第22-23講PCB自動布線與流水燈PCB設(shè)計

1、 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 1PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計制作：制作： 福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 郭勇郭勇 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 2第第22-2322-23講講 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設(shè)計設(shè)計主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、一、流水燈產(chǎn)品介紹及設(shè)計說明流水燈產(chǎn)品介紹及設(shè)計說明二、元件預(yù)布局與二、元件預(yù)布局與裝載網(wǎng)絡(luò)表裝載網(wǎng)絡(luò)表三、三、元件自動布局及手工調(diào)整元件自動布局及手工調(diào)整四、四、PCBPCB預(yù)布線預(yù)布線五、自動布線規(guī)則設(shè)置五、自動布線規(guī)則設(shè)置六、自動布線及手工調(diào)整六、自動布線及手工調(diào)整七、淚滴使用七、淚滴使用八、設(shè)計規(guī)則檢查八、設(shè)計

2、規(guī)則檢查 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 3 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 4 流水燈常用于電子玩具和場所裝飾中，可以美化環(huán)流水燈常用于電子玩具和場所裝飾中，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境，渲染氣氛。本例中的流水燈電路采用雙面圓形PCBPCB，通過通過1616個環(huán)形排列的發(fā)光二極管進行流水顯示，發(fā)光二個環(huán)形排列的發(fā)光二極管進行流水顯示，發(fā)光二極管的顯示由微處理器極管的顯示由微處理器89C5189C51編程控制。編程控制。 一、流水燈產(chǎn)品介紹及設(shè)計說明一、流水燈產(chǎn)品介紹及設(shè)計說明 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 5 1. 1.設(shè)計前的準(zhǔn)備設(shè)計前的準(zhǔn)備 建立項目文件建立項目文

3、件“流水燈流水燈.PRJPCB”.PRJPCB”，根據(jù)圖，根據(jù)圖6-16-1繪繪制流水燈原理圖，元件的參數(shù)參考表制流水燈原理圖，元件的參數(shù)參考表6-16-1，對電路進行，對電路進行編譯，修改原理圖中的錯誤。編譯，修改原理圖中的錯誤。 參考圖參考圖6-2 6-2 ，設(shè)計，設(shè)計MC7805MC7805的臥式封裝的臥式封裝TO-220HTO-220H，相鄰焊盤間距。相鄰焊盤間距。 參考圖參考圖6-36-3設(shè)計復(fù)位按鈕的封裝設(shè)計復(fù)位按鈕的封裝SWSW，外型尺寸為，外型尺寸為6mm6mm6mm6mm。 根據(jù)表根據(jù)表6-16-1重新設(shè)置好各元件的封裝。重新設(shè)置好各元件的封裝。 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計

4、 6 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 7二、元件預(yù)布局與裝載網(wǎng)絡(luò)表二、元件預(yù)布局與裝載網(wǎng)絡(luò)表 1. 1.規(guī)劃規(guī)劃PCBPCB 采用公制規(guī)劃尺寸，采用公制規(guī)劃尺寸，PCBPCB的機械輪廓半徑的機械輪廓半徑51mm51mm，電氣輪廓電氣輪廓50mm50mm。 2. 2.放置螺絲孔放置螺絲孔 根據(jù)圖根據(jù)圖6-46-4所示的所示的位置，執(zhí)行菜單位置，執(zhí)行菜單“放放置置”“焊盤焊盤”，在圖，在圖示位置放置示位置放置3 3個個3mm3mm焊盤，焊盤，焊盤編號均設(shè)置為焊盤編號均設(shè)置為0 0。 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 8 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 9重復(fù)重復(fù)1616次，次，標(biāo)號依次加標(biāo)號依次加1 1

5、元件旋轉(zhuǎn)角元件旋轉(zhuǎn)角度度22.522.5 元件圓元件圓形排列形排列 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 10 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 11 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 12 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 13三、元件自動布局及手工調(diào)整三、元件自動布局及手工調(diào)整 1. 1.元件自動布局元件自動布局 在進行自動布局前，必須在禁布層（在進行自動布局前，必須在禁布層（Keep out Keep out LayerLayer）上規(guī)劃）上規(guī)劃PCBPCB的電氣邊界，然后才能載入網(wǎng)絡(luò)表文的電氣邊界，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)。件，預(yù)布局的元件必須設(shè)定為鎖定狀態(tài)。 執(zhí)行菜單執(zhí)行菜

6、單“工具工具”“放置元件放置元件”“自動布局自動布局”，屏幕彈出屏幕彈出“自動布局自動布局”對話框，如圖對話框，如圖6-126-12、6-136-13所示。所示。在元件較少在元件較少的電路中使的電路中使用用 在元件較多在元件較多的電路中使的電路中使用用 需設(shè)置參需設(shè)置參數(shù)數(shù) PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 14 自動布局的效果都不是很理想，存在較多不合理的自動布局的效果都不是很理想，存在較多不合理的地方，因此在自動布局后還要進行手工布局調(diào)整。地方，因此在自動布局后還要進行手工布局調(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，布局效果如圖框，布

7、局效果如圖6-146-14所示，各元件之間存在網(wǎng)絡(luò)飛線，所示，各元件之間存在網(wǎng)絡(luò)飛線，體現(xiàn)節(jié)點間連接關(guān)系，但它不是實際連線，布線時要用體現(xiàn)節(jié)點間連接關(guān)系，但它不是實際連線，布線時要用印制導(dǎo)線來代替。印制導(dǎo)線來代替。 2.2.手工布局調(diào)整手工布局調(diào)整 手工布局調(diào)整主要是通過移動元件、旋轉(zhuǎn)元件等方手工布局調(diào)整主要是通過移動元件、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。法合理地調(diào)整元件的位置，減少網(wǎng)絡(luò)飛線的交叉。 對于處于鎖定狀態(tài)的元件必須先在對于處于鎖定狀態(tài)的元件必須先在“元件屬性元件屬性”中中去除鎖定狀態(tài)才能移動。去除鎖定狀態(tài)才能移動。 布局調(diào)整結(jié)束后，執(zhí)行菜單布局調(diào)整結(jié)束后，執(zhí)

8、行菜單“查看查看”“顯示三維顯示三維PCBPCB板板”，顯示元件布局的，顯示元件布局的3D3D視圖，觀察元件布局是否合視圖，觀察元件布局是否合理。理。 手工布局調(diào)整后的流水燈電路如圖手工布局調(diào)整后的流水燈電路如圖6-156-15所示所示 。 自動布局自動布局效果不好效果不好 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 15四、四、PCBPCB預(yù)布線預(yù)布線 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 16頂層頂層露銅露銅底層底層覆銅覆銅 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 17 4. 4.鎖定預(yù)布線鎖定預(yù)布線 有些電路在自動布線前已經(jīng)針對某些網(wǎng)絡(luò)進行了有些電路在自動布線前已經(jīng)針對某些網(wǎng)絡(luò)進行了預(yù)布線，如果要在自動布線時保留這些預(yù)

9、布線，可以預(yù)布線，如果要在自動布線時保留這些預(yù)布線，可以在自動布線器選項中設(shè)置鎖定所有預(yù)布線。在自動布線器選項中設(shè)置鎖定所有預(yù)布線。 執(zhí)行菜單執(zhí)行菜單“自動布線自動布線”“設(shè)定設(shè)定”，屏幕彈出，屏幕彈出“SitusSitus布線策略布線策略”對話框，選中對話框下方的【鎖對話框，選中對話框下方的【鎖定全部預(yù)布線】復(fù)選框，鎖定全部預(yù)布線，單擊定全部預(yù)布線】復(fù)選框，鎖定全部預(yù)布線，單擊“OK”O(jiān)K”按鈕退出設(shè)置狀態(tài)。按鈕退出設(shè)置狀態(tài)。 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 18五、自動布線規(guī)則設(shè)置五、自動布線規(guī)則設(shè)置設(shè)計規(guī)則設(shè)計規(guī)則列表欄列表欄設(shè)計詳細(xì)設(shè)計詳細(xì)內(nèi)容欄內(nèi)容欄 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 19

10、 1. 1.電氣設(shè)計規(guī)則（電氣設(shè)計規(guī)則（ElectricalElectrical） 電氣設(shè)計規(guī)則是電氣設(shè)計規(guī)則是PCBPCB布線過程中所遵循的電氣方面的布線過程中所遵循的電氣方面的規(guī)則，主要用于規(guī)則，主要用于DRCDRC電氣校驗。共包含了電氣校驗。共包含了4 4個子規(guī)則。個子規(guī)則。 ClearanceClearance（安全間距規(guī)則設(shè)置）（安全間距規(guī)則設(shè)置） 安全間距規(guī)則用于設(shè)置安全間距規(guī)則用于設(shè)置PCBPCB上不同網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)線、焊盤、上不同網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)線、焊盤、過孔及覆銅等導(dǎo)電圖形之間的最小間距。通常情況下安過孔及覆銅等導(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造成電

11、路布局全間距越大越好，但是太大的安全間距會造成電路布局不夠緊湊，增加不夠緊湊，增加PCBPCB的尺寸，提高制板成本。的尺寸，提高制板成本。 安全間距通常設(shè)置為安全間距通常設(shè)置為10mil10mil20mil20mil（0.254mm0.254mm0.508mm0.508mm）。）。 用鼠標(biāo)左鍵單擊圖用鼠標(biāo)左鍵單擊圖6-196-19中的【中的【ClearanceClearance】規(guī)則，系】規(guī)則，系統(tǒng)默認(rèn)一個名稱為統(tǒng)默認(rèn)一個名稱為“Clearance”Clearance”的子規(guī)則，單擊該規(guī)則的子規(guī)則，單擊該規(guī)則名稱，顯示該規(guī)則的屬性設(shè)置信息，可以進行設(shè)置。名稱，顯示該規(guī)則的屬性設(shè)置信息，可以進行

12、設(shè)置。設(shè)置最小設(shè)置最小間距間距設(shè)置適用設(shè)置適用范圍范圍 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 20 Short-CircuitShort-Circuit（短路約束規(guī)則設(shè)置）（短路約束規(guī)則設(shè)置） 短路約束規(guī)則用于設(shè)置短路約束規(guī)則用于設(shè)置PCBPCB上的導(dǎo)線等對象是否允上的導(dǎo)線等對象是否允許短路。單擊圖許短路。單擊圖6-196-19中的【中的【Short-CircuitShort-Circuit】規(guī)則，系】規(guī)則，系統(tǒng)默認(rèn)一個名稱為統(tǒng)默認(rèn)一個名稱為“Short Circuit”Short Circuit”的子規(guī)則，單擊的子規(guī)則，單擊該規(guī)則名稱，顯示該規(guī)則的屬性設(shè)置信息，如圖該規(guī)則名稱，顯示該規(guī)則的屬性設(shè)置信

13、息，如圖6-216-21所所示。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，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)計時，這兩個地是屬于不同網(wǎng)絡(luò)的，但在電路設(shè)計在設(shè)計時，這兩個地是屬于不同網(wǎng)絡(luò)的，但在電路設(shè)計完成之前，設(shè)計者必須將這兩個地在某一點連接起來，完成之前，設(shè)計者必須將這兩個地在某一點連接起來，這就需要允許短路存在。為此可以針對兩個地線網(wǎng)絡(luò)單這就需要允許短路存在。為此可以針對兩個地線網(wǎng)絡(luò)單獨設(shè)置一個允許短路的規(guī)則，在兩個【匹配對象的位置】獨設(shè)置一個允許短路的規(guī)則，在兩個【匹

14、配對象的位置】區(qū)中分別選中數(shù)字地和模擬地，然后選中【允許短回路】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。復(fù)選框即可。不選中表不選中表示不允許示不允許短路短路 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 21 2. 2.布線設(shè)計規(guī)則（布線設(shè)計規(guī)則（RoutingRouting） 在在PCBPCB規(guī)則和約束編輯器的規(guī)則列表欄單擊【規(guī)則和約束編輯器的規(guī)則列表欄單擊【RoutingRouting】項，系統(tǒng)展開所有的布線設(shè)計規(guī)則列表，共包含了項，系統(tǒng)展開所有的布線設(shè)計規(guī)則列表，共包含了7 7個子個子規(guī)則，主要的子規(guī)則說明如下。規(guī)則，主要的子規(guī)則說明如下。 WidthWidth（導(dǎo)線寬度限制規(guī)則）

15、（導(dǎo)線寬度限制規(guī)則） 導(dǎo)線寬度限制規(guī)則用于設(shè)置自動布線時印制導(dǎo)線的寬導(dǎo)線寬度限制規(guī)則用于設(shè)置自動布線時印制導(dǎo)線的寬度范圍，可以定義最小寬度（度范圍，可以定義最小寬度（Min WidthMin Width）、最大寬度）、最大寬度（Max WidthMax Width）和優(yōu)選尺寸（）和優(yōu)選尺寸（Preferred WidthPreferred Width），單擊每），單擊每個寬度欄并鍵入數(shù)值即可對其進行設(shè)置，如圖個寬度欄并鍵入數(shù)值即可對其進行設(shè)置，如圖6-226-22所示。所示。 在實際使用中，通常會針對不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置不同的線在實際使用中，通常會針對不同的網(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)

16、的線寬，此時可以建立新的寬限制規(guī)則，特別是地線網(wǎng)絡(luò)的線寬，此時可以建立新的線寬限制規(guī)則。線寬限制規(guī)則。 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 22設(shè)置適用設(shè)置適用范圍范圍設(shè)置線寬設(shè)置線寬大小限制大小限制 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 23 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 24 1.Clearance Constraint1.Clearance Constraint（間距限制規(guī)則）（間距限制規(guī)則） 圖圖7-277-27中選中中選中Clearance ConstraintClearance Constraint，進入間距限，進入間距限制規(guī)則設(shè)置。該規(guī)則用來限制具有導(dǎo)電特性的圖件之間制規(guī)則設(shè)置。該規(guī)則用來限制

17、具有導(dǎo)電特性的圖件之間的最小間距，在對話框的右下角有三個按鈕。的最小間距，在對話框的右下角有三個按鈕。 AddAdd按鈕。用于新建間距限制規(guī)則，單擊后出現(xiàn)圖按鈕。用于新建間距限制規(guī)則，單擊后出現(xiàn)圖7-287-28所示的對話框。左邊一欄用于設(shè)置規(guī)則適用的范圍，所示的對話框。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)計規(guī)則的參數(shù)，右邊一欄是設(shè)置設(shè)計規(guī)則的參數(shù)，ConnectiveConnective下拉列表下拉列表框設(shè)置適用網(wǎng)絡(luò)?？蛟O(shè)置適用網(wǎng)絡(luò)。 設(shè)置完畢，單擊設(shè)置完畢，單擊OKOK按鈕，完成間距設(shè)計規(guī)則的設(shè)定，按鈕，完成間距設(shè)計規(guī)則的設(shè)定，設(shè)定好的內(nèi)容將出現(xiàn)在設(shè)計規(guī)則對話框下方的具體內(nèi)容設(shè)

18、定好的內(nèi)容將出現(xiàn)在設(shè)計規(guī)則對話框下方的具體內(nèi)容一欄中。一欄中。 DeleteDelete按鈕。用于刪除選取的規(guī)則。按鈕。用于刪除選取的規(guī)則。 PropertiesProperties按鈕。用于修改設(shè)計規(guī)則參數(shù)，修改按鈕。用于修改設(shè)計規(guī)則參數(shù)，修改后的內(nèi)容會出現(xiàn)在具體內(nèi)容欄中。后的內(nèi)容會出現(xiàn)在具體內(nèi)容欄中。 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 25適用范圍適用范圍GND線寬大小線寬大小0.75mm PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 26 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 27 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 28雙面布線雙面布線若單面布線若單面布線,則則只選中只選中Bottom Layer PCBPCB輔助設(shè)計

19、輔助設(shè)計 29 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 30 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 31 本例中布線設(shè)計規(guī)則設(shè)置主要內(nèi)容如下。本例中布線設(shè)計規(guī)則設(shè)置主要內(nèi)容如下。 安全間距規(guī)則設(shè)置：安全間距規(guī)則設(shè)置：0.254mm0.254mm，適用于全部對象；，適用于全部對象； 短路約束規(guī)則：不允許短路；短路約束規(guī)則：不允許短路； 導(dǎo)線寬度限制規(guī)則：導(dǎo)線寬度限制規(guī)則：GNDGND的線寬為的線寬為0.75mm0.75mm，VCCVCC的的線寬為線寬為0.65mm0.65mm，其它信號線的線寬為，其它信號線的線寬為0.5mm0.5mm，優(yōu)先級依，優(yōu)先級依次降低；次降低； 布線層規(guī)則：雙面布線；布線層規(guī)則：雙面布線

20、； 布線轉(zhuǎn)角規(guī)則：布線轉(zhuǎn)角規(guī)則：4545拐彎；拐彎； 其它規(guī)則選擇默認(rèn)。其它規(guī)則選擇默認(rèn)。 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 32 在在PCBPCB設(shè)計界面中，執(zhí)行菜單設(shè)計界面中，執(zhí)行菜單“自動布線自動布線”“全部全部對象對象”，屏幕彈出，屏幕彈出“SitusSitus布線策略布線策略”對話框，如圖對話框，如圖6-336-33所示。所示。 六、自動布線及手工調(diào)整六、自動布線及手工調(diào)整 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 33 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 34 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 35 布線時應(yīng)根據(jù)實際要求設(shè)置布線層的走線方式，布線時應(yīng)根據(jù)實際要求設(shè)置布線層的走線方式，如采用單面布線，設(shè)置如采

21、用單面布線，設(shè)置Bottom LayerBottom Layer為為AnyAny（底層任意（底層任意方向布線）、其它層方向布線）、其它層Not UsedNot Used（不使用）；采用雙面（不使用）；采用雙面布線時，設(shè)置布線時，設(shè)置Top LayerTop Layer為為VerticalVertical（垂直布線），（垂直布線），Bottom LayerBottom Layer層為層為HorizontalHorizontal（水平布線），其它層（水平布線），其它層Not UsedNot Used（不使用）。（不使用）。 一般在兩層以上的一般在兩層以上的PCBPCB布線中，布線層的走線方式布線中

22、，布線層的走線方式可以選擇可以選擇AutomaticAutomatic，系統(tǒng)會自動設(shè)置相鄰層采用正交，系統(tǒng)會自動設(shè)置相鄰層采用正交方式走線。方式走線。 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 36 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 37 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 38 5. 5.手工布線調(diào)整手工布線調(diào)整 調(diào)整布線常常需要拆除以前的布線，調(diào)整布線常常需要拆除以前的布線，PCBPCB編輯器中編輯器中提供有自動拆線功能和撤消功能，當(dāng)設(shè)計者對自動布提供有自動拆線功能和撤消功能，當(dāng)設(shè)計者對自動布線的結(jié)果不滿意時，可以使用該工具拆除電路板圖上線的結(jié)果不滿意時，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。的

23、銅膜線而只剩下網(wǎng)絡(luò)飛線。 撤消操作撤消操作 自動拆線自動拆線 自動拆線的菜單命令在自動拆線的菜單命令在“工具工具”“取消布線取消布線”的子菜單中的子菜單中, ,可以針對全部對象、網(wǎng)絡(luò)、連接、元件、可以針對全部對象、網(wǎng)絡(luò)、連接、元件、RoomRoom空間拆除與元件連接的銅膜線?？臻g拆除與元件連接的銅膜線。 手工布線調(diào)整后的流水燈手工布線調(diào)整后的流水燈PCBPCB如圖如圖6-416-41所示。所示。 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 39 PCBPCB輔助設(shè)計輔助設(shè)計 40七、淚滴使用七、淚滴使用 所謂淚珠滴，就是在印制導(dǎo)線與焊盤或過孔相連時，所謂淚珠滴，就是在印制導(dǎo)線與焊盤或過孔相連時，為了增強連接的牢固性，在連接處逐漸加大印制導(dǎo)線寬為了增強連接的牢固性，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)線在接近焊盤或過孔時，線度。采用淚珠滴后，印制導(dǎo)線在接近焊盤或過孔時，線寬逐漸放大，形狀就象一個淚珠，如圖寬逐漸放大