标题：线路板设计软件(PCB设计软件)详细综述

随着电子技术的高速发展，对电子产品的要求越来越高，功能越来越多，虽然蕊片的集成度越来越高，但是，对于线路板的设计要求，也是越来越高的.

线路板设计，也叫PCB设计，因为线路板在英文的全称为Printed circuit board,简写为PCB，所以线路板设计也叫PCB设计;线路板设计，从开始的手工绘制到现在越大规模元件库，、强大自动布局布线等功能，越来越方便我们工程师进行线路板设计工作。

 
一名合格的电子工程师，从事PCB设计工作，必须掌握一种以上的线路板设计软件，我们PCB资源网(www.pcbres.com)一直致力于PCB软件的教学工作,努力为各位准备进入电子行业的人员提供各种线路板设计软件的教学资料，现在我们推出了PCB软件的视频教程，包括CAM350视频教程以及Protel 99se视频教程两大系列。

线路板设计工作的开展，是一项十分漫长的工作，因为，我们在进行线路板设计时，必需选择一种合适自己的线路板设计工作，我们PCB资源网的这一篇文章，将给大家介绍线路板设计的工具，在大家选择的时候，看哪一种适合自己，当然，在自己日常的使用当中，对不同的工作任务，选择不同不同的线路板设计软件，是很有必要的，无论哪一种线路板设计软件，都不是尽善尽美的，关健是大家找到一种合作自己的工具，能很快、很方便的完成自己的线路板设计工作。

在各位有需要对自己的设计的线路板进行打样或生产的时候，也可以联系一下我们PCB资源网，我的QQ：28963805

线路板的设计，具体的可以分为几个部分的，即原理图设计、PCB设计、电路模拟仿真、CAM工程软件、抄板软件等。在本文当中，我们主要讲的线路板设计软件，指的是原理图设计和PCB设计这两部分。

线路板设计软件，一般都包含了原理图设计和PCB设计两大模块，主流强大的线路板设计软件，甚至都包括以上的模块了，现在主流的线路板设计软件
分别是Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGraphices的Expedition PCB、Zuken CadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard（与LiveWire配套的PCB制作软件包）、ultiBOARD7（与multiSIM2001配套的PCB制作软件包）等等。

Protel软件在我国应用最为广泛，但是，目前应用pads的用户也在不断的增多，下边分别介绍这两个线路板设计软件

Altium Protel 系列

Protel是PROTEL（现为Altium）公司在20世纪80年代末推出的线路板设计软件，从最初的Protel fo DXS,再升级为Protel for Windows,然后在1998年，推出protel98,在1999年推出了划时代的protel 99及其升级版protel 99se,目前,使用Protel 99se进行PCB设计工作的人员,数量还相当巨大,protel 99se对线路板设计行业的贡献相当巨大.

进入21世纪,autium公司也顺应发展,推出了DXP,DXP2004等版本,在2005年,altium推出了protel的最新版本Altium Designer 6.0,即目前的最新版本,版本号为Altium Designer 6.7.

Protel 99se 线路板设计软件 

Protel99组成

原理图设计系统

原理图设计系统是用于原理图设计的Advanced Schematic系统。这部分包括用于设计原理图的原理图编辑器Sch以及用于修改、生成零件的零件库编辑器SchLib。

印刷电路板设计系统

印刷电路板设计系统是用于电路板设计的Advanced PCB。这部分包括用于设计电路板的电路板编辑器PCB以及用于修改、生成零件封装的零件封装编辑器PCBLib。

信号模拟仿真系统

信号模拟仿真系统是用于原理图上进行信号模拟仿真的SPICE 3f5系统。

可编程逻辑设计系统

可编程逻辑设计系统是基于CUPL的集成于原理图设计系统的PLD设计系统。

Protel99内置编辑器
这部分包括用于显示、编辑文本的文本编辑器Text和用于显示、编辑电子表格的电子表格编辑器Spread。

 

Protel99主要特色

Protel99是基于Win95/Win NT/Win98/Win2000的纯32位电路设计制版系统。Protel99提供了一个集成的设计环境，包括了原理图设计和PCB布线工具，集成的设计文档管理，支持通过网络进行工作组协同设计功能。

Protel99的主要特性如下：

(1) Protel99系统针对Windows NT4/9X作了纯32位代码优化，使得Protel99设计系统运行稳定而且高效。

(2) SmartTool（智能工具）技术将所有的设计工具集成在单一的设计环境中。

(3) SmartDoc（智能文档）技术将所有的设计数据文件储存在单一的设计数据库中，用设计管理器来统一管理。设计数据库以.ddb为后缀方式，在设计管理器中统一管理。 使用设计管理器统一管理的文档是在Protel99中新提出来的，以前版本中没有。

(4) SmartTeam（智能工作组）技术能让多个设计者通过网络安全地对同一设计进行单独设计，再通过工作组管理功能将各个部分集成到设计管理器中。

(5) PCB自动布线规则条件的复合选项极大的方便了布线规则的设计。

(6) 用在线规则检查功能支持集成的规则驱动PCB布线。

(7) 继承的PCB自动布线系统最新的使用了人工智能技术，如人工神经网络、模糊专家系统、模糊理论和模糊神经网络等技术，即使对于很复杂的电路板其布线结果也能达到专家级的水平。

(8) 对印刷电路板设计时的自动布局采用两种不同的布局方式，即Cluster Placer（组群式）和基于统计方式（Statistical Placer）。 在以前版本中只提供了基于统计方式的布局。

(9) Protel99新增加了自动布局规则设计功能，Placement标签页是在Protel99中新增加的，用来设置自动布局规则。

(10) 增强的交互式布局和布线模式，包括“Push-and-shove”（推挤）。

(11) 电路板信号完整性规则设计和检查功能可以检测出潜在的阻抗匹配、信号传播延时和信号过载等问题。Signal Integrity标签页也是在Protel99中新增加的，用来进行信号完整性的有关规则设计。

(12) 零件封装类生成器的引入改进了零件封装的管理功能。

(13) 广泛的集成向导功能引导设计人员完成复杂的工作。

(14) 原理图到印刷电路板的更新功能加强了Sch和PCB之间的联系。

(15) 完全支持制版输出和电路板数控加工代码文件生成。

(16) 可以通过Protel Library Development Center升级广泛的器件库。

(17) 可以用标准或者用户自定义模板来生成新的原理图文件。

(18) 集成的原理图设计系统收集了超过60000元器件。

(19) 通过完整的SPICE 3f5仿真系统可以在原理图中直接进行信号仿真。

(20) 可以选择超过60中工业标准计算机电路板布线模板或者用户可以自己生成一个电路板模板。

(21) Protel99开放的文档功能使得用户通过API调用方式进行三次开发。

(22) 集成的（Macro）宏编程功能支持使用Client Basic编程语言。

Protel存在的问题

虽然Protel99很出色，但它也存在一些问题，对于普通用户常见的问题如下：

(1) 在PCB设计中无法放置中文（双字节）文字，这个问题Protel所有版本都存在，到Protel99中还是没有改进。如果要放置中文文字的话可以向第三方获取。

(2) 系统资源消耗过大，Protel99由于增加了许多新的功能，所以在运行时将占据大多数系统资源，其系统占用率远远高于以前的版本。

(3) 原理图和印刷电路板设计系统设计界面的不统一在Protel99中还是没有得到改善。如对齐功能（Align），原理图设计时对齐功能（Align）在Edit菜单下，而在印刷电路板设计时却在Tools菜单下；右键菜单也是如此。

(4) Protel99中的新的联机帮助功能没有Protel98的联机功能好用。

(5) 系统配置要求较高。

 

Protel DXP/DXP2004

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。

 

我本人是一个PCB设计新手，之前没有布板经验，但仅仅使用Protel 2004一个月，之后终于体会到Protel 2004的强大功能了，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工程师们也会担心的他们使用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 。他们担心即使他们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。实际上担心完全是多余的，因为您何以把您在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，这些都已经经过本公司技术人员充分验证。

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需，当然您还可以在PCB库编辑器制作您所需要的封装。

需要了解的Protel DXP/DXP2004。

Protel 2004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点堆迭结构：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 2004Via(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迭。

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做的可以说是堪称完美了。

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信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！

Protel DXP/DXP2004的主要特点:

1 、通过设计文件包的方式，将原理图编辑、电路仿真、 PCB 设计及打印这些功能有机地结合在一起，提供了一个集成开发环境。

2 、提供了混合电路仿真功能，为设计实验原理图电路中某些功能模块的正确与否提供了方便。

3 、提供了丰富的原理图元件库和 PCB 封装库，并且为设计新的器件提供了封装向导程序，简化了封装设计过程。

4 、提供了层次原理图设计方法，支持“自上向下”的设计思想，使大型电路设计的工作组开发方式成为可能。

5 、提供了强大的查错功能。原理图中的 ERC （电气法则检查）工具和 PCB 的 DRC （设计规则检查）工具能帮助设计者更快地查出和改正错误。

6 、全面兼容 Protel 系列以前版本的设计文件，并提供了 OrCAD 格式文件的转换功能。

7 、提供了全新的 FPGA 设计的功能，这好似以前的版本所没有提供的功能