完整的板级设计工具

——新一代完整的板级设计工具
到现在，许多PCB 工程师们也许还在使用Protel99 或者protel99se 在他
们所熟悉的编辑环境下进行PCB 设计，他们都很有经验，能够在protel99 或
protel99se 上设计出一块很棒的PCB。但有的时候他们甚至不相信软件的智能
化给他们带来的巨大方便。于是许多PCB 工程师根本不使用软件带有的强大的
自动布线功能，因为即使重复布上几百次都不能得到他们满意的方案，或是调
整的线太多还不如完全手工布线。这些都让他们不愿意接受也不相信更新换代
了的人工智能能给他们的设计带来什么巨大的方便，他们相信的只是他们多少
年积累的经验。但实际上他们都很清楚当他们设计一块多层高密度PCB 所需要
付出的代价是什么，同时他们也希望真的有那么一款软件能让他们的设计效率
有极大的提高的PCB 设计软件。现在Altium 公司2004 年最新产品Protel 2004
完全能满足这方面的要求。当然Protel 2004 面对的用户不光是为了方便这些
有多年经验的PCB 工程师们。Protel 2004 同时还降低了制作PCB 的门槛，通过
短时间的培训(即使是自学)，很短时间您都可以很快的制作一块合格的PCB。
一个PCB 设计新手，之前没有布板经验，仅仅使用Protel 2004 一个月，
即或是断断续续的进行学习，总时间也不超过60 小时，也能做出毫无问题的块
成板。Protel 2004 的功能非常强大，在此就只介绍一些以前版本没有的或者已
经被加强的功能。它的友好的增强的用户界面，使用户很轻易就知道了每个菜
单的功能，这也使有些工程师不用担心新的软件给他们带来的操作不便问题。
当然PCB 工程师们也会担心他们使用Protel 2004 作的PCB 是不是可以拿到工
厂进行加工，因为他们担心大部分PCB 工厂还没有购买使用Protel 2004，他们
担心即使在较短的时间做出一块PCB 却很难找到能加工他们产品的工厂。实际
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上这种担心完全是多余的，因为您可以把您在Protel 2004 中设计的PCB 保存
为您需要的版本[包括PCB3.0(Protel 99 可打开)，PCB4.0（Protel99SE 格式)]，
您也可以把它保存为后缀名为 .PCBdoc（ProtelDXP 和Protel 2004 的格式）。
同时Protel 2004 是完全向下兼容的，您在以前版本的所有成果均可转到Protel
2004 中进行使用。
Protel 2004 引入了集成库的概念，这使您在原理图中选择的元器件就已经
有了您需要的封装，Protel 2004 附带了68,000 多个元件的设计库，包括原理
图FPGA 设计的即调即用及预综合元件集成库，并且这些封装都能完全符合您的
要求，当然如果您不满意，也可以修改这个元器件的封装为您所用，当然您还
可以在PCB 库编辑器制作您所需要的封装。
下边这几点是您需要了解的
Protel 2004 总共可进行74 个板层设计，包含32 层Signal(信号走线层)；
16 层Mechanical(机构层)；16 层Internal Plane(内层电源层)；2 层Solder
Mask(防焊层)；2 层Paste Mask(锡膏层)；2 层Silkscreen(丝印层)；2 层钻孔
层（钻孔引导和钻孔冲压），1 层Keep Out (禁止层)；1 层Multi-Layer (横
跨所有的信号板层) 。
Protel 2004 中Pad 点的外型：圆形；方形；八角形。
Pad 点堆叠结构：包含Simple (所有的层数都相同)；Top-Mid-Bottom (可
对不同的层数下外型定义有 top, bottom 或者是mid layers)；Full Stack (每
个层数都能各自定义Pad 点外型)。
Protel 2004 Via(贯孔)的种类：Through-hole(从顶层贯穿到底层)；Blind
& Buried(板层对)；Blind & Buried (任意层数)。
Protel 2004 布线模式：Oblique(任意角走线)；45 deg(45 度角走线)；45
deg with arcs(45 度角圆弧走线)；90 deg(90 度角走线)；90 deg with arcs(90
度角圆弧走线 )。
Protel 2004 交互式布线模式：Ignore Obstacles(忽略障碍模式)；Avoid
Obstacles(避开障碍模式)；Push-and-Shove(推挤障碍模式)。
Protel 2004 铺铜的形式：90 度角铺铜；45 度角铺铜；垂直铺铜；水平铺
铜。
Protel 2004 内层连接：可以指定到任意的网络(Net) 。
Protel 2004 内层电源：所有的内层电源层都能指定到任意的网络,而且所
有的内层分割都能重叠。
在这里特别要提一下现在的Protel 2004 中的自动布线功能也是许多PCB
工程师们最为关心的。Protel 2004 采用了改进型Situs Topological
Autorouting 布线规则。这种改进型的布线规则以及内部算法的优化都大大的
提高了布线的成功率和准确率。这也在某种程度上减轻了工程师们的负担。
Protel 2004 中的高速电路规则也很实用，它能限制平行走线的长度，并可以实
现高速电路中所要求的网络匹配长度的问题，这些都能让您设计高速电路也变
的无比的容易。同时如果您需要进行多层板设计，您只需在层管理器中进行相
关的设置即可，前面已经介绍了Protel 2004 共可进行74 个板层设计。您还可
以在设计规则中制定每个板层的走线规则，包括最短走线，水平，垂直等等。
在使用过程中我发现，只要布局适当，进行完全自动布线一次性成功率很高，
而且布线完成后需要修改的地方也比较少，只是有几根走直角的线需要修改（走
出直角与您的DRC－设计规则设置有关）。多次布线也不会发现短路或是网络混
乱问题。在自动布线这点上Protel 2004 做的可以堪称完美了。
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许多工程师在制作前期以及制作过程中不能了解自己所制作的PCB 是否符
合EMC、EMI，走线过程中是否有串扰影响出现，这些影响到底有多大。工程师
在制作过程中可能一直都被这些问题所困扰。为了解决这些问题他们有时候不
得不等PCB 加工出来再作硬件检测。通常情况下高速数字电路对PCB 这方面要
求较高，且一块PCB 代价也比较高，重复修改设计投资也比较大。
现在Protel 2004 不仅提供了部分电路的混合模拟仿真，而且提供了PCB
和原理图上的信号完整性分析。混合模拟仿真包括真正的混合3f5 compliant，
混合电路模拟器、电路图编辑的无缝集成，使用户可以直接从电路图进行模拟，
而不需要网表输出输入数字SimCode 语言对Xspice 的扩展使得可以进行数字程
序传播延迟的模拟、输入和输出加载以及独立电源状态。全面的分析，包括AC、
小信号、瞬态过程、噪音和DC 转换等。用来测试零件变化和公差影响的完善的
零件扫描和Monte Carlo 分析模式。
您也许会对原理图和PCB 上的信号如何进行完整性分析以及这种分析到底
有什么意义有些疑问。信号完整性分析是您能够在软件上就能模拟出整个电路
板各个网络的工作情况。并且可以提供多种优化方案让用户选择。您应当了解
这里的信号完整性分析是属于模拟级别的，分析的是您需要的EMC、EMI 及串扰
的参数，且这些分析是完全建立于Protel 2004 所提供的强大的集成库之上的。
大到IC 元器件，小到电阻电容都有独自的仿真模型参数。混合模拟分析和完整
性分析的结果以波形的形式显示出来，且波形的计算算法均较以前版本有较大
的优化。同时您也可以为自己建立的库元件设置模拟参数。总之信号完整性分
析可以给您的设计带来很大的方便，提高了一次PCB 制作的成功率。
当然Protel 2004 的功能还不光停留在PCB 上，为了实现真正的完整的板
级设计，Altium 公司提出了LiveDesign-enabled 的平台概念―这个平台实现了
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Altium 软件的无缝集成。它集成了当今很流行的可设计ASIC(专门应用集成电
路)的功能，并提供了原理图和HDL(硬件描述语言)混合设计的功能，而且所有
设计I/O 的改变均可返回到PCB，使PCB 上相应的FPGA 芯片I/O 发生改变。Protel
2004 还为Xilinx 和Altera 设备族提供完全的巨集和基元库。这些实际上只说
明了一个方便之处，就是说你进行完整的板级(由于现在系统级的设计大都包含
了FPGA，所以完整的板级应当包含这些芯片的设计这种开发)设计时，无需再借
助第三方开发工具，您在Protel 2004 及硬件工具Nano－Board 就可很方便的
完成这两方面的工作。由于本人对ASIC 方面有过一些学习的经验，在使用Protel
2004 中的FPGA 功能时发现Protel 2004 用的FPGA 工具内核是业界普遍使用的
ISE 集成开发软件和Quartus II 3.0 工具（这仅是个人观测结果）。
另外Protel 2004 支持更完美的3D 功能，在PCB 加工之前就可以从各个角
度观看PCB 及焊装元件后的"实物"，马上就会给你带来成就感！特别是可支持
双屏显示功能 (我用了两个17 寸 LCD 连接到PC 上)，一个屏看原理图，一个屏
看PCB，真是意想不到的方便和高效率，这使我知道什么叫"爽" 和"酷"。公司
里好几个软件工程师都十分羡慕我的工作平台，想改学硬件了！
前面是我使用过程中的一些体会，我也仅仅是大体介绍了Protel 2004 中
许多改进之处中的一部分。相信您会为它们所倾倒的，不管您是已经经验丰富
的PCB 高级工程师，还是刚接触或是未接触PCB 的硬件工程师，或是在校大学
生，我们都希望您选择Protel 2004。因为Protel 2004 能给您带来无与伦比的
快捷之处。现在的投资给您带来的也许是将来更大的节约和品质。