23-項(xiàng)目六-PCB自動(dòng)布線與流水燈PCB設(shè)計(jì)

1,PCB自動(dòng)布線與流水燈PCB設(shè)計(jì),主要內(nèi)容,一、流水燈產(chǎn)品介紹及設(shè)計(jì)說(shuō)明二、元件預(yù)布局與裝載網(wǎng)絡(luò)表三、元件自動(dòng)布局及手工調(diào)整四、PCB預(yù)布線五、自動(dòng)布線規(guī)則設(shè)置六、自動(dòng)布線及手工調(diào)整七、淚滴使用八、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查,2,3,流水燈常用于電子玩具和場(chǎng)所裝飾中，可以美化環(huán)境，渲染氣氛。本例中的流水燈電路采用雙面圓形PCB，通過(guò)16個(gè)環(huán)形排列的發(fā)光二極管進(jìn)行流水顯示，發(fā)光二極管的顯示由微處理器89C51編程控制。,一、流水燈產(chǎn)品介紹及設(shè)計(jì)說(shuō)明,4,1.設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備建立項(xiàng)目文件“流水燈.PRJPCB”，根據(jù)圖6-1繪制流水燈原理圖，元件的參數(shù)參考表6-1，對(duì)電路進(jìn)行編譯，修改原理圖中的錯(cuò)誤。參考圖6-2，設(shè)計(jì)MC7805的臥式封裝TO-220H，相鄰焊盤(pán)間距。參考圖6-3設(shè)計(jì)復(fù)位按鈕的封裝SW，外型尺寸為6mm6mm。根據(jù)表6-1重新設(shè)置好各元件的封裝。,5,6,二、元件預(yù)布局與裝載網(wǎng)絡(luò)表,1.規(guī)劃PCB采用公制規(guī)劃尺寸，PCB的機(jī)械輪廓半徑51mm，電氣輪廓50mm。,2.放置螺絲孔根據(jù)圖6-4所示的位置，執(zhí)行菜單“放置”“焊盤(pán)”，在圖示位置放置3個(gè)3mm焊盤(pán)，焊盤(pán)編號(hào)均設(shè)置為0。,7,8,重復(fù)16次，標(biāo)號(hào)依次加1,元件旋轉(zhuǎn)角度22.5,元件圓形排列,9,10,11,12,三、元件自動(dòng)布局及手工調(diào)整,1.元件自動(dòng)布局在進(jìn)行自動(dòng)布局前，必須在禁布層（KeepoutLayer）上規(guī)劃PCB的電氣邊界，然后才能載入網(wǎng)絡(luò)表文件，預(yù)布局的元件必須設(shè)定為鎖定狀態(tài)。執(zhí)行菜單“工具”“放置元件”“自動(dòng)布局”，屏幕彈出“自動(dòng)布局”對(duì)話框，如圖6-12、6-13所示。,在元件較少的電路中使用,在元件較多的電路中使用,需設(shè)置參數(shù),13,自動(dòng)布局的效果都不是很理想，存在較多不合理的地方，因此在自動(dòng)布局后還要進(jìn)行手工布局調(diào)整。本電路采用分組布局，選中【快速元件布局】復(fù)選框，布局效果如圖6-14所示，各元件之間存在網(wǎng)絡(luò)飛線，體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間連接關(guān)系，但它不是實(shí)際連線，布線時(shí)要用印制導(dǎo)線來(lái)代替。2.手工布局調(diào)整手工布局調(diào)整主要是通過(guò)移動(dòng)元件、旋轉(zhuǎn)元件等方法合理地調(diào)整元件的位置，減少網(wǎng)絡(luò)飛線的交叉。對(duì)于處于鎖定狀態(tài)的元件必須先在“元件屬性”中去除鎖定狀態(tài)才能移動(dòng)。布局調(diào)整結(jié)束后，執(zhí)行菜單“查看”“顯示三維PCB板”，顯示元件布局的3D視圖，觀察元件布局是否合理。手工布局調(diào)整后的流水燈電路如圖6-15所示。,自動(dòng)布局效果不好,14,四、PCB預(yù)布線,15,頂層露銅,底層覆銅,16,4.鎖定預(yù)布線有些電路在自動(dòng)布線前已經(jīng)針對(duì)某些網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了預(yù)布線，如果要在自動(dòng)布線時(shí)保留這些預(yù)布線，可以在自動(dòng)布線器選項(xiàng)中設(shè)置鎖定所有預(yù)布線。執(zhí)行菜單“自動(dòng)布線”“設(shè)定”，屏幕彈出“Situs布線策略”對(duì)話框，選中對(duì)話框下方的【鎖定全部預(yù)布線】復(fù)選框，鎖定全部預(yù)布線，單擊“OK”按鈕退出設(shè)置狀態(tài)。,17,五、自動(dòng)布線規(guī)則設(shè)置,設(shè)計(jì)規(guī)則列表欄,設(shè)計(jì)詳細(xì)內(nèi)容欄,18,1.電氣設(shè)計(jì)規(guī)則（Electrical）電氣設(shè)計(jì)規(guī)則是PCB布線過(guò)程中所遵循的電氣方面的規(guī)則，主要用于DRC電氣校驗(yàn)。共包含了4個(gè)子規(guī)則。Clearance（安全間距規(guī)則設(shè)置）安全間距規(guī)則用于設(shè)置PCB上不同網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)線、焊盤(pán)、過(guò)孔及覆銅等導(dǎo)電圖形之間的最小間距。通常情況下安全間距越大越好，但是太大的安全間距會(huì)造成電路布局不夠緊湊，增加PCB的尺寸，提高制板成本。安全間距通常設(shè)置為10mil20mil（0.254mm0.508mm）。用鼠標(biāo)左鍵單擊圖6-19中的【Clearance】規(guī)則，系統(tǒng)默認(rèn)一個(gè)名稱(chēng)為“Clearance”的子規(guī)則，單擊該規(guī)則名稱(chēng)，顯示該規(guī)則的屬性設(shè)置信息，可以進(jìn)行設(shè)置。,設(shè)置最小間距,設(shè)置適用范圍,19,Short-Circuit（短路約束規(guī)則設(shè)置）短路約束規(guī)則用于設(shè)置PCB上的導(dǎo)線等對(duì)象是否允許短路。單擊圖6-19中的【Short-Circuit】規(guī)則，系統(tǒng)默認(rèn)一個(gè)名稱(chēng)為“ShortCircuit”的子規(guī)則，單擊該規(guī)則名稱(chēng)，顯示該規(guī)則的屬性設(shè)置信息，如圖6-21所示。系統(tǒng)默認(rèn)的短路約束規(guī)則是不允許短路。但在一些特殊的電路中，如帶有模擬地和數(shù)字地的模數(shù)混合電路，在設(shè)計(jì)時(shí)，這兩個(gè)地是屬于不同網(wǎng)絡(luò)的，但在電路設(shè)計(jì)完成之前，設(shè)計(jì)者必須將這兩個(gè)地在某一點(diǎn)連接起來(lái)，這就需要允許短路存在。為此可以針對(duì)兩個(gè)地線網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)設(shè)置一個(gè)允許短路的規(guī)則，在兩個(gè)【匹配對(duì)象的位置】區(qū)中分別選中數(shù)字地和模擬地，然后選中【允許短回路】復(fù)選框即可。,不選中表示不允許短路,20,2.布線設(shè)計(jì)規(guī)則（Routing）在PCB規(guī)則和約束編輯器的規(guī)則列表欄單擊【Routing】項(xiàng)，系統(tǒng)展開(kāi)所有的布線設(shè)計(jì)規(guī)則列表，共包含了7個(gè)子規(guī)則，主要的子規(guī)則說(shuō)明如下。Width（導(dǎo)線寬度限制規(guī)則）導(dǎo)線寬度限制規(guī)則用于設(shè)置自動(dòng)布線時(shí)印制導(dǎo)線的寬度范圍，可以定義最小寬度（MinWidth）、最大寬度（MaxWidth）和優(yōu)選尺寸（PreferredWidth），單擊每個(gè)寬度欄并鍵入數(shù)值即可對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，如圖6-22所示。在實(shí)際使用中，通常會(huì)針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置不同的線寬限制規(guī)則，特別是地線網(wǎng)絡(luò)的線寬，此時(shí)可以建立新的線寬限制規(guī)則。,21,設(shè)置適用范圍,設(shè)置線寬大小限制,22,23,1.ClearanceConstraint（間距限制規(guī)則）圖7-27中選中ClearanceConstraint，進(jìn)入間距限制規(guī)則設(shè)置。該規(guī)則用來(lái)限制具有導(dǎo)電特性的圖件之間的最小間距，在對(duì)話框的右下角有三個(gè)按鈕。Add按鈕。用于新建間距限制規(guī)則，單擊后出現(xiàn)圖7-28所示的對(duì)話框。左邊一欄用于設(shè)置規(guī)則適用的范圍，右邊一欄是設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則的參數(shù)，Connective下拉列表框設(shè)置適用網(wǎng)絡(luò)。設(shè)置完畢，單擊OK按鈕，完成間距設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)定，設(shè)定好的內(nèi)容將出現(xiàn)在設(shè)計(jì)規(guī)則對(duì)話框下方的具體內(nèi)容一欄中。Delete按鈕。用于刪除選取的規(guī)則。Properties按鈕。用于修改設(shè)計(jì)規(guī)則參數(shù)，修改后的內(nèi)容會(huì)出現(xiàn)在具體內(nèi)容欄中。,24,適用范圍GND,線寬大小0.75mm,25,26,27,雙面布線,若單面布線,則只選中BottomLayer,28,29,30,本例中布線設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置主要內(nèi)容如下。安全間距規(guī)則設(shè)置：0.254mm，適用于全部對(duì)象；短路約束規(guī)則：不允許短路；導(dǎo)線寬度限制規(guī)則：GND的線寬為0.75mm，VCC的線寬為0.65mm，其它信號(hào)線的線寬為0.5mm，優(yōu)先級(jí)依次降低；布線層規(guī)則：雙面布線；布線轉(zhuǎn)角規(guī)則：45拐彎；其它規(guī)則選擇默認(rèn)。,31,在PCB設(shè)計(jì)界面中，執(zhí)行菜單“自動(dòng)布線”“全部對(duì)象”，屏幕彈出“Situs布線策略”對(duì)話框，如圖6-33所示。,六、自動(dòng)布線及手工調(diào)整,32,33,34,布線時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求設(shè)置布線層的走線方式，如采用單面布線，設(shè)置BottomLayer為Any（底層任意方向布線）、其它層NotUsed（不使用）；采用雙面布線時(shí)，設(shè)置TopLayer為Vertical（垂直布線），BottomLayer層為Horizontal（水平布線），其它層NotUsed（不使用）。一般在兩層以上的PCB布線中，布線層的走線方式可以選擇Automatic，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)設(shè)置相鄰層采用正交方式走線。,35,36,37,5.手工布線調(diào)整調(diào)整布線常常需要拆除以前的布線，PCB編輯器中提供有自動(dòng)拆線功能和撤消功能，當(dāng)設(shè)計(jì)者對(duì)自動(dòng)布線的結(jié)果不滿(mǎn)意時(shí)，可以使用該工具拆除電路板圖上的銅膜線而只剩下網(wǎng)絡(luò)飛線。撤消操作自動(dòng)拆線自動(dòng)拆線的菜單命令在“工具”“取消布線”的子菜單中,可以針對(duì)全部對(duì)象、網(wǎng)絡(luò)、連接、元件、Room空間拆除與元件連接的銅膜線。手工布線調(diào)整后的流水燈PCB如圖6-41所示。,38,39,七、淚滴使用,所謂淚珠滴，就是在印制導(dǎo)線與焊盤(pán)或過(guò)孔相連時(shí)，為了增強(qiáng)連接的牢固性，在連接處逐漸加大印制導(dǎo)線寬度。采用淚珠滴后，印制導(dǎo)線在接近焊盤(pán)或過(guò)孔時(shí)，線寬逐漸放大，形狀就象一個(gè)淚珠，如圖6-42所示。添加淚珠滴時(shí)要求焊盤(pán)要比線寬大，一般在印制導(dǎo)線比較細(xì)時(shí)可以添加淚珠滴。,淚珠滴,40,41,參數(shù)設(shè)置完畢，單擊“確認(rèn)”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)添加淚珠滴。圖6-44所示為添加淚珠滴的流水燈PCB，圖中針對(duì)所有焊盤(pán)添加導(dǎo)線型淚珠滴。,42,八、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）,設(shè)置DRC報(bào)告的內(nèi)容,DRC檢查的規(guī)則,43,各項(xiàng)規(guī)則設(shè)置完畢，單擊“運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查”