印刷電路板的自動布局與自動布線（一）
3 PCB元件庫
3.1 PCB元件庫與SCH元件庫的區別
1.概念上的區別
在這里，要注意區分焊接在電路板上的元件、SCH的元件庫、PCB的元件庫在概念上是不同的。在SCH元件庫中的元件是對應實際元件的電氣符號，在原理圖中采用，我們可以稱之為SCH元件；而PCB元件庫中的元件是實際元件的封裝，在電路板圖中采用，我們可以稱之為PCB元件。在Protel 99 SE中，SCH元件和PCB元件分屬于兩個不同軟件功能的元件庫。
另外，兩個元件庫也有一定的對應關系。SCH 元件庫中的同一類元件可以對應多個PCB元件庫中的元件，例如，同是電阻，對應的封裝有多個；而一個PCB元件庫中的元件，可能對應SCH 元件庫中的多類元件。
2.元件引腳編號的區別
有的SCH元件與對應的PCB元件在元件引腳編號的定義上是有所區別的。
①二極管元件：其SCH元件與PCB元件的引腳編號是不同的，如圖15所示。
圖15 二極管的SCH元件與PCB元件
②三極管元件：以NPN型三極管為例，如圖16所示。
圖16 三極管的SCH元件與PCB元件
在圖16中，可以看出三極管的SCH元件與PCB元件的引腳編號是相同的，但它們的引腳對應的極的名稱卻存在差異。
③電位器元件：如圖17所示。
從圖中可以看出，電位器的SCH元件的中間抽頭的引腳編號為3，與其PCB元件之間有差異。
圖17 電位器的SCH元件和PCB元件
從上述三個元件可以看出，有些元件在Protel 99 SE中的SCH元件與PCB元件仍然存在引腳編號不一致的問題，這樣在利用網絡表裝入元件的時候，會引起錯誤。對于這個問題，大家一定要特別注意。解決問題的方法有兩種：
①對SCH元件或PCB元件的引腳編號在相應的元件庫編輯器中進行修改，使之保持一致。
②在電路原理圖生成網絡表之后，在網絡表文件中進行修改，使之保持一致。
另外，在繪制原理圖時，應該確定每個元件的封裝，以方便繪制電路板圖。如果某個元件沒有對應的封裝，應當建立該元件的封裝，否則在裝入網絡表時同樣無法裝入該元件而引發錯誤。
3.2 裝載PCB元件庫
在電路板上放置元件，是系統根據原理圖的網絡表，自動地從PCB元件庫中找到元件并自動地放置到電路板的電氣邊界之內的。所以，在裝入網絡表之前，必須加載正確的PCB元件庫，否則在裝入網絡表時會給出錯誤提示，不能找到元件。這里，我們加載系統下的\Library\Pcb\Generic Footprint\Advpcb.ddb元件封裝庫。
4 裝入網絡表和元件
網絡表是連接原理圖和電路板圖的橋梁。在PCB編輯器中加載PCB元件庫后，就可以執行裝入網絡表的操作。裝入網絡表，實際上就是將原理圖中元件對應的封裝和各個元件之間的連接關系裝入到PCB設計系統中，用來實現電路板中元件的自動放置、自動布局和自動布線。系統提供兩種網絡表的裝入方法。一種是直接裝入網絡表文件，另一種是利用Synchronizer（同步器）。
4.1 直接裝入網絡表文件
操作步驟如下：
①在PCB編輯器中，執行菜單命令Design|LOAd Nets，將彈出如圖18所示的Load/Forward Annotate Netlist對話框。在Netlist File文本框下有兩個復選框，如選取Delete Components not in netlist項，則系統將會在加載網絡表之后，與當前電路板中存在的元件作比較，將網絡表中沒有的元件而在當前電路板中存在的元件刪除掉；如選取Update footprint項，則會自動用網絡表內存在的元件封裝替換當前電路板上的相同元件的封裝。這兩個選項，適合于原理圖修改后的網絡表的重新裝入。
圖18 裝入網絡表對話框
②在Netlist File文本框中輸入加載的網絡表文件名。如果不知道網絡表文件的位置，單擊Browse按鈕，將彈出如圖19所示的選擇網絡表文件對話框。在該對話框，利用右上方的Add按鈕，找到網絡表所在的設計數據庫文件路徑和名稱。在正確選取sch.NET文件后，單擊OK按鈕，系統開始自動生成網絡宏（Netlist Macros），并將其在裝入網絡表的對話框中列出，如圖20所示。
圖19 選擇網絡表文件對話框
圖20 生成的無錯誤的網絡表宏信息
③如果想查看網絡表所生成的宏，可以雙擊圖20中列表中的對象，在彈出的如圖21所示的網絡宏屬性對話框中，可以進行宏的添加、移除和修改。
圖21 網絡表宏屬性對話框
④如果在生成網絡宏時出錯，列表框中Error列會顯示出現的錯誤信息，如圖11.22所示。常見的錯誤是在原理圖中沒有設定元件的封裝，或者封裝不匹配，此時應該返回到原理圖編輯器中，修改錯誤，并重新生成網絡表，然后再切換到PCB文件中進行操作。常見的宏錯誤信息如下：
●Net not found：找不到對應的網絡。
●Component not found：找不到對應的元件。
●New footprint not matching old footprint：新的元件封裝與舊的元件封裝不匹配。
●Footprint not found in Library：在PCB元件庫中找不到對應元件的封裝。
●Warning Alternative footprint xxx used instead of：警告信息，用xxx封裝替換。
⑤最后，單擊圖20中底部的Execute按鈕，完成網絡表和元件的裝入。效果如圖23所示，裝入的元件重疊在電路板的電氣邊界內，元件與連線都用綠色表示。
圖22 有錯誤的網絡表宏信息
圖23 裝入網絡表和元件后的PCB圖
4.2 利用同步器裝入網絡表和元件
Protel 99 SE提供了功能強大的同步器（Synchronizer），它能很方便快捷地把原理圖的網絡表裝入PCB編輯器中，且當原理圖進行修改后（如修改某元件的封裝或連線關系等），使用同步器，會自動更新該原理圖所對應的PCB文件的信息。反之，如果改變了PCB文件中的信息，使用同步器，也會自動更新該PCB文件對應的原理圖中的信息。
利用同步器，由Schematic更新PCB，裝入網絡表的步驟如下：
①新建一個PCB文件Scb2.pcb，并按原尺寸繪制物理邊界和電氣邊界。
②打開原理圖文件，執行菜單命令Design|Updata PCB（更新PCB），彈出如圖24所示的同步器選擇目標文件對話框。在所列出的的PCB文件中，選取Scb2.pcb，單擊Apply按鈕。
圖24 同步器選擇目標文件對話框
③系統彈出如圖25所示的同步器參數設置對話框。主要參數的含義如下：
圖25 同步器參數設置對話框
●Connectivity欄：用于設置原理圖與PCB圖之間的連接類型。
●Components欄：用于設置對原理圖中的元件進行哪些修改。
●Preview Change按鈕：用于查看原理圖中進行了哪些修改。單擊該按鈕，彈出網絡宏的列表框，與圖20類似。如果出現宏錯誤，同樣也要對原理圖進行修改。
④單擊Execute按鈕，裝入網絡表及元件。打開scb2.pcb文件，效果與第一種方法一樣。
同理，在PCB編輯器下，對電路板圖進行了修改，然后執行菜單命令Design|Update Schematic，再打開對應的原理圖文件，你會發現與該電路板圖對應的原理圖已經進行了更新。
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