PCB設計軟件綜述（2011版）
加入技術(shù)交流群
PCB（Printed Circuit Board），中文名稱(chēng)為印制電路板，又稱(chēng)印刷電路板、印刷線(xiàn)路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。自從人類(lèi)第一次連接碳片和硅片形成可工作電子產(chǎn)品以來(lái)PCB一直是電子行業(yè)的支柱。PCB設計從開(kāi)始的手工繪制到現在越大規模元件庫，強大自動(dòng)布局布線(xiàn)等功能，越來(lái)越方便我們工程師進(jìn)行線(xiàn)路板設計工作。PCB設計具體的可以分為幾個(gè)部分的，即原理圖設計、PCB layout、電路模擬仿真、CAM工程軟件、抄板軟件等。在PCB設計軟件中，一般都包含了原理圖設計和PCB設計兩大模塊，一些強大的PCB設計軟件甚至將以上的模塊都包括在內。本文當中，我們主要講的PCB設計軟件，指的是原理圖設計和PCB layout這兩部分。
每個(gè)產(chǎn)業(yè)之所以會(huì )盛興衰敗都一定有它的時(shí)空背景存在，PCB產(chǎn)業(yè)發(fā)展到目前為止也是有一段歷史的軌跡可循。從開(kāi)始的眾家廠(chǎng)商在自己擅長(cháng)的領(lǐng)域發(fā)展，到后期不斷地修改和完善，或優(yōu)存劣汰、或收購兼并、或強強聯(lián)合，現在在國內被人們熟知的廠(chǎng)商屈指可數：Altium、Cadence、Mentor、Zuken、Cadsoft以及國產(chǎn)的上海青越等。下面將分廠(chǎng)家對目前的主流PCB軟件進(jìn)行介紹。
1 Altium Protel 系列
衡量一個(gè)軟件的優(yōu)劣，其中一個(gè)很現實(shí)的標準就是看它的市場(chǎng)占有率，也就是它的普及和流行程度，那么Altium Protel當之無(wú)愧地排在眾多PCB設計軟件的前面。Protel系列，較早就在國內開(kāi)始使用，基本上所有高校的電子專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設相關(guān)課程，甚至許多大公司在招聘電子設計人才時(shí)在其條件欄上常會(huì )寫(xiě)著(zhù)要求會(huì )使用PROTEL。Altium曾聲稱(chēng)中國有73%的工程師和80%的電子工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)在校學(xué)生正在使用其所提供的解決方案，而目前正版率只有3%左右。當然，關(guān)于觸目驚心的盜版問(wèn)題，e-works也深表痛心，確實(shí)目前也沒(méi)找到較好的規避方案，但是可以看出該軟件在國內應用的廣泛性。
圖1 Altum Designer
Protel是PROTEL（現為Altium）公司在1985年推出的PCB設計軟件，從最初的Protel fo DOS，再升級為Protel for Windows，然后在1998年，推出protel 98，在1999年推出了劃時(shí)代的protel 99及其升級版protel 99 se，在2002年推出protel DXP……此后Altium從定點(diǎn)軟件產(chǎn)品發(fā)布向連續流發(fā)布方式轉移，基本上每年都有新版本發(fā)布，后有發(fā)布以Altium Designer+季節命名的版本，最新版本是2011年3月新發(fā)布的Altium Designer 10。
目前，使用Protel 99se進(jìn)行PCB設計工作的人員，數量還相當巨大。protel 99se對PCB設計行業(yè)的貢獻相當巨大。無(wú)論是廣泛使用的Protel99還是后續的各個(gè)版本，均提供了一個(gè)集成的設計環(huán)境，包括了原理圖設計和PCB布線(xiàn)工具，集成的設計文檔管理，支持通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行工作組協(xié)同設計功能。自Protel DXP/DXP2004開(kāi)始，提供了全新的 FPGA 設計的功能；自Altium Designer 6.0開(kāi)始，將設計流程、集成化PCB 設計、可編程器件（如FPGA）設計和基于處理器設計的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)功能整合在一起；自Altium Designer 6.8開(kāi)始，添加了三維PCB可視化和導航技術(shù)，通過(guò)該功能，設計師可以隨時(shí)查看板卡的精確成型，以及與設計團隊的其他成員共享信息；在發(fā)布Altium Designer 10時(shí)，同時(shí)推出基于互聯(lián)網(wǎng)的Altium Vaults和AltiumLive。Altium Vaults 構成了Altium智能數據管理技術(shù)的核心，它存儲并管理電子設計數據；AltiumLive 是一款適用于下載、交易和共享電子設計內容的在線(xiàn)環(huán)境。
當然也有工程師對Protel系列軟件存有抱怨，比如運行時(shí)占據大多數系統資源、對系統配置要求較高、菜單過(guò)于繁瑣、不適合高速PCB設計、公司企業(yè)特別是外企使用較少等等，但因它是絕大多數國內工程師的"第一次親密接觸"的軟件，還是有相當多的工程師可能出于戀舊情節或者先入為主的原因，對Altium Protel情有獨鐘，即使是Altium有升級版本，也不會(huì )隨意更換?？傊?，這是一款很不錯的適合從企業(yè)到個(gè)人的PCB設計軟件。
【關(guān)于A(yíng)tium】
Altium（前稱(chēng)Protel 國際）有限公司由Nick Matrin于1985年始創(chuàng )于澳大利亞塔斯馬尼亞島的霍巴特，開(kāi)發(fā)基于計算機的軟件，來(lái)輔助進(jìn)行印制電路板（PCB）設計。2003年建立中國代表處，加強中國轉售商網(wǎng)絡(luò )。
2 Cadence 產(chǎn)品
Cadence公司的產(chǎn)品是concept/allegro和收購來(lái)的orcad。Cadence公司將orcad的強項原理圖設計capture CIS和CADENCE原來(lái)的原理圖設計concept HDL，PCB工具allegro及其它信號仿真等工具一起推出并統稱(chēng)為CADENCE PSD,現在叫SPB。
圖2 Cadence SPB
2.1 Cadence Allegro
Cadence Allegro現在幾乎成為高速板設計中實(shí)際上的工業(yè)標準，最新版本是2011年5月發(fā)布的Allegro 16.5。和它前端產(chǎn)品 Capture 的結合，可完成高速、高密度、多層的復雜 PCB 設計布線(xiàn)工作。為了推廣整個(gè)先進(jìn) EDA 市場(chǎng)，Allegro提供了OrCAD PCB Editor、 PADS 、 P-CAD 等接口，讓想轉換 PCB Layout 軟件的使用者，對于舊有的圖檔能順利轉換至 Allegro 中。 Allegro 有著(zhù)操作方便、接口友好、功能強大（比如仿真方面，信號完整性仿真、電源完整性仿真都能做。）、整合性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在做pcb高速板方面牢牢占據著(zhù)霸主地位，這個(gè)世界上60%的電腦主板40%的手機主板可都是拿Allegro畫(huà)的，廣泛地用于通信領(lǐng)域和PC行業(yè)， 它被譽(yù)為是高端PCB工具中的流行者。
Cadence Allegro系統互連設計平臺通過(guò)IC、封裝和PCB之間的約束驅動(dòng)的協(xié)同設計，實(shí)現降低成本并加速上市時(shí)間。 SPB（Silicon-package-board）產(chǎn)品線(xiàn)目前已經(jīng)包含在A(yíng)llegro平臺內，所有產(chǎn)品名已經(jīng)變更。
2.2 Cadence OrCAD Capture
OrCAD Capture是被稱(chēng)為全球最多人使用的線(xiàn)路圖繪圖程序+畫(huà)原理圖的最厲害的軟件，之所以被推薦是應該它的庫比較多，元件不需要你建，而且易與其它軟件（如：Ansoft、Mento的軟件）集成，各種工具交互比較容易。它針對設計一個(gè)新的模擬電路、修改現有的一個(gè) PCB 的線(xiàn)路圖、或者繪制一個(gè) HDL 模塊的方框圖，都提供了所需要的全部功能，并能迅速地驗證您的設計。 OrCAD Capture 作為設計輸入工具，運行在 PC 平臺，用于 FPGA 、 PCB 和OrCAD PSpice設計應用中，它是業(yè)界第一個(gè)真正基于 Windows 環(huán)境的線(xiàn)路圖輸入程序，易于使用的功能及特點(diǎn)已使其成為線(xiàn)路圖輸入的工業(yè)標準。
可利用OrCAD Capture來(lái)連結Cadence OrCAD PCB Editor、Allegro或其它的Layout軟件，來(lái)完成PCB設計。
注意： Cadence公司的產(chǎn)品這幾年變化很快，存在了Orcad/SPB/PSD等多個(gè)系列，很多人初學(xué)者就會(huì )困惑Orcad、SPB和PSD是什么？其實(shí)三者都是Cadence公司基于capture和allegro的PCB設計套件，區別僅在于軟件配置。Orcad的配置是低端產(chǎn)品，存在價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，但是在Orcad中Allegro 的功能比較弱，只有各項基本功能而沒(méi)有constrain manager，如果需要SI或者constrain manager呢，就需要另外的增加配置了。PSD是SPB的早期叫法。
【關(guān)于Cadence】
Cadence公司成立于1988年5月，總部位于美國加州圣荷塞市。Cadence公司的電子設計自動(dòng)化產(chǎn)品涵蓋了電子設計的整個(gè)流程，包括系統級設計，功能驗證，IC綜合及布局布線(xiàn)，模擬、混合信號及射頻IC設計，全定制集成電路設計，IC物理驗證，PCB設計和硬件仿真建模等。1992年進(jìn)入中國大陸及香港市場(chǎng)，然后陸續建立了北京、上海、深圳、香港四個(gè)辦事處以及北京研發(fā)中心、上海研發(fā)中心。
3 Mentor 產(chǎn)品
Mentor公司的產(chǎn)品是boardstation(EN)和expeditionpcb(WG)以及收購來(lái)的pads(powerPCB)。PCB工具M(jìn)ENTOR已經(jīng)逐漸的在整合到一起，最高端的就是Board Station RE和WG的PCB工具Expedition PCB無(wú)縫切換，說(shuō)起PCB工具不得不提的就是teamPCB平臺，他們可以讓幾個(gè)PCB工程師在不同的客戶(hù)端共同設計一個(gè)PCB，這樣可以大大的提高產(chǎn)品設計進(jìn)度。
圖3 Mentor PADS
3.1 Mentor EN
Mentor EN 即 Mentor Board Station, 是Mentor Graphics推出的高端專(zhuān)業(yè)原理圖和PCB設計軟件，既支持Unix系統也支持Windows系統（Win2000 和 Win XP)，其中EN是Enterprise的簡(jiǎn)寫(xiě)。EN的原理圖是BA，超級繁瑣，但是功能還是很強大的。是只考慮工期不考慮成本，總是做8層～12層pcb的通訊和軍工研究所的首選，也有很多大型電IT公司，如Intel，朗訊，偉創(chuàng )力，西門(mén)子，波導使用Mentor EN進(jìn)行PCB設計，但國內會(huì )使用的Mentor EN的工程師并不是很多，而且其學(xué)習難度較大，不建議自學(xué)。
3.2 Mentor WG
Mentor WG 即 Mentor Expedition，是Mentor Graphics公司推出的基于Windows界面的高端PCB設計工具，同時(shí)也被工程師們認定是拉線(xiàn)最順暢的軟件，被譽(yù)為拉線(xiàn)之王，它的自動(dòng)布線(xiàn)功能非常強大，布線(xiàn)規則設計非常專(zhuān)業(yè)；是最好的布線(xiàn)工具。另外， Mentor DxDesigner（ViewDraw的升級版本） 是 Mentor Graphics公司推出的原理圖輸入工具，其功能強大，界面友好，可以支持多種 PCB Layout 工具，如：Mentor Expedition，Mentor Board Station， PowerPCB，Cadence Allegro，和Zuken等。Mentor DxDesigner + Mentor WG是 Mentor Graphics公司如今推薦的原理圖和PCB設計流程。
3.3 Mentor PADS系列
PowerLogic和PowerPCB產(chǎn)品被Mentor Graphics公司收購后，更名為 PADS系列，版本升級升的非?？?，先前的有PADS2005、PADS2007PADS，目前最新的版本PADS 9.4，不過(guò)也有工程師反映運行最穩定還是PADS 2005，包括：原理圖工具PADS Logic、PCB工具PADS Layout和自動(dòng)布線(xiàn)工具PADS Router。PADS系列低端的PCB軟件中最優(yōu)秀的一款，其界面友好、容易上手、功能強大而深受中小企業(yè)的青睞，在中小企業(yè)用戶(hù)占有很大的市場(chǎng)份額。PADS最大的優(yōu)勢就是手機產(chǎn)品設計，雖然說(shuō)他功能簡(jiǎn)單，但是山寨機基本上都是用它搞定的，國內的設計公司有80%都是用它。不足是其本身沒(méi)有仿真，做高速板時(shí)，要結合其他專(zhuān)用仿真工具，如hyperlynx，另外原理圖繪制元件庫很少。
【關(guān)于Mentor】
Mentor Graphics（明導國際）成立于1981年，總部位于美國俄勒岡州威爾遜維爾。Mentor是電子設計自動(dòng)化技術(shù)的領(lǐng)導產(chǎn)商，它提供完整的軟件和硬件設計解決方案，讓客戶(hù)能在短時(shí)間內，以最低的成本，在市場(chǎng)上推出功能強大的電子產(chǎn)品。Mentor Graphics擁有世界級的研發(fā)部門(mén)，在全球有67個(gè)辦事處，與世界知名的電子產(chǎn)品制造商、供應商及半導體產(chǎn)商結成戰略聯(lián)盟，開(kāi)發(fā)新的設計解決方案服務(wù)于現代高科技。中國總部設立于上海金茂大廈，分別在北京和深圳設有銷(xiāo)售據點(diǎn)。
評論