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摘要：高等职业院校在EDA技术课程中，选用的PCB制板软件大多数是Prote199se和Protel DXP。然而，Mentor Graphics公司的PADS Power随着市场的推广，被越来越多的公司所接受。学校教学内容的设置应紧跟市场和公司的步伐，故将PADS Power软件引入BDA技术教学中，这样不仅丰富了教学内容，而且使学生接触到了市场的主流PCB软件，增加了学生就业竞争力。
关键词：EDA技术 PADS Power PCB设计流程
微电子技术和计算机技术的不断发展，推动了现代电子设计技术的进步。基于EDA(Electrontic DesignAutomation)技术的电子系统设计成为现代电子系统设计的主流方法。在电子产品设计过程中，从系统设计、电路设计到芯片设计、PCB(Printed circuit board)设计都可以用EDA软件来完成。电子类专业学生能力培养应紧跟时代的潮流，高职学院纷纷将EDA技术作为专业技术课设置于培养计划中，以此培养学生借助计算机掌握电子电路设计仿真和制板技术的能力。在内容设置上通常包括PCB设计和FPGA／CPLD设计两个方面。其中PCB设计所使用的制板软件大多数选择的是Prot e199s e和Protel DXP。然而。在市场的激烈竞争中，世界上许多大公司为了提高市场占有率，纷纷推出具有自己公司特色的设计软件，随着软件的推广，在中国市场中又出现了很多主流的PCB制板软件，如OrCAD、Viewlogic、PowerPCB等。
其中PowerPcB是美国Mentor Graphics公司PADS(Personal Automated Design Systems)系列软件中用于PCB设计及制板的工具。该软件用于手机布线、工业控制板设计、电脑主板设计、液晶板设计等方面。学校的教学内容应适应企业和公司的需要，故将PADSPower软件引入EDA技术教学中，不仅丰富了制板软件种类，而且使学生在学校里就可以接触企业和公司所使用的主流软件，这样缩短了适应岗位的周期，提高了学生的岗位竞争力，增强学生的就业信心，真正做到学有所用。
一、PADs Power软件简介
PADS Power是Mentor Graphics公司最犀利的电路设计与制板工具。它主要包括PowerLogic和PowerPCB两部分，现分别更名为PADS Logic和PADS Layout，现在最高的版本是PADS2007。PADS Power具有好用、易上手、做出的板子质量高的特点，曾经在美国被评为最佳容易使用奖和用户好评奖。
二、PADS Power的设计流程
PADS Power软件进行电子电路设计主要包括元件制作、绘制原理图、PCB设计三个步骤。下面以第一信号鉴别电路为例，具体介绍PADS Power软件设计流程。
1 元件制作
(1)准备工作
首先根据纸质电路图确定该电路中使用的元器件，使用元器件包括JK触发器、与非门、非门、发光二极管、电阻、两端、三端开关。然后通过查找元器件手册确定元器件型号，选用74112(JK触发器)、7404(非门)、7420(与非门)、BT系列单色发光二极管、5.1K和510Ω的碳膜电阻和拨动开关；以上元器件均选用双列直插式PCB封装。电路元器件选定后，根据元器件的管脚配置图(图1)和实际封装及参数(图2和表1)进入PADSPower电子电路设计和制板流程。 (2)元件封装绘制 ①元件CAE封装绘制 启动PowerLogic，择主菜单Tools／Part Editor，进入元件编辑器窗口，在选择编辑类型窗口中选择CAEDecal，进入逻辑封装窗口。在该窗口使用绘图工具盒和端点工具盒绘制7420中与非门逻辑封装图形并且保存到PADS库中，与非门C&E封装图形如图3所示。
②元件PCB封装绘制 启动PowerPCB，选择主菜单Tools／Decal Editor，进入封装编辑窗口。在该窗口使用绘图工具盒，根据7420实际元件提高的各部分物理参数(见图2和表1)，绘制双列直插式14脚封装，7420的PcB封装如图4所示。7420的PCB封装“DIPl4”在PADS库中是存在的，如果熟悉该软件的用户，对该PcB封装可以直接使用。对于初次接触PADS Power软件的学生，在教学过程中，首先应引导学生读图1、图2和表1，从中获取封装参数，然后使用绘图工具盒，自己动手进行绘制，将绘制完成的PCB封装与元件库中的封装进行对比，以提高学生熟悉软件使用和绘制技巧的能力。 (3)建立元件类型 PADS Power元件库中的元件类型(Part Type)包含有元件的两种信息，一是在PowerLogic中进行原理图绘制所使用的元器件符号即CAE封装，二是在PowerPCB中进行PCB板设计时所涉及的PCB封装。元件用于PowerLogic和PowerPCB窗口是通过调用元件类型的形式实现的。所以进行电子电路设计之前应建立元件类型。
启动PowerLogic设计窗口，选择主菜单Tools／PartEditor，进入元件编辑器窗口。使用编辑电特性命令进行元件类型的CAE封装分配、PCB封装指定、编辑元件信号管脚、属性设置。以上内容设置完成生成电气特性图形。接下来通过编辑门封装命令，根据图1提供的管脚配置图，使用端点工具盒进行管脚名称和管脚号码的编辑。门A编辑结果如图5所示。由于7420内部是由两个四输入的与非门组成，在CAE封装分配时应添加两个门也就是门A和门B。编辑门封装时，应对门A和门B分别编辑。 2 第一信号鉴别电路原理图绘制 第一信号鉴别电路是由JK触发器和门电路组成，用以判别4个信号SO～S3送入电路中，哪一个信号最先到达，第一信号鉴别电路可以作为抢答器的部分电路。启动PowerLogic，在主菜单中选择Setup／Preferences，进入参数设置对话框，在Design／sheet下选用B种图纸，页数为1页。使用设计工具盒中的添加元件命令，将元件添加到原理图窗口；然后使用连线命令，根据纸质电路图进行连接，建立元件之间的连接关系，绘制结果如图6所示。
第一信号鉴别电路原理图绘制完成输出网络报表(Netlist)。网络报表功能是正确调用PCB封装使其显示在PowerPCB设计窗口中。PowerPCB设计窗口就是对这些PCB封装进行布局和布线，然后输出制造数据，使制板厂能够生产出合格的电路板。在网表输出前首先要确定原理图中所使用的元件类型是否已经指定了PCB封装，PCB封装可以在完成原理图绘制后指定，也可以在元件 类型建立时指定。网表传送成功就会在PowerPCB窗口中看到叠放在原点处的所有元件。
3 PCB设计
根据PowerLogic中传送的网表，从PADS元件库中调用PCB封装显示在PowerPCB设计窗口，接下来就要对这些PCB封装进行布局和布线，最后生成一块合格的PCB电路板。
(1)电路布局布线
进行PCB设计之前，首先对PowerPCB设计窗口相关参数进行设置，包括环境参数设置、建立电路板框、网络设置等。然后根据电路信号的走向和鼠线情况对元件进行布局，在布局过程中要注意同类元件要整齐排列，对于固定的元件要首先放置，需要经常更换的元件应放在易于更换的位置，可调元件要放在方便操作的位置等。完成元件布局后，进入布线阶段。布线之前首先要进行板层设置、设计规则设置等。布线方式可以采用自动布线、手工布线和半自动布线，但是无论采用哪种方式，人工干预的布线后处理是必不可少的。布线完成后，需要对设计结果进行规则验证。在PowerPCB的设计窗口中，设计验证内容包括安全间距检查、布线连接检查、高速电路检查、内层检查、测试Pin检查、制造数据检查等。在设计检查过程中发现错误，系统会在错误提示对话框中显示错误的位置，在当前设计中显示错误图标来确定错误的种类，各种错误图标含义均可以在软件的帮助内容中查到。第一信号鉴别电路布线结果如图7所示。 (2)制造数据输出 完成了布线与设计检查，下一步输出制造用数据，它是制造电路板的依据。数据要求准确无误，否则就会造成电路板质量的问题。CAM是帮助生成电路板制造用的光绘数据，又称Gerber数据。图8和图9是第一信号鉴别电路的走线数据。 (3)实验室制板 本校实验室引进济南奥迈电子设备有限公司的PcB印刷电路板腐蚀制作系统，学生在实验室条件下可以将自己设计的PcB电路板制作完成。学生制板采用化学腐蚀的方法，一先将覆铜板酸洗去污，并且用清水冲洗后，放入电热鼓风烘箱中烤干：二将电路走线图打印到热转印纸上，注意不要用手触摸走线，否则会出现断线现象，打印好的电路图紧紧包裹覆铜板，也可以用塑料胶带粘牢，通过AM-F1型热转印机将电路图印制到电路板上，四将转印完成的电路板放到三氯化铁的容器中腐蚀，直到多余的铜皮完全剥离，这时电路板上的黑色走线部分所遮盖的电路板走线就留在了电路板上，最后通过打孔机给电路板打孔，电路板制作完成。
三、结论
PADS Power软件适合设计专业的、高级复杂的电路，在长三角和珠三角的合资企业很普及，现在使用该软件的用户越来越多，学校的教育应该与市场相适应，以此增强学生的就业竞争力。然而，在学校条件下学习该软件还存在很多问题，如对产品的工艺要求、安全规则要求、 布线注意事项和技巧及原则、元件规格和标号规则、PCB布局美观性及布局检查、电磁兼容性设计等方面的知识缺乏了解，无法体现到设计任务中，缺乏实践经验，这些都要在今后的教学工作中逐步提高的内容。
关键词：EDA技术 PADS Power PCB设计流程
微电子技术和计算机技术的不断发展，推动了现代电子设计技术的进步。基于EDA(Electrontic DesignAutomation)技术的电子系统设计成为现代电子系统设计的主流方法。在电子产品设计过程中，从系统设计、电路设计到芯片设计、PCB(Printed circuit board)设计都可以用EDA软件来完成。电子类专业学生能力培养应紧跟时代的潮流，高职学院纷纷将EDA技术作为专业技术课设置于培养计划中，以此培养学生借助计算机掌握电子电路设计仿真和制板技术的能力。在内容设置上通常包括PCB设计和FPGA／CPLD设计两个方面。其中PCB设计所使用的制板软件大多数选择的是Prot e199s e和Protel DXP。然而。在市场的激烈竞争中，世界上许多大公司为了提高市场占有率，纷纷推出具有自己公司特色的设计软件，随着软件的推广，在中国市场中又出现了很多主流的PCB制板软件，如OrCAD、Viewlogic、PowerPCB等。
其中PowerPcB是美国Mentor Graphics公司PADS(Personal Automated Design Systems)系列软件中用于PCB设计及制板的工具。该软件用于手机布线、工业控制板设计、电脑主板设计、液晶板设计等方面。学校的教学内容应适应企业和公司的需要，故将PADSPower软件引入EDA技术教学中，不仅丰富了制板软件种类，而且使学生在学校里就可以接触企业和公司所使用的主流软件，这样缩短了适应岗位的周期，提高了学生的岗位竞争力，增强学生的就业信心，真正做到学有所用。
一、PADs Power软件简介
PADS Power是Mentor Graphics公司最犀利的电路设计与制板工具。它主要包括PowerLogic和PowerPCB两部分，现分别更名为PADS Logic和PADS Layout，现在最高的版本是PADS2007。PADS Power具有好用、易上手、做出的板子质量高的特点，曾经在美国被评为最佳容易使用奖和用户好评奖。
二、PADS Power的设计流程
PADS Power软件进行电子电路设计主要包括元件制作、绘制原理图、PCB设计三个步骤。下面以第一信号鉴别电路为例，具体介绍PADS Power软件设计流程。
1 元件制作
(1)准备工作
首先根据纸质电路图确定该电路中使用的元器件，使用元器件包括JK触发器、与非门、非门、发光二极管、电阻、两端、三端开关。然后通过查找元器件手册确定元器件型号，选用74112(JK触发器)、7404(非门)、7420(与非门)、BT系列单色发光二极管、5.1K和510Ω的碳膜电阻和拨动开关；以上元器件均选用双列直插式PCB封装。电路元器件选定后，根据元器件的管脚配置图(图1)和实际封装及参数(图2和表1)进入PADSPower电子电路设计和制板流程。 (2)元件封装绘制 ①元件CAE封装绘制 启动PowerLogic，择主菜单Tools／Part Editor，进入元件编辑器窗口，在选择编辑类型窗口中选择CAEDecal，进入逻辑封装窗口。在该窗口使用绘图工具盒和端点工具盒绘制7420中与非门逻辑封装图形并且保存到PADS库中，与非门C&E封装图形如图3所示。
②元件PCB封装绘制 启动PowerPCB，选择主菜单Tools／Decal Editor，进入封装编辑窗口。在该窗口使用绘图工具盒，根据7420实际元件提高的各部分物理参数(见图2和表1)，绘制双列直插式14脚封装，7420的PcB封装如图4所示。7420的PCB封装“DIPl4”在PADS库中是存在的，如果熟悉该软件的用户，对该PcB封装可以直接使用。对于初次接触PADS Power软件的学生，在教学过程中，首先应引导学生读图1、图2和表1，从中获取封装参数，然后使用绘图工具盒，自己动手进行绘制，将绘制完成的PCB封装与元件库中的封装进行对比，以提高学生熟悉软件使用和绘制技巧的能力。 (3)建立元件类型 PADS Power元件库中的元件类型(Part Type)包含有元件的两种信息，一是在PowerLogic中进行原理图绘制所使用的元器件符号即CAE封装，二是在PowerPCB中进行PCB板设计时所涉及的PCB封装。元件用于PowerLogic和PowerPCB窗口是通过调用元件类型的形式实现的。所以进行电子电路设计之前应建立元件类型。
启动PowerLogic设计窗口，选择主菜单Tools／PartEditor，进入元件编辑器窗口。使用编辑电特性命令进行元件类型的CAE封装分配、PCB封装指定、编辑元件信号管脚、属性设置。以上内容设置完成生成电气特性图形。接下来通过编辑门封装命令，根据图1提供的管脚配置图，使用端点工具盒进行管脚名称和管脚号码的编辑。门A编辑结果如图5所示。由于7420内部是由两个四输入的与非门组成，在CAE封装分配时应添加两个门也就是门A和门B。编辑门封装时，应对门A和门B分别编辑。 2 第一信号鉴别电路原理图绘制 第一信号鉴别电路是由JK触发器和门电路组成，用以判别4个信号SO～S3送入电路中，哪一个信号最先到达，第一信号鉴别电路可以作为抢答器的部分电路。启动PowerLogic，在主菜单中选择Setup／Preferences，进入参数设置对话框，在Design／sheet下选用B种图纸，页数为1页。使用设计工具盒中的添加元件命令，将元件添加到原理图窗口；然后使用连线命令，根据纸质电路图进行连接，建立元件之间的连接关系，绘制结果如图6所示。
第一信号鉴别电路原理图绘制完成输出网络报表(Netlist)。网络报表功能是正确调用PCB封装使其显示在PowerPCB设计窗口中。PowerPCB设计窗口就是对这些PCB封装进行布局和布线，然后输出制造数据，使制板厂能够生产出合格的电路板。在网表输出前首先要确定原理图中所使用的元件类型是否已经指定了PCB封装，PCB封装可以在完成原理图绘制后指定，也可以在元件 类型建立时指定。网表传送成功就会在PowerPCB窗口中看到叠放在原点处的所有元件。
3 PCB设计
根据PowerLogic中传送的网表，从PADS元件库中调用PCB封装显示在PowerPCB设计窗口，接下来就要对这些PCB封装进行布局和布线，最后生成一块合格的PCB电路板。
(1)电路布局布线
进行PCB设计之前，首先对PowerPCB设计窗口相关参数进行设置，包括环境参数设置、建立电路板框、网络设置等。然后根据电路信号的走向和鼠线情况对元件进行布局，在布局过程中要注意同类元件要整齐排列，对于固定的元件要首先放置，需要经常更换的元件应放在易于更换的位置，可调元件要放在方便操作的位置等。完成元件布局后，进入布线阶段。布线之前首先要进行板层设置、设计规则设置等。布线方式可以采用自动布线、手工布线和半自动布线，但是无论采用哪种方式，人工干预的布线后处理是必不可少的。布线完成后，需要对设计结果进行规则验证。在PowerPCB的设计窗口中，设计验证内容包括安全间距检查、布线连接检查、高速电路检查、内层检查、测试Pin检查、制造数据检查等。在设计检查过程中发现错误，系统会在错误提示对话框中显示错误的位置，在当前设计中显示错误图标来确定错误的种类，各种错误图标含义均可以在软件的帮助内容中查到。第一信号鉴别电路布线结果如图7所示。 (2)制造数据输出 完成了布线与设计检查，下一步输出制造用数据，它是制造电路板的依据。数据要求准确无误，否则就会造成电路板质量的问题。CAM是帮助生成电路板制造用的光绘数据，又称Gerber数据。图8和图9是第一信号鉴别电路的走线数据。 (3)实验室制板 本校实验室引进济南奥迈电子设备有限公司的PcB印刷电路板腐蚀制作系统，学生在实验室条件下可以将自己设计的PcB电路板制作完成。学生制板采用化学腐蚀的方法，一先将覆铜板酸洗去污，并且用清水冲洗后，放入电热鼓风烘箱中烤干：二将电路走线图打印到热转印纸上，注意不要用手触摸走线，否则会出现断线现象，打印好的电路图紧紧包裹覆铜板，也可以用塑料胶带粘牢，通过AM-F1型热转印机将电路图印制到电路板上，四将转印完成的电路板放到三氯化铁的容器中腐蚀，直到多余的铜皮完全剥离，这时电路板上的黑色走线部分所遮盖的电路板走线就留在了电路板上，最后通过打孔机给电路板打孔，电路板制作完成。
三、结论
PADS Power软件适合设计专业的、高级复杂的电路，在长三角和珠三角的合资企业很普及，现在使用该软件的用户越来越多，学校的教育应该与市场相适应，以此增强学生的就业竞争力。然而，在学校条件下学习该软件还存在很多问题，如对产品的工艺要求、安全规则要求、 布线注意事项和技巧及原则、元件规格和标号规则、PCB布局美观性及布局检查、电磁兼容性设计等方面的知识缺乏了解，无法体现到设计任务中，缺乏实践经验，这些都要在今后的教学工作中逐步提高的内容。