3) 添加元件外邊框 利用2D畫(huà)圖工具中的圖標，并根據四位數碼管的實(shí)際大小加一個(gè)外邊框，如此便完成了四位數碼管封裝的設計。其圖形如圖8所示。 (4)封裝保存 在工作界面用右鍵拖動(dòng)選擇整個(gè)封裝，執行 Library-＞Make Package命令，并在彈出保存對話(huà)框填寫(xiě)圖9所示信息。其中“New Package Name” 為新封裝名稱(chēng)；“Package Category”為封裝類(lèi)別；“Package Typ”為封裝類(lèi)型；“PackageSub-Category”為封裝子類(lèi)別，最后單擊OK，這樣，就把此四位數碼管封裝保存到了USERPKG(用戶(hù)自建封裝庫)庫中。 加載好所有元件的封裝后，到 Tools-＞NetlistCompilier，打開(kāi)Netlist Compiler設置對話(huà)框，保持默認設置并保存，然后單擊CLOSE，即可生成網(wǎng)表文件。其次選擇工具菜單欄的“Tools”項，在彈出的下拉菜單中點(diǎn)擊“Neflist to ARES”，便可進(jìn)入ARES工作界面。 2.3 印制電路板布局與調整 在PCB輪廓線(xiàn)內放置元件封裝時(shí)，哪些元件應該彼此相鄰、哪些元件應該放置得相對遠一些，元件與元件之間的距離保持多大等等，都屬于印刷板的布局問(wèn)題。布局是否達到最佳狀態(tài)，直接關(guān)系到印刷板整體的電磁兼容性能和造價(jià)，最佳布局會(huì )使接下來(lái)的布局線(xiàn)更為容易和有效。 使用自動(dòng)布局(Auto Placer)，首先應保證電路板具有邊界�？牲c(diǎn)擊左側工具箱中的“2DGraphics Box Mode”按鈕，從窗口的左下角下拉列表框“Board Edge”中選擇Board Edge，然后在工作窗口中畫(huà)一個(gè)適合自己PCB板的矩形(此矩形大小可二次調整)，邊框大小可利用左邊的測量按鈕進(jìn)行測量。其次選擇工具菜單欄的 “Tools”項，點(diǎn)擊“Auto Placer”菜單項，并在彈出的窗口中設置好相關(guān)屬性后，點(diǎn)OK按鈕。其效果圖如圖10所示。 若使用手動(dòng)調整(Density Bar)則可在自動(dòng)布局完畢后，單擊左側工具欄的光標按鈕，此后即可移動(dòng)元件，使其達到一定的布局要求。 2.4 電路板的布線(xiàn)與調整 (1) 參數設置 在布局完成后，可以先布一些特殊的線(xiàn)，如電源線(xiàn)、地線(xiàn)、在PCB板角上作定位孔等。也可以在布線(xiàn)完成后進(jìn)行這些工作。在布線(xiàn)之前，需對電路板的相關(guān)參數和層數進(jìn)行設置�？梢詧绦蠺ools-＞Design Rule Manager命令，并在彈出的對話(huà)框中進(jìn)行各項參數設置，具體如圖11所示。另外，勾選“”可對制版過(guò)程中的DRC錯誤(DRC是一種側重于物理錯誤設計規則檢查)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，以方便制版。而單擊“”按鈕則可在彈出的窗口中對面板層數、過(guò)孔類(lèi)型、線(xiàn)距類(lèi)型等進(jìn)行設置，基層數設定如圖12所示。 PROTEUS的自動(dòng)布線(xiàn)功能極其強大，尤其在PROTEUS 7.3以上版本中，由于其改變了老版本中基于網(wǎng)格的布線(xiàn)器，而變?yōu)榛趲缀涡螤畹牟季�(xiàn)器。其此布線(xiàn)算法和新的減少沖突的方法相結合，使得布通率和布線(xiàn)效率大為提高，因而在各種PCB設計工具中極具特色。ARES擁有完全自動(dòng)布線(xiàn)，腳本化布線(xiàn)，交互布線(xiàn)和運行外部ELEC-TRA四種操作模式。 (3) 手工調整 在進(jìn)行手工調整前，可單擊圖示按鈕 (4)CRC規則檢查 選擇Tools菜單項后，單擊 ConnecTIvityChecker子菜單，系統便開(kāi)始對PCB板的連通性錯誤進(jìn)行檢查。若界面右下角出現“0 CRC violations found．，則”說(shuō)明無(wú)錯誤。但若出現如“1CRC violations found．”所示界面并彈出Errors窗口，則說(shuō)明有飛線(xiàn)，此時(shí)則需手動(dòng)修改。 2.5 添加焊盤(pán)及3D預覽 一般 PCB在送去加工前，應首先通過(guò)執行Output-＞3D Visualization對PCB進(jìn)行整體預覽，如圖13所示。當然，在整個(gè)設計過(guò)程中，也可以隨時(shí)打開(kāi)3D窗口，以對電路板設計效果進(jìn)行實(shí)時(shí)觀(guān)察，從而保證對所設計的電路板有個(gè)直觀(guān)的認識，也可對電路中元件布局及時(shí)進(jìn)行調整。使PCB設計盡可能達到比較完美的布局、布線(xiàn)效果。 2.6 文件保存與輸出 完成必要的設計整理工作后�？蓤绦� Output-＞Set Output Area選項選定輸出區域。然后單擊“Output”菜單，就可輸出不同格式和用途的設計文件。根據實(shí)際情況，選擇輸出文件類(lèi)型。 3 注意事項 用PROTEUS7.5制作印制電路板的注意事項如下： (1)在元器件的布局方面，應該把相互有關(guān)的元件盡量放得近一些，電源線(xiàn)、地線(xiàn)的布置應根據電流大小適當加粗，信號線(xiàn)較之略細一些。頂層、底層的走線(xiàn)方向應垂直走線(xiàn)，以方便檢錯； (2)雖然 PROTEUS7.5提供了自動(dòng)布局功能，但對大多數的設計來(lái)說(shuō)，效果并不理想，故不推薦使用。布線(xiàn)方面的首要原則是保證布線(xiàn)的布通率，移動(dòng)器件時(shí)要注意飛線(xiàn)的連接，故應把有連線(xiàn)關(guān)系的器件放在一起。 (3)在為元器件加載封裝時(shí)，應確保所有元器件均用于PCB制版。在彈出的窗口中，一項一般不可勾選。除此之外，電壓表、探針、信號源等模擬器件，也不可用于PCB制版。 4 結束語(yǔ) 在電子設計中，利用 PROTEUS設計印刷電路板是一種方便、易行的方法。PROTEUS主菜單的應用同其他的Windows環(huán)境下的應用程序一樣，因而用戶(hù)使用不會(huì )感到有什么困難。同時(shí)，該軟件具有的兩種操作環(huán)境使文件很方便傳輸，且不會(huì )出現傳輸錯誤，因而可使PCB的設計與制作變得極為方便、快捷和美觀(guān)。 |
