驗(yàn)證你的PCB板設(shè)計(jì)是否正確

Protel DXP提供一個(gè)規(guī)則驅(qū)動(dòng)環(huán)境來設(shè)計(jì)PCB，并允許你定義各種設(shè)計(jì)規(guī)則來保證你的板的完整性。比較典型的是，在設(shè)計(jì)進(jìn)程的開始你就設(shè)置好設(shè)計(jì)規(guī)則，然后在設(shè)計(jì)進(jìn)程的最后用這些規(guī)則來驗(yàn)證設(shè)計(jì)。

在教程中我們很早就檢驗(yàn)了布線設(shè)計(jì)規(guī)則并添加了一個(gè)新的寬度約束規(guī)則。我們也注意到已經(jīng)由PCB板向?qū)?chuàng)建了許多規(guī)則。

為了驗(yàn)證所布線的電路板是符合設(shè)計(jì)規(guī)則的，現(xiàn)在我們要運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（Design Rule Check）（DRC）：

1、選擇Design ? Board Layers（快捷鍵 L ），確認(rèn)System Colors 單元的DRC Error Markers 選項(xiàng)旁的Show按鈕被勾選，這樣DRC error markers才會(huì)顯示出來。

2、從菜單選擇Tools ? Design Rule Check（快捷鍵T，D）。在Design Rule Checker 對(duì)話框已經(jīng)框出了on-line和一組DRC選項(xiàng)。點(diǎn)一個(gè)類查看其所有原規(guī)則。

3、保留所有選項(xiàng)為默認(rèn)值，點(diǎn)擊Run Design Rule Check按鈕。DRC將運(yùn)行，其結(jié)果將顯示在Messages面板。當(dāng)然，你會(huì)發(fā)現(xiàn)晶體管的焊盤呈綠色高亮，表示有一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則違反。

4、查看錯(cuò)誤列表。它列出了在PCB設(shè)計(jì)中存在的所有規(guī)則違反。注意在Clearance Constraint規(guī)則下列出了四個(gè)違反。在細(xì)節(jié)中指出晶體管Q1和Q2的焊盤違反了13mil安全間距規(guī)則。

5、雙擊Messages面板中一個(gè)錯(cuò)誤跳轉(zhuǎn)到它在PCB中的位置。

通常你會(huì)在設(shè)計(jì)板、對(duì)布線技術(shù)和器件的物理屬性加以重視之前設(shè)置安全間距約束規(guī)則。讓我們來分析錯(cuò)誤然后查看當(dāng)前的安全間距設(shè)計(jì)規(guī)則并決定如何解決這個(gè)問題。

找出晶體管焊盤間的實(shí)際間距：

1、在PCB文檔激活的情況下，將光標(biāo)放在一個(gè)晶體管的中間按PAGEUP鍵放大。

2、選擇Reports ? Measure Primitives（快捷鍵R，P）。光標(biāo)變成十字形狀。

3、將光標(biāo)放在晶體管的中間一個(gè)焊盤的中間，左擊或按ENTER。因?yàn)楣鈽?biāo)是在焊盤和與其連接的導(dǎo)線上，所以會(huì)有一個(gè)菜單彈出來讓你選擇需要的對(duì)象。從彈出菜單中選擇晶體管的焊盤。

4、將光標(biāo)放在晶體管的其余焊盤的其中一個(gè)的中間，左擊或按ENTER。再一次從彈出菜單中選擇焊盤。一個(gè)信息框?qū)⒋蜷_顯示兩個(gè)焊盤的邊緣之間的最小距離是10.63mil。

5、關(guān)閉信息框，然后右擊或按ESC退出測(cè)量模式，在且V、F快捷鍵重新縮放文檔。

讓我們看看當(dāng)前安全間距設(shè)計(jì)規(guī)則。

1、從菜單選擇Design ? Rules（快捷鍵D，R）打開PCB Rules and Constraints Editor 對(duì)話框。雙擊Electrical類在對(duì)話框的右邊顯示所有電氣規(guī)則。雙擊Clearance類型（列在右邊）然后點(diǎn)擊Clearance_1打開它。對(duì)話框底部區(qū)將包括一個(gè)單一的規(guī)則，指明整個(gè)板的最小安全間距是13mil。而晶體管焊盤之間的間距小于這個(gè)值，這就是為什么我們選擇DRC時(shí)它們被當(dāng)作違反。

2、在Design Rules面板選擇Clearance類型，右擊并選擇New Rule添加一個(gè)新的安全間距約束規(guī)則。

3、雙擊新的安全間距規(guī)則，在Constraints單元設(shè)置Minimum Clearance為10mil。

4、點(diǎn)擊Advanced (Query) 然后點(diǎn)擊Query Builder，從Memberships Checks構(gòu)建query ，或在Query欄鍵入HasFootprintPad(‘BCY-W3/D4.7’,’*’)?！?”表示名為BCY-W3/D4.7的“任何焊盤”。

5、點(diǎn)擊OK關(guān)閉對(duì)話框。

6、你現(xiàn)在可以從Design Rules Checker 對(duì)話框（Tools ? Design Rule Check）點(diǎn)擊Run Design Rule Check按鈕重新運(yùn)行DRC。應(yīng)該不會(huì)有違反了。

做得好！你已經(jīng)完成了PCB設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備生成輸出文檔。

設(shè)置項(xiàng)目輸出

項(xiàng)目輸出，如打印和輸出文件，是在Outputs for Project 對(duì)話框內(nèi)設(shè)置的。

1、選擇Project ? Output Jobs。Project [project_name] 對(duì)話框出現(xiàn)。

2、點(diǎn)擊你想要的輸出進(jìn)行設(shè)置。如果Configure按鈕是激活的（不呈灰色），你就能修改該輸出的設(shè)置。

3、完成設(shè)置后點(diǎn)擊Close。

4、如果你要根據(jù)輸出類型將輸出發(fā)送到單獨(dú)的文件夾，則選擇Project ? Project Options，點(diǎn)擊Options標(biāo)簽，再點(diǎn)擊Use separate folder for each output type，最后點(diǎn)擊OK。

打印到Windows打印設(shè)備

一旦PCB的設(shè)計(jì)和布線都已完成，你就準(zhǔn)備生成輸出文檔。這個(gè)文檔應(yīng)該包括一個(gè)描述制造信息的生產(chǎn)描圖和一個(gè)描述元件位置信息的集合描圖以及加載順序（命令）。

要生成這些描圖，Protel DXP包含一個(gè)精密的打印引擎，這會(huì)讓你完成打印進(jìn)程的控制。你可以在打印之前精確地定義你要打印的PCB層的組合、預(yù)覽描圖（稱著打印輸出）、設(shè)置比例、以及在紙上的位置。

現(xiàn)在我們要使用默認(rèn)輸出設(shè)置創(chuàng)建一個(gè)打印預(yù)覽，然后修改設(shè)置。

1、從PCB菜單選擇File ? Print Preview。PCB將被分析并且以默認(rèn)的輸出顯示在打印預(yù)覽窗口。點(diǎn)擊Close。

2、要檢查輸出中包括的PCB層的組合，選擇Project ? Output Jobs。Project [project_name] 對(duì)話框出現(xiàn)。從Documentation Outputs單元選擇Composite Drawing，點(diǎn)擊Configure按鈕。PCB Printout Properties 對(duì)話框出現(xiàn)。你可以右擊菜單選項(xiàng)添加或刪除層。點(diǎn)擊OK關(guān)閉對(duì)話框。

3、當(dāng)我們?nèi)匀坏豍roject [project_name] 對(duì)話框時(shí)，我們要為孔導(dǎo)向組合修改層的參數(shù)。選擇Fabrication Outputs單元的Composite Drill Drawing，點(diǎn)擊Configure按鈕。在默認(rèn)情況下，這個(gè)打印輸出包括孔導(dǎo)向（一個(gè)每個(gè)鉆孔處都有一個(gè)小十字的系統(tǒng)層），和打孔層（在每個(gè)鉆孔處都有一個(gè)唯一表示每種鉆孔大小的的特殊符號(hào)）。

在一般的打孔圖中孔導(dǎo)向?qū)邮遣恍枰?，因此刪除它，在Printouts Layers列右擊DrillGuide層，從菜單中選擇Delete。點(diǎn)擊OK關(guān)閉對(duì)話框。

4、現(xiàn)在點(diǎn)擊Print Preview查看打孔圖。然后你可以點(diǎn)擊Print顯示打印機(jī)設(shè)置，最后點(diǎn)擊OK將該圖傳送到指定的打印機(jī)。

5、點(diǎn)擊Close關(guān)閉打印預(yù)覽窗口。

6、要修改目標(biāo)打印機(jī)、設(shè)置頁(yè)位置和比例，你可以在Project [project_name] 對(duì)話框選擇Page Setup（或從菜單選擇File ? Page Setup）。選擇你喜歡的打印機(jī)并設(shè)置打印機(jī)頁(yè)為L(zhǎng)andscape。

7、完成設(shè)置后，關(guān)閉所有打開的對(duì)話框。

生產(chǎn)輸出文件

PCB設(shè)計(jì)進(jìn)程的最后階段是生成生產(chǎn)文件。用于制造和生產(chǎn)PCB的文件組合包括底片（Gerber）文件、數(shù)控鉆（NC drill）文件、插置（pick and place）文件、材料表和測(cè)試點(diǎn)文件。輸出文件可以在Project [project_name] 對(duì)話框（Project ? Output Jobs）或通過File ? Fabrication Outputs菜單的單獨(dú)命令來設(shè)置。生產(chǎn)文檔的設(shè)置作為項(xiàng)目文件的一部分保存。

生成底片文件

每一個(gè)底片文件對(duì)應(yīng)物理板的一個(gè)層——元件絲印、頂層信號(hào)層、底層信號(hào)層、阻焊層等等。在生成用于生產(chǎn)你的設(shè)計(jì)的底片（Gerber）和數(shù)控鉆（NC drill）文件之前，比較合理的作法是向你的PCB制造商咨詢以確認(rèn)他們的要求。

為本教程的PCB創(chuàng)建生產(chǎn)文件：

1、將PCB文檔激活，然后選擇File ? Fabrication Outputs ?Gerber files。Gerber Setup 對(duì)話框出現(xiàn)。

2、點(diǎn)擊OK接受默認(rèn)設(shè)置。底片（Gerber）文件生成并且CAMtastic!打開以顯示這些文件。底片文件保存在自動(dòng)創(chuàng)建在你的項(xiàng)目文件所在文件夾里的Project Outputs文件夾。每個(gè)文件夾有與層名相對(duì)應(yīng)的文件擴(kuò)展名，例如Multivibrator.GTO對(duì)應(yīng)于頂層絲印底片。

材料清單

1、要?jiǎng)?chuàng)建材料清單，首先設(shè)置你的報(bào)告。選擇Project ? Output Jobs，然后選擇Project 對(duì)話框Report Outputs單元的Bill of Materials。

2、點(diǎn)擊Create Report。在這個(gè)對(duì)話框，你可以在Visible和Hidden Column通過拖拽列標(biāo)題來為你的BOM設(shè)置你需要的信息。

3、點(diǎn)擊Report…顯示你的BOM的打印預(yù)覽。這個(gè)預(yù)覽可以使用Print按鈕來打印或使用Export按鈕導(dǎo)出為一個(gè)文件格式，如Microsoft Excel 的.xls。

4、關(guān)閉對(duì)話框。

祝賀！你已經(jīng)完成了PCB設(shè)計(jì)進(jìn)程。

仿真設(shè)計(jì)

Protel DXP允許你從原理圖直接運(yùn)行一個(gè)大型電路仿真的陣列。在本教程的以下部分，我們將仿真由我們的多諧振蕩器電路所產(chǎn)生的輸出波形。

設(shè)置仿真

在我們運(yùn)行仿真之前，我們需要添加一些物件到我們的電路中：振蕩器的電壓源；用于仿真的參考地和一些我們希望查看波形的電路點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽。

1、點(diǎn)擊窗口頂部的Multivibrator.SchDoc使原理圖為當(dāng)前文檔。

2、我們必須再放一個(gè)有電壓源的連接器。要?jiǎng)h除連接器，在連接器體上點(diǎn)擊一次選取它，然后按鍵盤上的DELETE鍵。

3、這時(shí)沒有足夠的空間來放置電壓源，因此我們要移動(dòng)導(dǎo)線的自由端點(diǎn)。要移動(dòng)12V導(dǎo)線的垂直端，點(diǎn)擊一次導(dǎo)線選取。當(dāng)小方塊編輯點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，點(diǎn)擊一次導(dǎo)線的自由端的點(diǎn)，然后向上盡可能移動(dòng)該點(diǎn)到導(dǎo)線改變方向的地方。再點(diǎn)擊放下該點(diǎn)。

4、對(duì)GND導(dǎo)線的垂直端重復(fù)這個(gè)進(jìn)程，將其移動(dòng)到圖紙的底部。

5、選擇View ? Toolbars ? Simulation Sources顯示仿真源工具欄。

6、點(diǎn)擊仿真源工具欄的+12V source按鈕。一個(gè)電源符號(hào)將懸浮在光標(biāo)上。按鍵盤上的TAB鍵編輯其屬性。在出現(xiàn)的對(duì)話框中，點(diǎn)擊Attributes標(biāo)簽使其激活，并設(shè)置Designator為V1。點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框，然后將這個(gè)電源放在12V和GND導(dǎo)線的垂直端點(diǎn)之間。

7、使用你用于移動(dòng)12V和GND導(dǎo)線部分的垂直端點(diǎn)的相同技巧，再將他們移動(dòng)到電壓源的兩個(gè)端點(diǎn)，如圖Figure 9所示。

我們?cè)谶\(yùn)行仿真之前最后的任務(wù)是在電路的合適的點(diǎn)放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽，這樣我們可以很容易地認(rèn)出我們希望查看的信號(hào)。在本教程電路中，較好的點(diǎn)是兩個(gè)晶體管的基極和集電極。

1、從菜單選擇Place ? Net Label（快捷鍵P，N）。按TAB鍵編輯網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的屬性。在Net Label 對(duì)話框，設(shè)置Net欄為Q1B，然后關(guān)閉對(duì)話框。

2、將光標(biāo)放在與Q1基極連接的導(dǎo)線上。參照Figure 9的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的放置。左擊或按ENTER將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽放在導(dǎo)線上。

3、按TAB鍵將Net欄改為Q1C。

4、將光標(biāo)放在與Q2集電極連接的導(dǎo)線上，左擊或按ENTER將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽放在導(dǎo)線上。

5、同樣地，將Q2B 和 Q2C網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽放在Q2的基極和集電極導(dǎo)線上。

6、完成網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的放置后，右擊或按ESC退出放置模式。

7、保存準(zhǔn)仿真電路為與原原理圖不同的文件名，選擇File ? Save As在Save As 對(duì)話框鍵入Multivibrator simulation.SchDoc。

運(yùn)行瞬態(tài)特性分析

你的原理圖現(xiàn)在已經(jīng)具備所有必備的條件了，因此讓我們?cè)O(shè)置一個(gè)電路瞬態(tài)特性分析。在我們的教程電路中，RC時(shí)間常數(shù)為100k x 20n = 2 ms 。要查看到振蕩的5個(gè)周期，我們就要設(shè)置看到波形的一個(gè)10ms部分。

1、選擇菜單的Design ? Simulate ? Mix Sim顯示Analyses Setup 對(duì)話框。所有的仿真選項(xiàng)均在此設(shè)置。

2、首先我們要設(shè)置你希望觀察到的電路中的中心點(diǎn)。在Collect Data For欄，從列表中選擇Node Voltage and Supply Current。這個(gè)選項(xiàng)定義了在仿真運(yùn)行期間你想計(jì)算的數(shù)據(jù)類型。

3、在Available Signals欄，雙擊Q1B、 Q2B、 Q1C 和 Q2C信號(hào)名。在你雙擊每一個(gè)名稱時(shí)，它會(huì)移動(dòng)到Active Signals欄。

4、為這個(gè)分析勾選Operating Point Analysis 和 Transient/Fourier。如果Transient/Fourier Analysis Setup沒有自動(dòng)顯示，點(diǎn)擊Transient/Fourier analysis名稱。

5、將Use Transient Defaults選項(xiàng)設(shè)為無(wú)效，這樣瞬態(tài)特性分析規(guī)則可用。

6、要指定一個(gè)10ms的仿真窗口，將Transient Stop Time欄設(shè)為10m 。

7、現(xiàn)在設(shè)置Transient Step Time欄為10u，表示仿真可以每10us顯示一個(gè)點(diǎn)。

8、在仿真其間，實(shí)際的時(shí)間間隔是自動(dòng)隨機(jī)獲取的一簇。在Maximum Step欄限制時(shí)間間隔大小的隨機(jī)性，設(shè)置Transient Max Step Time為10u 。

現(xiàn)在準(zhǔn)備運(yùn)行瞬態(tài)特性分析。

1、點(diǎn)擊Analyses Setup 對(duì)話框底部的OK按鈕運(yùn)行仿真。

2、仿真執(zhí)行后，你將看見與圖Figure 10所示相似的輸出波形。

祝賀你！你已經(jīng)完成的電路仿真，并顯示了它的輸出波形。

如果你喜歡，你可以改變一些原理圖中元件參數(shù)，再運(yùn)行仿真看看其變化。試著將C1的值改為47n（雙擊C1編輯其屬性），然后再運(yùn)行瞬態(tài)特性分析。輸出波形將顯示一個(gè)不均勻的占空比波形。