印刷電路板的自動(dòng)布局與自動(dòng)布線(xiàn)（一）

3 PCB元件庫(kù)

    3.1 PCB元件庫(kù)與SCH元件庫(kù)的區(qū)別

    1.概念上的區(qū)別

    在這里，要注意區(qū)分焊接在電路板上的元件、SCH的元件庫(kù)、PCB的元件庫(kù)在概念上是不同的。在SCH元件庫(kù)中的元件是對(duì)應(yīng)實(shí)際元件的電氣符號(hào)，在原理圖中采用，我們可以稱(chēng)之為SCH元件；而PCB元件庫(kù)中的元件是實(shí)際元件的封裝，在電路板圖中采用，我們可以稱(chēng)之為PCB元件。在Protel 99 SE中，SCH元件和PCB元件分屬于兩個(gè)不同軟件功能的元件庫(kù)。

    另外，兩個(gè)元件庫(kù)也有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。SCH 元件庫(kù)中的同一類(lèi)元件可以對(duì)應(yīng)多個(gè)PCB元件庫(kù)中的元件，例如，同是電阻，對(duì)應(yīng)的封裝有多個(gè)；而一個(gè)PCB元件庫(kù)中的元件，可能對(duì)應(yīng)SCH 元件庫(kù)中的多類(lèi)元件。

    2.元件引腳編號(hào)的區(qū)別

    有的SCH元件與對(duì)應(yīng)的PCB元件在元件引腳編號(hào)的定義上是有所區(qū)別的。

    ①二極管元件：其SCH元件與PCB元件的引腳編號(hào)是不同的，如圖15所示。

圖15 二極管的SCH元件與PCB元件

    ②三極管元件：以NPN型三極管為例，如圖16所示。

圖16 三極管的SCH元件與PCB元件

    在圖16中，可以看出三極管的SCH元件與PCB元件的引腳編號(hào)是相同的，但它們的引腳對(duì)應(yīng)的極的名稱(chēng)卻存在差異。

    ③電位器元件：如圖17所示。

    從圖中可以看出，電位器的SCH元件的中間抽頭的引腳編號(hào)為3，與其PCB元件之間有差異。

圖17 電位器的SCH元件和PCB元件

    從上述三個(gè)元件可以看出，有些元件在Protel 99 SE中的SCH元件與PCB元件仍然存在引腳編號(hào)不一致的問(wèn)題，這樣在利用網(wǎng)絡(luò)表裝入元件的時(shí)候，會(huì)引起錯(cuò)誤。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，大家一定要特別注意。解決問(wèn)題的方法有兩種：

    ①對(duì)SCH元件或PCB元件的引腳編號(hào)在相應(yīng)的元件庫(kù)編輯器中進(jìn)行修改，使之保持一致。

    ②在電路原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表之后，在網(wǎng)絡(luò)表文件中進(jìn)行修改，使之保持一致。

    另外，在繪制原理圖時(shí)，應(yīng)該確定每個(gè)元件的封裝，以方便繪制電路板圖。如果某個(gè)元件沒(méi)有對(duì)應(yīng)的封裝，應(yīng)當(dāng)建立該元件的封裝，否則在裝入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)同樣無(wú)法裝入該元件而引發(fā)錯(cuò)誤。

    3.2 裝載PCB元件庫(kù)

    在電路板上放置元件，是系統(tǒng)根據(jù)原理圖的網(wǎng)絡(luò)表，自動(dòng)地從PCB元件庫(kù)中找到元件并自動(dòng)地放置到電路板的電氣邊界之內(nèi)的。所以，在裝入網(wǎng)絡(luò)表之前，必須加載正確的PCB元件庫(kù)，否則在裝入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)會(huì)給出錯(cuò)誤提示，不能找到元件。這里，我們加載系統(tǒng)下的\Library\Pcb\Generic Footprint\Advpcb.ddb元件封裝庫(kù)。

4 裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件

    網(wǎng)絡(luò)表是連接原理圖和電路板圖的橋梁。在PCB編輯器中加載PCB元件庫(kù)后，就可以執(zhí)行裝入網(wǎng)絡(luò)表的操作。裝入網(wǎng)絡(luò)表，實(shí)際上就是將原理圖中元件對(duì)應(yīng)的封裝和各個(gè)元件之間的連接關(guān)系裝入到PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，用來(lái)實(shí)現(xiàn)電路板中元件的自動(dòng)放置、自動(dòng)布局和自動(dòng)布線(xiàn)。系統(tǒng)提供兩種網(wǎng)絡(luò)表的裝入方法。一種是直接裝入網(wǎng)絡(luò)表文件，另一種是利用Synchronizer（同步器）。

    4.1 直接裝入網(wǎng)絡(luò)表文件

    操作步驟如下：

    ①在PCB編輯器中，執(zhí)行菜單命令Design|LOAd Nets，將彈出如圖18所示的Load/Forward Annotate Netlist對(duì)話(huà)框。在Netlist File文本框下有兩個(gè)復(fù)選框，如選取Delete Components not in netlist項(xiàng)，則系統(tǒng)將會(huì)在加載網(wǎng)絡(luò)表之后，與當(dāng)前電路板中存在的元件作比較，將網(wǎng)絡(luò)表中沒(méi)有的元件而在當(dāng)前電路板中存在的元件刪除掉；如選取Update footprint項(xiàng)，則會(huì)自動(dòng)用網(wǎng)絡(luò)表內(nèi)存在的元件封裝替換當(dāng)前電路板上的相同元件的封裝。這兩個(gè)選項(xiàng)，適合于原理圖修改后的網(wǎng)絡(luò)表的重新裝入。

圖18 裝入網(wǎng)絡(luò)表對(duì)話(huà)框

    ②在Netlist File文本框中輸入加載的網(wǎng)絡(luò)表文件名。如果不知道網(wǎng)絡(luò)表文件的位置，單擊Browse按鈕，將彈出如圖19所示的選擇網(wǎng)絡(luò)表文件對(duì)話(huà)框。在該對(duì)話(huà)框，利用右上方的Add按鈕，找到網(wǎng)絡(luò)表所在的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件路徑和名稱(chēng)。在正確選取sch.NET文件后，單擊OK按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)生成網(wǎng)絡(luò)宏（Netlist Macros），并將其在裝入網(wǎng)絡(luò)表的對(duì)話(huà)框中列出，如圖20所示。

圖19 選擇網(wǎng)絡(luò)表文件對(duì)話(huà)框

圖20 生成的無(wú)錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)表宏信息

    ③如果想查看網(wǎng)絡(luò)表所生成的宏，可以雙擊圖20中列表中的對(duì)象，在彈出的如圖21所示的網(wǎng)絡(luò)宏屬性對(duì)話(huà)框中，可以進(jìn)行宏的添加、移除和修改。

圖21 網(wǎng)絡(luò)表宏屬性對(duì)話(huà)框

    ④如果在生成網(wǎng)絡(luò)宏時(shí)出錯(cuò)，列表框中Error列會(huì)顯示出現(xiàn)的錯(cuò)誤信息，如圖11.22所示。常見(jiàn)的錯(cuò)誤是在原理圖中沒(méi)有設(shè)定元件的封裝，或者封裝不匹配，此時(shí)應(yīng)該返回到原理圖編輯器中，修改錯(cuò)誤，并重新生成網(wǎng)絡(luò)表，然后再切換到PCB文件中進(jìn)行操作。常見(jiàn)的宏錯(cuò)誤信息如下：

    ●Net not found：找不到對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。

    ●Component not found：找不到對(duì)應(yīng)的元件。

    ●New footprint not matching old footprint：新的元件封裝與舊的元件封裝不匹配。

    ●Footprint not found in Library：在PCB元件庫(kù)中找不到對(duì)應(yīng)元件的封裝。

    ●Warning Alternative footprint xxx used instead of：警告信息，用xxx封裝替換。

    ⑤最后，單擊圖20中底部的Execute按鈕，完成網(wǎng)絡(luò)表和元件的裝入。效果如圖23所示，裝入的元件重疊在電路板的電氣邊界內(nèi)，元件與連線(xiàn)都用綠色表示。

圖22 有錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)表宏信息

圖23 裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件后的PCB圖

    4.2 利用同步器裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件

    Protel 99 SE提供了功能強(qiáng)大的同步器（Synchronizer），它能很方便快捷地把原理圖的網(wǎng)絡(luò)表裝入PCB編輯器中，且當(dāng)原理圖進(jìn)行修改后（如修改某元件的封裝或連線(xiàn)關(guān)系等），使用同步器，會(huì)自動(dòng)更新該原理圖所對(duì)應(yīng)的PCB文件的信息。反之，如果改變了PCB文件中的信息，使用同步器，也會(huì)自動(dòng)更新該P(yáng)CB文件對(duì)應(yīng)的原理圖中的信息。

    利用同步器，由Schematic更新PCB，裝入網(wǎng)絡(luò)表的步驟如下：

    ①新建一個(gè)PCB文件Scb2.pcb，并按原尺寸繪制物理邊界和電氣邊界。

    ②打開(kāi)原理圖文件，執(zhí)行菜單命令Design|Updata PCB（更新PCB），彈出如圖24所示的同步器選擇目標(biāo)文件對(duì)話(huà)框。在所列出的的PCB文件中，選取Scb2.pcb，單擊Apply按鈕。

圖24 同步器選擇目標(biāo)文件對(duì)話(huà)框

    ③系統(tǒng)彈出如圖25所示的同步器參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框。主要參數(shù)的含義如下：

圖25 同步器參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框

    ●Connectivity欄：用于設(shè)置原理圖與PCB圖之間的連接類(lèi)型。

    ●Components欄：用于設(shè)置對(duì)原理圖中的元件進(jìn)行哪些修改。

    ●Preview Change按鈕：用于查看原理圖中進(jìn)行了哪些修改。單擊該按鈕，彈出網(wǎng)絡(luò)宏的列表框，與圖20類(lèi)似。如果出現(xiàn)宏錯(cuò)誤，同樣也要對(duì)原理圖進(jìn)行修改。

    ④單擊Execute按鈕，裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件。打開(kāi)scb2.pcb文件，效果與第一種方法一樣。

    同理，在PCB編輯器下，對(duì)電路板圖進(jìn)行了修改，然后執(zhí)行菜單命令Design|Update Schematic，再打開(kāi)對(duì)應(yīng)的原理圖文件，你會(huì)發(fā)現(xiàn)與該電路板圖對(duì)應(yīng)的原理圖已經(jīng)進(jìn)行了更新。

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