维普资讯 http://www.cqvip.com 第２ｌ卷第２期 ２００２年６月 中南民族大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ—Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏ１．２１ ＮＯ．２ Ｊｕｎ．２００２ Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ—ＰＣＢ设计与使用技巧 汪汉新 （中南民族大学电信工程学院） 摘要详细介绍了用Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ设计高速印刷电路板ＰＣＢ的设计过程，对其各种设计规则进行了归纳，并针对 高速电路设计中常见的电磁干扰等技术难点给出了具体解决的办法，同时提出了在设计中如何降低设计成本、提 高设计效率、实现产品设计的可靠性、使电路板设计最优化所使用的一些技巧． 关键词Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ软件；印刷电路板ＰＣＢ；设计规则 ＴＰ３９１．９文献标识码Ａ文章编号 １００５—３０１８（２００２）０２—００３１—０３ 中图分类号随着微电子技术的飞速发展。体积更小、速度更 快、边缘速率更高的数字器件不断地推出，对印刷电 路板的设计质量就提出了更高的要求．Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ 作为Ｐｒｏｔｅｌ公司２０００年推出的基于Ｗｉｎｄｏｗｓ平台 的最新产品，不仅能绘制电路原理图，还能对设计的 电路原理图进行及时地在线仿真与验证，以便在整 个设计过程中都可以随时仿真查看和发现设计中所 存在的问题并加以改正，而且还能以多种设计规则 设计多层印刷电路板，完整地实现电子产品从电学 概念设计到生成物理生产数据的全过程Ｌ１］．然而，在 高速电路板设计中，由于高速时钟芯片、高速开关器 件以及采取高密度布线方式等各种因素的影响，使 得电磁兼容成为ＰＣＢ设计时必须考虑的问题，本文 网络表是电路图与 电路板之间的接口．它由 原理图生成，网络表的正 确与否直接影响到后期 电路板的质量．为了保证 由电路图产生正确无误 的Ｓｐｉｃｅ仿真网络表和 Ｐｒｏｔｅｌ电路板网络表，在 绘制电路原理图时，需要 注意以下几点问题： ［二二 ［］ 图１电路设计流程图 （１）在绘制电路原 理图之前，应该将电气格点和锁定格点设置为开启 状态，可以避免导线与器件引脚产生的“虚”连接． Ｒｅｆｅｒｅｎｃ Ｎｏｔ Ｆｉｎｄ”，说明元件库尚未加载，可选择 Ａｄｄ／Ｒｅｍｏｖｅ Ｌｉｂｒａｒｙ菜单将所需元件库添加到当 前活动库． ‘ 结合使用Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ软件的实际经验，提出了一些 在设计高速印刷电路板时的使用技巧． １ 电路原理图设计 Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ９９ＳＥ模块是一个功能完备的的电路 Ｊｕｎｃｔｉｏｎ设置为自动节点，可以减少电路中的连接 失误． 翠 （２）若在取器件时出现“Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｌｉｂｒａｒｙ （３）在用导线连接电路图时，最好将Ａｕｔｏ 原理图编辑器，可以实现各种复合分层次式电路图． 根据所设计电路图决定图纸的幅面大小，从元件库 中取出组成电路的各种器件将其布置好后，对所有 器件自动编号并加载相应的封装，然后再用导线或 端口将所有器件连接起来，组成完整的电路图．其设 计流程如图１所示． （４）在导线连接时，可采取多种连线，只要确定 起点和终点．从菜单上选择Ｐｌａｃｅ／Ｗｉｒｅ后，按空格 键切换连线方式：自动连线，任意角度连线，４５。连 线，９０。连线．自动连线可以从原理图的任何一点进 行，不一定要从管脚到管脚． （５）电路图绘好或经过修改后，最好重新采用 收稿日期 ２００１—１１—０５ 作者简介汪汉新（１９６６一），男，讲师，中南民族大学电信工程学院，武汉４３００７４ 维普资讯 http://www.cqvip.com ３２ 中南民族大学学报（自然科学版） 第２１卷 自动编号，将相同器件尽可能地加载到同一封装中， 这样在生成Ｐｒｏｔｅｌ网络表时可以减少封装块． （６）在完成电路图的绘制后，进行电气规则检 查（ＥＲＣ）是一项非常重要的工作．根据设计要求在 Ｔｏｏｌｓ／ＥＲＣ电气规则检查矩阵（Ｒｕｌｅ Ｍａｔｒｉｘ）设置 中改变或定义相应的电气警告和电气错误的条件， ＥＲＣ就可以全面地分析原理图的常见错误和无效 的电气连接，如未连接的电源实体、悬空的输入管 脚、输出管脚连接在电源上等ＥＲＣ的冲突点在原理 图上的相应位置以高亮显示的形式标记出来，并逐 条记录在ＥＲＣ报告文件中． ２ 电路的仿真分析 高速电路原理图设计好后，如何验证电路的正 确性和可行性，如何优化电路和调试电路，对所设计 的电路进行模拟仿真就显得尤为重要． ． Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ９９ＳＥ仿真模块是一个基于最新 ＳＰＩＣＥ标准的仿真器，并与Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ９９ＳＥ原理图 设计环境完全集成，可实现对电路的及时仿真． 电路的仿真，激励信号源和元器件的仿真模型 是必不可少的，利用Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ的丰富仿真信号源 （包括基本信号源、直流源、正弦源、脉冲源、指数源、 单频调频源、分段线性源、线性和非线性受控源）和 仿真模型库（包括常用的二极管、三极管、ＭＯＳ管、 单结晶体管、晶振和变压器等分立元器件，同时还有 大量的数字器件和其它集成电路器件，如７４系列、 ＣＭＯＳ系列、运算放大器），以及Ｓｐｉｃｅ仿真网络表， 可以对电路进行各种仿真分析，包括电路的交直流 特性分析、温度漂移分析、噪声分析、失真分析、传输 特性分析、容差分析、付立叶分析、最坏情况分析以 及蒙特卡诺分析等．确定电路分析类型，并进行相关 参数的设置，运行仿真结果可得到相应的信号波形，季 再将其与理论分析结果相比较，直至达到设计要求． 仿真分析流程如图２所示． ３ 印刷电路板的设计 参数化设计是ＥＤＡ发展的潮流．ＰＣＢ９９ＳＥ中 的设计规则和工艺特性要求都由设计参数来全面控 制．在电路板设计之前，用Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ９９ＳＥ进行信号 完整性分析是非常重要的．它可以对电路中的传输 延迟、网络阻抗、信号反射和串扰等问题进行分析， 并能自动给出具体解决 方案．当仿真分析和信号 完整性分析的结果达到 预期的目的，即可设计印 刷电路板．另外，用基于 形状（Ｓｈａｐｅ—ｂａｓｅｄ）的无 网格自动布线器 Ｒｏｕｔｅ９９ＳＥ模块对高速 ＰＣＢ板进行自动布线， 可以提高布线效率和综合布线能力． 先规划电路板的尺寸大小及电路板层数，并设 置各项参数；再调入由原理图生成的Ｐｒｏｔｅｌ网络表 及器件封装，并对器件进行自动布局与布线；最后根 据实际设计的要求对电路板器件的位置和某些特殊 的布线进行手工调整，并输出布线图Ｌ２］．电路板设计 流程如图３所示． 在设计高速印刷电 路板时，应该注意以下几 点问题： （１）在装入Ｐｒｏｔｅｌ 网络表文件时，出现器件 封装找不到的错误信息， 说明封装库文件尚未加 １ 整体手工调整 Ｉ 载，可选择Ａｄｄ／Ｒｅｍｏｖｅ Ｖ Ｌｉｂｒａｒｙ菜单将所需封装 ［二 口 库文件添加到当前的活 图３电路板设计流程图 动库． （２）规划电路板的尺寸时，要在电路板的 Ｋｅｅｐｏｕｔ禁止布线层绘制板框，否则，在自动布线时 容易产生“死机”现象．（３）由于高速电路集成度较高，布线密度大，因 此在规划电路板层数时，可考虑采用多层板，这样既 可提高布线的布通率，缩短信号的传输长度，还可 摹 以实现就近接地，降低高频干扰．但是，板层数越高， 制造工艺越复杂，成本越高． （４）减少高频信号对外的发射和相互间的耦 合，最好避免导线直接穿过高速电路器件，管脚间的 引线弯折越少越好，可在Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｃｏｒｎｅｒｓ Ｒｕｌｅ设 计规则中将折线设置为Ｒｏｕｎｄｅｄ圆弧样式，自动布 线时使转角圆弧化． （５）采取最短的距离进行自动布线，可在 Ｒｏｕｔｉｎｇ／Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ Ｒｕｌｅ设计规则中将走 线设置为Ｓｈｏｒｔｅｓｔ最短模式． （６）对有特殊要求的高速网络可加大其布线宽 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 汪汉新：Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ—ＰＣＢ设计与使用技巧 ３３ 度（比如：电源和地线等），可在Ｒｏｕｔｉｎｇ／ｗｉｄｔｈ 孔、平行线的最小线间距、ＳＭＤ焊盘颈等正确 Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ设计规则中进行设置． 地设置，可以大大改善高频信号的串扰、反射等干 （７）应该尽量避免平行布线，因为近距离平行 扰．可在Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｕｌｅ／Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ设计规则中进行 布线在高频电路中会产生“交叉干扰”，解决的办法 相应的设置． 可在其反面布置大面积“地”以减少干扰．同一层内 的平行走线实在无法避免，可在Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ／ ４ 结束语 Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｒｕｌｅ设计规则中将两平行线间的 距离加大，并将平行线的走线长度缩短．但在相邻的 用Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ设计印刷电路板，既可以极大地 ２个板层，务必将走线的方向取为相互垂直． 缩短设计周期，降低设计成本，提高设计效率，还 （８）在元器件布局的手工调整时，注意将每块 可以实现产品设计的可靠性，同时还可使电路板设 高速集成芯片与相应的去耦电容调整到合适的位 计最优化．特别是在设计高速ＰＣＢ板时，其强大的 置，以减小高频干扰． 设计规则可为电路板实现的正确性提供非常可靠的 （９）要善于使用Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ的同步设计器，即 保证． 电路图的修改应及时同步地对电路板进行更新 （Ｕｐｄａｔｅ ＰＣＢ），同样电路板的修改应及时同步地对 参 考 文 献 电路图进行更新（Ｕｐｄａｔｅ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ）． ［１］张义和．非常电路板设计［Ｍ］．北京：中国铁道出版社， （１０）与高频电路相关的设计规则的使用，在高 ２０００．４０９ 速电路板的设计中十分重要．如最长菊花链走线的 ［２３谈世哲，胡少宏．电路设计与制版［Ｍ］．北京：人民邮电 支线长度、网络的最大与最小线长、最多可放置的过 出版社，１９９８．１２～１３ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ ａｎｄ Ｓｋｉｌｌｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｔｅｌ ９ ９ＳＥ Ｗａｎｇ Ｈａｎｘｉｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｂｒｉｅｆｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ ｗｉｔｈ Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｍａｎｙ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｒｕｌｅｓ，ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｓｏｍｅ ｆｒｅｑｕｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｆｏｒ ＥＭＩ ａｎｄ ｔａｋｅｓ ａ ｌｏｔ￣ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔＯ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅｍ，ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｉｔ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｓｏｍｅ ｓｋｉｌｌｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｐｒｏｔｅｌ ９９ＳＥ；ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ；ｄｅｓｉｇｎ ｒｕｌｅｓ Ｗａｎｇ Ｈａｎｘｉｎ Ｌｅｃｔ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳＣＵＦＮ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４ 第６７届国际图联大会在美召开 ２００１年８月１７～３１日，第６７届国际图联（ＩＦＬＡ）大会在美国波士顿召 本次会议的主题是：知识时代图书馆和图书馆员要有所作为．具体议题包括：①信息时代图书馆员角色 的演变与发展．②支持跨时空的终身学习．③知识时代的信息管理与技术．④知识时代不断发展的信 息．⑤图书馆和图书馆员要在促进以下方面的发展中创新：ａ）为企业在电子产业发展；ｂ）社会和文化 的发展；ｃ）科学发现和知识创新；ｄ）为儿童和年轻人提供学习机会；ｅ）提高公众的生活质量． 会后，代表们对哈佛大学医学图书馆、麻省理工学院航空航天图书馆、波士顿公共图书馆、美国国会图书 馆、洛杉矶公共图书馆进行了专业访问，就数字图书馆、网络信息服务、数字化信息资源建设等问题进行了深 入的交流和研讨． （严 肃）
