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Protel PCB Design Software: Überblick, Funktionen und Designprozess

protel pcb
Die am weitesten verbreitete PCB-Designsoftware von Protel hilft Ingenieuren bei der effizienten Durchführung von Schaltungslayout-Entwürfe. Dies bietet auch Werkzeuge, die für Schaltplanentwürfe, PCB-Layout und sogar Schaltungssimulationen erforderlich sind.
 
Kurzum, es ist ein äußerst nützliches Elektronik-Design-Tool die sich im Laufe der Zeit kaum verändert hat, da neue PCB-Design-Software wurde stark von modernen Protel-Systemen beeinflusst. Ein Verständnis der Funktionen, des Designprozesses und der besten Praktiken von Protel PCB wird sowohl dem Amateur als auch dem professionellen Designer helfen, hochwertige Leiterplatten mit besserer Leistung und Zuverlässigkeit zu erstellen.

Was ist Protel PCB?

Protel PCB ist eine der wichtigsten PCB-Designsoftware, die entwickelt wurde, um Ingenieure bei der effektiven Entwicklung, Analyse und Herstellung von Leiterplatten zu unterstützen. Sie bietet eine Reihe von Tools für die Erfassung von Schaltplänen, das Layout-Design und die Analyse der Signalintegrität. 

Mit Protel PCB können Sie mehrlagige Leiterplatten erstellen, optimal verlegen und Designs vor der Produktion überprüfen. Es bildet die Grundlage von PCB-Design, weiter zu Altium Designer, einer der führenden Lösungen für das PCB-Design.

Geschichte von Protel PCB

Protel PCB wurde 1985 für das Design von Leiterplatten mit DOS-basierten Betriebssystemen entwickelt und begann damit seine Arbeit in der Elektronikdesignbranche. In den 1990er Jahren wurden wichtige Versionen wie Protel 98 und Protel 99 veröffentlicht, die neue Funktionen für die Schaltplanerfassung und ein verbessertes Routing enthielten. So war 2001 eine der beliebtesten Software Protel 99 SE, die die Geschwindigkeit und Effizienz des PCB-Designs erhöhte. 

Im Jahr 2005 wurde Protel PCB in Altium Designer umbenannt und brachte neue Modifikationen wie die 3D-Visualisierung von Leiterplatten und viele andere fortschrittliche Design-Tools ein, um mit den sich ständig weiterentwickelnden Anforderungen der Branche Schritt halten zu können. Heute ist Protel PCB unter dem Namen Altium einer der Gestalter der modernen PCB-Designsoftware.

Protel PCB

Hauptmerkmale und Funktionalität von Protel PCB

Protel PCB verfügt über einige wichtige Funktionen für die Entwicklung hochwertiger Leiterplatten, wie z.B.:

Schematisches Capture:

Es zeigt in einem schematischen Diagramm, wie die Komponenten in einem Schaltkreis verbunden sind. Ein schematisches Diagramm wird verwendet und dann in ein PCB-Layout für die physische Herstellung übersetzt.

PCB-Layout und Routing

Mit Protel PCB ist es einfach, die Komponenten über Leiterbahnen zu verbinden, entweder durch manuelles oder automatisches Routing. Die Optimierer in der Software helfen dabei, die Länge der Leiterbahnen zu verringern und Interferenzen zu vermeiden, wobei der Platz effektiv genutzt wird, um eine bessere Leistung und Herstellbarkeit zu erzielen.

Unterstützung für Multilayer-Boards

Protel PCB ist auch in der Lage, komplexe mehrschichtige PCB-Designs zu verarbeiten. Das heißt, in solchen High-Density-Schaltungen dass immer mehr Anschlüsse benötigt werden. So kann ein Ingenieur mehr Komponenten auf einer kleinen Platine unterbringen und gleichzeitig die Signalintegrität und die elektrische Leistung erhalten.

Simulation und Prüfung

Protel PCB verfügt über einige DRC-Funktionen, die automatisch Fehler im Layout, wie z.B. die Breite der Leiterbahnen und die Abstände der Komponenten, überprüfen. Außerdem verfügt es über Schaltkreissimulationsfunktionen, um zu prüfen, ob das Design wie vorgesehen funktioniert, bevor es in die Fertigung geht. Das spart eine Menge Geld, da mögliche Fehler vermieden werden.

Verwaltung der Komponentenbibliothek

Dazu gehört eine erweiterte Bibliothek mit vorgefertigten elektronische Komponenten in Protel PCB, so dass der Designer schnell die passenden Komponenten für seine Anforderungen finden kann. Auf diese Weise wird der Designprozess vereinfacht und die Komponenten werden korrekt auf der Leiterplatte abgebildet.
Erzeugung von Gerber File: Es generiert auch eine Gerber-Datei in Protel, eine Datei nach Industriestandard, die von den Fertigungsbetrieben für die Herstellung physischer Platinen verwendet wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Design korrekt auf die Platine übertragen wird und diese den Anforderungen des Designers entspricht.

Pro und Kontra von Protel PCB

Hier ist die Liste der Vor- und Nachteile von Protel PCB

Profis

  • Freundliche Oberfläche: Protel verfügt über eine einfache, freundliche Benutzeroberfläche, die sowohl von unerfahrenen als auch von erfahrenen Designern genutzt werden kann.
  • Umfangreiche Design-Tools: Schaltplanerfassung, PCB-Layout und Simulation werden in einem integrierten Tool bereitgestellt, wodurch der gesamte Designprozess reibungslos verläuft.
  • Gute Routing-Fähigkeiten: Protel bietet sowohl manuelle als auch automatische Routing-Funktionen, die den Designern bei der Optimierung von Leiterbahnlayouts für maximale Leistung helfen.
  • Unterstützung von Multilayer-Leiterplatten: Dies ermöglicht dem Benutzer die Erstellung komplexer Designs und unterstützt die Erstellung von mehrlagigen Leiterplatten mit hoher Dichte, die für die meisten modernen elektronischen Geräte erforderlich sind.
  • Starke Unterstützung durch die Gemeinschaft: Eine große Gemeinschaft von Nutzern, in der Ressourcen, Tutorials und Foren die Menschen durch den Überarbeitungsprozess leiten oder ihnen helfen und die besten Verbesserungen für ihre Prototypen aufzeigen.

Nachteile

  • Veraltet im Vergleich zu modernen Tools: Die Entwicklung dieser Software ist völlig zum Erliegen gekommen, während modernere Optionen über zahlreiche bessere Funktionen verfügen:
  • Begrenzte 3D-Visualisierung: Im Gegensatz zu Altium Designer verfügt Protel nicht über eine vollständige 3D-Visualisierung Ihres Designs in echtem Maßstab, um auch kleinste Details zu erkennen.
  • Höhere Lernkurve: Die Software ist nicht intuitiv zugänglich für völlig unerfahrene Benutzer, die noch nie eine Leiterplatte entworfen haben.
  • Nicht aktiv gewartet: Protel ist inzwischen zu Altium geworden. Es wird nicht mehr aktualisiert, um weitere Funktionen hinzuzufügen und hat daher gewisse Einschränkungen bei der Erfüllung der modernen Designanforderungen.
Protel PCB Design Software

Designprozess von Protel PCB

Die meisten Designschritte sind ein kritischer Teil des Protel-Leiterplattenentwurfs, der eine große Sicherheit bei der Erstellung funktionaler, zuverlässiger und herstellbarer Leiterplatten bietet.
Jeder Schritt dient der Verfeinerung, um eine bessere Endfassung zu erreichen und kostspielige Fehler auf dem Weg dorthin zu vermeiden. Die Beschreibung jedes einzelnen Schrittes im Designprozess lautet wie folgt:

Schematische Erstellung

Die schematische Erfassung steht an der vordersten Front des Designs, wo der Benutzer mit der Komponenten platzieren und verbinden Sie diese mit Drähten, um einen Schaltkreis zu zeichnen, der die eigene Vorstellung von der Funktionalität widerspiegelt.
Die Schaltpläne sind gewissermaßen die Blaupause der Schaltung, um sicherzustellen, dass alles richtig angeschlossen ist, bevor man sich an das eigentliche physische Layout macht. Auf diese Weise kann der Designer erkennen und korrigieren alle Fehler, die er oder sie bei den ersten Teilen des Entwurfs gemacht haben könnte.

Platzierung der Komponente

Nachdem der Schaltplan erstellt wurde, ist die nächste Aufgabe die Platzierung der Komponenten auf dem PCB-Layout. In dieser Phase wird der Platz auf der Leiterplatte optimiert und die Leiterbahnlängen werden minimiert, um Signalstörungen zu vermeiden. Eine gute Platzierung stellt sicher, dass die Komponenten logisch platziert werden, damit sie für Routing und Tests zugänglich sind.

PCB-Routing

Auf den Prozess des Routings folgt die Platzierung der Komponenten, wobei die Verbindung der Komponenten durch Leiterbahnen entweder manuell oder mit Hilfe von automatischen Routing-Tools erfolgt.
Es ist beabsichtigt, dass saubere und effiziente Signalwege bereitgestellt werden, um mögliche Probleme wie Signalverluste oder -interferenzen zu reduzieren. In dieser Phase hat der Designer auch Folgendes berücksichtigt Spurbreite, Abstände und Stromverteilung.

Design-Regelprüfung (DRC)

Nach der Weiterleitung wird die DRC oder Design Rule Check wird durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Design alle fertigungstechnischen und elektrischen Anforderungen erfüllt.
In diesem Schritt werden Verletzungen der Leiterbahnbreite, Fehlplatzierungen von Komponenten und geringere Abstände automatisch auf Fehler geprüft, um kostspielige Fehler zu vermeiden, bevor sie in die Produktion gehen.

Simulation und Prüfung

Protel bietet ein Instrument zur Simulation einer Schaltung, um die entworfene Leiterplatte vor der Herstellung zu testen.
Dies bestätigt auch, dass eine Schaltung funktionieren würde und die Teile zusammenarbeiten würden, um alle Designanforderungen zu erfüllen. Dies hilft auch dabei, Probleme zu erkennen, die auftreten könnten, z.B. bei der Signalintegrität.

Gerber-Datei generieren

Nach der Verifizierung ist die nächste und letzte Generation die Gerber-Datei. Die allgemein akzeptierten Gerber-Dateien enthalten umfassende Informationen, die für die Herstellung einer Leiterplatte benötigt werden. Dazu gehören die detaillierte Struktur des Lagenaufbaus, die Platzierung der Bohrungen und nicht zuletzt die genaue Positionierung der verschiedene Komponenten in dieser Tafel.

Endkontrolle und Herstellung

Das Design wird einer letzten Überprüfung unterzogen, um sicherzustellen, dass das allgemeine Layout korrekt ist und alle Designregeln, Simulationen und Fertigungsrichtlinien befolgt wurden. Danach werden die Gerber-Dateien schließlich an den PCB-Hersteller für Fertigung und Montage.
Protel PCB Entwurf

Gestaltungsrichtlinien in Protel PCB

Allgemeine Richtlinien, die beim Design einer Leiterplatte in Protel befolgt werden sollten, stellen sicher, dass das Endprodukt effizient arbeitet, herstellbar ist und auch den Industriestandards entspricht. Die folgenden Grundsätze stellen sicher, dass man nicht in einige Fallstricke tappt und so den Übergang vom Design zur Produktion reibungslos gestaltet.
 
  • Strategien für die Platzierung von Komponenten: Die richtige Platzierung verringert die Interferenzen, und das Routing wird einfach. Gruppieren Sie ähnliche Funktionskomponenten zusammen, platzieren Sie Hochgeschwindigkeitsteile in der Nähe und platzieren Sie temperaturempfindliche Komponenten nicht neben wärmeproduzierenden Komponenten.
  • Optimierung des Routings: Die Leiterbahnlängen sind zu minimieren, und 90-Grad-Biegungen sollten möglichst vermieden werden, um den Verlust und die Reflexion eines Signals zu reduzieren. Obwohl das automatische Routing sehr hilfreich ist, kann es notwendig sein, einige Routen manuell anzupassen.
  • Überlegungen zur Grundplatte: Eine solide Grundplatte minimiert das Rauschen und verbessert die Signalintegrität. Achten Sie darauf, dass die Grundplatte keine Lücken aufweist, da dies zu Störungen führt und die EMI erhöht.
  • Stromverteilung: Verwenden Sie breite Leiterbahnen für Hochstromkomponenten. Platzieren Sie Entkopplungskondensatoren in der Nähe der Stromversorgungspins, um sicherzustellen, dass die Spannung stabil ist und nicht schwankt, was die Effizienz der gesamten Schaltung erhöht.

Häufige Probleme in Protel PCB

Übersprechen des Signals

Wenn Leiterbahnen zu nahe beieinander verlaufen, kann es zu unerwünschten Signalinterferenzen kommen. Daher sollten Leiterbahnen, die hochfrequente Signale führen, einen ausreichenden Abstand zueinander haben.

Stromrauschen

Er entsteht durch eine schlechte Stromverteilung oder eine schlechte Entkopplung. Um dies zu minimieren, werden Entkopplungskondensatoren verwendet, und es sollten dicke Leiterbahnen verwendet werden, um die Spannung auf der Platine zu stabilisieren.

Herstellungsfehler

Der Prozess kann auch Fehler wie offene Leiterbahnen oder Kurzschlüsse aufgrund eines falschen Layouts enthalten. Es ist möglich, solche Fälle zu minimieren, indem Sie Design Rule Checks (DRC) durchführen und die Abstände und Leiterbahnbreiten vor der Fertigstellung des Designs überprüfen.

Verstöße gegen Design Rule

Die Leiterbahnbreite oder der Abstand ist die häufigste Art von Verstößen; wenn sie ignoriert werden, kann dies zu unzuverlässigen oder nicht herstellbaren Leiterplatten führen. Überprüfen Sie häufig die DRC-Einstellungen und halten Sie die richtigen Designparameter ein, um Verstöße zu vermeiden.

Vergleich mit anderen PCB Design Software

MerkmalProtel PCBEagleKiCadAltium Designer
BenutzerfreundlichkeitMäßigEinfachMäßigFortgeschrittene
3D-VisualisierungBegrenztVerfügbarVerfügbarFortgeschrittene
Auto-RoutingJaJaJaFortgeschrittene
Komponenten-BibliothekGroßMäßigGroßAusführlich
SimulationstoolsBasicBegrenztGutFortgeschrittene
KostenErmäßigtErschwinglichKostenlosTeuer

Fazit

Protel PCB war eines der wichtigsten Tools bei der Entwicklung der Design-Software für Leiterplatten und bot die notwendigen Werkzeuge für die Schaltplanerfassung, das Layout und das Routing. Obwohl es inzwischen zu Altium Designer weiterentwickelt wurde, bleibt es eines der grundlegenden Tools in der Geschichte des PCB-Designs. Die Kenntnis des Designprozesses, der besten Methoden und der häufigsten Fallstricke hilft Ingenieuren, effiziente und zuverlässige Leiterplatten zu erstellen.
 
Obwohl Protel PCB nicht mehr aktualisiert wird, bieten moderne Ersatzprogramme wie Altium, Eagle und KiCad noch bessere Funktionen für moderne komplexe Leiterplatten. Mit der richtigen Anwendung kann ein Designer die Erstellung elektronischer Projekte von höherer Qualität beschleunigen.
 
Wenn Sie auf der Suche nach einer erstklassigen PCB-Fertigung mit Präzision und Qualität sind, SEKBA ist hier, um zu helfen. Wenden Sie sich noch heute an uns und lassen Sie uns Ihre Entwürfe zum Leben erwecken!

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