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【摘要】Protel 99 SE是基于Windows的电子设计自动化（EDA）软件，它不仅可以实现原理图的设计与绘制，还可以实现电路板的设计与制作。其所具有的强大的便捷功能，卓有成效的检测手段和完善灵活的设计管理方式，已经成为诸多电路设计者首选软件。本文着重阐述了在Protel 99 SE环境下电路板的设计中问题的探讨，并且给予很好的解决方法。
【关键词】Protel 99 SE；PCB；电路设计；调试
1.引言
Protel 99 SE是基于Windows的电子设计自动化（EDA）软件，PC平台电路设计系统。它集聚了计算机图形学、微电子工艺与结构学和计算数学等多学科于一体的先进技术，它是在Windows平台上开发出来的电子系统设计的软件工具。Protel 99 SE是澳大利亚的Protel公司于1999年推出的，并与2000年进行了改进。Protel 99 SE不仅在绘制原理图、PCB板布局布线等方面功能非常完善，其具有强大便捷的编辑功能、卓有成效的检测手段和完善灵活的设计管理方式，已成为众多电子线路设计者首选的计算机辅助设计软件。
Protel 99 SE采用了SmartDoc、Smart—Team、SmartTool三大技术，采用了客户/服务器体系结构。为原理图设计和电路板印制提供了交互友好且高效强大的设计环境，如果设计者不够谨慎也容易出现致命性毁坏，本文是基于Protel 99 SE在PCB板设计过程中出现的“死穴”问题着重加以分析解决。
2.PCB图设计流程
虽然PCB设计工作纷繁复杂，但是也有合理的制作流程的，电路设计的最终目的就是为了制作电子产品，而电子产品的物理结构是通过印制电路板来实现的，原理图设计是前期准备工作。画PCB板按流程，一可以养成良好的习惯，二可以避免出错。PCB设计流程如图1。
3.印制电路板设计及分析
印制电路板设计的好坏对印制电路板抗干扰能力影响很大。因此在进行PCB设计时，必须遵守PCB设计原则，符合抗干扰的要求。除了以上的原则和要求外，还必须做好印制电路板参数的设置及分析，如图2所示。
3.1 PCB物理边框设计
制作合适封闭的物理边框对以后的元件布局、走线、抗噪声及散热来说是基本平台，也对自动布局起着约束作用，否则，从原理图过来的元件会不知所措。但这里一定要注意精确，无论尺寸是大还是小会引起散热不好，造成对邻近线产生干扰，还可能造成成本上升。也会给安装问题就麻烦了；拐角处用圆弧，一可以避免尖角划伤人，二又可以减轻应力作用，如图3所示。
3.2 元件和网络的设计
把元件和网络引入画好的边框中应该很简单，但是往往会出小问题，这时要按提示错误一个一个地解决；问题大致如下：元件的封装形式找不到，元件网络问题，有未使用的元件或管脚等，对于设计者来说对照提示可以很快解决问题，这里就不在累述。
3.3 元件布局设计
元件的布局与走线是印制电路板的关键环节，对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响，应该需要特别注意的地方。元件布局原则如下：
3.3.1 元件放置顺序
先放置与结构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的LOCK功能将其锁定，使之以后不会被误移动。再放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等，最后放置小器件。
3.3.2 注意散热
元件布局还要特别注意散热问题；对于大功率电路，应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置，便于热量散发，不要集中在一处，也不要与高电容太近以免使电解液过早老化。
3.4 布线设计及规则
合理布线不仅与产品的样式与结构有关；而且还影响其性能；具體布线原则。
1）高频数字电路走线要细一些、短一些好；大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离（隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下在2kv时板上要距离2mm，许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。）；
2）两面板布线时，两面的导线宜应相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避免相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线；
3）走线拐角尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角；同是地址线或数据线，走线长度差异不要太大，否则短线部分要走弯线做补偿；走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的PCB；尽量少用用过孔及跳线；
4）单面板焊盘必须要大，焊盘相连的线一定要粗，一般的单面板厂家质量不会很好，否则对焊接和RE—WORK都会有问题；大面积敷铜要用网格状的，防止板子产生气泡和因为热应力作用弯曲，但在特殊场合下要考虑GND的流向，大小，不能简单的用铜箔填充了事；
5）元器件和走线不能太靠边，一般的单面板多为纸质板，受力后容易断裂，如在边缘连线或放元器件就会受到影响；必须考虑生产、调试、维修的方便问题；
对模拟电路来说处理以上问题很重要，对于功放电路，极微小地噪声都会因为后级的放大对音质产生明显的影响；在高精度A/D转换电路中，如果地线上有高频分量存在将会产生一定的温漂，影响放大器的工作，这时可在PCB板的四个拐角处加上去藕和电容，一脚和板子上的地线连，一脚连到安装孔上去（通过螺钉和机壳连），这样可将此分量滤去，放大器及A/D也就稳定。
另外，电磁兼容问题在目前人们对环保产品倍加关注的情况下显得更加重要。一般来说电磁信号的来源有3个：信号源，辐射，传输线。晶振是常见的一种高频信号源，在功率谱上，晶振的各次谐波能量值会明显高出平均值。可行的做法是控制信号的幅度，晶振外壳接地，对干扰信号进行屏蔽，采用特殊的滤波电路及器件等。
需要特别说明的是蛇形走线，因为应用场合不同其作用也不同，在电脑的主板中用在一些时钟信号上，如PCICIK、AGP—CIK，它的作用有两点： 1）阻抗匹配；
2）滤波电感。
对一些重要信号，如INTELHUB架构中的HUBLink一共13根，频率可达233MHz，要求必须严格等长，以消除时滞造成的隐患，这时，蛇形走线是唯一的解决办法。一般来讲，蛇形走线的线距等于或大于2倍的线宽；若在普通PCB板中，除了具有滤波电感的作用外，还可作为收音机天线的电感线圈等。
3.5 PCB板调整完善
完成布线后，要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜（不宜太早，否则会影响速度，又给布线带来麻烦），同样是为了便于进行生产、调试、维修。
敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区，可以铺GND的铜箔，也可以铺VCC的铜箔（但这样一旦短路容易烧毁器件，最好接地，除非不得已用来加大电源的导通面积，以承受较大的电流才接VCC）。包地则通常指用两根地线（TRAC）包住一撮有特殊要求的信号线，防止它被别人干扰或干扰别人。
3.6 PCB板检查与核对网络
设计者有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同，这时检察核对是很有必要的；首先应先核对，再进行后续工作，如图4。
完成以上工作后，还可进行软件仿真；特别是高频数字电路，这样可以提前发现问题，减少调试工作量。
4.结束语
最强大的功能体现在印制电路板的设计上，本文着重介绍了印制电路板的设计及存在的问题探讨并在分析的基础上给予了解决。希望能给设计者很好的帮助，如能依据上述程序，一定会起到事半功倍的效果。
参考文献
[1]王延才.电路线路CAD Protel 99 SE[M].北京：機械工业出版社（2版），2007.
[2]宗荣芳.基于Protel DXP的电路仿真设计[J].电子工程师，2005，31（1）：40—41，47.
[3]张金美等.基于Protel 99 SE的模拟电路的仿真分析与设计[J].信息化研究，2010（3）.
[4]武朝华等.基于Protel 99 SE的模拟电路仿真分析[J].科技信息（学术版），2007，29.
作者简介：
王宗祥（1970—），安徽全椒人，装甲兵学院作战实验中心教员，主要从事单片机、微机测控技术的软、硬件设计及教学工作。
李威（1983—），安徽灵璧人，装甲兵学院作战实验中心教员，主要从事电子信息工程的教学与研究工作。
赵婷婷（1982—），女，安徽固镇人，安徽省固镇一中教师，主要从事中学物理教学及电子信息工程的研究。
【关键词】Protel 99 SE；PCB；电路设计；调试
1.引言
Protel 99 SE是基于Windows的电子设计自动化（EDA）软件，PC平台电路设计系统。它集聚了计算机图形学、微电子工艺与结构学和计算数学等多学科于一体的先进技术，它是在Windows平台上开发出来的电子系统设计的软件工具。Protel 99 SE是澳大利亚的Protel公司于1999年推出的，并与2000年进行了改进。Protel 99 SE不仅在绘制原理图、PCB板布局布线等方面功能非常完善，其具有强大便捷的编辑功能、卓有成效的检测手段和完善灵活的设计管理方式，已成为众多电子线路设计者首选的计算机辅助设计软件。
Protel 99 SE采用了SmartDoc、Smart—Team、SmartTool三大技术，采用了客户/服务器体系结构。为原理图设计和电路板印制提供了交互友好且高效强大的设计环境，如果设计者不够谨慎也容易出现致命性毁坏，本文是基于Protel 99 SE在PCB板设计过程中出现的“死穴”问题着重加以分析解决。
2.PCB图设计流程
虽然PCB设计工作纷繁复杂，但是也有合理的制作流程的，电路设计的最终目的就是为了制作电子产品，而电子产品的物理结构是通过印制电路板来实现的，原理图设计是前期准备工作。画PCB板按流程，一可以养成良好的习惯，二可以避免出错。PCB设计流程如图1。
3.印制电路板设计及分析
印制电路板设计的好坏对印制电路板抗干扰能力影响很大。因此在进行PCB设计时，必须遵守PCB设计原则，符合抗干扰的要求。除了以上的原则和要求外，还必须做好印制电路板参数的设置及分析，如图2所示。
3.1 PCB物理边框设计
制作合适封闭的物理边框对以后的元件布局、走线、抗噪声及散热来说是基本平台，也对自动布局起着约束作用，否则，从原理图过来的元件会不知所措。但这里一定要注意精确，无论尺寸是大还是小会引起散热不好，造成对邻近线产生干扰，还可能造成成本上升。也会给安装问题就麻烦了；拐角处用圆弧，一可以避免尖角划伤人，二又可以减轻应力作用，如图3所示。
3.2 元件和网络的设计
把元件和网络引入画好的边框中应该很简单，但是往往会出小问题，这时要按提示错误一个一个地解决；问题大致如下：元件的封装形式找不到，元件网络问题，有未使用的元件或管脚等，对于设计者来说对照提示可以很快解决问题，这里就不在累述。
3.3 元件布局设计
元件的布局与走线是印制电路板的关键环节，对产品的寿命、稳定性、电磁兼容都有很大的影响，应该需要特别注意的地方。元件布局原则如下：
3.3.1 元件放置顺序
先放置与结构有关的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的LOCK功能将其锁定，使之以后不会被误移动。再放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等，最后放置小器件。
3.3.2 注意散热
元件布局还要特别注意散热问题；对于大功率电路，应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置，便于热量散发，不要集中在一处，也不要与高电容太近以免使电解液过早老化。
3.4 布线设计及规则
合理布线不仅与产品的样式与结构有关；而且还影响其性能；具體布线原则。
1）高频数字电路走线要细一些、短一些好；大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离（隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下在2kv时板上要距离2mm，许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。）；
2）两面板布线时，两面的导线宜应相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避免相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线；
3）走线拐角尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角；同是地址线或数据线，走线长度差异不要太大，否则短线部分要走弯线做补偿；走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的PCB；尽量少用用过孔及跳线；
4）单面板焊盘必须要大，焊盘相连的线一定要粗，一般的单面板厂家质量不会很好，否则对焊接和RE—WORK都会有问题；大面积敷铜要用网格状的，防止板子产生气泡和因为热应力作用弯曲，但在特殊场合下要考虑GND的流向，大小，不能简单的用铜箔填充了事；
5）元器件和走线不能太靠边，一般的单面板多为纸质板，受力后容易断裂，如在边缘连线或放元器件就会受到影响；必须考虑生产、调试、维修的方便问题；
对模拟电路来说处理以上问题很重要，对于功放电路，极微小地噪声都会因为后级的放大对音质产生明显的影响；在高精度A/D转换电路中，如果地线上有高频分量存在将会产生一定的温漂，影响放大器的工作，这时可在PCB板的四个拐角处加上去藕和电容，一脚和板子上的地线连，一脚连到安装孔上去（通过螺钉和机壳连），这样可将此分量滤去，放大器及A/D也就稳定。
另外，电磁兼容问题在目前人们对环保产品倍加关注的情况下显得更加重要。一般来说电磁信号的来源有3个：信号源，辐射，传输线。晶振是常见的一种高频信号源，在功率谱上，晶振的各次谐波能量值会明显高出平均值。可行的做法是控制信号的幅度，晶振外壳接地，对干扰信号进行屏蔽，采用特殊的滤波电路及器件等。
需要特别说明的是蛇形走线，因为应用场合不同其作用也不同，在电脑的主板中用在一些时钟信号上，如PCICIK、AGP—CIK，它的作用有两点： 1）阻抗匹配；
2）滤波电感。
对一些重要信号，如INTELHUB架构中的HUBLink一共13根，频率可达233MHz，要求必须严格等长，以消除时滞造成的隐患，这时，蛇形走线是唯一的解决办法。一般来讲，蛇形走线的线距等于或大于2倍的线宽；若在普通PCB板中，除了具有滤波电感的作用外，还可作为收音机天线的电感线圈等。
3.5 PCB板调整完善
完成布线后，要做的就是对文字、个别元件、走线做些调整以及敷铜（不宜太早，否则会影响速度，又给布线带来麻烦），同样是为了便于进行生产、调试、维修。
敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区，可以铺GND的铜箔，也可以铺VCC的铜箔（但这样一旦短路容易烧毁器件，最好接地，除非不得已用来加大电源的导通面积，以承受较大的电流才接VCC）。包地则通常指用两根地线（TRAC）包住一撮有特殊要求的信号线，防止它被别人干扰或干扰别人。
3.6 PCB板检查与核对网络
设计者有时候会因为误操作或疏忽造成所画的板子的网络关系与原理图不同，这时检察核对是很有必要的；首先应先核对，再进行后续工作，如图4。
完成以上工作后，还可进行软件仿真；特别是高频数字电路，这样可以提前发现问题，减少调试工作量。
4.结束语
最强大的功能体现在印制电路板的设计上，本文着重介绍了印制电路板的设计及存在的问题探讨并在分析的基础上给予了解决。希望能给设计者很好的帮助，如能依据上述程序，一定会起到事半功倍的效果。
参考文献
[1]王延才.电路线路CAD Protel 99 SE[M].北京：機械工业出版社（2版），2007.
[2]宗荣芳.基于Protel DXP的电路仿真设计[J].电子工程师，2005，31（1）：40—41，47.
[3]张金美等.基于Protel 99 SE的模拟电路的仿真分析与设计[J].信息化研究，2010（3）.
[4]武朝华等.基于Protel 99 SE的模拟电路仿真分析[J].科技信息（学术版），2007，29.
作者简介：
王宗祥（1970—），安徽全椒人，装甲兵学院作战实验中心教员，主要从事单片机、微机测控技术的软、硬件设计及教学工作。
李威（1983—），安徽灵璧人，装甲兵学院作战实验中心教员，主要从事电子信息工程的教学与研究工作。
赵婷婷（1982—），女，安徽固镇人，安徽省固镇一中教师，主要从事中学物理教学及电子信息工程的研究。