摘要: Protel DXP是進行印制電路板(PBC)設計的重要工具。原理圖設計工作主要包括電路板規劃、元器件的選擇、布局和連線，構成了制版的基礎內容。為了測試設計結果需要進行了電路仿真分析。最后，本文簡略闡述了制版的工藝流程及需注意的問題。 關鍵詞: Protel DXP; 印制電路板;設計;制版 電路設計的最終目的是生產制作電子產品，各種電子產品的使用功能與物理結構都是通過印制電路板來實現的。印制電路板(PCB)是電子設備中的重要部件之一，其設計和制造是影響電子設備的質量、成本的基本因素之一。因此，印制電路板(PCB)設計質量直接影響著電子產品的性能。2002年7月底由Altium公司發布的Protel DXP電路設計軟件，由于其良好的操作性等優點已成為電路設計者的新寵[1]。本文以Protel DXP為設計平臺對PCB板主要設計步驟及其內容進行了分析，以提高電路板備板的制作效率及可靠性。 一.原理圖設計 原理圖設計是整個Protel工程的開始，是PCB文檔設計乃至最后制版的基礎。一般設計程序是:首先根據實際電路的復雜程度確定圖紙的大小，即建立工作平面;然后從元器件庫中取出所需元件放到工作面上，并給它們編號、對其封裝進行定義和設定;最后利用Protel DXP提供的工具指令進行布線，將工作平面上的元器件用具有電氣意義的導線、符號連接起來，對整個電路進行信號完整性分析，確保整個電路無誤。 1. 電路板規劃 電路板規劃的主要目的是確定其工作層結構，包括信號層、內部電源/接地層、機械層等。通過執行菜單命令Design\Board Layers，在打開的對話框中可以控制各層的顯示與否，以及層的顏色等屬性設置。如果不是利用PCB向導來創建一個電路板文件的話，就要自己定義PCB的形狀和尺寸。繪制時需單擊工作窗口底部的層標簽，再由Place\Keepout 命令來單獨定義。該操作步驟實際上就是在Keep Out Layer(禁止布線層)上用走線繪制出一個封閉的多邊形，而所繪多邊形的大小一般都可以看作是實際印制電路板的大小。 2. 元器件的選擇 對元器件的選擇要嚴格遵循設計要求。在Protel DXP軟件中，常用的分立元件和接插件都在軟件分目錄Library 下Miscellaneous Device. Intlib和Miscellaneous Connectors. Intlib 兩個集成元件庫中。其它的元件主要按元器件生產廠商進行分類，提供了型號豐富的集成庫。但是有時候出于個人設計的需要，設計者無法在庫文件中找到完全匹配的元器件，此時就只有通過制作工具繪制所需元器件。需要注意的是，繪制元件時一般元件均放置在第四象限，象限交點即為元件基準點。 3.元器件的布局 Protel DXP 提供了強大的自動布局功能，在預放置元件鎖定的情況下，可用自動布局放置其他元件。執行命令Tools\Auto Placement\Auto Placer，在Auto Place 對話框中選擇自動布局器。Protel DXP提供兩種自動布局工具:Cluster Placer 自動布局器使用元件簇算法，將元件依據連接分為簇，考慮元件的幾何形狀，用幾何學方法布放簇，這種算法適用于少于100 個元件的情況;Global Placer 自動元件布局器使用基于人工智能的模擬退火算法，分析整個設計圖形，考慮線長、連線密度等，采用統計算法，適用于更多元件數量的板圖。自動布局較方便，但產生的板并不是最佳方案，仍需要手工調整。 3.元器件的連線 連線很講究原則和技巧，走線應盡量美觀、簡潔。一些設計人員在初期使用Protel DXP進行設計時，只在表象上將元件連起，而出現“虛點”。導致在生成網絡報表時出錯。好的設計習慣是打開電氣網絡，使連線可以輕松連接到一個不在捕獲網絡上的實體;打開在線DRC，監控布線過程，違反規則的設計被立即顯示出來。完成預布線后，為了在自動布線時保持不變，需要對預布線鎖定。打開菜單Edit\Find Similar Objects，選擇要鎖定的對象。自動布線與交互式布線相結合可以很好地提高布線成功率和效率。自動布線的結果為手工調整提供參考。 二.電路仿真分析 所謂仿真是指在計算機上通過軟件來模擬具體電路的實際工作過程，并計算出在給定條件下電路中各關鍵點的輸出波形。電路的仿真是否成功取決于電路原理圖、元器件模型的仿真屬性、電路的網表結構以及仿真設置等因素。仿真時首先通過Analyses setup對話框設置仿真方式并制定要顯示的數據。該軟件提供了解種分析仿真方式，包括直流工作點、直流掃描、交流小信號、瞬態過程、噪聲、傳輸函數、參數掃描等。設置好仿真環境后單擊OK按鈕，系統自動進行電路仿真并顯示分析結果。通過對仿真結果的分析，設計者可以對電路進行合理的調整，直到完全滿意。最后將設計好的原理圖通過打印輸出，以供制版使用。 三.制版工藝流程 1.雙面制板工藝流程(簡述) 電路設計→覆箔板下料→表面處理→打印電路圖→熱轉印→補缺 →腐刻(浸泡在1:4FeCl3溶液中腐刻)→去膜→涂助焊、防氧化劑 →→鉆孔→焊接元件→檢查調試 →檢驗包裝→成品。 2.雙面制板工藝流程(簡述) 雙面覆銅板→下料→裁板→數控鉆導通孔→檢驗、去毛刺刷洗→化學鍍(導通孔金屬化) →(全板電鍍薄銅) →檢驗刷洗→網印負性電路圖形、固化(干膜或濕膜、曝光、顯影) →檢驗、修板→線路圖形電鍍→電鍍錫(抗蝕鎳/金) →去印料(感光膜) →蝕刻銅→(退錫) →清潔刷洗→網印阻焊圖形常用熱固化綠油(貼感光干膜或濕膜、曝光、顯影、熱固化，常用感光熱固化綠油) →清洗、干燥→網印標記字符圖形、固化→(噴錫或有機保焊膜) →外形加工→清洗、干燥→電氣通斷檢測→檢驗包裝→成品。其詳細說明這里不再贅述。 3.需要注意的問題 在初次表面處理時，需要用P240-320之間的水沙紙打磨覆銅表面，去除表面的氧化層。并且用5%FeCl3溶液浸泡1分鐘，以增強印墨的粘敷力。腐刻溶液的溫度最好在25℃左右。助防氧化劑是把松香按照:10的體積比，放入95%的酒精中浸泡24h以上形成的。鉆孔時，按所裝元件腳的直徑φ+0.2mm，選擇最接近標稱值的鉆頭。 四.結束語 在集成電路不斷發展的時代，計算機輔助技術(CAD)突飛猛進。熟練掌握Protel DXP軟件，將極大提高電子線路的設計質量和效率。但要設計和制作出一塊優良的PBC板，還需要不斷的學習和實踐。因此，廣大電子工程設計人員要在不斷的實踐中去體會，通過總結經驗努力提高設計和制作水平。 參考文獻: [1] 王廷才，王崇文. 電子線路計算機輔助設計Protel 2004[M]. 北京: 高等教育出版社，2006. [2] 杜剛. 電路設計與制版[M ]. 北京:清華大學出版社，2006 [3] 李精華. 用Protel DXP 設計電路板的原理和方法[J]. 西安航空技術高等?？茖W校學報，2006(3).