電路仿真軟件詳談(24)，基于proteus電路仿真軟件的電壓表印刷電路板設(shè)計(jì)

電路仿真軟件不可缺少，應(yīng)用電路仿真軟件，我們可以進(jìn)行諸多仿真實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。對(duì)于電路仿真軟件，想必大家均有所了解。面對(duì)現(xiàn)流通的幾款電路仿真軟件，小小編個(gè)人偏愛(ài)于protues電路仿真軟件。因此在本文中，將介紹基于這款電路仿真軟件進(jìn)行數(shù)字電壓表印刷電路板設(shè)計(jì)的步驟。如果你對(duì)本文內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

1 用PROTEUS設(shè)計(jì)PCB的一般步驟

在PROTEUS中，由于有前端的ISIS原理布圖工具和PROSPICE混合模型SPICE仿真工具的支持，故其可以真正實(shí)現(xiàn)從原理圖布局到實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試，再到PCB的一體化設(shè)計(jì)，十分方便和快捷，其設(shè)計(jì)流程圖和圖1所示。圖中，PCB設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段主要完成原理圖的繪制和對(duì)電路的仿真驗(yàn)證與測(cè)試。在網(wǎng)表文件加載后，還需對(duì)PCB板的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括層數(shù)、線(xiàn)距、線(xiàn)寬等。檢錯(cuò)環(huán)節(jié)提供有CRC和DRC兩種檢錯(cuò)方式，并結(jié)合3D效果圖和鉆孔圖等逐層檢測(cè)工具，可以完全達(dá)到檢錯(cuò)目的。

2 PCB板圖設(shè)計(jì)

本文以數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)為例，進(jìn)行印刷電路板的設(shè)計(jì)，介紹使用PROTEUS來(lái)設(shè)計(jì)其印刷電路板的一般設(shè)計(jì)步驟與注意事項(xiàng)。

2.1 繪制原理圖

首先，可利用PROTEUS7.5的ISIS原理圖布圖工具繪制出如圖2所示的電路圖。此圖的主要功能是完成數(shù)字電壓表的顯示。包括晶振電路、復(fù)位電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和四位數(shù)碼管電壓顯示電路等。對(duì)于少數(shù)布圖工具中沒(méi)有的原理圖，應(yīng)在ISIS環(huán)境下進(jìn)行手工繪制，其方法與封裝的畫(huà)法基本相同。

2.2 PROTEUS文件導(dǎo)入(網(wǎng)表輸入)

導(dǎo)入文件前，首先需在PROTEUS ISIS環(huán)境中確定原理圖中每個(gè)器件的封裝形式，方法是右擊元器件，在彈出的下拉菜單中點(diǎn)擊“Edit ProperTIes”對(duì)話(huà)框，然后在圖3所示的彈出框中單擊圖3中所示的“?”，然后再進(jìn)入“Pick Packages”圖4所示的對(duì)話(huà)框，以修改或選擇適合自己設(shè)計(jì)的封裝。也可在圖3對(duì)話(huà)框的下方打勾選

選項(xiàng)，以對(duì)元器件的封裝信息等進(jìn)行文本輸入。

對(duì)于封裝庫(kù)中沒(méi)有的封裝或不適合自己設(shè)計(jì)的封裝，可在A(yíng)RES環(huán)境下進(jìn)行手工繪制。如圖2所示電路中的四位數(shù)碼管，只要點(diǎn)擊右上角的 圖標(biāo)，即可進(jìn)入ARES操作環(huán)境。其繪制方法如下：

(1)放置焊盤(pán)

在A(yíng)RES環(huán)境下，點(diǎn)擊按鈕，選擇C-70-30大小，在工作區(qū)域放置焊盤(pán)。右擊此焊盤(pán)，在彈出的菜單中選擇"Replicate"后填寫(xiě)如圖5所示信息，以放置底下六個(gè)焊盤(pán)。然后右擊最后一個(gè)焊盤(pán)，并在彈出的菜單中選擇"Replicate"后再填寫(xiě)圖6所示信息，再次右擊新建焊盤(pán)，在彈出的菜單中選擇"Replicate"后，再填寫(xiě)如圖7所示信息，即可放置所有焊盤(pán)。

(2)分配引腳標(biāo)號(hào)

在焊盤(pán)放置完畢后，應(yīng)對(duì)焊盤(pán)每個(gè)引腳進(jìn)行標(biāo)號(hào)。方法是右擊各個(gè)焊盤(pán)，在彈出的菜單中根據(jù)原理圖填寫(xiě)引腳標(biāo)號(hào)，填好后應(yīng)和原理圖一一對(duì)應(yīng)，否則，在編譯網(wǎng)表文件時(shí)將無(wú)法加載。

(3)添加元件外邊框

利用2D畫(huà)圖工具中的

圖標(biāo)，并根據(jù)四位數(shù)碼管的實(shí)際大小加一個(gè)外邊框，如此便完成了四位數(shù)碼管封裝的設(shè)計(jì)。其圖形如圖8所示。

(4)封裝保存

在工作界面用右鍵拖動(dòng)選擇整個(gè)封裝，執(zhí)行Library->Make Package命令，并在彈出保存對(duì)話(huà)框填寫(xiě)圖9所示信息。其中“New Package Name” 為新封裝名稱(chēng);“Package Category”為封裝類(lèi)別;“Package Typ”為封裝類(lèi)型;“PackageSub-Category”為封裝子類(lèi)別，最后單擊OK，這樣，就把此四位數(shù)碼管封裝保存到了USERPKG(用戶(hù)自建封裝庫(kù))庫(kù)中。

加載好所有元件的封裝后，到Tools->NetlistCompilier，打開(kāi)Netlist Compiler設(shè)置對(duì)話(huà)框，保持默認(rèn)設(shè)置并保存，然后單擊CLOSE，即可生成網(wǎng)表文件。其次選擇工具菜單欄的“Tools”項(xiàng)，在彈出的下拉菜單中點(diǎn)擊“Neflist to ARES”，便可進(jìn)入ARES工作界面。

2.3 印制電路板布局與調(diào)整

在PCB輪廓線(xiàn)內(nèi)放置元件封裝時(shí)，哪些元件應(yīng)該彼此相鄰、哪些元件應(yīng)該放置得相對(duì)遠(yuǎn)一些，元件與元件之間的距離保持多大等等，都屬于印刷板的布局問(wèn)題。布局是否達(dá)到最佳狀態(tài)，直接關(guān)系到印刷板整體的電磁兼容性能和造價(jià)，最佳布局會(huì)使接下來(lái)的布局線(xiàn)更為容易和有效。

使用自動(dòng)布局(Auto Placer)，首先應(yīng)保證電路板具有邊界?？牲c(diǎn)擊左側(cè)工具箱中的“2DGraphics Box Mode”按鈕，從窗口的左下角下拉列表框“Board Edge”中選擇Board Edge，然后在工作窗口中畫(huà)一個(gè)適合自己PCB板的矩形(此矩形大小可二次調(diào)整)，邊框大小可利用左邊的測(cè)量按鈕進(jìn)行測(cè)量。其次選擇工具菜單欄的“Tools”項(xiàng)，點(diǎn)擊“Auto Placer”菜單項(xiàng)，并在彈出的窗口中設(shè)置好相關(guān)屬性后，點(diǎn)OK按鈕。其效果圖如圖10所示。

若使用手動(dòng)調(diào)整(Density Bar)則可在自動(dòng)布局完畢后，單擊左側(cè)工具欄的光標(biāo)按鈕，此后即可移動(dòng)元件，使其達(dá)到一定的布局要求。

2.4 電路板的布線(xiàn)與調(diào)整

(1)參數(shù)設(shè)置

在布局完成后，可以先布一些特殊的線(xiàn)，如電源線(xiàn)、地線(xiàn)、在PCB板角上作定位孔等。也可以在布線(xiàn)完成后進(jìn)行這些工作。在布線(xiàn)之前，需對(duì)電路板的相關(guān)參數(shù)和層數(shù)進(jìn)行設(shè)置?？梢詧?zhí)行Tools->Design Rule Manager命令，并在彈出的對(duì)話(huà)框中進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置，具體如圖11所示。另外，勾選

可對(duì)制版過(guò)程中的DRC錯(cuò)誤(DRC是一種側(cè)重于物理錯(cuò)誤設(shè)計(jì)規(guī)則檢查)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，以方便制版。而單擊

按鈕則可在彈出的窗口中對(duì)面板層數(shù)、過(guò)孔類(lèi)型、線(xiàn)距類(lèi)型等進(jìn)行設(shè)置，基層數(shù)設(shè)定如圖12所示。

PROTEUS的自動(dòng)布線(xiàn)功能極其強(qiáng)大，尤其在PROTEUS 7.3以上版本中，由于其改變了老版本中基于網(wǎng)格的布線(xiàn)器，而變?yōu)榛趲缀涡螤畹牟季€(xiàn)器。其此布線(xiàn)算法和新的減少?zèng)_突的方法相結(jié)合，使得布通率和布線(xiàn)效率大為提高，因而在各種PCB設(shè)計(jì)工具中極具特色。ARES擁有完全自動(dòng)布線(xiàn)，腳本化布線(xiàn)，交互布線(xiàn)和運(yùn)行外部ELEC-TRA四種操作模式。

(3)手工調(diào)整

在進(jìn)行手工調(diào)整前，可單擊圖示按鈕 ，然后沿飛線(xiàn)提示開(kāi)始布線(xiàn)。同時(shí)在適當(dāng)位置雙擊可添加過(guò)孔，到達(dá)目標(biāo)引腳后單擊即可完成手工布線(xiàn)。修改時(shí)，右擊導(dǎo)線(xiàn)，便可出現(xiàn)一些快捷方式，因而十分方便操作。

(4)CRC規(guī)則檢查

選擇Tools菜單項(xiàng)后，單擊ConnecTIvityChecker子菜單，系統(tǒng)便開(kāi)始對(duì)PCB板的連通性錯(cuò)誤進(jìn)行檢查。若界面右下角出現(xiàn)“0 CRC violations found.，則”說(shuō)明無(wú)錯(cuò)誤。但若出現(xiàn)如“1CRC violations found.”所示界面并彈出Errors窗口，則說(shuō)明有飛線(xiàn)，此時(shí)則需手動(dòng)修改。

2.5 添加焊盤(pán)及3D預(yù)覽

一般PCB在送去加工前，應(yīng)首先通過(guò)執(zhí)行Output->3D Visualization對(duì)PCB進(jìn)行整體預(yù)覽，如圖13所示。當(dāng)然，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也可以隨時(shí)打開(kāi)3D窗口，以對(duì)電路板設(shè)計(jì)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)觀(guān)察，從而保證對(duì)所設(shè)計(jì)的電路板有個(gè)直觀(guān)的認(rèn)識(shí)，也可對(duì)電路中元件布局及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。使PCB設(shè)計(jì)盡可能達(dá)到比較完美的布局、布線(xiàn)效果。

2.6 文件保存與輸出

完成必要的設(shè)計(jì)整理工作后?？蓤?zhí)行Output->Set Output Area選項(xiàng)選定輸出區(qū)域。然后單擊“Output”菜單，就可輸出不同格式和用途的設(shè)計(jì)文件。根據(jù)實(shí)際情況，選擇輸出文件類(lèi)型。

3 注意事項(xiàng)

用PROTEUS7.5制作印制電路板的注意事項(xiàng)如下：

(1)在元器件的布局方面，應(yīng)該把相互有關(guān)的元件盡量放得近一些，電源線(xiàn)、地線(xiàn)的布置應(yīng)根據(jù)電流大小適當(dāng)加粗，信號(hào)線(xiàn)較之略細(xì)一些。頂層、底層的走線(xiàn)方向應(yīng)垂直走線(xiàn)，以方便檢錯(cuò);

(2)雖然PROTEUS7.5提供了自動(dòng)布局功能，但對(duì)大多數(shù)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，效果并不理想，故不推薦使用。布線(xiàn)方面的首要原則是保證布線(xiàn)的布通率，移動(dòng)器件時(shí)要注意飛線(xiàn)的連接，故應(yīng)把有連線(xiàn)關(guān)系的器件放在一起。

(3)在為元器件加載封裝時(shí)，應(yīng)確保所有元器件均用于PCB制版。在彈出的窗口中，一項(xiàng)一般不可勾選。除此之外，電壓表、探針、信號(hào)源等模擬器件，也不可用于PCB制版。

4 結(jié)束語(yǔ)

在電子設(shè)計(jì)中，利用PROTEUS設(shè)計(jì)印刷電路板是一種方便、易行的方法。PROTEUS主菜單的應(yīng)用同其他的Windows環(huán)境下的應(yīng)用程序一樣，因而用戶(hù)使用不會(huì)感到有什么困難。同時(shí)，該軟件具有的兩種操作環(huán)境使文件很方便傳輸，且不會(huì)出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤，因而可使PCB的設(shè)計(jì)與制作變得極為方便、快捷和美觀(guān)。

以上便是此次小編帶來(lái)的“電路仿真設(shè)計(jì)”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)如何基于proteus電路仿真軟件進(jìn)行電壓表印刷電路板設(shè)計(jì)具備一定的認(rèn)知。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!