《電路仿真與PCB設(shè)計》課件第9章

9.1窗口設(shè)置

9.2從原理圖到印制板

9.3設(shè)置工作層

9.4PCB布局

習(xí)題

第9章PCB設(shè)計與布局

在Protel99狀態(tài)下，單擊【File】菜單下的【New】命令，然后在如圖9-1所示的窗口直接雙擊【PCBDocument】文件圖標(biāo)，即可創(chuàng)建新的PCB文件并打開印制板編輯器。當(dāng)然，如果設(shè)計文件包(.ddb)內(nèi)已經(jīng)含有PCB文件，則可以在“設(shè)計文件管理器”窗口內(nèi)直接單擊相應(yīng)文件夾下的PCB文件圖標(biāo)來打開PCB編輯器，并進(jìn)入對應(yīng)PCB文件的編輯狀態(tài)。9.1窗口設(shè)置圖9-1Protel99印制板編輯窗口印制板編輯、設(shè)計是電子設(shè)計自動化最后的也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，換句話說，原理圖編輯是印制板編輯、設(shè)計的前提和基礎(chǔ)。對于同一電路系統(tǒng)來說，原理圖中元器件電氣連接與印制板中元器件連接關(guān)系應(yīng)完全相同，只是原理圖中的元件用“電氣圖形符號”表示，而印制板中的元件用“封裝圖”描述?？梢娫韴D中已包含了元件的電氣連接關(guān)系。完成了原理圖編輯后，在Protel99中，可通過如下方法之一將原理圖中元件的電氣連接關(guān)系轉(zhuǎn)化為印制板中元件的連接關(guān)系，無須在印制板中逐一輸入元件的封裝圖。9.2從原理圖到印制板

(1)通過“更新”方式生成PCB文件。在Protel99原理圖編輯狀態(tài)下，執(zhí)行【Design】菜單下的【UpdatePCB…】(更新PCB)命令，生成或更新PCB文件，并把原理圖中的元件封裝圖及電氣連接關(guān)系數(shù)據(jù)傳送到PCB文件中。Protel99原理圖文件(.sch)與印制板文件(.pcb)具有動態(tài)同步更新功能。

(2)通過“網(wǎng)絡(luò)表”文件生成印制板文件。在原理圖編輯狀態(tài)下，執(zhí)行【Design】菜單下的【CreateNetlist…】命令，生成含有原理圖元件電氣連接關(guān)系信息的網(wǎng)絡(luò)表文件(.net)，然后將網(wǎng)絡(luò)文件裝入PCB文件中。這是Protel98及更低版本環(huán)境下，原理圖文件與印制板文件之間連接的紐帶，Protel99依然保留這一功能。9.2.1通過網(wǎng)絡(luò)表文件生成印制板文件

Protel99依然保留通過網(wǎng)絡(luò)表文件(.net)裝入元件封裝圖的功能，操作過程如下：

1)裝入網(wǎng)絡(luò)文件前的準(zhǔn)備工作

(1)編輯好原理圖并生成網(wǎng)絡(luò)表文件(.net)。

(2)執(zhí)行【File】菜單下的【New…】命令，在如圖8-8所示的“NewDocument”選擇窗口內(nèi)，選擇“PCBDocument”類型，單擊【OK】按鈕，生成新的PCB文件。

(3)在“設(shè)計文件管理器”窗口內(nèi)，單擊生成的PCB文件，進(jìn)入PCB編輯狀態(tài)。

2)重新設(shè)置繪圖區(qū)原點(diǎn)

單擊放置工具欄內(nèi)的“設(shè)置原點(diǎn)”工具(或執(zhí)行【Edit】菜單下的【Origin】/【Set】命令)，將光標(biāo)移到繪圖區(qū)內(nèi)適當(dāng)位置，并單擊鼠標(biāo)左鍵，設(shè)置繪圖區(qū)原點(diǎn)。

3)在禁止布線層內(nèi)設(shè)置

(1)單擊PCB編輯區(qū)下邊框上【KeepOut】按鈕，切換到禁止布線層。

(2)利用放置工具欄內(nèi)的“導(dǎo)線”、“圓弧”繪制出一個封閉圖形，作為布線區(qū)，如圖9-2所示。具體操作過程前面已介紹過，這里不再重復(fù)。圖9-2布線區(qū)

4)裝入網(wǎng)絡(luò)表

在禁止布線層內(nèi)設(shè)置了電路板布線區(qū)邊框后，即可通過如下步驟裝入網(wǎng)絡(luò)表文件：

(1)執(zhí)行【Design】菜單下的【Netlist…】命令，在如圖9-3所示的窗口內(nèi)裝入原理圖網(wǎng)絡(luò)表文件。圖9-3裝入原理圖網(wǎng)絡(luò)表文件

(2)單擊圖9-3中“NetlistFile”文本框右側(cè)的【Browse】(瀏覽)按鈕，在如圖9-4所示的“Select”(選擇)窗口內(nèi)當(dāng)前設(shè)計文件包中找出并單擊網(wǎng)絡(luò)表文件，然后單擊【OK】按鈕返回，即可在如圖9-3所示的網(wǎng)絡(luò)宏列表窗內(nèi)看到已裝入的元件、焊盤等信息，如圖9-5所示。

如果網(wǎng)絡(luò)表文件不在當(dāng)前設(shè)計文件包內(nèi)，可單擊【Add…】按鈕，從其他設(shè)計文件包內(nèi)或目錄下找出體現(xiàn)原理圖元件電氣連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表文件。圖9-4選擇裝入網(wǎng)絡(luò)表文件窗口圖9-5裝入網(wǎng)絡(luò)表文件后的窗口

(3)根據(jù)情況選擇圖9-5中的“Deletecomponentsnotinnetlist”(刪除沒有連接的元件)和“Updatefootprint”(更新元件封裝圖)選項。

(4)在網(wǎng)絡(luò)宏列表窗口內(nèi)，檢查網(wǎng)絡(luò)表文件裝入后有無錯誤。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，要具體分析，并加以修正。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一元件沒有封裝圖時，可單擊【Cancel】按鈕，取消網(wǎng)絡(luò)表文件裝入過程，返回原理圖。在元件屬性窗口內(nèi)給出元件封裝圖后，再生成網(wǎng)絡(luò)表文件，然后轉(zhuǎn)到PCB編輯器重新裝入網(wǎng)絡(luò)表，直到在如圖9-5所示的網(wǎng)絡(luò)宏列表窗口內(nèi)沒有出現(xiàn)錯誤為止。

(5)當(dāng)圖9-5中網(wǎng)絡(luò)宏列表窗口內(nèi)沒有出現(xiàn)錯誤信息后，即可單擊【Execute】按鈕，裝入網(wǎng)絡(luò)表文件，結(jié)果如圖9-6所示。可見裝入網(wǎng)絡(luò)表文件后，所有元件均疊放在布線區(qū)。圖9-6裝入網(wǎng)絡(luò)表后的結(jié)果

5)分離重疊在一起的元件

對于通過“更新”方式生成的PCB文件來說，在禁止布線層內(nèi)畫出印制板布線區(qū)后，原則上可用手工方法將如圖9-6所示的每一元件的封裝圖逐一移到布線區(qū)內(nèi)(當(dāng)然，在移動過程中，必要時可旋轉(zhuǎn)元件方向)；也可以使用【AutoPlace…】(自動布局)命令，將元件封裝圖移到布線層內(nèi)。如圖9-6所示，不便手工調(diào)整元件布局，需通過【AutoPlace...】(自動布局)命令，將布線框內(nèi)重疊在一起的元件彼此分開，以便瀏覽和手工預(yù)布局(這一操作的目的僅僅是為了使重疊在一起的元件彼此分離，無須設(shè)置自動布局參數(shù))。操作過程如下：

(1)執(zhí)行【Tools】菜單下的【AutoPlace…】(自動布局)命令。

(2)在如圖9-7所示的自動方式窗口內(nèi)，分別選擇菊花鏈狀方式和快速放置方式。圖9-7設(shè)置自動布局方式

(3)單擊【OK】按鈕，啟動自動布局過程，使重疊在一起的元件彼此分離(如圖9-8所示)為隨后進(jìn)行的手工預(yù)布局提供方便。圖9-8執(zhí)行“自動布局”后重疊在一起的元件已彼此分離9.2.2通過更新方式生成印制板文件

在編輯印制板前，必須先編輯好原理圖文件。有關(guān)原理圖文件的編輯方法，在前面已介紹過，這里不再重復(fù)。

1.通過“更新”方式生成PCB文件

在原理圖編輯狀態(tài)，執(zhí)行【Design】菜單下的【UpdatePCB…】命令，生成相應(yīng)的PCB文件。首次執(zhí)行更新PCB命令時，將給出如圖9-9所示的提示信息。圖9-9首次執(zhí)行更新PCB命令彈出的設(shè)置窗各選項設(shè)置依據(jù)如下：

(1)選擇“I/O端口、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號”連接范圍。根據(jù)原理圖結(jié)構(gòu)，單擊“Connectivity”(連接)下拉按鈕，選擇I/O端口、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的連接方式。

對于單張電原理圖來說，可以選擇“SheetSymbol/PortConnections”、“NetLabelsandPortGlobal”和“OnlyPortGlobal”方式中的任一種。對于含有多張原理圖的層次電路結(jié)構(gòu)原理圖來說：如果在整個設(shè)計項目(.prj)中，只用方塊電路I/O端口表示上、下層電路之間的連接關(guān)系，(子電路中所有的I/O端口與上一層原理圖中的方塊電路I/O端口一一對應(yīng)，此外就再沒有使用I/O端口表示同一原理圖中節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系)，則將“Connectivity”設(shè)為SheetSymbol/PortConnections。

如果網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號及I/O端口在整個設(shè)計項目內(nèi)有效，即不同子電路中所有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號、I/O端口相同的節(jié)點(diǎn)均認(rèn)為電氣上相連，則將“Connectivity”設(shè)為NetLabelsandPortGlobal。如果I/O端口在整個設(shè)計項目內(nèi)有效，而網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號只在子電路圖內(nèi)有效，即在原理圖編輯過程中，嚴(yán)格遵守同一設(shè)計項目中不同子電路圖之間只通過I/O端口相連，不通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號連接，即網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號只表示同一電路圖內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系時，則將“Connectivity”設(shè)為OnlyPortGlobal。

(2)“Components”(元件)選擇。當(dāng)“UpdatecomponentFootprint”選項處于選中狀態(tài)時，將更新PCB圖中元件封裝；當(dāng)“Deletecomponents”選項處于選中狀態(tài)時，將刪除原理圖中沒有連接的孤立元件。

(3)根據(jù)需要選中“GeneratePCBrulesaccordingtoschematiclayer”選項及其下面的選項。

2.預(yù)覽更新情況

單擊“Change”標(biāo)簽(或單擊【PreviewChange】按鈕)，觀察更新后的改變情況，如圖9-10所示。圖9-10更新信息如果原理圖中存在缺陷，則圖9-10中的錯誤列表窗口內(nèi)將給出錯誤原因，同時更新列表窗下將提示錯誤總數(shù)，并增加“Warning”(警告)標(biāo)簽，如圖9-11所示。圖9-11原理圖不正確時的更新信息這時必須認(rèn)真分析錯誤列表窗口內(nèi)的提示信息，找出出錯原因，并按下【Cancel】按鈕，放棄更新；返回原理圖編輯狀態(tài)，更正后再執(zhí)行更新操作，直到更新信息列表窗內(nèi)沒有報告出錯為止。

常見的出錯信息、原因以及處理方法如下：

(1)?Componentnotfound(沒有元件發(fā)現(xiàn))，原因是原理圖中指定的元件封裝形式在封裝圖形庫文件(.lib)中沒有找到。

(2)?Nodenotfound(沒有發(fā)現(xiàn)焊盤)，原因可能是元件電氣圖形符號引腳編號與元件封裝圖引腳編號不一致。

(3)?FootprintXXnotfoundinLibrary(元件封裝圖形庫中沒有XX封裝形式)，原因是元件封裝圖形庫文件列表中沒有對應(yīng)元件的封裝圖。

3.執(zhí)行更新

當(dāng)如圖9-11所示的“更新信息”列表窗內(nèi)沒有錯誤提示時，即可單擊【Execute】(執(zhí)行)按鈕，更新PCB文件。

如果不檢查錯誤，就立即單擊【Execute】按鈕，則當(dāng)原理圖存在錯誤時，將給出如圖9-12所示的提示信息。

圖9-12原理圖存在缺陷不能更新時的提示執(zhí)行【Design】菜單下的【UpdatePCB…】命令后，如果原理圖所在文件夾下沒有PCB文件，則將自動產(chǎn)生一個新的PCB文件(文件名與原理圖文件相同)，如圖9-13所示；如果當(dāng)前文件夾下已存在一個PCB文件，將更新該P(yáng)CB文件，使原理圖內(nèi)元件電氣連接關(guān)系、封裝形式等與PCB文件一致(更新后不改變未修改部分的連線)；如果原理圖所在文件夾下已存在兩個或兩個以上的PCB文件時，將給出如圖9-14所示的提示信息，要求操作者選擇并確認(rèn)更新的PCB文件。因此，在Protel99SE中，“更新”操作，使原理圖文件(.sch)與印制板文件(.pcb)保持一致。圖9-13通過“更新”命令自動生成的PCB文件圖9-14選擇需要更新的PCB文件如果在圖9-11中沒有錯誤，則更新后，原理圖文件中的元件封裝圖將呈現(xiàn)在PCB文件編輯區(qū)內(nèi)，如圖9-15所示?？梢姡赑rotel99SE中并不一定需要網(wǎng)絡(luò)表文件。圖9-15自動裝入了元件封裝圖

4.在禁止布線層內(nèi)設(shè)置布線區(qū)

根據(jù)印制板形狀及大小，在禁止布線層(KeepOutLayer)內(nèi)，用“導(dǎo)線”、“圓弧”等工具畫出一個封閉的圖形，作為印制電路板布線區(qū)。在設(shè)置布線區(qū)時，尺寸可以適當(dāng)大一些，以方便手工調(diào)整元件布局操作，待完成元件布局后，再根據(jù)印制板標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列、印制板安裝位置，確定布線區(qū)的最終形狀和尺寸。

在禁止布線層內(nèi)繪制印制電路板布線區(qū)邊框的操作過程如下：

(1)單擊印制板編輯區(qū)下邊框的【KeepOut】按鈕，切換到禁止布線層。

(2)在禁止布線層內(nèi)繪制布線區(qū)邊框時，單擊“導(dǎo)線”工具，可用重復(fù)“單擊→移動”的操作方式畫出一個封閉多邊形框。

但由于電路邊框直線段較長，為了便于觀察，往往縮小了很多倍來顯示，精確定位困難，因此在禁止布線層內(nèi)繪制電路板邊框時，可采用如下步驟進(jìn)行：

(1)單擊放置工具欄中的“導(dǎo)線”工具。

(2)在禁止布線層內(nèi)，通過“移動、單擊左鍵固定起點(diǎn)→移動、單擊左鍵固定終點(diǎn)→單擊右鍵結(jié)束”的操作方式，在元件封裝圖附件分別畫出四條直線段，如圖9-16所示。在繪制這四條邊框線時，可以暫時不必關(guān)心其準(zhǔn)確位置和長度，甚至不關(guān)心這四條線段是否構(gòu)成一個封閉的矩形框。

(3)單擊“放置”工具欄內(nèi)的“設(shè)置原點(diǎn)”工具(或執(zhí)行【Edit】菜單下的【Origin】/【Set】命令)，將光標(biāo)移到繪圖區(qū)內(nèi)適當(dāng)位置，并單擊鼠標(biāo)左鍵，設(shè)置繪圖區(qū)原點(diǎn)。

(4)將鼠標(biāo)移到直線上，雙擊左鍵，進(jìn)入“導(dǎo)線”選項屬性設(shè)置窗，修改直線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，如圖9-17所示，然后單擊【OK】按鈕。圖9-16畫出四條直線

圖9-17直線選項屬性設(shè)置窗用同樣操作方法修改另外三條邊框(上邊框及左右邊框)的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)后，即可獲得一個封閉的矩形框，如圖9-18所示。圖9-18修改四條直線段起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)后獲得的矩形框執(zhí)行【Design】菜單下的【UpdatePCB…】命令(或執(zhí)行【File】菜單下的【New…】命令)生成的PCB文件，僅自動打開了Top(元件面)、Bottom(焊錫面)、KeepOut(禁止布線層)、Mech1(機(jī)械層1)及Multi(多層重疊)。9.3設(shè)?置?工?作?層由于電路系統(tǒng)中集成電路芯片較多，需要使用雙面電路板，操作過程如下：

(1)執(zhí)行【Design】菜單下的【Options】命令，并在彈出的“DocumentOptions”(文檔選項)窗內(nèi)，單擊“Layers”標(biāo)簽，在如圖9-20所示的窗口選擇工作層。

(2)由于是雙面板，只需選擇信號層中的“Top”(頂層，即元件面)、“Bottom”(底層，即焊錫面)，關(guān)閉中間信號層。

(3)為了降低PCB生產(chǎn)成本，只在元件面上設(shè)置絲印層(除非有特殊要求)。因此，在“Silkscreen”選項框內(nèi)，只選擇“Top”。

(4)假設(shè)所有元件均采用傳統(tǒng)穿通式安置方式，沒有使用貼片式元件，因此也就不用“PasteMask”(焊錫膏)層。

(5)打開阻焊層選項框的“Bottom”和“Top”，即兩面都要上阻焊漆。

(6)在“Other”選項框內(nèi)，選中“Connent”(元件連接關(guān)系)復(fù)選項，以便在PCB編輯區(qū)內(nèi)顯示出表示元件電氣連接關(guān)系的“飛線”，因?yàn)樵谑止ふ{(diào)整布局時，通過“飛線”即可直觀地判斷是否需要旋轉(zhuǎn)元件方向。

(7)選擇“DRCError”(設(shè)計規(guī)則檢查)復(fù)選項，這樣在移動元件、印制導(dǎo)線、焊盤、過孔等操作過程中，當(dāng)兩個導(dǎo)電圖形(印制導(dǎo)線、焊盤或過孔)間距小于設(shè)定值時，與這兩個節(jié)點(diǎn)相連的導(dǎo)線、焊盤等顯示為綠色，提示這兩個導(dǎo)電圖形間距不夠。

(8)單擊圖9-19中的“Options”標(biāo)簽，選擇可視柵格大小(一般設(shè)為20mil)、形狀(線條)以及格點(diǎn)鎖定距離(一般設(shè)為10mil)，然后單擊【OK】按鈕，關(guān)閉“DocumentOptions”設(shè)置窗。圖9-19選擇PCB編輯器的工作層9.4.1PCB布局過程及原則

1.布局過程

對于一個元件數(shù)目多、連線復(fù)雜的印制板來說，全依靠手工方式完成元件布局耗時多，效果還不一定好(主要是連線未必最短)；而采用“自動布局”方式，連線可能最短，但又未必滿足電磁兼容要求，因此一般先按印制板元件布局規(guī)則，用手工方式放置好核心元件、輸入/輸出信號處理芯片、對干擾敏感元件以及發(fā)熱量大的功率元件，然后再使用“自動布局”命令，放置剩余元件，最后再用手工方式對印制板上個別元件位置做進(jìn)一步調(diào)整。9.4PCB布局

2.布局原則

元件位置安排的一般原則：

(1)在PCB設(shè)計中，如果電路系統(tǒng)同時存在數(shù)字電路、模擬電路以及大電流電路，則必須分開布局，使各系統(tǒng)之間耦合達(dá)到最小。

(2)元件離印制板邊框的最小距離必須大于2mm，如果印制板安裝空間允許，最好保留5mm～10mm的距離。

(3)元件放置方向。在印制板上，元件只能沿水平和垂直兩個方向排列，否則不利于插件。

(4)元件間距。中等密度印制板、小元件，如小功率電阻、電容、二極管、三極管等分立元件彼此的間距與插件、焊接工藝有關(guān)。當(dāng)采用自動插件和波峰焊接工藝時，元件之間的最小距離可以取(50～100)mil(即(1.27～2.54)mm)；而當(dāng)采用手工插件或手工焊接時，元件間距要取大一些，如取100mil或以上，否則會因元件排列過于緊密，給插件、焊接操作帶來不便。大尺寸元件，如集成電路芯片，元件間距一般為(100～150)mil。對于高密度印制板，可適當(dāng)減小元件間距。

(5)熱敏元件要盡量遠(yuǎn)離大功率元件。

(6)電路板上重量較大的元件應(yīng)盡量靠近印制電路板支撐點(diǎn)，使印制電路板翹曲度降至最小。

(7)對于需要調(diào)節(jié)的元件，如電位器、微調(diào)電阻、可調(diào)電感等的安裝位置應(yīng)充分考慮整機(jī)結(jié)構(gòu)要求：需要機(jī)外調(diào)節(jié)的元件，其安裝位置與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置要一致；而需要機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)的元件，其放置位置以打開機(jī)蓋后即可方便調(diào)節(jié)為原則。

(8)在布局時IC去耦電容要盡量靠近IC芯片的電源和地線引腳，否則濾波效果會變差。在數(shù)字電路中，為保證數(shù)字電路系統(tǒng)可靠工作，在每一數(shù)字集成電路芯片(包括門電路和抗干擾能力較差的CPU、RAM、ROM芯片)的電源和地之間均設(shè)置了IC去耦電容。

(9)時鐘電路元件應(yīng)盡量靠近CPU時鐘引腳。數(shù)字電路尤其是單片機(jī)控制系統(tǒng)中的時鐘電路，最容易產(chǎn)生電磁輻射，干擾系統(tǒng)其他元器件。9.4.2手工預(yù)布局

1.粗調(diào)元件位置

當(dāng)印制板上元件數(shù)目較多、連線較復(fù)雜時，先按元件布局規(guī)則大致調(diào)節(jié)印制板上的元件位置，操作過程如下：

(1)執(zhí)行【View】菜單下的【Connections】/【HiddenAll】命令，隱藏所有飛線。

(2)單擊【Browse】按鈕，在瀏覽選項列表窗內(nèi)選擇“Components”作為瀏覽對象，此時PCB編輯器窗口狀態(tài)如圖9-20所示。

(3)按上面列舉的元件布局規(guī)則，優(yōu)先安排核心元件及重要元件(U101、U102、U103、U104)的放置位置。圖9-20以元件作為瀏覽對象的PCB窗口

(4)完成了核心元件及各重要元件的初步定位，如圖9-21所示，按同樣方法放置位置有特殊要求的元件，如時鐘電路(Y101、C106、C107)、輸出信號驅(qū)動芯片(U201、U202)、復(fù)位按鈕(RES)、電源整流二極管(D301～D304)、三端穩(wěn)壓集成塊(U301、U302)等移到指定位置，如圖9-22所示。

(5)執(zhí)行【View】菜單下的【Connections】/【ShowAll】命令，顯示所有飛線。圖9-21初步確定核心元件放置位置后的PCB圖9-22初步確定了放置位置有特殊要求的元件

2.進(jìn)一步細(xì)調(diào)放置位置有特殊要求的元件

借助飛線，利用移動、旋轉(zhuǎn)等操作方法，對元件放置位置做進(jìn)一步調(diào)節(jié)，使飛線交叉盡可能少。

3.固定放置位置有特殊要求的元件

確定了核心元件、重要元件以及對放置位置有特殊要求的元件的位置后，可直接逐一雙擊這些元件，在如圖9-23所示的元件屬性窗口內(nèi)，選中“Locked”選項，單擊【OK】按鈕，退出元件屬性窗口，以固定元件在PCB編輯區(qū)內(nèi)的位置。圖9-23鎖定元件在PCB編輯區(qū)內(nèi)的位置9.4.3元件分類

自動布局、布線前，最好先執(zhí)行【Design】菜單下的【Classes…】命令，對有特殊要求的元件、節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類，以便在自動布局、自動布線參數(shù)設(shè)置中，對特定類型的元件、節(jié)點(diǎn)選擇不同布局、布線方式。下面以元件分類為例，介紹元件、節(jié)點(diǎn)分類的操作過程：

(1)單擊【Design】菜單下的【Classes…】命令，在如圖9-24所示的窗口內(nèi)，單擊“Component”標(biāo)簽，對元件進(jìn)行分類。圖9-24元件分類

(2)單擊【Add…】按鈕，在如圖9-25所示的窗口中未分組元件列表框內(nèi)選擇一個或一批元件后(單擊某一元件后，按下【Shift】鍵不放，再單擊另一元件，即可同時選中相鄰的元件；按下【Ctrl】鍵不放，不斷單擊目標(biāo)，即可同時選中彼此不相鄰的多個元件)，再單擊添加選中按鈕，即可將左窗口中未分組元件加入到右窗口中組內(nèi)元件列表內(nèi)，在“Name”文本框內(nèi)輸入類名“Class1”，如圖9-26所示。圖9-25編輯組內(nèi)元件

(3)單擊【Close】按鈕，即可將整流二極管D301～D304放入到Class1元件組中。

必要時，重復(fù)上述操作，對其他元件再分組。單擊圖9-26中某元件組后，再單擊【Edit】按鈕，編輯組內(nèi)元件。圖9-26新生成的元件組9.4.4自動布局參數(shù)設(shè)置

1.設(shè)置元件自動布局間距

在PCB編輯狀態(tài)下，單擊【Design】菜單下的【Rules…】(規(guī)則)命令；在“DesignRules”(設(shè)計規(guī)則)窗口內(nèi)，單擊“Placement”(放置規(guī)則)標(biāo)簽，然后在如圖9-27所示的窗口內(nèi)，單擊“RuleClasses”(規(guī)則分類)列表窗內(nèi)的“ComponentClearanceConstraint”(元件間距)設(shè)置項，即可觀察到元件間距設(shè)置信息。圖9-27設(shè)置元件放置間距單擊【Add…】按鈕，可增加新的放置規(guī)則；在“規(guī)則”列表窗口內(nèi)，單擊某一特定規(guī)則后，單擊【Delete】按鈕，即可刪除選定的規(guī)則；單擊【Properties】按鈕，可編輯選定的規(guī)則。

當(dāng)沒有指定元件放置間距時，自動布局時默認(rèn)的元件間距為10mil。根據(jù)需要，單擊圖9-27中的【Add…】按鈕，在如圖9-28所示的窗口內(nèi)，即可增加自動布局過程中元件間距約束規(guī)則。圖9-28設(shè)置元件安全間距及作用范圍

2.設(shè)置元件放置方向

在如圖9-27所示的窗口中，單擊“RuleClasses”列表窗下的“ComponentOrientationsRule”(元件放置方向)，再在如圖9-29所示的窗口內(nèi)，重新設(shè)定、修改元件放置方向。圖9-29元件放置方向規(guī)則列表單擊【Add…】按鈕，在如圖9-30所示的窗口中，即可增加新的放置規(guī)則。圖9-30設(shè)置元件放置方向

3.設(shè)置元件放置面

在雙面板、多面板中，元件一般放置在元件面上，無須特定指定。但在單面板中，表面封裝器件SMD只能放在焊錫面內(nèi)，因此需要指定元件放在元件面上還是焊錫面上。

在如圖9-27所示的窗口中，單擊“RuleClasses”列表窗下的“PermittedLayersRule”(元件放置面)，再在如圖9-31所示窗口內(nèi)，重新設(shè)定、修改元件放置面。圖9-31元件放置面信息按如下步驟操作后，自動布局時，指定元件將放在焊錫面內(nèi)：單擊如圖9-31所示窗口內(nèi)的【Add…】按鈕；出現(xiàn)如圖9-32所示的窗口，單擊“Filterkind”列表框右側(cè)下拉按鈕，并選中“Component”；在隨后出現(xiàn)的元件列表框內(nèi)，找出并單擊目標(biāo)元件；然后選中“RuleAttributes”(規(guī)則屬性)窗口內(nèi)的“BottomLayer”復(fù)選項，再單擊【OK】按鈕。圖9-32設(shè)置元件放置面9.4.5自動布局

確定并固定了關(guān)鍵元件位置后，即可進(jìn)行自動布局，操作過程如下：

(1)執(zhí)行【Tools】菜單下的【AutoPlace】(自動放置)命令。

(2)在如圖9-34所示的窗口內(nèi)，選擇自動布局方式和自動布局選項。

①在“Preferences”選項框內(nèi)，選擇“StatisticalPlace”(統(tǒng)計學(xué))放置方式時，以連線距離最短作為布局效果好壞的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

統(tǒng)計學(xué)放置方式選項如圖9-33所示，可通過禁止/允許以下選項干預(yù)布局結(jié)果，因此布局效果較好，但耗時長，需要等待。圖9-33選擇自動布局方式②在“Preferences”選項框內(nèi)，選擇“ClusterPlace”放置方式時，自動布局選項如圖9-34所示。采用“菊花鏈狀”放置方式時，以“元件組”作為放置依據(jù)，即只將組內(nèi)元件放在一起，因此布局速度較快，結(jié)果如圖9-35所示。圖9-34“菊花鏈狀”放置方式選項圖9-35采用“菊花鏈狀”放置方式的自動布局結(jié)果

(3)選擇元件放置方式和有關(guān)自動布局選項后，單擊【OK】按鈕，即可啟動元件自動布局過程。在以“統(tǒng)計學(xué)”作為元件放置方式的自動布局過程中，Protel99SE自動在PCB文件所在文件夾內(nèi)創(chuàng)建Placen(n為1，2，3，…)臨時文件，并存放自動布局狀態(tài)和最終結(jié)果，如圖9-36所示。圖9-36元件自動布局狀態(tài)

(4)元件自動布局操作結(jié)束后，將自動更新PCB元件窗口內(nèi)元件位置，如圖9-36所示。在自動布局過程中，當(dāng)布線區(qū)太小，無法按設(shè)定距離放置原理圖內(nèi)所有元件封裝圖時，則在布局結(jié)束后將發(fā)現(xiàn)個別元件放在禁止布線區(qū)外，如圖9-37所示。出現(xiàn)這種情況后的解決辦法是在禁止布線層內(nèi)，修改構(gòu)成布線區(qū)直線段、圓弧的長度，增大邊框后，再自動布局。圖9-37布線區(qū)太小而無法容納元件封裝圖9.4.6手工調(diào)整元件布局

1.粗調(diào)元件位置

經(jīng)過預(yù)布局、自動布局操作后，元件在印制板上相對位置大致確定，但還有許多不盡人意之處，如元件分布不均勻，個別元件外輪廓線重疊(無法安裝)，IC去耦電容與IC芯片距離太遠(yuǎn)等等，這些尚需要用手工進(jìn)一步調(diào)整元件位置。有時自動布局僅僅是為了將重疊在一起的元件封裝圖分開，為手工調(diào)整元件布局提供方便而已。操作過程如下：

(1)雙擊元件，在元件屬性窗口內(nèi)，單擊【Global>>】選項按鈕；在“Properties”標(biāo)簽窗口內(nèi)，單擊“Locked”復(fù)選框，刪除該選項框內(nèi)的“√”；單擊“CopyAttributes”選項框內(nèi)的“Locked”復(fù)選框，使該復(fù)選框內(nèi)出現(xiàn)“√”；再單擊【OK】按鈕，即可解除所有元件的鎖定屬性，以便對元件進(jìn)行移動、旋轉(zhuǎn)操作。

(2)按元件布局要求，對元件進(jìn)行移動、旋轉(zhuǎn)，調(diào)整元件位置，結(jié)果如圖9-38所示。圖9-38初步布局結(jié)果

2.元件位置精確調(diào)整

經(jīng)過預(yù)布局、自動布局及手工調(diào)整等操作后，印制板上元件的位置已基本確定，如圖9-38所示，但元件位置、朝向尚未最后確定，還需要通過移動、旋轉(zhuǎn)、整體對齊等操作方式，仔細(xì)調(diào)節(jié)元件位置，最后再執(zhí)行元件引腳焊盤對準(zhǔn)格點(diǎn)操作，然后才能連線。精密調(diào)節(jié)元件位置的操作過程如下：

(1)暫時隱藏元件序號、注釋信息。

(2)執(zhí)行【View】菜單下的【Connections】/【ShowAll】命令，顯示所有飛線，如圖9-39所示。