罗冬，鄢峰，卢超

(陕西理工学院物理系，陕西 汉中 723000)

0 引言

PROTEUS7.5嵌入式系统仿真与开发平台主要包括强大的ISIS原理布图工具、PROSPICE混合模型SPICE仿真、以及ARES PCB设计等三个功能模块。其中ARES(Advanced Routing and EditingSoftware)是用于PCB设计的后端工具模块，它与ISIS．EXE相结合，可以将设计调试好的原理图电路方便地变成印刷电路板版图，其设计结果可以生成光绘机需要的Gerber恪式版图设计文件。

与其它同类的Layout设计工具相比较，该工具{zj1}特色的功能：一是在PROTEUS 7.5版本中提供了基于形状的布线器，且具有四种操作模式。其高效的撤销和重新自动布线功能可快速布置出符合用户要求且较xx的板图，从而为用户节省大量时间：二是PROTEUS 7.5中拥有2000多种IPC7351标准的PCB封装，同时在{zd0}规格为20米的板内，布置分辨率为10纳米，元件以及其他器件能够以0.1度旋转；三是能够为打印机、绘图仪、贴片仪等设计多种格式的输出文件，包括GERBER格式和智能水平{zg}的ODB++格式。

1 用PROTEUS设计PCB的一般步骤

在PROTEUS中，由于有前端的ISIS原理布图工具和PROSPICE混合模型SPICE仿真工具的支持，故其可以真正实现从原理图布局到实时仿真、调试，再到PCB的一体化设计，十分方便和快捷，其设计流程图和图1所示。图中，PCB设计准备阶段主要完成原理图的绘制和对电路的仿真验证与测试。在网表文件加载后，还需对PCB板的各项参数进行设置，包括层数、线距、线宽等。检错环节提供有CRC和DRC两种检错方式，并结合3D效果图和钻孔图等逐层检测工具，可以xx达到检错目的。



2 PCB板图设计

本文以数字电压表的设计为例，进行印刷电路板的设计，介绍使用PROTEUS来设计其印刷电路板的一般设计步骤与注意事项。

2.1 绘制原理图

首先，可利用PROTEUS7.5的ISIS原理图布图工具绘制出如图2所示的电路图。此图的主要功能是完成数字电压表的显示。包括晶振电路、复位电路、模数转换电路和四位数码管电压显示电路等。对于少数布图工具中没有的原理图，应在ISIS环境下进行手工绘制，其方法与封装的画法基本相同。



2.2 PROTEUS文件导入(网表输入)

导入文件前，首先需在PROTEUS ISIS环境中确定原理图中每个器件的封装形式，方法是右击元器件，在弹出的下拉菜单中点击“Edit Properties”对话框，然后在图3所示的弹出框中单击图3中所示的“?”，然后再进入“Pick Packages”图4所示的对话框，以修改或选择适合自己设计的封装。也可在图3对话框的下方打勾选选项，以对元器件的封装信息等进行文本输入。



对于封装库中没有的封装或不适合自己设计的封装，可在ARES环境下进行手工绘制。如图2所示电路中的四位数码管，只要点击右上角的图标，即可进入ARES操作环境。其绘制方法如下：

(1)放置焊盘

在ARES环境下，点击按钮，选择C-70-30大小，在工作区域放置焊盘。右击此焊盘，在弹出的菜单中选择后填写如图5所示信息，以放置底下六个焊盘。然后右击{zh1}一个焊盘，并在弹出的菜单中选择后再填写图6所示信息，再次右击新建焊盘，在弹出的菜单中选择后，再填写如图7所示信息，即可放置所有焊盘。



(2)分配引脚标号

在焊盘放置完毕后，应对焊盘每个引脚进行标号。方法是右击各个焊盘，在弹出的菜单中根据原理图填写引脚标号，填好后应和原理图一一对应，否则，在编译网表文件时将无法加载。

(3)添加元件外边框

利用2D画图工具中的图标，并根据四位数码管的实际大小加一个外边框，如此便完成了四位数码管封装的设计。其图形如图8所示。


(4)封装保存

在工作界面用右键拖动选择整个封装，执行Library->Make Package命令，并在弹出保存对话框填写图9所示信息。其中“New Package Name” 为新封装名称；“Package Category”为封装类别；“Package Typ”为封装类型；“PackageSub-Category”为封装子类别，{zh1}单击OK，这样，就把此四位数码管封装保存到了USERPKG(用户自建封装库)库中。



加载好所有元件的封装后，到Tools->NetlistCompilier，打开Netlist Compiler设置对话框，保持默认设置并保存，然后单击CLOSE，即可生成网表文件。其次选择工具菜单栏的“Tools”项，在弹出的下拉菜单中点击“Neflist to ARES”，便可进入ARES工作界面。

2.3 印制电路板布局与调整

在PCB轮廓线内放置元件封装时，哪些元件应该彼此相邻、哪些元件应该放置得相对远一些，元件与元件之间的距离保持多大等等，都属于印刷板的布局问题。布局是否达到{zj0}状态，直接关系到印刷板整体的电磁兼容性能和造价，{zj0}布局会使接下来的布局线更为容易和有效。

使用自动布局(Auto Placer)，首先应保证电路板具有边界。可点击左侧工具箱中的“2DGraphics Box Mode”按钮，从窗口的左下角下拉列表框“Board Edge”中选择Board Edge，然后在工作窗口中画一个适合自己PCB板的矩形(此矩形大小可二次调整)，边框大小可利用左边的测量按钮进行测量。其次选择工具菜单栏的“Tools”项，点击“Auto Placer”菜单项，并在弹出的窗口中设置好相关属性后，点OK按钮。其效果图如图10所示。



若使用手动调整(Density Bar)则可在自动布局完毕后，单击左侧工具栏的光标按钮，此后即可移动元件，使其达到一定的布局要求。

2.4 电路板的布线与调整

(1)参数设置

在布局完成后，可以先布一些特殊的线，如电源线、地线、在PCB板角上作定位孔等。也可以在布线完成后进行这些工作。在布线之前，需对电路板的相关参数和层数进行设置。可以执行Tools->Design Rule Manager命令，并在弹出的对话框中进行各项参数设置，具体如图11所示。另外，勾选“”可对制版过程中的DRC错误(DRC是一种侧重于物理错误设计规则检查)进行实时检测，以方便制版。而单击“”按钮则可在弹出的窗口中对面板层数、过孔类型、线距类型等进行设置，基层数设定如图12所示。



PROTEUS的自动布线功能极其强大，尤其在PROTEUS 7.3以上版本中，由于其改变了老版本中基于网格的布线器，而变为基于几何形状的布线器。其此布线算法和新的减少冲突的方法相结合，使得布通率和布线效率大为提高，因而在各种PCB设计工具中极具特色。ARES拥有xx自动布线，脚本化布线，交互布线和运行外部ELEC-TRA四种操作模式。

(3)手工调整

在进行手工调整前，可单击图示按钮，然后沿飞线提示开始布线。同时在适当位置双击可添加过孔，到达目标引脚后单击即可完成手工布线。修改时，右击导线，便可出现一些快捷方式，因而十分方便操作。

(4)CRC规则检查

选择Tools菜单项后，单击ConnectivityChecker子菜单，系统便开始对PCB板的连通性错误进行检查。若界面右下角出现“0 CRC violations found．，则”说明无错误。但若出现如“1CRC violations found．”所示界面并弹出Errors窗口，则说明有飞线，此时则需手动修改。

2.5 添加焊盘及3D预览

一般PCB在送去加工前，应首先通过执行Output->3D Visualization对PCB进行整体预览，如图13所示。当然，在整个设计过程中，也可以随时打开3D窗口，以对电路板设计效果进行实时观察，从而保证对所设计的电路板有个直观的认识，也可对电路中元件布局及时进行调整。使PCB设计尽可能达到比较xx的布局、布线效果。



2.6 文件保存与输出

完成必要的设计整理工作后。可执行Output->Set Output Area选项选定输出区域。然后单击“Output”菜单，就可输出不同格式和用途的设计文件。根据实际情况，选择输出文件类型。

3 注意事项

用PROTEUS7.5制作印制电路板的注意事项如下：

(1)在元器件的布局方面，应该把相互有关的元件尽量放得近一些，电源线、地线的布置应根据电流大小适当加粗，信号线较之略细一些。顶层、底层的走线方向应垂直走线，以方便检错；

(2)虽然PROTEUS7.5提供了自动布局功能，但对大多数的设计来说，效果并不理想，故不推荐使用。布线方面的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时要注意飞线的连接，故应把有连线关系的器件放在一起。

(3)在为元器件加载封装时，应确保所有元器件均用于PCB制版。在弹出的窗口中，一项一般不可勾选。除此之外，电压表、探针、信号源等模拟器件，也不可用于PCB制版。

4 结束语

在电子设计中，利用PROTEUS设计印刷电路板是一种方便、易行的方法。PROTEUS主菜单的应用同其他的Windows环境下的应用程序一样，因而用户使用不会感到有什么困难。同时，该软件具有的两种操作环境使文件很方便传输，且不会出现传输错误，因而可使PCB的设计与制作变得极为方便、快捷和美观。

原文地址:http://www.61ic.com/Technology/EDA/201006/26548.html