PCB圖雙面布線設(shè)計方案.ppt

1、,第12章 PCB圖雙面布線設(shè)計 12.1 創(chuàng)建PCB圖文件 12.2 裝載元件封裝庫 12.4 自動布線,12.1 創(chuàng)建PCB圖文件,第3章我們已經(jīng)創(chuàng)建了“振蕩器和積分器.ddb”設(shè)計數(shù)據(jù)庫，并進行了振蕩器和積分器電路原理圖設(shè)計。本章我們接著設(shè)計振蕩器和積分器PCB圖。,打開“振蕩器和積分器.ddb”設(shè)計數(shù)據(jù)庫 執(zhí)行菜單命令“FileOpen”，即可進入“Open Design Database”對話框，在查找范圍（I）右側(cè)的方框中輸入振蕩器和積分器.ddb所在的路徑，在編輯框中選中“振蕩器和積分器.ddb”，如下圖所示。然后單擊“打開”按鈕即可。,使用向?qū)陆≒CB文件 1）執(zhí)行菜單命令“

2、FileNew”，打開新建文件對話框，選擇“Wizards” 選項卡，如下圖所示。,2）雙擊對話框中的“Printed Circuit Board Wizard”創(chuàng)建PCB向?qū)D標(biāo)，或者先單擊該圖標(biāo)，然后單擊“OK”按鈕，進入向?qū)У牡谝徊?。見左下圖. 3）在左下圖對話框中單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊?。見右下圖.,4）在對話框中，共有10種PCB類型可供選擇。振蕩器和積分器電路板可以選用“Custom made Board”（自定義板）選項，然后單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊健?5）在上頁對話框中，可定義電路板的尺寸、形狀，定義邊界層、尺寸層、連線寬、尺寸線寬、板邊緣與邊界線之

3、間距離等。下面是一些可選項，包括標(biāo)題欄、字串、尺寸線、挖角、開孔等。選擇完成后，單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊健?6）如上頁圖中要求定義所創(chuàng)建的PCB板的輪廓，可以在圖上修改各個邊的數(shù)據(jù)。輸入完成后，單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊健?7）在上頁對話框中，輸入有關(guān)所創(chuàng)建的PCB圖的一些說明信息，而所填寫的資料將被放在電路板的機械層里。輸入完成后，單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊健?8）在上頁對話框中，設(shè)定電路板的工作層數(shù)以及電源/地層的數(shù)目，這里我們設(shè)置為兩層。設(shè)定完成后，單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊健?9）在上頁對話框中，選擇過孔的類型，第一項“Thruhole

4、 Vias only”表示過孔穿過所有板層，第二項“Blind and Buried Vias only”表示過孔為盲孔，不穿透電路板。選擇完成后，單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊健?10）在上頁對話框中，我們可以指定該電路板上以哪種元器件為主，“Surface-mount components”選項是以表面粘貼式元器件為主，而“Through-hole components”選項是以針腳式元器件為主。選擇完成后，單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊健?11）在上頁對話框中，設(shè)定連線和過孔的相關(guān)資料，輸入數(shù)據(jù)完成設(shè)置后，單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊健?12）在上頁對話框中，設(shè)

5、定是否作為模板保存，若要作為模板保存，則應(yīng)設(shè)置模板名稱和模板描述，單擊“Next”按鈕，進入向?qū)У南乱徊健?13）上頁對話框是向?qū)У淖詈笠徊?。用戶只需單擊“Finish”按鈕即可。 向?qū)ЫY(jié)束后，新建的PCB文件將處于打開狀態(tài)，如下圖所示。,12.2 裝載元件封裝庫,元件封裝庫的加載 在編輯PCB文件的狀態(tài)下，將設(shè)計管理器切換成到“Browse PCB”標(biāo)簽頁界面。在“Browse” 瀏覽欄，單擊右邊的下拉按鈕，打開下拉列表，這里選擇“Libraries (庫)”，如左下圖所示。單擊“Add/Remove (添加/刪除)”按鈕，將出現(xiàn)右下圖所示的關(guān)于引入庫文件的對話框。,選取庫文件的安裝目錄C:

6、Program Files Design Explorer99 SELibraryPCBGeneric FootPrints。再選取所要裝入的元件封裝庫文件:AdvPcb.ddb，而后單擊圖下面的“Add”按鈕，此文件就會出現(xiàn)在選擇的文件列表中。 元件封裝庫文件加載完成后，單擊“OK”按鈕，之后所加載的庫文件就會出現(xiàn)在 “Libraries”欄列表中。,瀏覽元件 如果要想知道所裝載的庫文件中是不是包含了振蕩器和積分器電路所有的元件，可以單擊 “Browse (瀏覽)”按鈕，便可得到下圖所示的瀏覽封裝庫元件對話框。,對話框中各項介紹如下： 1)Libraries可以選擇系統(tǒng)已經(jīng)加載的元件庫。單擊

7、右邊的下拉式按鈕便會看到所加載的元件庫，可選擇瀏覽。 2)Components可以選擇庫中的元件封裝在右邊預(yù)覽。其下的按鈕“Edit” (編輯)可對選中元件進行修改編輯；單擊 “Place” 按鈕，可將選擇的元件放置到編輯器中。 3)右邊的預(yù)覽區(qū)可以看到當(dāng)前選擇的元件封裝形式，非常直觀。按動“Zoom All (觀看整體)”、“Zoom In (放大)”和“Zoom Out (縮小)”按鈕可調(diào)整圖形的大小。 4)元件封裝和右邊的預(yù)覽區(qū)下面是所選擇瀏覽元件的尺寸和其上焊盤尺寸信息。 經(jīng)過比對，PCB FootPrints.Lib包含了振蕩器和積分器電路所有的元件封裝。,12.3 自動布局 自動布

8、局設(shè)計規(guī)則設(shè)置 在自動布局之前應(yīng)先設(shè)置設(shè)計規(guī)則： 1）執(zhí)行“DesignRules”菜單命令，也可以用熱鍵D、R完成。 2）在調(diào)出的對話框中用鼠標(biāo)單擊“Placement”標(biāo)簽，調(diào)出“Placement”選項頁面，如下圖所示。,元件自動布局的設(shè)計規(guī)則分為5類： （1）Component Clearance Constraint 為元件間距約束，用于設(shè)置元件間的最小距離以及元件之間的距離計算方法。見下圖.,（2） Component Orientations Rule 為元件方位約束，用于設(shè)置元件能夠放置的方位。用鼠標(biāo)雙擊該項，或先單擊選中該項，然后單擊“Add”按鈕，將出現(xiàn)下圖所示的對話框。,

9、（3）Nets Ignore 為指定元件自動布局時，可以忽略哪些網(wǎng)絡(luò)。忽略網(wǎng)絡(luò)可以加快自動布局的速度和提高布局質(zhì)量。用鼠標(biāo)雙擊該項，或選中該項之后單擊“Add”按鈕，可以調(diào)出下圖所示的設(shè)計規(guī)則對話框。,（4）“Permitted Layers Rule”為指定允許放置元件的工作層。在這里設(shè)置頂層放置元件。用鼠標(biāo)雙擊該項，或單擊該項之后單擊“Add”按鈕，將調(diào)出下圖所示的設(shè)計規(guī)則對話框。,（5）“Room Definition”為指定在布局時放置一個矩形區(qū)域規(guī)則。用鼠標(biāo)雙擊該項，或選中該項之后單擊“Add”按鈕，可以調(diào)出下圖所示的對話框。,網(wǎng)絡(luò)表的加載 1) 執(zhí)行“Design Load Net

10、s”命令，如左下圖所示。 調(diào)出右下圖所示的對話框。,2) 單擊對話框中“Browse (瀏覽)”按鈕，調(diào)出的下圖所示的網(wǎng)絡(luò)表選擇對話框，找到網(wǎng)絡(luò)表文件所在的位置，然后選中該網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)表文件（具有“.NET”的擴展名)，并單擊“OK”按鈕。,）單擊圖右上方的“Add(添加)”按鈕，并進行分析，同時將分析的結(jié)果列表于下方的列表框中，如下圖所示。,(2) 加載網(wǎng)絡(luò)表后常見的錯誤和警告： “Error: Footprint xxx not fount in Library”： 錯誤：封裝xxx沒有在庫中發(fā)現(xiàn)。此錯誤的原因是系統(tǒng)在加載的元件封裝庫中沒有發(fā)現(xiàn)元件的封裝形式，而且也沒有發(fā)現(xiàn)此元件可選的其他封裝

11、形式。這時，應(yīng)該用鼠標(biāo)單擊圖中“Cancel”按鈕，只要找到該元件所在的封裝庫文件，將其加載即可。,“Warning: Alternative footprint xxx”： 警告：封裝xxx管腳懸空。如果是原理圖中該管腳實際就沒有用到，就是空著的，就不必理會這個警告；如果該管腳用到了，現(xiàn)在系統(tǒng)提出了警告，你就應(yīng)該用鼠標(biāo)單擊圖12-30中“Cancel”按鈕，回到原理圖設(shè)計器，檢查一下該管腳上的布線，最后重新生成網(wǎng)絡(luò)表，重復(fù)加載網(wǎng)絡(luò)表操作。,“Error: Component not found”： 錯誤：沒有發(fā)現(xiàn)元件封裝。發(fā)生此錯誤的原因可能是沒有加載PCB元件庫文件，也可能是在原理圖設(shè)計時

12、沒有指定該元件的封裝形式。在這種情況下，應(yīng)該用鼠標(biāo)單擊圖12-30中“Cancel”按鈕，回到原理圖設(shè)計器，檢查一下是否某個元件沒有指定管腳封裝。最后重新生成網(wǎng)絡(luò)表，加載所需元件封裝庫文件，重復(fù)加載網(wǎng)絡(luò)表操作。,如果在加載網(wǎng)絡(luò)表時沒有出現(xiàn)錯誤信息，表示成功地加載了網(wǎng)絡(luò)表。這時單擊“Execute”按鈕，系統(tǒng)將把網(wǎng)絡(luò)表列出的所有元件放置到布局范圍中（此時光標(biāo)應(yīng)在布局范圍內(nèi)），如下圖所示。,從圖中可以看出，系統(tǒng)將所有載入的元件按類型排列在印制電路板的右側(cè)，由于顯示比例較小，元件的字符標(biāo)識不能正常顯示。 另外，網(wǎng)絡(luò)表還可以在原理圖編輯器中執(zhí)行菜單“Design (設(shè)計)”下的“Update Sche

13、matic(更新印制電路板)”菜單命令，利用“Synchronization(同步器)”進行加載。,執(zhí)行自動布局 1）執(zhí)行“ToolsAuto PlacementAuto Placer”，如下圖所示。,2）執(zhí)行命令后,調(diào)出下圖所示的對話框中，共有兩種自動布局方式：“Cluster Placer (成組布局方式)”和“Statistical Placer (統(tǒng)計布局方式)”。在這里，由于元件數(shù)目較少，因此采用“Cluster Placer”自動布局方式。,3）設(shè)置完成，單擊“OK”按鈕，退出對話框，系統(tǒng)開始自動布局。經(jīng)過自動布局后獲得的元件布局,如下圖所示。,調(diào)整布局 自動布局完成后，一般不能夠

14、完全達到我們的滿意。調(diào)整布局實際上就是用手工的方法重新放置元件。 經(jīng)過調(diào)整后的元件布局如下圖所示。,12.4 自動布線 自動布線設(shè)計規(guī)則設(shè)置 （1）執(zhí)行“DesignRules”菜單命令； （2) 在調(diào)出的對話框中用鼠標(biāo)單擊“Routing (布線)”標(biāo)簽，以調(diào)出“Routing”選項卡頁面，如下圖所示。,10個參數(shù)組分別介紹如下。 1）“Clearance Constraint” 為連線間距約束。如下圖所示。,在對話框中，右邊可以設(shè)置最小間距的數(shù)值和針對哪些網(wǎng)絡(luò)；左邊可以設(shè)置約束的有效范圍。 如“Layer (某信號層)”、“Object Kind (某類對象)”等等，每一個范圍選擇可能還需

15、要在其下面的欄中進行具體的設(shè)置。用戶可以根據(jù)自己的需要進行選擇，但在一般情況下，選擇“Whole Board (整個電路板)”即可。 設(shè)置完成后，單擊“OK”按鈕，返回原對話框，可以看出在其下面的列表中將增加一項連線間距約束。約束項的增加、修改和刪除等操作與設(shè)置自動布局規(guī)則時一樣。,2）“Routing Corners”為設(shè)置連線轉(zhuǎn)角方式規(guī)則。雙擊該項可增加一項連線轉(zhuǎn)角方式約束，下圖所示為該規(guī)則參數(shù)設(shè)置對話框。,3）“Routing Layers”為設(shè)置自動布線過程中哪些信號層可以使用。雙擊該項可以增加布線層約束規(guī)則，下圖所示對話框。,在對話框中，右邊列出了32個信號層，缺省情況下系統(tǒng)只應(yīng)用了

16、頂層和底層，其他30個中間信號層處于空閑狀態(tài)。每一個工作層的布線規(guī)則有多個選項，其中“Horizontal”表示以水平方向連線為主，“Vertical”表示以垂直方向連線為主，“Not Used”表示不在該信號層上連線。 對于雙面板，只能選擇“Horizontal”和“Vertical”，而且頂層和底層不能采用同一種布線規(guī)則. 對話框的左邊可以設(shè)置布線工作層約束規(guī)則的有效范圍，缺省為“Whole Board”。 設(shè)置完成后，單擊“OK”按鈕，返回原來對話框，在其下面的列表中將增加一項布線工作層約束。,4）“Routing Priority”為設(shè)置布線的優(yōu)先權(quán)規(guī)則，即布線的先后順序。雙擊該項可以

17、增加布線優(yōu)先權(quán)約束規(guī)則，如下圖所示對話框。,5）“Routing Topology”為設(shè)置布線的拓撲結(jié)構(gòu)，即以何種形狀進行布線。雙擊該項可以增加布線拓撲結(jié)構(gòu)約束規(guī)則，調(diào)出下圖所示的對話框。,6）“Routing Via Style”為設(shè)置自動布線過程中使用的過孔樣式。選中該項，單擊“Add”按鈕可以增加布線過孔樣式約束規(guī)則，調(diào)出下圖所示的對話框。,7）“SMD Neck-Down Constraint”為設(shè)置表面粘貼式焊盤頸狀收縮的設(shè)計規(guī)則。雙擊該項(或選中該項，單擊“Add”按鈕)，調(diào)出下圖所示對話框。,8）“SMD To Corner Constraint”為設(shè)置SMD 元件到導(dǎo)線轉(zhuǎn)角間的

18、最小距離限制設(shè)計規(guī)則。雙擊“SMD To Corner Constraint”項,調(diào)出下圖所示對話框。,9）“SMD To Plane Constraint”為設(shè)置表面粘貼式焊盤SMD中心到連接電源層的過孔或焊盤中心最小間距的設(shè)計規(guī)則。雙擊“SMD To Plane Constraint”項，調(diào)出下圖所示對話框。,10)“Width Constraint”為設(shè)置自動布線中使用連線的最小和最大寬度。用鼠標(biāo)雙擊“Width Constraint”項，調(diào)出下圖所示對話框。,提示： 在所有的10個參數(shù)組中，“Routing Layers (布線層)”是必須設(shè)置的。對于雙面板來說，頂層和底層只能選擇“H

19、orizontal (水平)”或“Vertical (垂直)”項，而且二者所選項最好不要相同。另外“Clearance Constraint (連線間距約束)”和“Width Constraint (連線寬度約束)”中至少設(shè)置一項，否則執(zhí)行自動布線時將出現(xiàn)錯誤或毫無結(jié)果。,自動布線還有一些布線選項可供設(shè)置。設(shè)置的操作步驟如下： (1) 執(zhí)行“Auto RouteSetup”菜單命令，如下圖所示。,(2) 在調(diào)出下圖所示的對話框中，主要是設(shè)置一些布線合格的選項開關(guān)。例如印制電路板上有存儲器件，應(yīng)將“Memory”項打開。一般情況下，使用系統(tǒng)的缺省值即可。 (3) 單擊“OK”按鈕，完成布線合格選

20、項的設(shè)置。,執(zhí)行自動布線 在自動布線設(shè)計規(guī)則設(shè)置完成后，就可以進行自動布線了。自動布線具有5種方式 : （1）全局布線(All) 執(zhí)行“Auto RouteAll”菜單命令，命令執(zhí)行后出現(xiàn)下圖所示結(jié)果。,（2）指定網(wǎng)絡(luò)布線(Net) 執(zhí)行“Auto RouteNet”菜單命令，命令執(zhí)行后光標(biāo)變成十字形狀，移動光標(biāo)到需要布線的網(wǎng)絡(luò)(焊盤或連接線)，并單擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)便開始自動對該網(wǎng)絡(luò)布線。如果單擊的是焊盤，可能會出現(xiàn)一個快捷菜單，如下圖所示。這時應(yīng)該選擇“Pad”菜單項或者“Connection”菜單項，而不能選擇“Component”菜單項。,（3）指定兩連接點之間布線(Connection

21、) 執(zhí)行“Auto RouteConnection”菜單命令，也可以用字母熱鍵A 、C 完成。命令執(zhí)行后移動光標(biāo)到需要布線的連接線，并單擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)便開始自動對該連接線布線。該連接線布完后，繼續(xù)選擇其他的連接線，直到布完所有的連接線。最后單擊鼠標(biāo)右鍵取消選擇連接線的布線命令狀態(tài)。,（4）指定元件布線(Component) 執(zhí)行“Auto RouteComponent”菜單命令，也可以用字母熱鍵A 、O 完成。命令執(zhí)行后移動光標(biāo)到需要布線的元件，并單擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)便開始自動對該元件的所有管腳布線。該元件布完后，繼續(xù)選擇其他的元件，直到布完所有的元件。最后單擊鼠標(biāo)右鍵取消選擇元件的布線狀態(tài)。

22、,（5） 指定區(qū)域布線(Area) 執(zhí)行“Auto RouteArea”菜單命令，也可以用字母熱鍵A 、R 完成。命令執(zhí)行后移動光標(biāo)到需要布線的元件左上角，并單擊鼠標(biāo)左鍵，然后拖動鼠標(biāo)使得出現(xiàn)的矩形框包含需要布線的元件，之后單擊鼠標(biāo)左鍵，以構(gòu)造一個布線區(qū)域，系統(tǒng)便開始自動對該區(qū)域的所有元件進行布線。該區(qū)域元件布完后，繼續(xù)選擇其他的布線區(qū)域，直到完成所有的元件布線。最后單擊鼠標(biāo)右鍵取消選擇元件布線命令狀態(tài)。,布線調(diào)整 雖然 Protel 99 SE的自動布線成功率幾乎高達100%，但是并不代表其布線的結(jié)果是合理的。實際上，自動布線的結(jié)果往往不能令人滿意，最典型的缺點就是布置的連線拐彎太多，有一些

23、布線甚至是舍近求遠。因此一個最后成型的能夠拿到制板廠制作印制電路板的PCB圖，經(jīng)常需要在自動布線后進行手工調(diào)整。 布線調(diào)整實際上就是對布線進行刪除、重布、移動等操作。,自動拆線功能集中有“Tools”菜單的下拉菜單中的“Un-Route”菜單項的子菜單中，如下圖所示。 自動拆線具有4種方式，分別為“All”、“Net”、“Connection”和“Component”，其功能與自動布線相反，為自動拆線。,保護預(yù)布線 在設(shè)計布線過程中，有時候可能需要事先布置一些導(dǎo)線，以滿足一些特殊要求，然后再利用系統(tǒng)的自動布線功能。這時候就需要對已布置的導(dǎo)線進行保護，以免受到自動布線的影響。,預(yù)先布置的連線必須

24、滿足以下條件： 1)其支線必須終止于過孔。 2)其終止于元件管腳時必須終止于管腳中心(焊盤內(nèi)孔范圍內(nèi))。 3)預(yù)先布置的連接線必須被完整地布線(即從網(wǎng)絡(luò)的一個元件管腳到另一個管腳)。 4)預(yù)先布置的網(wǎng)絡(luò)必須被完整地布線。 5)所有預(yù)先布置的連線必須滿足設(shè)計規(guī)則。例如如果有一個網(wǎng)絡(luò)同時使用了10mil和20mil的連線，則設(shè)置連線寬度約束時必須包含這兩個數(shù)值。 6)所有預(yù)先布置的連線必須具有“鎖定(Locked)”屬性。,要使預(yù)布的網(wǎng)絡(luò)連線具有“鎖定(Locked)”屬性，操作步驟如下： 1) 執(zhí)行“EditSelectNet”命令，也可用字母熱鍵E 、S 、N 完成。 2) 移動光標(biāo)需要保護的

25、網(wǎng)絡(luò)，單擊鼠標(biāo)左鍵，選中該網(wǎng)絡(luò)，使該網(wǎng)絡(luò)的連線處于高亮狀態(tài)。然后雙擊其中一條連線，調(diào)出連線屬性對話框。 3) 利用整體編輯方法，將選取部分設(shè)為“Locked (鎖定)”屬性(參見導(dǎo)線整體編輯方法)。,元件標(biāo)號標(biāo)注更新 通常情況下，設(shè)計原理圖時的元件序號排列順序，在設(shè)計印制電路板時隨著自動布局和手工調(diào)整，會使元件的排列變得雜亂無章，不利于電路板的目視檢查。所以，有些時候就要對部分元件標(biāo)號進行更新。,系統(tǒng)的重新編號功能操作如下: 1)執(zhí)行“ToolsRe-Annotate”菜單命令，出現(xiàn)下圖所示的對話框。,2) 按照不同的需要，選擇不同的工作方式，然后單擊“OK”按鈕確定，即可實現(xiàn)元件的重新編號。同時系統(tǒng)還會根據(jù)所定義的設(shè)置產(chǎn)生一個 ASCII