1、第5章 系統(tǒng)配置（1）2017-10-09Jackie Long電子制作站在日常工作生活中，我們經(jīng)常會對自己周邊的環(huán)境做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以符合個人的偏好或習(xí)慣，進(jìn)而達(dá)到提高工作效率與生活品質(zhì)的目的，比如對住房內(nèi)的家具位置進(jìn)行重裝布置、將PADS 2005升級到PADS 9.x、把手機的界面換成另外一種風(fēng)格等等，這些對于環(huán)境的調(diào)整活動也相應(yīng)地存在于PCB設(shè)計開始前或過程中，我們在本書統(tǒng)稱為系統(tǒng)配置。初學(xué)者經(jīng)常遇到的很多問題系統(tǒng)配置有關(guān)，比如，為什么走線無論設(shè)置線寬多大，顯示出來的走線還是很細(xì)的線？我不習(xí)慣公制（mm），如何切換成英制設(shè)計單位（mil或inch）？為什么畫出來的銅片是網(wǎng)格狀而不是實心的

2、？如何把插件過孔的銅鋪成十字形的花孔？如何走弧狀的蛇形線？其實這些問題都會涉及到系統(tǒng)參數(shù)的配置，因此，熟練地進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的配置，一方面能適應(yīng)不同設(shè)計者的工作習(xí)慣，特別是從其它平臺（如Protel/AD、Allegro等）轉(zhuǎn)移過來的設(shè)計師，從而大幅度提高工作效率，另一方面也能夠宏觀分析設(shè)計過程中所出現(xiàn)的問題并進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，繼而確保整板設(shè)計最終的正確性與有效性。當(dāng)然，初學(xué)者不可能通讀本文一遍就能完全理解其中所有參數(shù)與說明，也沒有必要這么做，學(xué)與用結(jié)合起來才能真正地領(lǐng)會。本節(jié)的目的在于詳細(xì)闡述各項系統(tǒng)參數(shù)的來龍去脈，讓讀者不僅知道如何在PCB設(shè)計工作中進(jìn)行操作，對系統(tǒng)配置選項有一定的感性認(rèn)識，更會試

3、圖讓讀者理解為什么這么做。在以后的學(xué)習(xí)與工作中遇到問題時，可以將該部分當(dāng)作參考手冊進(jìn)行查閱，相信這樣的學(xué)習(xí)效率會更高。PADS中系統(tǒng)配置主要分為選項參數(shù)（Optins）與自定義環(huán)境（Custom）兩項，本章將分別對其進(jìn)行詳細(xì)地闡述，然后對PCB設(shè)計的一些基礎(chǔ)理論做簡要的闡述，畢竟PADS Layout只是工具，了解PCB設(shè)計背后的原理才是關(guān)鍵。5.1選項參數(shù)在PADS Layout中，執(zhí)行【Tool】【Options.】即可彈出如下圖所示的選項參數(shù)（Options）對話框。其中分為12個選項卡，每一個選項卡均控制著PCB設(shè)計過程中某一類環(huán)境參數(shù)。例如，Global選項卡影響全局相關(guān)的參數(shù)，Ro

4、uting選項卡控制著布線時的參數(shù)。對于新安裝的PADS軟件，系統(tǒng)處于默認(rèn)的設(shè)計環(huán)境中，因此不可能完全符合所有設(shè)計者的要求，正式進(jìn)行PCB設(shè)計之前，應(yīng)該恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置各種參數(shù)，這是高質(zhì)高效完成PCB設(shè)計的前提條件。5.1.1全局（Global）全局參數(shù)設(shè)置主要針對整體設(shè)計而言的，亦即無論你處在PADS Layout中的何種狀態(tài)，都將遵循該處的參數(shù)設(shè)置，比如，你設(shè)置了光標(biāo)為全屏（Full screen）風(fēng)格，則在布線、創(chuàng)建或編輯封裝時的光標(biāo)都將為全屏風(fēng)格。一、光標(biāo)（Cursor）（1）Style（光標(biāo)風(fēng)格）：PADS提供4種光標(biāo)風(fēng)格供選擇，即Normal（普通）、Smallcross（小十字）、La

5、rgecross（大十字）、Fullscreen（全屏）。系統(tǒng)默認(rèn)使用“Normal”風(fēng)格，即鼠標(biāo)箭頭型。（2）Diagonal（光標(biāo)對角顯示）：當(dāng)光標(biāo)風(fēng)格為+字時，選擇該項可以設(shè)置為對角顯示，此選項在光標(biāo)風(fēng)格為Normal時是無效的。（3）Pick Radius（捕捉半徑）：設(shè)置選擇對象時允許離對象最遠(yuǎn)的距離，單位pixel（像素），默認(rèn)值為5。如下圖所示，若想選中元器件U1，則鼠標(biāo)單擊A點時，以A為中心，半徑為r范圍內(nèi)的元器件U1將會被選中（被捕捉到），元器件U2由于在該范圍之外，不會被選中。應(yīng)當(dāng)注意，此值不宜設(shè)置太大或太小。捕捉半徑太小，選擇對象時就需要更準(zhǔn)確地單擊，從而較難選中想單擊的

6、對象，捕捉半徑太大比較容易選擇對象，但易誤選無關(guān)對象，同樣如圖5-1所示，當(dāng)捕捉半徑設(shè)置為R時，用鼠標(biāo)點擊A點，以A為中心，半徑為R范圍內(nèi)的元器件U1和U2都將會被選中，這樣我們不得不被迫取消該次操作，進(jìn)行另一次選擇元器件U1的操作。因此建議用戶選用默認(rèn)值。（4）DisableDouble Click（雙擊操作無效）雙擊鼠標(biāo)在很多操作中都能用到，如添加過孔、完成走線、查看對象屬性等。若選擇該項，則在設(shè)計中雙擊將被視為無效。建議使用默認(rèn)設(shè)置，即不勾選。二、對象拖動方式（Drag Moves）PCB設(shè)計過程中，對象拖動操作應(yīng)用得非常頻繁，比如元器件的布局、絲印位置的調(diào)整、過孔與走線的優(yōu)化等，PAD

7、S有3種對象拖動方式可供選擇。（1）Drag andAttach（拖動且附著）：選中對象時按住鼠標(biāo)左鍵不放，則可以將其拖動，被拖動對象附著在光標(biāo)上。此后可以松開鼠標(biāo)左鍵，但是對象還是附在光標(biāo)上。把對象移動到需要位置后，單擊鼠標(biāo)左鍵即可放下該對象，系統(tǒng)默認(rèn)選擇該項。（2）Drag and Drop（拖動并放下）：在移動選擇的對象時，不能松開鼠標(biāo)左鍵。當(dāng)松開時，拖動完成，即松開鼠標(biāo)的位置就是對象的新位置。（3）不使用拖動（No DragMoves）：不允許拖動對象。此時只有執(zhí)行【右擊】【Move】后（或按快捷鍵Ctrl+E），才可進(jìn)行對象的移動。三、繪圖設(shè)置（Drawing）（1）Keep Sam

8、eView on Window Resize（改變窗口大小，保持工作畫面比例）：選擇該項后，當(dāng)PADS Layout設(shè)計窗口大小發(fā)生改變時，工作畫面與窗口同比例進(jìn)行縮放。下圖中圖1為正常時的效果，圖2為選中該項后進(jìn)行PADS窗口的縮小，可以看到，畫面（圓圈）的尺寸跟隨窗口的大小同比例變化，而圖3為未選中該項時做的同樣操作，其中圓的大小沒有發(fā)生變化，因此我們只能看到部分。（2）Active LayerComes to Front（激活層在最前方顯示）：該選項用于把標(biāo)準(zhǔn)工具欄中Layer List列表框中指定的層在最前方顯示，其默認(rèn)為不選中，建議用戶勾選。（3）MinimumDisplay（最小顯

9、示線寬）：設(shè)置圖線最小顯示寬度，其單位為當(dāng)前設(shè)計的單位。對于設(shè)計中小于該值的線，系統(tǒng)不顯示其真實線寬而僅顯示其中心線，這樣做的好處是圖像的刷新速度將更快，低密度、低板層數(shù)的PCB設(shè)計文件可能感覺不到區(qū)別，但當(dāng)PCB設(shè)計為高密度、板層數(shù)較多時，在進(jìn)行窗口刷新時，明顯會看到軟件有遲滯（無法即時響應(yīng)命令）的現(xiàn)象，從而影響設(shè)計效率。對大于該選項值的線，按實際寬度顯示。若該選項被設(shè)置為0，所有的線都以實際寬度顯示。比如，若設(shè)置為該處設(shè)置為8mil時，則PCB設(shè)計中所有線寬小于8mil的走線，都將會顯示一條細(xì)線，因此，若發(fā)現(xiàn)無論修改線寬為多大，仍然只顯示一條細(xì)線，就可以修改這里的數(shù)值。【無模命令R】下圖為

10、8mil的走線分別在Minimum Display設(shè)置為4mil與10mil時的效果。四、OLE文檔服務(wù)器（OLE Document Server）科技的高速發(fā)展使得現(xiàn)如今的社會分工都比較細(xì)，每個人都能夠?qū)ｉT從事自己所專長的工作，而不必眾攬所長，就像企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品使用的外包形式。OLE就是一種類似的“拿來主義”，思路就是：不必將一個產(chǎn)品的所有工作都完成，有現(xiàn)存且能滿足自己需求的產(chǎn)品，就直接拿過來用，比如，要在PADS Layout里插入一個表格，Mentor Graphics就不需要自己設(shè)計一套表格處理軟件，而只需要應(yīng)用OLE插入Microsoft Excel表格即可。該選項用于指定連接或嵌入對

11、象的顯示模式，有如下3個選項：（1）Display OLEobject（顯示OLE對象）：設(shè)置是否在設(shè)計中顯示OLE對象，因為當(dāng)設(shè)計中含有太多的OLE對象時，將降低刷新速度。（2）Update OnRedraw（刷新時更新數(shù)據(jù)）：在獨立的窗口中編輯PADS對象或執(zhí)行刷新操作時，系統(tǒng)會對嵌入到其他應(yīng)用程序中的PADS Layout的對象進(jìn)行更新鏈接，為提高性能，建議關(guān)閉該選項。（3）DrawBackground（畫圖背景）：可以為嵌入的對象設(shè)置背景顏色，不選擇該項時，PADS對象的背景呈透明狀態(tài)。五、文本編碼（Test Encodeing）文本編碼決定文本字符是如何翻譯的，改變該選項可能會導(dǎo)致出

12、現(xiàn)空白或無法打印的字符，因此不建議進(jìn)行修改。六、文檔自動備份（Automatic Backups）相信很多讀者都遇到過：由于突然斷電，導(dǎo)致苦心經(jīng)營的設(shè)計成果付之于一“炬”的慘痛經(jīng)歷。與其他EDA工具類似，PADSLayout也提供了文檔自動備份的功能，這樣在系統(tǒng)非正常關(guān)機狀況下，可盡量完整地保存設(shè)計文檔。有如下2種選頂：（1）Interval（minutes）（備份時間間隔）：該選項以分鐘為單位，表示兩次自動存盤的時間間隔。可以通過單擊“Backup File”按鈕來指定自動存盤的文件名及存放路徑，默認(rèn)存路徑為安裝軟件時指定的工作目錄（2）Number（Backups）（備份數(shù)量）：設(shè)定自動存

13、盤的文件個數(shù)，最多可設(shè)置備份9個，默認(rèn)值為3。這些文件是連續(xù)不同的，備份文件名的格式為：已有文件名+數(shù)字.pcb。比如第一章案例中的PCB文件名為demo.pcb，則備份文件名依次為:demo1.pcb，demo2.pcb，demo3.pcb。七、設(shè)計單位（Design Units）由于受到PCB設(shè)計者本身工作習(xí)慣的影響，在PCB設(shè)計過程中，對設(shè)計單位亦有不同的偏好，有些公司有自己的PCB設(shè)計規(guī)范，規(guī)定在某個步驟必須用指定的單位進(jìn)行操作，如進(jìn)行尺寸標(biāo)注時，一定要用公制（Metric）。在這些情況下，設(shè)計單位的切換工作就在所難免了。PADS提供3種設(shè)計單位，分別是Mil【無模命令UM】、Metr

14、ic【無模命令UMM】和Inches【無模命令UMM】，系統(tǒng)默認(rèn)單位為“Mils”它們之間的換算單位如下：1 inch = 1000mil 100mil = 2.54mm5.1.2設(shè)計面板（Design）將選項參數(shù)對話框切換到設(shè)計面板（Design）選項卡，它主要針對設(shè)計模式下元器件布局與布線操作，如下圖所示，從中我們可以決定在布置元器件時是否將飛線最短化，走線時是否進(jìn)行推擠，是否打開在線規(guī)則檢查（DRC）等。一、元器件移動時拉伸走線（Stretch Traces During Component Move）選擇此選項時移動元件，與該元件管腳相連的走線在移動完成后仍然保持走線連接關(guān)系，反之，元

15、件管腳移動時，已經(jīng)布好的走線并不跟隨移動，而移動后斷開的網(wǎng)絡(luò)變成飛線連接狀態(tài)。兩者區(qū)別如下圖所示，上圖為選項該項后進(jìn)行元器件的移動，此時與元器件相連的走線被拖著，但仍然與其它網(wǎng)絡(luò)連接，下圖沒有選擇該項，移動后走線未跟隨其移動，而相應(yīng)地出現(xiàn)飛線將其連接。二、元器件移動模式（Move Preference）該選項用于設(shè)置移動元器件時鼠標(biāo)的捕捉點，包含如下3個選項。（1）Move ByOrigin（以原點為捕捉點移動）：移動元件時，系統(tǒng)會自動把光標(biāo)定位在元件的原點上，以原點為捕捉點來移動（這個原點是在創(chuàng)建封裝時設(shè)定的參考位置）（2）Move ByCursor Location（以光標(biāo)的位置為捕捉點移

16、動）：移動元件時，用鼠標(biāo)點擊元件的任意點，則元器件移動定位時就以此點為捕捉點來移動。（3）Move ByMidpoint（以中點來捕捉點移動）：該選項表示在移動元件時，系統(tǒng)自動把光標(biāo)定位在元件的中心上，以中心為捕捉點來移動，該中心點即封裝的正中央。三者的具體效果依次如下圖所示。三、推擠模式（Nudge）當(dāng)你移動一個元器件A進(jìn)行定位時，若定位處已經(jīng)有一個或多個元器件時，則PADS認(rèn)為它們違反了最小間距的設(shè)計規(guī)則，是一種重疊的關(guān)系。如果PADS打開推擠功能，已有的元器件會自動被推到旁邊，以便騰出空間用于放置元器件A，這就是推擠功能！在PADS中，允許設(shè)置針對推擠的3種模式：（1）Automatic

17、（自動推擠）：在設(shè)計過程中對元件布局時，如果把一個元件放在另一個元件上，系統(tǒng)會自動按設(shè)計規(guī)則把元件推擠開。下圖上半張為選擇該選項后，當(dāng)U1往右邊放置時，貼片電容被推擠到了左邊，這時自動推擠起了作用。（2）Prompt（提示）：選擇該選項后，如果元件重疊，則系統(tǒng)不會自動推擠元件布局，而彈出NudgeParts and Unions（推擠元件與組合）對話框，設(shè)計者可以按照自己的需求進(jìn)行推擠操作。（3）Off（關(guān)閉）：關(guān)閉自動推擠元件功能，不進(jìn)行推擠操作，可能會導(dǎo)致間距錯誤，如上圖下半張所示。四、飛線長度最小化（Length Minimize）在元器件進(jìn)行布局時，經(jīng)常要查看飛線的狀態(tài)，以確定元器件之

18、間的連接關(guān)系，繼而選擇較優(yōu)的方式布局。如果沒有飛線提示元器件之間網(wǎng)絡(luò)的最小連接，優(yōu)良的布局就會需要更多的努力才能完成。該選項用來設(shè)定飛線最小化的過程是否進(jìn)行以及在何時進(jìn)行，它包括以下3個選項。（1）During Move（在移動期間）：移動一個元件時，系統(tǒng)會實時比較與此移動元件管腳直接相連的同一網(wǎng)絡(luò)連接點，并將其與最短距離點相連。此功能有助于布局設(shè)計，但對于某些特殊的PCB設(shè)計需要關(guān)閉這種最短化的連接方式。（2）After Move（在移動之后）：與During不同的是，只有當(dāng)元件移動固定后，系統(tǒng)才會尋找其同一網(wǎng)絡(luò)中最短距離連接點的元件管腳進(jìn)行最短連接。（3）Off（關(guān)閉）：禁止做最短優(yōu)化連接

19、。下圖左圖為選中該項時進(jìn)行元件移動操作，右圖未選中該項。五、組編輯（Group Editing）該選項的設(shè)置針對Windows應(yīng)用程序通用的復(fù)制（Copy）和粘貼（Paste）操作而言的，用來決定在進(jìn)行這些操作時，該如何處理被選中的內(nèi)容。主要包含2個選項。（1）Keep Signaland Part Names（保留信號線和元件名稱）：使用Paste命令插入數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)會保留信號線和元件名稱。（2）IncludeTraces not Attached（包括沒有連接的走線）：系統(tǒng)在進(jìn)行組操作時，包括那些和該區(qū)域任何元件都沒有連接的走線。（3）Keepstitching vias（保留縫合過孔）：

20、防止過孔被刪除。六、圖線/走線的角度設(shè)置（Line/Trace Angle）設(shè)置添加或移動線（包括2D線與走線）時，角度是如何變化的，有如下3種選項：（1）Diagonal（斜角）：在繪圖或布線操作中線時，采用45o的整數(shù)倍改變線的方向，這也是一種常用的角度模式。【無模命令A(yù)D】（2）Orthogonal（正交）：選擇該選項后，系統(tǒng)在改變走線的方向時，只能采用90的整數(shù)倍為走線方向。【無模命令A(yù)O】（3）Any Angle（任意角度）：選擇該選項后，系統(tǒng)可以采用任意角度來改變線的方向。【無模命令A(yù)A】下圖從左至右依次為3種走線的的角度實例，讀者可進(jìn)行對比。 七、倒角（Miters）該選項用于設(shè)

21、置在繪圖操作時，拐角是使用45o角，還是圓弧進(jìn)行過渡，共有以下5個選項。（1）Diagonal：用45o角的整數(shù)倍來過渡。（2）Arc：用圓弧來過渡。在第2章進(jìn)行繪制板框操作時，圓弧是以線段方式先繪制成斜線段后，再用Pull Arc操作推成圓弧狀，我們也可以選繪成直角，再以Add Miter的形式做成斜角進(jìn)行Pull Arc操作。 更簡單的，我們可以選擇Arc，然后在上圖所示選中直角兩線段后Add Miters，輸入合適值后直接變成了圓弧，從而省去了Pull Arc推擠的步驟。（1）Auto Miter（自動倒角）：添加拐角時，自動進(jìn)行倒角，倒角方式由上述決定。（2）Ratio：如果采用圓弧倒

22、角，則該處用來設(shè)定圓弧半徑（即直徑的一半）與線寬的比例，例如線寬為10mil，Ratio為5，則會產(chǎn)生半徑為50mil的圓弧；如果采用斜角倒角，則該處設(shè)定倒角長度的一半與線寬的比例，例如線寬為10mil，Ratio為5，則會產(chǎn)生45斜角，（虛擬）斜角的長、寬均為25mil（510mil / 2），該選項的默認(rèn)值是3.5。（3）Angle：該選項用于設(shè)定倒角應(yīng)用時的最大角度范圍，超過該角度的對象，則不再倒角（即使已選定Auto Miter）。如下圖所示：下圖分別為斜角倒角與圓弧倒角設(shè)計時的真實效果，讀者可對比兩者的差異。 八、On-Line DRC（在線設(shè)計規(guī)則檢查）On-Line DRC用來檢查設(shè)計過程中可能出現(xiàn)的錯誤，如走線時間距過小，系統(tǒng)就會以某種方式阻止、警告或忽略等方式提示設(shè)計者進(jìn)行相應(yīng)的處理，而提示方式的設(shè)置就在該選項中，它包括4種選項。在布局布線過程中，DRC這四種模式會相互切換，讀者熟練掌握相應(yīng)的無模命令，可以加快工作效率。（1）PreventErrors（阻止錯誤）：這種DRC模式要求最為嚴(yán)格，在該模式下，PADS Layout會嚴(yán)格根據(jù)設(shè)定的設(shè)計規(guī)則來控制元件的布局和布線操作，凡是違反設(shè)計規(guī)則的操作都會被自動禁止，比如布局某個元件疊加到另一個