PCB設(shè)計(jì)軟件綜述（2011版）
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PCB（Printed Circuit Board），中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。自從人類第一次連接碳片和硅片形成可工作電子產(chǎn)品以來PCB一直是電子行業(yè)的支柱。PCB設(shè)計(jì)從開始的手工繪制到現(xiàn)在越大規(guī)模元件庫，強(qiáng)大自動布局布線等功能，越來越方便我們工程師進(jìn)行線路板設(shè)計(jì)工作。PCB設(shè)計(jì)具體的可以分為幾個部分的，即原理圖設(shè)計(jì)、PCB layout、電路模擬仿真、CAM工程軟件、抄板軟件等。在PCB設(shè)計(jì)軟件中，一般都包含了原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)兩大模塊，一些強(qiáng)大的PCB設(shè)計(jì)軟件甚至將以上的模塊都包括在內(nèi)。本文當(dāng)中，我們主要講的PCB設(shè)計(jì)軟件，指的是原理圖設(shè)計(jì)和PCB layout這兩部分。
每個產(chǎn)業(yè)之所以會盛興衰敗都一定有它的時空背景存在，PCB產(chǎn)業(yè)發(fā)展到目前為止也是有一段歷史的軌跡可循。從開始的眾家廠商在自己擅長的領(lǐng)域發(fā)展，到后期不斷地修改和完善，或優(yōu)存劣汰、或收購兼并、或強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，現(xiàn)在在國內(nèi)被人們熟知的廠商屈指可數(shù)：Altium、Cadence、Mentor、Zuken、Cadsoft以及國產(chǎn)的上海青越等。下面將分廠家對目前的主流PCB軟件進(jìn)行介紹。
1 Altium Protel 系列
衡量一個軟件的優(yōu)劣，其中一個很現(xiàn)實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)就是看它的市場占有率，也就是它的普及和流行程度，那么Altium Protel當(dāng)之無愧地排在眾多PCB設(shè)計(jì)軟件的前面。Protel系列，較早就在國內(nèi)開始使用，基本上所有高校的電子專業(yè)都開設(shè)相關(guān)課程，甚至許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。Altium曾聲稱中國有73%的工程師和80%的電子工程相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生正在使用其所提供的解決方案，而目前正版率只有3%左右。當(dāng)然，關(guān)于觸目驚心的盜版問題，e-works也深表痛心，確實(shí)目前也沒找到較好的規(guī)避方案，但是可以看出該軟件在國內(nèi)應(yīng)用的廣泛性。
圖1 Altum Designer
Protel是PROTEL（現(xiàn)為Altium）公司在1985年推出的PCB設(shè)計(jì)軟件，從最初的Protel fo DOS，再升級為Protel for Windows，然后在1998年，推出protel 98，在1999年推出了劃時代的protel 99及其升級版protel 99 se，在2002年推出protel DXP……此后Altium從定點(diǎn)軟件產(chǎn)品發(fā)布向連續(xù)流發(fā)布方式轉(zhuǎn)移，基本上每年都有新版本發(fā)布，后有發(fā)布以Altium Designer+季節(jié)命名的版本，最新版本是2011年3月新發(fā)布的Altium Designer 10。
目前，使用Protel 99se進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)工作的人員，數(shù)量還相當(dāng)巨大。protel 99se對PCB設(shè)計(jì)行業(yè)的貢獻(xiàn)相當(dāng)巨大。無論是廣泛使用的Protel99還是后續(xù)的各個版本，均提供了一個集成的設(shè)計(jì)環(huán)境，包括了原理圖設(shè)計(jì)和PCB布線工具，集成的設(shè)計(jì)文檔管理，支持通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作組協(xié)同設(shè)計(jì)功能。自Protel DXP/DXP2004開始，提供了全新的 FPGA 設(shè)計(jì)的功能；自Altium Designer 6.0開始，將設(shè)計(jì)流程、集成化PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起；自Altium Designer 6.8開始，添加了三維PCB可視化和導(dǎo)航技術(shù)，通過該功能，設(shè)計(jì)師可以隨時查看板卡的精確成型，以及與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的其他成員共享信息；在發(fā)布Altium Designer 10時，同時推出基于互聯(lián)網(wǎng)的Altium Vaults和AltiumLive。Altium Vaults 構(gòu)成了Altium智能數(shù)據(jù)管理技術(shù)的核心，它存儲并管理電子設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；AltiumLive 是一款適用于下載、交易和共享電子設(shè)計(jì)內(nèi)容的在線環(huán)境。
當(dāng)然也有工程師對Protel系列軟件存有抱怨，比如運(yùn)行時占據(jù)大多數(shù)系統(tǒng)資源、對系統(tǒng)配置要求較高、菜單過于繁瑣、不適合高速PCB設(shè)計(jì)、公司企業(yè)特別是外企使用較少等等，但因它是絕大多數(shù)國內(nèi)工程師的"第一次親密接觸"的軟件，還是有相當(dāng)多的工程師可能出于戀舊情節(jié)或者先入為主的原因，對Altium Protel情有獨(dú)鐘，即使是Altium有升級版本，也不會隨意更換?？傊?，這是一款很不錯的適合從企業(yè)到個人的PCB設(shè)計(jì)軟件。
【關(guān)于Atium】
Altium（前稱Protel 國際）有限公司由Nick Matrin于1985年始創(chuàng)于澳大利亞塔斯馬尼亞島的霍巴特，開發(fā)基于計(jì)算機(jī)的軟件，來輔助進(jìn)行印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)。2003年建立中國代表處，加強(qiáng)中國轉(zhuǎn)售商網(wǎng)絡(luò)。
2 Cadence 產(chǎn)品
Cadence公司的產(chǎn)品是concept/allegro和收購來的orcad。Cadence公司將orcad的強(qiáng)項(xiàng)原理圖設(shè)計(jì)capture CIS和CADENCE原來的原理圖設(shè)計(jì)concept HDL，PCB工具allegro及其它信號仿真等工具一起推出并統(tǒng)稱為CADENCE PSD,現(xiàn)在叫SPB。
圖2 Cadence SPB
2.1 Cadence Allegro
Cadence Allegro現(xiàn)在幾乎成為高速板設(shè)計(jì)中實(shí)際上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，最新版本是2011年5月發(fā)布的Allegro 16.5。和它前端產(chǎn)品 Capture 的結(jié)合，可完成高速、高密度、多層的復(fù)雜 PCB 設(shè)計(jì)布線工作。為了推廣整個先進(jìn) EDA 市場，Allegro提供了OrCAD PCB Editor、 PADS 、 P-CAD 等接口，讓想轉(zhuǎn)換 PCB Layout 軟件的使用者，對于舊有的圖檔能順利轉(zhuǎn)換至 Allegro 中。 Allegro 有著操作方便、接口友好、功能強(qiáng)大（比如仿真方面，信號完整性仿真、電源完整性仿真都能做。）、整合性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在做pcb高速板方面牢牢占據(jù)著霸主地位，這個世界上60%的電腦主板40%的手機(jī)主板可都是拿Allegro畫的，廣泛地用于通信領(lǐng)域和PC行業(yè)， 它被譽(yù)為是高端PCB工具中的流行者。
Cadence Allegro系統(tǒng)互連設(shè)計(jì)平臺通過IC、封裝和PCB之間的約束驅(qū)動的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)降低成本并加速上市時間。 SPB（Silicon-package-board）產(chǎn)品線目前已經(jīng)包含在Allegro平臺內(nèi)，所有產(chǎn)品名已經(jīng)變更。
2.2 Cadence OrCAD Capture
OrCAD Capture是被稱為全球最多人使用的線路圖繪圖程序+畫原理圖的最厲害的軟件，之所以被推薦是應(yīng)該它的庫比較多，元件不需要你建，而且易與其它軟件（如：Ansoft、Mento的軟件）集成，各種工具交互比較容易。它針對設(shè)計(jì)一個新的模擬電路、修改現(xiàn)有的一個 PCB 的線路圖、或者繪制一個 HDL 模塊的方框圖，都提供了所需要的全部功能，并能迅速地驗(yàn)證您的設(shè)計(jì)。 OrCAD Capture 作為設(shè)計(jì)輸入工具，運(yùn)行在 PC 平臺，用于 FPGA 、 PCB 和OrCAD PSpice設(shè)計(jì)應(yīng)用中，它是業(yè)界第一個真正基于 Windows 環(huán)境的線路圖輸入程序，易于使用的功能及特點(diǎn)已使其成為線路圖輸入的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
可利用OrCAD Capture來連結(jié)Cadence OrCAD PCB Editor、Allegro或其它的Layout軟件，來完成PCB設(shè)計(jì)。
注意： Cadence公司的產(chǎn)品這幾年變化很快，存在了Orcad/SPB/PSD等多個系列，很多人初學(xué)者就會困惑Orcad、SPB和PSD是什么？其實(shí)三者都是Cadence公司基于capture和allegro的PCB設(shè)計(jì)套件，區(qū)別僅在于軟件配置。Orcad的配置是低端產(chǎn)品，存在價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，但是在Orcad中Allegro 的功能比較弱，只有各項(xiàng)基本功能而沒有constrain manager，如果需要SI或者constrain manager呢，就需要另外的增加配置了。PSD是SPB的早期叫法。
【關(guān)于Cadence】
Cadence公司成立于1988年5月，總部位于美國加州圣荷塞市。Cadence公司的電子設(shè)計(jì)自動化產(chǎn)品涵蓋了電子設(shè)計(jì)的整個流程，包括系統(tǒng)級設(shè)計(jì)，功能驗(yàn)證，IC綜合及布局布線，模擬、混合信號及射頻IC設(shè)計(jì)，全定制集成電路設(shè)計(jì)，IC物理驗(yàn)證，PCB設(shè)計(jì)和硬件仿真建模等。1992年進(jìn)入中國大陸及香港市場，然后陸續(xù)建立了北京、上海、深圳、香港四個辦事處以及北京研發(fā)中心、上海研發(fā)中心。
3 Mentor 產(chǎn)品
Mentor公司的產(chǎn)品是boardstation(EN)和expeditionpcb(WG)以及收購來的pads(powerPCB)。PCB工具M(jìn)ENTOR已經(jīng)逐漸的在整合到一起，最高端的就是Board Station RE和WG的PCB工具Expedition PCB無縫切換，說起PCB工具不得不提的就是teamPCB平臺，他們可以讓幾個PCB工程師在不同的客戶端共同設(shè)計(jì)一個PCB，這樣可以大大的提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)度。
圖3 Mentor PADS
3.1 Mentor EN
Mentor EN 即 Mentor Board Station, 是Mentor Graphics推出的高端專業(yè)原理圖和PCB設(shè)計(jì)軟件，既支持Unix系統(tǒng)也支持Windows系統(tǒng)（Win2000 和 Win XP)，其中EN是Enterprise的簡寫。EN的原理圖是BA，超級繁瑣，但是功能還是很強(qiáng)大的。是只考慮工期不考慮成本，總是做8層～12層pcb的通訊和軍工研究所的首選，也有很多大型電IT公司，如Intel，朗訊，偉創(chuàng)力，西門子，波導(dǎo)使用Mentor EN進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)，但國內(nèi)會使用的Mentor EN的工程師并不是很多，而且其學(xué)習(xí)難度較大，不建議自學(xué)。
3.2 Mentor WG
Mentor WG 即 Mentor Expedition，是Mentor Graphics公司推出的基于Windows界面的高端PCB設(shè)計(jì)工具，同時也被工程師們認(rèn)定是拉線最順暢的軟件，被譽(yù)為拉線之王，它的自動布線功能非常強(qiáng)大，布線規(guī)則設(shè)計(jì)非常專業(yè)；是最好的布線工具。另外， Mentor DxDesigner（ViewDraw的升級版本） 是 Mentor Graphics公司推出的原理圖輸入工具，其功能強(qiáng)大，界面友好，可以支持多種 PCB Layout 工具，如：Mentor Expedition，Mentor Board Station， PowerPCB，Cadence Allegro，和Zuken等。Mentor DxDesigner + Mentor WG是 Mentor Graphics公司如今推薦的原理圖和PCB設(shè)計(jì)流程。
3.3 Mentor PADS系列
PowerLogic和PowerPCB產(chǎn)品被Mentor Graphics公司收購后，更名為 PADS系列，版本升級升的非?？?，先前的有PADS2005、PADS2007PADS，目前最新的版本PADS 9.4，不過也有工程師反映運(yùn)行最穩(wěn)定還是PADS 2005，包括：原理圖工具PADS Logic、PCB工具PADS Layout和自動布線工具PADS Router。PADS系列低端的PCB軟件中最優(yōu)秀的一款，其界面友好、容易上手、功能強(qiáng)大而深受中小企業(yè)的青睞，在中小企業(yè)用戶占有很大的市場份額。PADS最大的優(yōu)勢就是手機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，雖然說他功能簡單，但是山寨機(jī)基本上都是用它搞定的，國內(nèi)的設(shè)計(jì)公司有80%都是用它。不足是其本身沒有仿真，做高速板時，要結(jié)合其他專用仿真工具，如hyperlynx，另外原理圖繪制元件庫很少。
【關(guān)于Mentor】
Mentor Graphics（明導(dǎo)國際）成立于1981年，總部位于美國俄勒岡州威爾遜維爾。Mentor是電子設(shè)計(jì)自動化技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)產(chǎn)商，它提供完整的軟件和硬件設(shè)計(jì)解決方案，讓客戶能在短時間內(nèi)，以最低的成本，在市場上推出功能強(qiáng)大的電子產(chǎn)品。Mentor Graphics擁有世界級的研發(fā)部門，在全球有67個辦事處，與世界知名的電子產(chǎn)品制造商、供應(yīng)商及半導(dǎo)體產(chǎn)商結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟，開發(fā)新的設(shè)計(jì)解決方案服務(wù)于現(xiàn)代高科技。中國總部設(shè)立于上海金茂大廈，分別在北京和深圳設(shè)有銷售據(jù)點(diǎn)。
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