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-- 發布時間：2010-11-30 9:25:18
-- 線路板設計軟件(PCB設計軟件)詳細綜述
隨著電子技術的高速發展，對電子產品的要求越來越高，功能越來越多，雖然蕊片的集成度越來越高，但是，對于線路板的設計要求，也是越來越高的.
線路板設計，也叫PCB設計，因為線路板在英文的全稱為Printed circuit board,簡寫為PCB，所以線路板設計也叫PCB設計;線路板設計，從開始的手工繪制到現在越大規模元件庫，、強大自動布局布線等功能，越來越方便我們工程師進行線路板設計工作。
一名合格的電子工程師，從事PCB設計工作，必須掌握一種以上的線路板設計軟件，我們PCB資源網(www.pcbres.com)一直致力于PCB軟件的教學工作,努力為各位準備進入電子行業的人員提供各種線路板設計軟件的教學資料，現在我們推出了PCB軟件的視頻教程，包括CAM350視頻教程以及Protel 99se視頻教程兩大系列。
線路板設計工作的開展，是一項十分漫長的工作，因為，我們在進行線路板設計時，必需選擇一種合適自己的線路板設計工作，我們PCB資源網的這一篇文章，將給大家介紹線路板設計的工具，在大家選擇的時候，看哪一種適合自己，當然，在自己日常的使用當中，對不同的工作任務，選擇不同不同的線路板設計軟件，是很有必要的，無論哪一種線路板設計軟件，都不是盡善盡美的，關健是大家找到一種合作自己的工具，能很快、很方便的完成自己的線路板設計工作。
在各位有需要對自己的設計的線路板進行打樣或生產的時候，也可以聯系一下我們PCB資源網，我的QQ：28963805
線路板的設計，具體的可以分為幾個部分的，即原理圖設計、PCB設計、電路模擬仿真、CAM工程軟件、抄板軟件等。在本文當中，我們主要講的線路板設計軟件，指的是原理圖設計和PCB設計這兩部分。
線路板設計軟件，一般都包含了原理圖設計和PCB設計兩大模塊，主流強大的線路板設計軟件，甚至都包括以上的模塊了，現在主流的線路板設計軟件
分別是Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGraphices的Expedition PCB、Zuken CadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard（與LiveWire配套的PCB制作軟件包）、ultiBOARD7（與multiSIM2001配套的PCB制作軟件包）等等。
Protel軟件在我國應用最為廣泛，但是，目前應用pads的用戶也在不斷的增多，下邊分別介紹這兩個線路板設計軟件
Altium Protel 系列
Protel是PROTEL（現為Altium）公司在20世紀80年代末推出的線路板設計軟件，從最初的Protel fo DXS,再升級為Protel for Windows,然后在1998年，推出protel98,在1999年推出了劃時代的protel 99及其升級版protel 99se,目前,使用Protel 99se進行PCB設計工作的人員,數量還相當巨大,protel 99se對線路板設計行業的貢獻相當巨大.
進入21世紀,autium公司也順應發展,推出了DXP,DXP2004等版本,在2005年,altium推出了protel的最新版本Altium Designer 6.0,即目前的最新版本,版本號為Altium Designer 6.7.
Protel 99se 線路板設計軟件
Protel99組成
原理圖設計系統
原理圖設計系統是用于原理圖設計的Advanced Schematic系統。這部分包括用于設計原理圖的原理圖編輯器Sch以及用于修改、生成零件的零件庫編輯器SchLib。
印刷電路板設計系統
印刷電路板設計系統是用于電路板設計的Advanced PCB。這部分包括用于設計電路板的電路板編輯器PCB以及用于修改、生成零件封裝的零件封裝編輯器PCBLib。
信號模擬仿真系統
信號模擬仿真系統是用于原理圖上進行信號模擬仿真的SPICE 3f5系統。
可編程邏輯設計系統
可編程邏輯設計系統是基于CUPL的集成于原理圖設計系統的PLD設計系統。
Protel99內置編輯器
這部分包括用于顯示、編輯文本的文本編輯器Text和用于顯示、編輯電子表格的電子表格編輯器Spread。
Protel99主要特色
Protel99是基于Win95/Win NT/Win98/Win2000的純32位電路設計制版系統。Protel99提供了一個集成的設計環境，包括了原理圖設計和PCB布線工具，集成的設計文檔管理，支持通過網絡進行工作組協同設計功能。
Protel99的主要特性如下：
(1) Protel99系統針對Windows NT4/9X作了純32位代碼優化，使得Protel99設計系統運行穩定而且高效。
(2) SmartTool（智能工具）技術將所有的設計工具集成在單一的設計環境中。
(3) SmartDoc（智能文檔）技術將所有的設計數據文件儲存在單一的設計數據庫中，用設計管理器來統一管理。設計數據庫以.ddb為后綴方式，在設計管理器中統一管理。 使用設計管理器統一管理的文檔是在Protel99中新提出來的，以前版本中沒有。
(4) SmartTeam（智能工作組）技術能讓多個設計者通過網絡安全地對同一設計進行單獨設計，再通過工作組管理功能將各個部分集成到設計管理器中。
(5) PCB自動布線規則條件的復合選項極大的方便了布線規則的設計。
(6) 用在線規則檢查功能支持集成的規則驅動PCB布線。
(7) 繼承的PCB自動布線系統最新的使用了人工智能技術，如人工神經網絡、模糊專家系統、模糊理論和模糊神經網絡等技術，即使對于很復雜的電路板其布線結果也能達到專家級的水平。
(8) 對印刷電路板設計時的自動布局采用兩種不同的布局方式，即Cluster Placer（組群式）和基于統計方式（Statistical Placer）。 在以前版本中只提供了基于統計方式的布局。
(9) Protel99新增加了自動布局規則設計功能，Placement標簽頁是在Protel99中新增加的，用來設置自動布局規則。
(10) 增強的交互式布局和布線模式，包括“Push-and-shove”（推擠）。
(11) 電路板信號完整性規則設計和檢查功能可以檢測出潛在的阻抗匹配、信號傳播延時和信號過載等問題。Signal Integrity標簽頁也是在Protel99中新增加的，用來進行信號完整性的有關規則設計。
(12) 零件封裝類生成器的引入改進了零件封裝的管理功能。
(13) 廣泛的集成向導功能引導設計人員完成復雜的工作。
(14) 原理圖到印刷電路板的更新功能加強了Sch和PCB之間的聯系。
(15) 完全支持制版輸出和電路板數控加工代碼文件生成。
(16) 可以通過Protel Library Development Center升級廣泛的器件庫。
(17) 可以用標準或者用戶自定義模板來生成新的原理圖文件。
(18) 集成的原理圖設計系統收集了超過60000元器件。
(19) 通過完整的SPICE 3f5仿真系統可以在原理圖中直接進行信號仿真。
(20) 可以選擇超過60中工業標準計算機電路板布線模板或者用戶可以自己生成一個電路板模板。
(21) Protel99開放的文檔功能使得用戶通過API調用方式進行三次開發。
(22) 集成的（Macro）宏編程功能支持使用Client Basic編程語言。
Protel存在的問題
雖然Protel99很出色，但它也存在一些問題，對于普通用戶常見的問題如下：
(1) 在PCB設計中無法放置中文（雙字節）文字，這個問題Protel所有版本都存在，到Protel99中還是沒有改進。如果要放置中文文字的話可以向第三方獲取。
(2) 系統資源消耗過大，Protel99由于增加了許多新的功能，所以在運行時將占據大多數系統資源，其系統占用率遠遠高于以前的版本。
(3) 原理圖和印刷電路板設計系統設計界面的不統一在Protel99中還是沒有得到改善。如對齊功能（Align），原理圖設計時對齊功能（Align）在Edit菜單下，而在印刷電路板設計時卻在Tools菜單下；右鍵菜單也是如此。
(4) Protel99中的新的聯機幫助功能沒有Protel98的聯機功能好用。
(5) 系統配置要求較高。
Protel DXP/DXP2004
到現在許多PCB工程師們也許還在使用Protel99或者protel99se在他們所熟悉的編輯環境下進行PCB設計，他們都很有經驗，能夠在protel99或protel99se上設計出一塊很棒的PCB。但有的時候他們甚至不相信軟件的智能化給他們帶來的巨大方便。于是許多PCB工程師根本不使用軟件帶有的強大的自動布線功能，因為即使重復布上幾百次都不能得到他們滿意的方案，或是調整的線太多還不如完全手工布線。這些都讓他們不愿意接受也不相信更新換代了的人工智能能給他們的設計帶來什么巨大的方便，他們相信的只是他們多少年積累的經驗。但實際上他們都很清楚當他們設計一塊多層高密度PCB所需要付出的代價是什么，同時他們也希望真的有那么一款軟件能讓他們的設計效率有極大的提高的PCB設計軟件。現在Altium公司2004年最新產品Protel 2004完全能滿足這方面的要求。當然Protel 2004面對的用戶不光是為了方便這些有多年經驗的PCB工程師們。Protel 2004同時還降低了制作PCB的門檻，通過短時間的培訓(即使是自學)，很短時間您都可以很快的制作一塊合格的PCB。
我本人是一個PCB設計新手，之前沒有布板經驗，但僅僅使用Protel 2004一個月，之后終于體會到Protel 2004的強大功能了，在此就只介紹一些以前版本沒有的或者已經被加強的功能。它的友好的增強的用戶界面，使用戶很輕易就知道了每個菜單的功能，這也使有些工程師不用擔心新的軟件給他們帶來的操作不便問題。
當然PCB工程師們也會擔心的他們使用Protel 2004作的PCB是不是可以拿到工廠進行加工，因為他們擔心大部分PCB工廠還沒有購買使用Protel 2004 。他們擔心即使他們在較短的時間做出一塊PCB卻很難找到能加工他們產品的工廠。實際上擔心完全是多余的，因為您何以把您在Protel 2004中設計的PCB保存為您需要的版本[包括PCB3.0(Protel 99可打開)，PCB4.0（Protel99SE格式)]，您也可以把它保存為后綴名為 .PCBdoc（ProtelDXP和Protel 2004的格式）。同時Protel 2004是完全向下兼容的，您在以前版本的所有成果均可轉到Protel 2004中進行使用，這些都已經經過本公司技術人員充分驗證。
Protel 2004引入了集成庫的概念，這使您在原理圖中選擇的元器件就已經有了您需要的封裝，Protel 2004附帶了68,000多個元件的設計庫，包括原理圖FPGA設計的即調即用及預綜合元件集成庫，并且這些封裝都能完全符合您的要求，當然如果您不滿意，也可以修改這個元器件的封裝為您所需，當然您還可以在PCB庫編輯器制作您所需要的封裝。
需要了解的Protel DXP/DXP2004。
Protel 2004共可進行74個板層設計，包含32層Signal(信號走線層); 16層Mechanical(機構層); 16層Internal Plane(內層電源層);2層Solder Mask(防焊層); 2層Paste Mask(錫膏層); 2層Silkscreen(絲印層); 2層鉆孔層（鉆孔引導和鉆孔沖壓）; 1層Keep Out (禁止層); 1層Multi-Layer (橫跨所有的信號板層) 。
Protel 2004中Pad點的外型：圓形；方形；八角形。
Pad點堆迭結構：包含Simple (所有的層數都相同)；Top-Mid-Bottom (可對不同的層數下外型定義有 top, bottom 或者是mid layers)；Full Stack (每個層數都能各自定義Pad點外型)。
Protel 2004Via(貫孔)的種類：Through-hole(從頂層貫穿到底層)；Blind & Buried(板層對)；Blind & Buried (任意層數)。
Protel 2004布線模式：Oblique(任意角走線)；45 deg(45度角走線)；45 deg with arcs(45度角圓弧走線)；90 deg(90度角走線)；90 deg with arcs(90度角圓弧走線 )。
Protel 2004交互式布線模式：Ignore Obstacles(忽略障礙模式)；Avoid Obstacles(避開障礙模式)；Push-and-Shove(推擠障礙模式)。
Protel 2004鋪銅的形式：90度角鋪銅;45度角鋪銅;垂直鋪銅;水平鋪銅。
Protel 2004內層連接：可以指定到任意的網絡(Net) 。Protel 2004內層電源：所有的內層電源層都能指定到任意的網絡,而且所有的內層分割都能重迭。
在這里特別要提一下現在的Protel 2004中的自動布線功能也是許多PCB工程師們最為關心的。Protel 2004采用了改進型Situs Topological Autorouting 布線規則。這種改進型的布線規則以及內部算法的優化都大大的提高了布線的成功率和準確率。這也在某種程度上減輕了工程師們的負擔。Protel 2004中的高速電路規則也很實用，它能限制平行走線的長度，并可以實現高速電路中所要求的網絡匹配長度的問題，這些都能讓您設計高速電路也變的無比的容易。同時如果您需要進行多層板設計，您只需在層管理器中進行相關的設置即可，前面已經介紹了Protel 2004共可進行74個板層設計。您還可以在設計規則中制定每個板層的走線規則，包括最短走線，水平，垂直等等。在使用過程中我發現，只要布局適當，進行完全自動布線一次性成功率很高，而且布線完成后需要修改的地方也比較少，只是有幾根走直角的線需要修改（走出直角與您的DRC－設計規則設置有關）。多次布線也不會發現短路或是網絡混亂問題。在自動布線這點上Protel 2004做的可以說是堪稱完美了。
許多工程師在制作前期以及制作過程中不能了解自己所制作的PCB是否符合EMC、EMI，走線過程中是否有串擾影響出現，這些影響到底有多大。工程師在制作過程中可能一直都被這些問題所困擾。為了解決這些問題他們有時候不得不等PCB加工出來再作硬件檢測。通常情況下高速數字電路對PCB這方面要求較高，且一塊PCB代價也比較高，重復修改設計投資也比較大。
現在Protel 2004不僅提供了部分電路的混合模擬仿真，而且提供了PCB和原理圖上的信號完整性分析�；旌夏M仿真包括真正的混合3f5 compliant混合電路模擬器電路圖編輯的無縫集成，使用戶可以直接從電路圖進行模擬，而不需要網表輸出輸入數字SimCode語言對Xspice的擴展使得可以進行數字程序傳播延遲的模擬、輸入和輸出加載以及獨立電源狀態。全面的分析，包括AC、小信號、瞬態過程、噪音和DC轉換等。用來測試零件變化和公差影響的完善的零件掃描和Monte Carlo分析模式。
您也許會對原理圖和PCB上的信號如何進行完整性分析以及這種分析到底有什么意義有些疑問。信號完整性分析是您能夠在軟件上就能模擬出整個電路板各個網絡的工作情況。并且可以提供多種優化方案讓用戶選擇。您應當了解這里的信號完整信分析是屬于模擬級別的，分析的是您需要的EMC、EMI 及串擾的參數，且這些分析是完全建立于Protel 2004所提供的強大的集成庫之上的。 大到IC元器件，小到電阻電容都有獨自的仿真模型參數�；旌夏M分析和完整性分析的結果以波形的形式顯示出來，且波形的的計算算法均較以前版本有較大的優化。同時您也可以為自己建立的庫元件設置模擬參數�？傊盘柾暾苑治隹梢越o您的設計帶來很大的方便，提高了一次PCB制作的成功率。
當然Protel 2004的功能還不光停留在PCB上，為了實現真正的完整的板級設計，Altium公司提出了LiveDesign-enabled的平臺概念―這個平臺實現了Altium軟件的無縫集成。它集成了當今很流行的可設計ASIC(專門應用集成電路)的功能，并提供了原理圖和HDL(硬件描述語言)混合設計的功能，而且所有設計I/O的改變均可返回到PCB，使PCB上相應的FPGA芯片I/O發生改變。Protel 2004還為Xilinx和Altera設備族提供完全的巨集和基元庫。這些實際上只說明了一個方便之處，就是說你進行完整的板級(由于現在系統級的設計大都包含了FPGA，所以完整的板級應當包含這些芯片的設計這種開發)設計時，無需再借助第三方開發工具，您在Protel 2004及硬件工具Nano－Board就可很方便的完成這兩方面的工作。由于本人對ASIC方面有過一些學習的經驗，在使用Protel 2004中的FPGA功能時發現Protel 2004用的FPGA工具內核是業界普遍使用的ISE集成開發軟件和Quartus II 3.0工具（這僅是個人觀測結果）。
另外Protel 2004支持更完美的3D功能，在PCB加工之前就可以從各個角度觀看PCB及焊裝元件后的"實物"，馬上就會給你帶來成就感！特別是可支持雙屏顯示功能！
Protel DXP/DXP2004的主要特點:
1 、通過設計文件包的方式，將原理圖編輯、電路仿真、 PCB 設計及打印這些功能有機地結合在一起，提供了一個集成開發環境。
2 、提供了混合電路仿真功能，為設計實驗原理圖電路中某些功能模塊的正確與否提供了方便。
3 、提供了豐富的原理圖元件庫和 PCB 封裝庫，并且為設計新的器件提供了封裝向導程序，簡化了封裝設計過程。
4 、提供了層次原理圖設計方法，支持“自上向下”的設計思想，使大型電路設計的工作組開發方式成為可能。
5 、提供了強大的查錯功能。原理圖中的 ERC （電氣法則檢查）工具和 PCB 的 DRC （設計規則檢查）工具能幫助設計者更快地查出和改正錯誤。
6 、全面兼容 Protel 系列以前版本的設計文件，并提供了 OrCAD 格式文件的轉換功能。
7 、提供了全新的 FPGA 設計的功能，這好似以前的版本所沒有提供的功能