《電子線路CAD》課件-第8章

8.1PCB設(shè)計(jì)基本規(guī)則8.2網(wǎng)絡(luò)表的生成與加載8.3元件布局8.4電路板布線8.5PCB的手工調(diào)整8.6本章小結(jié)8.7習(xí)題8.1.1PCB設(shè)計(jì)流程

PCB設(shè)計(jì)的任務(wù)是針對具體的電路設(shè)計(jì)生成一套供PCB工藝加工的圖。PCB設(shè)計(jì)的一般流程如下：

1)繪制電路原理圖

這是電路板設(shè)計(jì)的第一步，主要完成電路原理圖的繪制，電路原理圖的仿真驗(yàn)證，還包括生成網(wǎng)絡(luò)表文件(Netlist)。在有些情況下也可不繪制原理圖，而直接設(shè)計(jì)PCB。8.1PCB設(shè)計(jì)基本規(guī)則

2)規(guī)劃電路板

在繪制PCB前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)有一個(gè)初步的規(guī)劃，如采用板材的物理尺寸、各元件的封裝形式及其安裝位置，以及采用幾層電路板等。這項(xiàng)工作極其重要，直接影響最終電路板的優(yōu)劣成敗。

3)設(shè)置參數(shù)

設(shè)置參數(shù)包括設(shè)置元件參數(shù)、板層參數(shù)和布線參數(shù)等。一般說來，有些參數(shù)用其默認(rèn)值即可，這些參數(shù)在第一次設(shè)置后幾乎無需修改。

4)加載網(wǎng)絡(luò)表文件(Netlist)及元件封裝

Netlist是電路板自動(dòng)布線的靈魂，也是電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)與印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接口。只有加載Netlist之后，才能完成電路板的自動(dòng)布線。

5)布局元件

布局元件由ProtelDXP自動(dòng)完成。規(guī)劃電路板并加載Netlist后，可由程序自動(dòng)加載元件并將元件布置在電路板邊框內(nèi)。因?yàn)樽詣?dòng)布局后往往還需要進(jìn)行一些調(diào)整，所以ProtelDXP也允許用戶手工布局，布局合理后才能進(jìn)行下一步的布線工作。

6)自動(dòng)布線

ProtelDXP采用了Altium公司最新的Situs布線技術(shù)，通過生成拓?fù)渎窂綀D的方式來解決自動(dòng)布線時(shí)遇到的困難。Situs拓?fù)渌惴ㄓ泻芨叩牟纪?，更接近于人工布線的效果。只要合理設(shè)置有關(guān)參數(shù)并布局元件，ProtelDXP自動(dòng)布線的成功率幾乎是100%。

7)手工調(diào)整

到目前為止，還沒有一種自動(dòng)布線軟件能夠完美到不需手工調(diào)整的地步。自動(dòng)布線結(jié)束后，往往存在令人不滿意之處，需要手工調(diào)整。

8)保存及輸出文件

完成電路板布線后，保存完成的PCB文件。然后利用圖形輸出設(shè)備，如打印機(jī)或繪圖儀等輸出電路圖的布線圖。8.1.2元件的布局

要想獲得性能優(yōu)越的電路板，除了好的電路原理圖設(shè)計(jì)外，PCB上元件的布局也是非常重要的，元件布局的基本規(guī)則如下。

(1)特殊元件位置的確定。

盡可能縮短高頻元件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。

某些元件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路，帶強(qiáng)電的元件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。

重量超過15g的元件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。

對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。另外，應(yīng)留出印制板的定位孔和固定支架所占用的位置。

(2)根據(jù)電路的功能單元對電路的全部元件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則。

按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。

以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元件之間的引線和連接。

對于高頻電路，要考慮元件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元件平行排列。這樣，不但美觀，而且焊接容易，易于批量生產(chǎn)。

位于電路板邊緣的元件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3∶2或4∶3。電路板面尺寸大于200mm×150mm時(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度。8.1.3PCB的抗干擾措施

1．去耦電容配置

PCB設(shè)計(jì)中經(jīng)常在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙?，以減少電源對信號(hào)的干擾以及信號(hào)之間的相互干擾。去耦電容的一般配置原則如下：

(1)電源輸入端跨接10～100μF的電解電容器。

(2)原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每4～8個(gè)芯片布置一個(gè)1～10pF的鉭電容。

(3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的元件，如RAM、ROM存儲(chǔ)元件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入去耦電容。

(4)電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。此外應(yīng)注意兩點(diǎn)：在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)，操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流；電阻一般取1～2kΩ，電容一般取2.2～47μF。

2．電源和地

印制電路板的電源和地對電路性能影響很大，設(shè)計(jì)中的一些基本規(guī)則如下。

(1)電源線設(shè)計(jì)根據(jù)印制電路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。

(2)地線設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下基本原則：

數(shù)字地與模擬地分開，若電路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。

低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀的大面積銅箔。

接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很細(xì)的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪聲性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2mm以上。

只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路構(gòu)成的閉環(huán)能提高抗噪能力。CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對不使用的端口要接地或接正電源。8.2.1網(wǎng)絡(luò)表文件(Netlist)生成

設(shè)計(jì)好原理圖并仿真驗(yàn)證無誤后就可以生成網(wǎng)絡(luò)表文件了。下面以一個(gè)具體控制電路的例子來說明網(wǎng)絡(luò)表文件的生成過程，繪制好的原理圖如圖8-1所示。8.2網(wǎng)絡(luò)表的生成與加載圖8-1繪制好的原理圖在原理圖編輯器中選擇菜單命令“Design\Netlist\Protel”，執(zhí)行該命令后系統(tǒng)將生成一個(gè)與原理圖對應(yīng)的Netlist網(wǎng)絡(luò)表文件，如圖8-2所示。圖8-2生成的網(wǎng)絡(luò)表文件8.2.2裝載網(wǎng)絡(luò)表文件

利用上一章的方法規(guī)劃好電路板后，就可以加載網(wǎng)絡(luò)表文件Netlist了。具體步驟如下：

(1)在原理圖編輯器中選擇“Design\UpdatePCBPCB1.PcbDoc”(這里假設(shè)方才建立的PCB文件名為PCB1.PcbDoc)命令，顯示如圖8-3所示的EngineeringChangeOrder窗口。圖8-3EngineeringChangeOrder窗口

(2)單擊ValidateChanges按鈕，系統(tǒng)逐項(xiàng)執(zhí)行所提交的修改，并在Status欄中顯示加載的元件是否正確，如圖8-4所示。

(3)修改出現(xiàn)的錯(cuò)誤直至全部正確后單擊ExecuteChanges按鈕，將元件封裝和網(wǎng)絡(luò)添加到PCB編輯器中。關(guān)閉EngineeringChangeOrder窗口，即可看到Netllist和元件已經(jīng)加載到電路板中，如圖8-5所示。圖8-4執(zhí)行修改后的EngineeringChangeOrder窗口圖8-5加載Netlist后的電路板加載網(wǎng)絡(luò)表文件后，接下來就要把元件裝入工作區(qū)，即對電路板進(jìn)行布局。ProtelDXP提供了強(qiáng)大的自動(dòng)布局功能，可以方便地完成布局工作。8.3元件布局

8.3.1元件的自動(dòng)布局

具體操作如下：

(1)在PCB編輯器環(huán)境中執(zhí)行菜單命令“Tools\AutoPlacement\AutoPlacer”，系統(tǒng)顯示如圖8-6所示的自動(dòng)布局對話框，系統(tǒng)提供了兩種自動(dòng)布局方式。

ClusterPlacer：按簇布局方式。這種布局方式按照元件的連通屬性分為不同的簇，然后進(jìn)行幾何布局。這種布局方式適合于元件數(shù)量較少的PCB制作。

StatisticalPlacer：統(tǒng)計(jì)布局方式。這種方式采用統(tǒng)計(jì)算法來決定元件的位置，以便使元件之間的導(dǎo)線最短。當(dāng)元件數(shù)量較多時(shí)，通常采用統(tǒng)計(jì)布局方式。圖8-6AutoPlace對話框

(2)設(shè)置好自動(dòng)布局方式后單擊OK鍵開始自動(dòng)布局，根據(jù)電路的復(fù)雜程度布局的時(shí)間長短不一。布局結(jié)束后的電路板如圖8-7所示?？梢钥吹?，所有元件都已布置到電路板的電氣邊界內(nèi)了。圖8-7自動(dòng)布局后的電路板8.3.2手工調(diào)整元件布局

可以看出，自動(dòng)布局后的電路板上的元件還是很擁擠和零亂的，因此接下來還需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。

規(guī)劃好元件在電路板上的大致位置后就可以手動(dòng)調(diào)整布局操作了，進(jìn)行元件布局通常涉及到元件的選取、元件位置的移動(dòng)、元件的旋轉(zhuǎn)、元件標(biāo)注的修改和元件的刪除等操作。

1)選取元件

手工調(diào)整元件的布局前，首先應(yīng)選中元件，然后才能進(jìn)行元件的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)等操作。選中元件最簡單的方法是拖動(dòng)鼠標(biāo)，直接將元件放在鼠標(biāo)拖動(dòng)出來的矩形框中。系統(tǒng)也提供了專門的選取對象和釋放對象的命令，選取對象的菜單命令為“Edit\Select”，相應(yīng)的釋放元件的菜單命令為“Edit\Deselect”。

2)移動(dòng)元件

想要移動(dòng)元件，最簡單的方法就是用鼠標(biāo)拖動(dòng)。具體方法是：首先用鼠標(biāo)單擊需要移動(dòng)的元件，此時(shí)元件的顏色發(fā)生改變，光標(biāo)變?yōu)樾∈中?，表明元件已被選中，如圖8-8所示。然后按住鼠標(biāo)左鍵，此時(shí)的光標(biāo)變?yōu)榇笫中危蟿?dòng)鼠標(biāo)，光標(biāo)會(huì)帶著被選中的元件移動(dòng)，將元件移動(dòng)到合適的位置，松開鼠標(biāo)左鍵即可，如圖8-9所示。

圖8-8元件選擇

圖8-9元件移動(dòng)

3)旋轉(zhuǎn)元件

需要旋轉(zhuǎn)元件時(shí)首先利用上面的方法選中元件，接著執(zhí)行菜單命令“Edit\Move\RotateSelection”，系統(tǒng)將彈出如圖8-10所示的“旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置”對話框。圖8-10旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置對話框設(shè)定了角度后，單擊“OK”按鈕，系統(tǒng)將提示用戶在圖紙上選取旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)用戶用鼠標(biāo)在圖紙上選定了一個(gè)旋轉(zhuǎn)基點(diǎn)后，選中的元件就實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)。

還可以使用與操作原理圖元件類似的方法來旋轉(zhuǎn)電路板中的元件，具體操作為：首先單擊鼠標(biāo)選擇元件，并按住鼠標(biāo)，然后單擊Space鍵，每單擊一次，元件即可以旋轉(zhuǎn)90°。

4)排列元件

為了使電路板上的元件排列更加整齊，就需要對元件的分布重新排列。選擇需要調(diào)整的元件，然后執(zhí)行菜單命令“Tools\InteractivePlacement”級(jí)聯(lián)菜單中的相應(yīng)選項(xiàng)，也可單擊如圖8-11所示的ComponentPlacement工具欄中的相應(yīng)按鈕來實(shí)現(xiàn)元件的排列。圖8-11元件排列工具欄

常用的選項(xiàng)意義如下：

AlignLeft：將所選元件與最左邊的元件對齊，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

CenterHorizontal：所選元件按元件的水平中心線對齊，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

AlignRight：將所選元件與最右邊的元件對齊，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

MakeHorizontalSpacingEqual：將所選元件水平平鋪，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

IncreaseHorizontalSpacing：增加所選元件的水平間距，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

DecreaseHorizontalSpacing：減小所選元件的水平間距，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

AlignTop：將所選元件與最頂部的元件對齊，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

CenterVertical：將所選元件按元件的垂直中心線對齊，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

AlignBottom：將所選元件與最底部的元件對齊，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

MakeVerticalSpacingEqual：將所選元件垂直平鋪，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

IncreaseVerticalSpacing：將所選元件的垂直間距增大，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

DecreaseVerticalSpacing：將所選元件的垂直間距減小，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

ArrangeComponentswithinRoom：將所選元件在空間定義內(nèi)部排列，相應(yīng)的工具欄按鈕為；

ArrangeComponentswithinInsideArea：將所選元件在一個(gè)選定區(qū)域內(nèi)部排列，相應(yīng)的工具欄按鈕為。

5)調(diào)整元件標(biāo)注

元件標(biāo)注不合適雖然不影響電路的正確性，但為電路的安裝和調(diào)試帶來不便，并影響電路板的美觀，因此有時(shí)需要對元件標(biāo)注進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整元件標(biāo)注時(shí)，可雙擊標(biāo)注字符串，系統(tǒng)彈出如圖8-12所示的Designator對話框。調(diào)整其中的參數(shù)如Text、Width、Height、Rotation等屬性就可以對元件標(biāo)注進(jìn)行調(diào)整。手動(dòng)調(diào)整好布局后的電路板如圖8-13所示。圖8-12Designator對話框圖8-13手動(dòng)調(diào)整好布局后的電路板8.3.3元件和導(dǎo)線的刪除

1)元件的刪除

當(dāng)圖形中的某個(gè)元件不需要時(shí)，可以對其進(jìn)行刪除。刪除元件可以使用Edit菜單中的兩個(gè)刪除命令，即Clear和Delete命令。

Clear命令的功能是刪除已選取的元件。啟動(dòng)Clear命令之前需要選取元件，啟動(dòng)Clear命令之后，已選取的元件立刻被刪除。

Delete命令的功能也是刪除元件，只是啟動(dòng)Delete命令之前不需要選取元件，啟動(dòng)Delete命令后，光標(biāo)變成十字狀，將光標(biāo)移到所要?jiǎng)h除的元件上單擊鼠標(biāo)，即可刪除元件。

2)導(dǎo)線段的刪除

導(dǎo)線段的刪除：刪除導(dǎo)線段時(shí)，可以選中所要?jiǎng)h除的導(dǎo)線段，然后按Delete按鈕，即可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線段的刪除。另外，還可以使用菜單命令。執(zhí)行菜單命令“Edit\Delete”，光標(biāo)變成十字狀，將光標(biāo)移到任意一個(gè)導(dǎo)線段上，光標(biāo)上出現(xiàn)小圓點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)，即可刪除該導(dǎo)線段。兩焊盤間導(dǎo)線的刪除：執(zhí)行菜單命令“Edit\Select\PhysicalConnection”，光標(biāo)變成十字狀。將光標(biāo)移到連接兩焊盤的任意一個(gè)導(dǎo)線段上，光標(biāo)上出現(xiàn)小圓點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)，可將兩焊盤間所有的導(dǎo)線段選中，然后按Ctrl+Delete按鍵，即可將兩焊盤間的導(dǎo)線刪除。

刪除相連接的導(dǎo)線：執(zhí)行菜單命令“Edit\Select\ConnectedCopper”，光標(biāo)變成十字狀。將光標(biāo)移到其中一個(gè)導(dǎo)線段上，光標(biāo)上出現(xiàn)小圓點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)，可將所有具有連接關(guān)系的導(dǎo)線選中，然后按Ctrl+Delete按鍵，即可刪除連接的導(dǎo)線。刪除同一網(wǎng)絡(luò)的所有導(dǎo)線：執(zhí)行菜單命令“Edit\Select\Net”，光標(biāo)變成十字狀。將光標(biāo)移到網(wǎng)絡(luò)上的任意一個(gè)導(dǎo)線段上，光標(biāo)上出現(xiàn)小圓點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)，可將網(wǎng)絡(luò)上所有導(dǎo)線選中，然后按Ctrl+Delete按鍵，即可刪除網(wǎng)絡(luò)的所有導(dǎo)線。調(diào)整好電路板上元件的布局后就可以進(jìn)行下一步的布線操作了，布線的方法以及布線的結(jié)果對PCB的性能影響也很大，一般布線要遵循以下原則：

(1)輸入和輸出端的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好添加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。

8.4電?路?板?布?線

(2)印制板導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。

對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.2～0.3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用較寬的線，尤其是電源線和地線。

導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小于8mil。

(3)印制板導(dǎo)線拐彎一般取圓弧形，而直角或尖角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀。這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。8.4.1設(shè)定布線參數(shù)

在開始布線之前，必須先設(shè)定必要的布線參數(shù)，例如不同導(dǎo)線的寬度、焊盤的大小、過孔類型、阻焊膜和助焊膜參數(shù)等。

在PCB編輯環(huán)境下執(zhí)行菜單命令“Design\Rules”，或在PCB設(shè)計(jì)窗口中單擊鼠標(biāo)左鍵，在彈出的菜單中選擇Rules選項(xiàng)，系統(tǒng)彈出如圖8-14所示的布線參數(shù)設(shè)置對話框。圖8-14布線參數(shù)設(shè)置對話框布線參數(shù)設(shè)置對話框左側(cè)的設(shè)計(jì)規(guī)則欄中包括Routing(布線規(guī)則)、Electrical(電氣規(guī)則)、SMT(表貼規(guī)則)、Mask(阻焊膜和助焊膜規(guī)則)、Testpoint(測試點(diǎn))等項(xiàng)，單擊打開對應(yīng)的設(shè)置項(xiàng)，修改其中的參數(shù)即可完成相應(yīng)的設(shè)置。

常用的布線規(guī)則包括Width(走線寬度)、RoutingTopology(布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))、RoutingPriority(布線優(yōu)先級(jí))、RoutingLayers(布線工作層)、RoutingCorners(布線拐角模式)、RoutingViaStyle(過孔的類型)和FanoutControl(輸出控制)、Clearance(走線間距約束)。

1．走線寬度(Width)

走線寬度用來設(shè)置走線時(shí)的寬度參數(shù)，例如最大、最小和推薦寬度等。

在圖8-14所示對話框中，鼠標(biāo)單擊選項(xiàng)Routing，打開其子目錄，然后在Width選項(xiàng)上單擊右鍵從快捷菜單中選擇NewRule命令，如圖8-15所示，系統(tǒng)將生成一個(gè)新的寬度約束Width_1，然后使用鼠標(biāo)單擊新生成的寬度約束，系統(tǒng)將會(huì)彈出如圖8-16所示的寬度約束對話框。圖8-15Width快捷菜單圖8-16寬度約束對話框這里我們想建立一個(gè)新的線寬約束，將電源和地線加寬，這在通常的PCB設(shè)計(jì)中是經(jīng)常遇到的，例如規(guī)定電源VCC和地GND的線寬為40mil。對話框中的Name編輯框中輸入VCC/GND，然后選中WheretheFirstobjectmatches單元中的Net項(xiàng)。點(diǎn)擊All按鈕旁邊的下拉列表，里面列出本PCB電路中所有的有效網(wǎng)絡(luò)連接，從中選擇VCC，這時(shí)在FullQuery框中會(huì)顯示InNet('VCC')，如圖8-17所示。然后分別設(shè)置PreferredWidth(推薦寬度)為40mil；MinWidth(最小寬度)為40mil；MaxWidth(最大寬度)為40mil。圖8-17新建VCC/GND約束下面使用QueryBuilder將范圍擴(kuò)展為包括GND網(wǎng)絡(luò)。首先選中Advanced(Query)，然后單擊QueryBuilder按鈕。此時(shí)將彈出如圖8-18所示的QueryHelper對話框。圖8-18QueryHelper對話框點(diǎn)擊Query框中InNet('VCC')的右邊，然后點(diǎn)擊or按鈕。此時(shí)Query單元的內(nèi)容變?yōu)镮nNet('VCC')or，單擊PCBFunctions類的MembershipChecks，雙擊Name單元的InNet選項(xiàng)，此時(shí)Query框中顯示為InNet('VCC')orInNet()，在彈出的網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)中選擇GND以添加GND網(wǎng)絡(luò)的名稱，并使用單引號(hào)“''”包含GND。此時(shí)Query框的內(nèi)容變?yōu)镮nNet('VCC')orInNet('GND')。單擊CheckSyntax按鈕，檢查表達(dá)式的正確與否，如果存在錯(cuò)誤則進(jìn)行修正。最后單擊OK按鈕關(guān)閉QueryHelper對話框。此時(shí)在FullQuery框的范圍就更新為新的內(nèi)容。

設(shè)置了寬度規(guī)則后，當(dāng)用手工布線或使用自動(dòng)布線器時(shí)，除了GND和VCC的導(dǎo)線為40mil外，其余所有的導(dǎo)線均為12mils。需要說明的是：在ProtelDXP設(shè)計(jì)規(guī)則中，可以對同一個(gè)對象定義同類型的多個(gè)規(guī)則，每一個(gè)規(guī)則的應(yīng)用對象只適用于規(guī)則的范圍內(nèi)，規(guī)則系統(tǒng)使用預(yù)定義等級(jí)來決定將哪個(gè)規(guī)則被應(yīng)用到對象。例如，可能有一個(gè)對整個(gè)板的寬度約束規(guī)則(即所有的導(dǎo)線都必須是這個(gè)寬度)，而對接地網(wǎng)絡(luò)可以有另一個(gè)寬度約束規(guī)則，這個(gè)規(guī)則忽略前一個(gè)規(guī)則。

2．間距約束(Clearance)

該項(xiàng)規(guī)則用于設(shè)置走線與其它對象之間的最小距離。將光標(biāo)移動(dòng)到Electrical的Clearance處單擊鼠標(biāo)右鍵，然后從快捷菜單中選取Newrule命令，即生成一個(gè)新的走線間距約束Clearance_1，然后單擊該新的走線間距約束，即可進(jìn)入“安全間距設(shè)置”對話框，如圖8-19所示。用戶也可以雙擊Clearance_1選項(xiàng)，系統(tǒng)也會(huì)彈出該對話框。該對話框可以設(shè)置本規(guī)則適用的范圍，可以分別在WheretheFirst/SecondobjectMatches兩個(gè)選擇框中選擇規(guī)則匹配的對象，一般可以指定為整個(gè)電路板(All)，也可以分別指定。MinimumClearance(最小間距)編輯框用來設(shè)置圖元之間的最小間距。圖8-19間距約束設(shè)置

3．設(shè)置布線工作層(RoutingLayers)

布線工作層用來設(shè)置在自動(dòng)布線過程中哪些信號(hào)層可以使用。選中RoutingLayers選項(xiàng)，然后單擊鼠標(biāo)右鍵，從快捷菜單中選擇NewRule命令，則生成新的布線工作層規(guī)則。單擊新的布線工作層規(guī)則，系統(tǒng)將彈出“布線工作層設(shè)置對話框”，如圖8-20所示。圖8-20布線工作層設(shè)置對話框在該對話框中，設(shè)置在自動(dòng)布線過程中哪些信號(hào)層可以使用，可以選擇的層包括頂層(TopLayer)，底層(BottomLayer)等，各層可以設(shè)置為Horizontal(水平)或Vertical(垂直)的布線方式，分別表示該工作層布線以水平(Horizontal)為主或是以垂直(Vertical)為主。

4．RoutingTopology(布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))

該選項(xiàng)用來設(shè)置布線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。選中RoutingPriority選項(xiàng)，然后單擊鼠標(biāo)右鍵，從快捷菜單中選擇NewRule命令，則生成新的布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)則。單擊新的布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)則，系統(tǒng)將彈出“布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)置”對話框，如圖8-21所示，在對話框中可以設(shè)置布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通常系統(tǒng)在自動(dòng)布線時(shí)，以整個(gè)布線的線長最短(Shortest)為目標(biāo)。用戶也可以選擇Horizontal、Vertical、Daisy-Simple、Daisy-MidDriven、Daisy-Balanced和Starburst等拓?fù)溥x項(xiàng)，選中各選項(xiàng)時(shí)，相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)顯示在對話框中。圖8-21布線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)置8.4.2自動(dòng)布線

前面講述了設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)置，當(dāng)設(shè)置了布線規(guī)則后，就可以進(jìn)行布線操作了。

1．全局布線

執(zhí)行菜單命令“AutoRoute\All”，系統(tǒng)顯示如圖8-22所示的SitusRoutingStrategies對話框。圖8-22SitusRoutingStrategies對話框

ProtelDXP提供了多種布線策略，對于雙面板主要有：Default2LayerBoard和Default2LayerWithEdgeConnectors。單擊Add或Duplicate按鈕，可添加或刪除自動(dòng)布線策略；單擊RoutingRules按鈕，可重新進(jìn)入PCBRulesandConstraintsEditor對話框，設(shè)置自動(dòng)布線參數(shù)。

單擊RouteAll按鈕，開始自動(dòng)布線，自動(dòng)布線結(jié)束后的PCB如圖8-23所示。圖8-23自動(dòng)布線結(jié)束后的PCB

ProtelDXP在自動(dòng)布線過程中同時(shí)顯示如圖8-24所示的Messages提示框，顯示自動(dòng)布線的狀態(tài)信息。

除了上面講到的全局自動(dòng)布線外，有時(shí)還會(huì)用到局部布線，如對某一特定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線，對某一個(gè)元件進(jìn)行布線操作等。圖8-24布線狀態(tài)信息框

2．對選定網(wǎng)絡(luò)布線

選擇“AutoRoute\Net”選項(xiàng)，光標(biāo)變?yōu)槭譅?，可選擇需要布線的網(wǎng)絡(luò)。選中某個(gè)網(wǎng)絡(luò)連線后，則布設(shè)與該網(wǎng)絡(luò)連接的所有網(wǎng)絡(luò)線，如圖8-25所示，這里選擇對VCC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線。圖8-25VCC網(wǎng)絡(luò)布線

3．兩個(gè)連接點(diǎn)之間布線

執(zhí)行菜單命令“AutoRoute\Connection”選項(xiàng)，光標(biāo)變?yōu)槭中螤?。此時(shí)可選擇兩個(gè)連接點(diǎn)之間的飛線單擊即可生成需要的一條連線。

4．指定元件布線

執(zhí)行菜單命令“AutoRoute\Component”，光標(biāo)變?yōu)槭中螤?，此時(shí)用戶可以用鼠標(biāo)選取需要進(jìn)行布線的元件，本例選取元件U3進(jìn)行布線，可以看到系統(tǒng)完成了與U3相連的所有元件的布線，如圖8-26所示。圖8-26指定元件布線

5．指定區(qū)域布線

執(zhí)行菜單命令“AutoRoute\Area”，光標(biāo)變?yōu)槭中螤睿藭r(shí)用戶可以用鼠標(biāo)拖出需要進(jìn)行布線的區(qū)域，本例選取區(qū)域包含元件D1、Q1、R3、R4、R5和SW1，可以看到系統(tǒng)完成了對這六個(gè)元件的布線，如圖8-27所示。圖8-27指定區(qū)域布線6．其它布線選項(xiàng)

Room：對指定范圍進(jìn)行布線；

Stop：終止自動(dòng)布線過程；

Reset：重新布線；

Pause：暫停自動(dòng)布線過程；

Restart：重新開始自動(dòng)布線過程。

盡管自動(dòng)布線方式功能強(qiáng)大、方便快捷，然而有時(shí)仍然需要手動(dòng)去控制導(dǎo)線的放置。這兩種布線方式不是孤立使用的，通?？梢越Y(jié)合在一起使用，以提高布線效率，并使PCB具有更好的電氣特性。ProtelDXP提供了許多有用的手工布線工具，使得布線工作非常容易。執(zhí)行菜單命令“Place\InteractiveRouting”或點(diǎn)擊工具按鈕，就可以開始以手動(dòng)方式布線了。8.5.1調(diào)整布線

在PCB編輯環(huán)境下的Tools\Un-Route級(jí)聯(lián)菜單中提供了多個(gè)常用的手動(dòng)調(diào)整布線選項(xiàng)，其中包括：

All：刪除所有布線；

Net：刪除所選布線網(wǎng)絡(luò)；

Connection：刪除所選的一條布線；

Component：刪除與所選元件相連的布線；

Room：刪除指定范圍布線。8.5PCB的手工調(diào)整調(diào)整布線的操作步驟如下：

將工作層切換到需要調(diào)整的工作層，選擇“Tools\Un-Route\Connection”選項(xiàng)，光標(biāo)變?yōu)槭帧螕粢獎(jiǎng)h除的網(wǎng)絡(luò)即可刪除原先的導(dǎo)線。8.5.2加寬電源和地線

為了提高抗干擾能力，增加系統(tǒng)的可靠性，往往需要加寬電源/接地線和一些過電流大的導(dǎo)線加寬。除了可以利用前面講到的布線規(guī)則加寬導(dǎo)線外，有時(shí)還會(huì)用到手動(dòng)加寬。具體步驟如下：

(1)雙擊需要加寬的電源/接地線或其它線，顯示如圖8-28所示的Track對話框。

(2)在Width文本框中，輸入實(shí)際需要的寬度值，單擊“OK”按鈕即可。圖8-28導(dǎo)線屬性對話框8.5.3敷銅

為了提高PCB的抗干擾能力，通常在布線結(jié)束后還要對電路板進(jìn)行敷銅。

在PCB編輯環(huán)境下執(zhí)行菜單命令“Place\PolygonPlane”或單擊繪圖工具欄中的，系統(tǒng)會(huì)彈出如圖8-29所示的多邊形平面屬性對話框。圖8-29多邊形平面屬性對話框?yàn)榱颂岣唠娐钒宓目垢蓴_性，通常將敷銅層與地線連接起來。在ConnecttoNet左邊的下拉列表中選擇GND，然后再選中PourOverSameNet(相同的網(wǎng)絡(luò)連接在一起)和RemoveDeadCopper(去掉死銅)復(fù)選框，選擇敷銅所在的層為TopLayer，接著再設(shè)置好其它參數(shù)項(xiàng)。

按“OK”鍵后，光標(biāo)變?yōu)槭中?，在所需的地方單擊鼠?biāo)左鍵，確定多邊形的起點(diǎn)，然后移動(dòng)鼠標(biāo)到適當(dāng)?shù)奈恢脝螕舸_定多邊形的中間各點(diǎn)，最后在終點(diǎn)處單擊鼠標(biāo)右鍵，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將起點(diǎn)和終點(diǎn)連接在一起，形成敷銅。完成敷銅后的電路板如圖8-30所示。圖8-30完成敷銅后的電路板執(zhí)行菜單命令“View\Boardin3D”，可以看到上面設(shè)計(jì)完成的電路板的3D效果圖，如圖8-31所示。圖8-313D效果圖8.5.4設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)

設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)是一個(gè)有效的自動(dòng)檢查手段，既可以檢查用戶設(shè)計(jì)的電路板的邏輯完整性，也可以檢查其物理完整性。設(shè)計(jì)任何PCB時(shí)均應(yīng)該運(yùn)行該檢查，以確保設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)規(guī)則。

在PCB編輯環(huán)境下執(zhí)行“Tools\DesignRuleCheck”命令，系統(tǒng)將彈出如圖8-32所示的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查對話框，在其中可以對檢查規(guī)則進(jìn)行調(diào)整。圖8-32設(shè)計(jì)規(guī)則檢查