本講僅就印刷電路設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)環(huán)境及電路原理圖設(shè)計(jì)作為首篇進(jìn)行講述。使用的設(shè)計(jì)軟件是目前國內(nèi)最為廣泛的Protel2004 SP2（漢化版），但不對(duì)該軟件的使用做系統(tǒng)的介紹。關(guān)于Protel 2004 設(shè)計(jì)軟件使用的基本知識(shí)，請(qǐng)參考有關(guān)書籍。

一、 印制電路板設(shè)計(jì)流程

PCB 的設(shè)計(jì)流程如圖1 所示。一般包括五個(gè)主要步驟，即設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)繪制電原理圖、生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表導(dǎo)入至印制板圖設(shè)計(jì)文件、設(shè)計(jì)印制電路板，最后生成加工文件。其中，在實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)準(zhǔn)備是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而往往被忽略，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)返工等情況并不少見。例如，設(shè)計(jì)時(shí)確定某型號(hào)集成電路采用某種封裝，并據(jù)此完成設(shè)計(jì)，結(jié)果采購時(shí)只能買到其他封裝類型，甚至該型號(hào)集成電路已停產(chǎn)無貨，只能更改設(shè)計(jì)采用代用型號(hào)，導(dǎo)致已完成的印制電路板設(shè)計(jì)大幅度返工。如果印制板已投產(chǎn)，報(bào)廢造成的損失將是很慘重的。雖然這個(gè)環(huán)節(jié)似乎與Protel 2004 設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用并無直接關(guān)系，但是對(duì)于從業(yè)者來說必須充分予以重視。

圖1 印制電路板設(shè)計(jì)

在印制電路板設(shè)計(jì)流程中，雖然列出了五個(gè)主要步驟中的主要環(huán)節(jié)，但根據(jù)實(shí)際需要，還有一些不是那么“主要”，而確實(shí)很重要的環(huán)節(jié)，例如電氣規(guī)則檢查、信號(hào)仿真等。對(duì)此也應(yīng)予以重視。

二、 設(shè)計(jì)環(huán)境

在這里，設(shè)計(jì)環(huán)境指的是為滿足設(shè)計(jì)需求，對(duì)設(shè)計(jì)軟件工具的各種屬性或參數(shù)所做的設(shè)置，形成特定的工作條件。Protel2004 設(shè)計(jì)軟件功能強(qiáng)大，提供了極為靈活的設(shè)計(jì)環(huán)境，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行配置。下面做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹，讀者可以對(duì)照描述，對(duì)主頁面和主菜單做一些簡(jiǎn)單操作，以初步了解Protel 2004 的設(shè)計(jì)環(huán)境的風(fēng)格。

Protel 2004 啟動(dòng)以后， 顯示的主頁面見圖2。它類似于Windows 的資源管理器窗口，有菜單欄、工具欄、導(dǎo)航欄等。頁面的左邊是文件工作區(qū)面板，它的下面是面板顯示切換標(biāo)簽；主頁面右邊為附加的工作區(qū)面板標(biāo)簽，右下邊為面板控制標(biāo)簽欄。

圖2

中間是主窗口，羅列了常用任務(wù)以方便快速啟動(dòng)。

第一次打開的主窗口是英文的，Protel 2004 SP2 支持漢化界面，只需用戶自行設(shè)置即可。點(diǎn)擊主菜單欄的系統(tǒng)設(shè)置菜單按鈕，顯示出系統(tǒng)設(shè)置下拉菜單，選擇“Preferences”（優(yōu)先選擇） 項(xiàng)， 如圖3 所示。在彈出的系統(tǒng)屬性對(duì)話框中，選擇“General”（通用），在顯示的系統(tǒng)屬性復(fù)選框中，然后選中下面的“Use Localized resources”（使用經(jīng)本地化的資源）復(fù)選框，再分別選中“Display Localizeddialogs”（顯示經(jīng)翻譯的對(duì)話框）單選按鈕和“Localized Menus”（經(jīng)過翻譯的菜單）復(fù)選框，如圖4 所示。選擇完成后， 會(huì)彈出一個(gè)文本框提醒你“You willhave to restart an applicationfor the new settings to work.”（為使新設(shè)置生效，須重新啟動(dòng)）。

圖3

圖4

點(diǎn)擊Apply 和OK， 關(guān)閉Protel2004，再重新運(yùn)行，就可以看見主頁面界面已經(jīng)漢化，但是漢化并不完全，不過已經(jīng)大大減小了國內(nèi)用戶的使用難度。

在主頁面設(shè)計(jì)資源管理器的最上面一行是主菜單（見圖2），主菜單欄包括系統(tǒng)配置（DXP）、文件操作（File）、查看（View）、收藏（Favorites）、項(xiàng)目管理（Project）、視窗操作（Window）和幫助（Help） 幾個(gè)主菜單項(xiàng)，括號(hào)中是英文界面的操作按鈕。每一項(xiàng)都是一個(gè)下拉菜單，單擊后將彈出下拉菜單選項(xiàng)。主菜單提供Protel 2004 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一些信息，同時(shí)提供了一些用戶設(shè)置選項(xiàng)。通常，在第一次使用新安裝的Protel 2004 設(shè)計(jì)軟件時(shí)，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步的設(shè)置，當(dāng)然也可以在設(shè)計(jì)過程中來修改這些設(shè)置。

主菜單的第一個(gè)按鈕系統(tǒng)配置（DXP） 的下拉菜單提供了6 個(gè)選項(xiàng)，分別是“用戶自定義”、“系統(tǒng)優(yōu)先設(shè)定”、“系統(tǒng)信息”、“運(yùn)行進(jìn)程”、“使用許可管理”、“執(zhí)行腳本”。它們的功能詳細(xì)描述請(qǐng)參考有關(guān)書籍。對(duì)于初學(xué)者，較為重要的是“優(yōu)先設(shè)定”項(xiàng)，在這里作簡(jiǎn)要敘述。

選擇“優(yōu)先設(shè)定”，即出現(xiàn)如圖5 所示系統(tǒng)優(yōu)先設(shè)置對(duì)話窗口。該項(xiàng)目包括了Protel 2004在各種設(shè)計(jì)環(huán)境下的工作參數(shù)設(shè)置，如系統(tǒng)基本工作參數(shù)，電原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境定義，F(xiàn)PGA 設(shè)計(jì)環(huán)境參數(shù)，版本控制設(shè)定，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境，印制電路板設(shè)計(jì)環(huán)境定義，文本編輯，加工文件控制，波形編輯等。系統(tǒng)基本參數(shù)設(shè)置項(xiàng)下，有：“通用設(shè)定項(xiàng)”、“視圖設(shè)定”、“浮動(dòng)視窗透明度設(shè)定”、“導(dǎo)航器高亮設(shè)定”、“自動(dòng)保存設(shè)定”、“項(xiàng)目面板管理”、“文件類型管理”、“腳本管理”、“庫文件安裝信息”共九個(gè)子項(xiàng)。圖5 所示是系統(tǒng)基本參數(shù)設(shè)置中的“通用項(xiàng)”，包括了“啟動(dòng)”、“閃屏”、“默認(rèn)工作文件保存位置”、“系統(tǒng)字體”、“幫助系統(tǒng)”、“本地化設(shè)置”等。在前面我們講到設(shè)計(jì)系統(tǒng)漢化時(shí)，就是在英文界面下通過“本地化設(shè)置”完成的。

圖5

系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置中的絕大多數(shù)選項(xiàng)可以保持默認(rèn)狀態(tài)，熟練以后可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。剛開始時(shí)建議對(duì)如下幾項(xiàng)予以設(shè)定修改：

（1）自動(dòng)保存設(shè)定。在工作過程中，Protel 2004 能自動(dòng)地把階段性工作成果予以保存，避免因?yàn)橐馔馐鹿识鴣G失。這里需要設(shè)定每次自動(dòng)保存工作文件的時(shí)間間隔，保存的版本數(shù)和保存的路徑。例如，把保存間隔時(shí)間設(shè)定為30 分鐘，保存的版本數(shù)為3（保留三個(gè)最新版本），路徑為“D: 設(shè)計(jì)實(shí)例 自動(dòng)保存”。當(dāng)然也可以設(shè)定為其他的數(shù)值或路徑。

（2）庫文件安裝信息。用戶可以在這里對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目需要的原理圖庫和封裝圖庫文件進(jìn)行管理，予以增刪。也可在原理圖設(shè)計(jì)或印制板設(shè)計(jì)過程中臨時(shí)根據(jù)需求增刪，甚至直接進(jìn)行編輯。

一般來講，設(shè)計(jì)過程中最好只安裝需要使用的，不要安裝一大堆用不到的庫文件，不僅使用時(shí)查找不便，而且占用較多內(nèi)存，影響計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度。

三、電原理圖設(shè)計(jì)

非常簡(jiǎn)單的印制板制作，可以直接在印制板圖上放置元件，手工布線即告完成。但是一般地講，“正規(guī)”的設(shè)計(jì)程序是首先設(shè)計(jì)繪制電原理圖，確定元件的各項(xiàng)屬性，包括封裝形式，然后生成網(wǎng)絡(luò)表，在印制板設(shè)計(jì)環(huán)境下確定安裝結(jié)構(gòu)和印制板尺寸和形狀，導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表，進(jìn)行元件布局、布線，根據(jù)需要進(jìn)行修改調(diào)整，方完成印制板設(shè)計(jì)。所以，電原理圖的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的第一步。

一般來講，原理圖的設(shè)計(jì)流程如下：

（1）準(zhǔn)備工作。在開始原理圖設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)做好項(xiàng)目設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作，包括確定設(shè)計(jì)方案，劃分主要功能模塊，確定元件型號(hào)、參數(shù)和封裝形式并落實(shí)供貨渠道。然后是電原理圖設(shè)計(jì)的預(yù)備工作，包括建立設(shè)計(jì)項(xiàng)目，設(shè)置Protel 2004 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的統(tǒng)一的設(shè)計(jì)環(huán)境。

（2）設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境。

在進(jìn)入Protel 2004 原理圖設(shè)計(jì)頁面以后，首先需要根據(jù)設(shè)計(jì)復(fù)雜程度確定設(shè)計(jì)圖紙大小。一般來講，特別復(fù)雜的電原理圖需要采取層次化原理圖設(shè)計(jì)方式，較簡(jiǎn)單的電原理圖可以考慮在一張圖紙上畫完。但是從便于打印、保管和查閱等因素考慮，一般建議圖紙幅面設(shè)定為A4 為宜。也可以把設(shè)計(jì)幅面設(shè)定為A3，但在打印時(shí)按照A4 幅面打印，只是圖形中的元件顯得稍小一點(diǎn)。

此外，可以設(shè)置或修改的包括圖紙背景顏色、顯示格點(diǎn)大小、光標(biāo)類型等參數(shù)。進(jìn)入正式設(shè)計(jì)之前，須調(diào)入要使用到的原理圖庫文件。

（3）放置元件。根據(jù)原理圖設(shè)計(jì)內(nèi)容，將元件從元件庫里調(diào)出放置到圖紙上。對(duì)放置的元件，需要定義標(biāo)識(shí)符（序號(hào)）和封裝。

當(dāng)然也可以只管采用原理圖符號(hào)，先把圖紙畫完，再統(tǒng)一標(biāo)注標(biāo)識(shí)符和分別定義封裝。在放置元件的過程中，要預(yù)先充分考慮到各元件的電氣連接關(guān)系，合理安排元件位置，使畫出的原理圖簡(jiǎn)潔明晰，不過分雜亂。

（4） 原理圖布線。利用Protel 2004 原理圖設(shè)計(jì)工具，將圖紙上擺放的元件引腳進(jìn)行電氣連接。連接的手段可使用具有電氣意義的導(dǎo)線或總線，也可使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)、符號(hào)（例如電源符號(hào)、接地符號(hào)等）連接起來，形成完整的電原理圖。在層次化原理圖設(shè)計(jì)中，建立跨原理圖的電氣連接時(shí)將使用到“端口”。

（5）調(diào)整優(yōu)化。對(duì)繪制好的原理圖進(jìn)行調(diào)整和修改，使原理圖布局更加合理、美觀。設(shè)計(jì)良好的圖紙不僅是好看，更重要的是思路表達(dá)清楚，便于閱讀理解。

設(shè)計(jì)完成后，要反復(fù)檢查，杜絕錯(cuò)誤，因?yàn)樵韴D是印制板圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，原理圖的錯(cuò)誤會(huì)帶到印制板設(shè)計(jì)階段。

（6）電氣規(guī)則檢查。Protel2004 提供了強(qiáng)大的輔助工具，可以對(duì)電原理圖進(jìn)行多項(xiàng)電氣規(guī)則檢查，并給出報(bào)告。這一步一般不要省略，它可能檢查出設(shè)計(jì)時(shí)的一些疏忽，甚至本身就未考慮到的問題。

（7）如果設(shè)計(jì)者認(rèn)為有必要，可以進(jìn)行信號(hào)完整性檢查或仿真，對(duì)設(shè)計(jì)予以驗(yàn)證，尤其是在數(shù)字電路與模擬電路混合設(shè)計(jì)的場(chǎng)合。

（8）報(bào)表輸出。通過Protel2004 原理圖設(shè)計(jì)工具的報(bào)表輸出工具可以生成各種報(bào)表、其中最重要的是作為印制板設(shè)計(jì)依據(jù)的網(wǎng)絡(luò)表。

（9）文件保存與打印。將已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的原理圖保存并打印。

（待續(xù)）