1、 可修改 歡迎下載 精品 Word 可修改 歡迎下載 精品 Word 可修改 歡迎下載 精品 Word1 電源、地線的處理 既使在整個PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產品的性能下降，有時甚至影響到產品的成功率。所以對電、 地線的布線要認真對待，把電、地線所產生的噪音干擾降到最低限度，以保證產品的質量。 對每個從事電子產品設計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產生的原因， 現只對降低式抑制噪音作以表述： 眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。 盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關系是：地線電源線信號線，通常信號線寬為：0

2、.20.3mm,最經細寬度可達0.050.07mm,電源線為1.22.5 mm 對數字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路, 即構成一個地網來使用模擬電路的地不能這樣使用 用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板，電源，地線各占用一層。2、數字電路與模擬電路的共地處理 現在有許多PCB不再是單一功能電路數字或模擬電路，而是由數字電路和模擬電路混合構成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。 數字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有

3、一個結點，所以必須在PCB內部進行處理數、模共地的問題，而在板內部數字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處如插頭等。數字地與模擬地有一點短接，請注意，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統設計來決定。3、信號線布在電地層上 在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經不多，再多加層數就會造成浪費也會給生產增加一定的工作量，本錢也相應增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電地層上進行布線。首先應考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保存地層的完整性。4、大面積導體中連接腿的處理 在大面積的接地電中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進行

4、綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：焊接需要大功率加熱器。容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離heat shield俗稱熱焊盤Thermal，這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電地層腿的處理相同。5、布線中網絡系統的作用 在許多CAD系統中，布線是依據網絡系統決定的。網格過密，通路雖然有所增加，但步進太小，圖場的數據量過大，這必然對設備的存貯空間有更高的要求，同時也對象計算機類電子產品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、

5、定門孔所占用的等。網格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網格系統來支持布線的進行。 標準元器件兩腿之間的距離為0.1英寸2.54mm,所以網格系統的根底一般就定為0.1英寸2.54 mm或小于0.1英寸的整倍數，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。6、設計規那么檢查DRC 布線設計完成后，需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規那么，同時也需確認所制定的規那么是否符合印制板生產工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面： 線與線，線與元件焊盤，線與貫穿孔，元件焊盤與貫穿孔，貫穿孔與貫穿孔之間的距離是否合理，是否滿足生產要求。 電源線和地線的寬度是否適宜，電源與地線

6、之間是否緊耦合低的波阻抗？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。 對于關鍵的信號線是否采取了最正確措施，如長度最短，加保護線，輸入線及輸出線被明顯地分開。 模擬電路和數字電路局部，是否有各自獨立的地線。 后加在PCB中的圖形如圖標、注標是否會造成信號短路。 對一些不理想的線形進行修改。 在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產工藝的要求，阻焊尺寸是否適宜，字符標志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質量。 多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。概述 本文檔的目的在于說明使用PADS的印制板設計軟件PowerPCB進行印制板設計的流程和一些本卷須知，為一個工作

7、組的設計人員提供設計標準，方便設計人員之間進行交流和相互檢查。2、設計流程 PCB的設計流程分為網表輸入、規那么設置、元器件布局、布線、檢查、復查、輸出六個步驟.2.1 網表輸入 網表輸入有兩種方法，一種是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能，選擇Send Netlist，應用OLE功能，可以隨時保持原理圖和PCB圖的一致，盡量減少出錯的可能。另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網表，選擇File-Import，將原理圖生成的網表輸入進來。2.2 規那么設置 如果在原理圖設計階段就已經把PCB的設計規那么設置好的話，就不用再進行設置這些規那么了，因為

8、輸入網表時，設計規那么已隨網表輸入進PowerPCB了。如果修改了設計規那么，必須同步原理圖，保證原理圖和PCB的一致。除了設計規那么和層定義外，還有一些規那么需要設置，比方Pad Stacks，需要修改標準過孔的大小。如果設計者新建了一個焊盤或過孔，一定要加上Layer 25。注意： PCB設計規那么、層定義、過孔設置、CAM輸出設置已經作成缺省啟動文件，名稱為Default.stp，網表輸入進來以后，按照設計的實際情況，把電源網絡和地分配給電源層和地層，并設置其它高級規那么。在所有的規那么都設置好以后，在PowerLogic中，使用OLE PowerPCB Connection的Rules

9、 From PCB功能，更新原理圖中的規那么設置，保證原理圖和PCB圖的規那么一致。2.3 元器件布局 網表輸入以后，所有的元器件都會放在工作區的零點，重疊在一起，下一步的工作就是把這些元器件分開，按照一些規那么擺放整齊，即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法，手工布局和自動布局。1. 工具印制板的結構尺寸畫出板邊Board Outline。2. 將元器件分散Disperse Components，元器件會排列在板邊的周圍。3. 把元器件一個一個地移動、旋轉，放到板邊以內，按照一定的規那么擺放整齊。a. 布局的首要原那么是保證布線的布通率，移動器件時注意飛線的連接，把有連線關系的器件放在

10、一起b. 數字器件和模擬器件要分開，盡量遠離 c. 去耦電容盡量靠近器件的VCCd. 放置器件時要考慮以后的焊接，不要太密集e. 多使用軟件提供的Array和Union功能，提高布局的效率2.4 布線 布線的方式也有兩種，手工布線和自動布線。PowerPCB提供的手工布線功能十分強大，包括自動推擠、在線設計規那么檢查DRC，自動布線由Specctra的布線引擎進行，通常這兩種方法配合使用，常用的步驟是手工自動手工。1. 自動布線前，先用手工布一些重要的網絡，比方高頻時鐘、主電源等，這些網絡往往對走線距離、線寬、線間距、屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊封裝，如BGA，自動布線很難布得有規那么，也

11、要用手工布線。2. 自動布線以后，還要用手工布線對PCB的走線進行調整。網絡就交給自動布線器來自布。選擇Tools-SPECCTRA，啟動Specctra布線器的接口，設置好DO文件，按Continue就啟動了Specctra布線器自動布線，結束后如果布通率為100%，那么就可以進行手工調整布線了；如果不到100%，說明布局或手工布線有問題，需要調整布局或手工布線，直至全部布通為止。a. 電源線和地線盡量加粗b. 去耦電容盡量與VCC直接連接c. 設置Specctra的DO文件時，首先添加Protect all wires命令，保護手工布的線不被自動布線器重布d. 如果有混合電源層，應該將該層

12、定義為Split/mixed Plane，在布線之前將其分割，布完線之后，使用Pour Manager的PlaneConnect進行覆銅e. 將所有的器件管腳設置為熱焊盤方式，做法是將Filter設為Pins，選中所有的管腳，修改屬性，在Thermal選項前打勾f. 手動布線時把DRC選項翻開，使用動態布線Dynamic Route2.5 檢查 檢查的工程有間距Clearance、連接性Connectivity、高速規那么High Speed和電源層Plane，這些工程可以選擇Tools-Verify Design進行。如果設置了高速規那么，必須檢查，否那么可以跳過這一項。檢查出錯誤，必須修改

13、布局和布線。 注意：有些錯誤可以忽略，例如有些接插件的Outline的一局部放在了板框外，檢查間距時會出錯；另外每次修改正走線和過孔之后，都要重新覆銅一次。2.6 復查 復查根據“PCB檢查表，內容包括設計規那么，層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置；還要重點復查器件布局的合理性，電源、地線網絡的走線，高速時鐘網絡的走線與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。復查不合格，設計者要修改布局和布線，合格之后，復查者和設計者分別簽字。2.7 設計輸出 PCB設計可以輸出到打印機或輸出光繪文件。打印機可以把PCB分層打印，便于設計者和復查者檢查；光繪文件交給制板廠家，生產印制板。光繪文件的輸出十分重要，關系到這

14、次設計的成敗，下面將著重說明輸出光繪文件的本卷須知。a. 需要輸出的層有布線層包括頂層、底層、中間布線層、電源層包括VCC層和GND層、絲印層包括頂層絲印、底層絲印、阻焊層包括頂層阻焊和底層阻焊，另外還要生成鉆孔文件NC Drill b. 如果電源層設置為Split/Mixed，那么在Add Document窗口的Document項選擇Routing，并且每次輸出光繪文件之前，都要對PCB圖使用Pour Manager的Plane Connect進行覆銅；如果設置為CAM Plane，那么選擇Plane，在設置Layer項的時候，要把Layer25加上，在Layer25層中選擇Pads和Via

15、sc. 在設備設置窗口按Device Setup，將Aperture的值改為199 d. 在設置每層的Layer時，將Board Outline選上e. 設置絲印層的Layer時，不要選擇Part Type，選擇頂層底層和絲印層的Outline、Text、Linef. 設置阻焊層的Layer時，選擇過孔表示過孔上不加阻焊，不選過孔表示家阻焊，視具體情況確定g. 生成鉆孔文件時，使用PowerPCB的缺省設置，不要作任何改動h. 所有光繪文件輸出以后，用CAM350翻開并打印，由設計者和復查者根據“PCB檢查表檢查過孔via是多層PCB的重要組成局部之一，鉆孔的費用通常占PCB制板費用的30%到

16、40%。簡單的說來，PCB上的每一個孔都可以稱之為過孔。從作用上看，過孔可以分成兩類：一是用作各層間的電氣連接；二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說，這些過孔一般又分為三類，即盲孔blind via、埋孔buried via和通孔through via。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層外表，具有一定深度，用于表層線路和下面的內層線路的連接，孔的深度通常不超過一定的比率孔徑。埋孔是指位于印刷線路板內層的連接孔，它不會延伸到線路板的外表。上述兩類孔都位于線路板的內層，層壓前利用通孔成型工藝完成，在過孔形成過程中可能還會重疊做好幾個內層。第三種稱為通孔，這種孔穿過整個線路板，可用于實現內部互

17、連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實現，本錢較低，所以絕大局部印刷電路板均使用它，而不用另外兩種過孔。以下所說的過孔，沒有特殊說明的，均作為通孔考慮。 從設計的角度來看，一個過孔主要由兩個局部組成，一是中間的鉆孔drill hole,二是鉆孔周圍的焊盤區，見以以下圖。這兩局部的尺寸大小決定了過孔的大小。很顯然，在高速,高密度的PCB設計時，設計者總是希望過孔越小越好，這樣板上可以留有更多的布線空間，此外，過孔越小，其自身的寄生電容也越小，更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時帶來了本錢的增加，而且過孔的尺寸不可能無限制的減小，它受到鉆孔drill和電鍍plating等工藝技術的限

18、制：孔越小，鉆孔需花費的時間越長，也越容易偏離中心位置；且當孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時，就無法保證孔壁能均勻鍍銅。三、過孔的寄生電感 同樣，過孔存在寄生電容的同時也存在著寄生電感，在高速數字電路的設計中，過孔的寄生電感帶來的危害四、高速PCB中的過孔設計 通過上面對過孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速PCB設計中，看似簡單的過 孔往往也會給電路的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到：1、從本錢和信號質量兩方面考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。比方對6-10層的內 存模塊PCB設計來說，選用10/20Mil鉆孔/焊盤的過孔較好，對于一些高密度的小尺

19、寸的板子，也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。目前技術條件下，很難使用更小尺寸的過孔了。對于電源或地線的過孔那么可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗。2、上面討論的兩個公式可以得出，使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄 生參數。3、PCB板上的信號走線盡量不換層，也就是說盡量不要使用不必要的過孔。4、電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好，因為它們會 導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗。5、在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過孔。當然，在設計時還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每

20、層均有焊盤的情況，也有的時候，我們可以將某些層的焊盤減小甚至去掉。特別是在過孔密度非常大的情況下，可能會導致在鋪銅層形成一個隔斷回路的斷槽，解決這樣的問題除了移動過孔的位置，我們還可以考慮將過孔在該鋪銅層的焊盤尺寸減小。PCB板根底知識PCB板的元素工作層面對于印制電路板來說，工作層面可以分為6大類，信號層 signal layer內部電源/接地層 internal plane layer機械層mechanical layer 主要用來放置物理邊界和放置尺寸標注等信息，起到相應的提示作用。EDA軟件可以提供16層的機械層。防護層mask layer 包括錫膏層和阻焊層兩大類。錫膏層主要用于將外

21、表貼元器件粘貼在PCB上，阻焊層用于防止焊錫鍍在不應該焊接的地方。絲印層silkscreen layer 在PCB板的TOP和BOTTOM層外表繪制元器件的外觀輪廓和放置字符串等。例如元器件的標識、標稱值等以及放置廠家標志，生產日期等。同時也是印制電路板上用來焊接元器件位置的依據，作用是使PCB板具有可讀性，便于電路的安裝和維修。其他工作層other layer 禁止布線層 Keep Out Layer鉆孔導引層 drill guide layer鉆孔圖層 drill drawing layer復合層 multi-layer元器件封裝是實際元器件焊接到PCB板時的焊接位置與焊接形狀，包括了實際

22、元器件的外形尺寸，所占空間位置，各管腳之間的間距等。元器件封裝是一個空間的功能，對于不同的元器件可以有相同的封裝，同樣相同功能的元器件可以有不同的封裝。因此在制作PCB板時必須同時知道元器件的名稱和封裝形式。元器件封裝分類通孔式元器件封裝THT，through hole technology 外表貼元件封裝 SMT Surface mounted technology 另一種常用的分類方法是從封裝外形分類： SIP單列直插封裝 DIP雙列直插封裝 PLCC塑料引線芯片載體封裝 PQFP塑料四方扁平封裝 SOP 小尺寸封裝TSOP薄型小尺寸封裝PPGA 塑料針狀柵格陣列封裝PBGA 塑料球柵陣列

23、封裝CSP 芯片級封裝2 元器件封裝編號編號原那么：元器件類型+引腳距離或引腳數+元器件外形尺寸例如 AXIAL-0.3 DIP14 RAD0.1 RB7.6-15 等。3常見元器件封裝電阻類 普通電阻AXIAL-,其中表示元件引腳間的距離；可變電阻類元件封裝的編號為VR, 其中表示元件的類別。電容類 非極性電容 編號RAD,其中表示元件引腳間的距離。 極性電容 編號RB-，表示元件引腳間的距離，表示元件的直徑。二極管類 編號DIODE-,其中表示元件引腳間的距離。晶體管類 器件封裝的形式多種多樣。集成電路類 SIP單列直插封裝DIP雙列直插封裝PLCC塑料引線芯片載體封裝PQFP塑料四方扁平

24、封裝SOP 小尺寸封裝TSOP薄型小尺寸封裝PPGA 塑料針狀柵格陣列封裝PBGA 塑料球柵陣列封裝CSP 芯片級封裝銅膜導線 是指PCB上各個元器件上起電氣導通作用的連線，它是PCB設計中最重要的局部。對于印制電路板的銅膜導線來說，導線寬度和導線間距是衡量銅膜導線的重要指標，這兩個方面的尺寸是否合理將直接影響元器件之間能否實現電路的正確連接關系。印制電路板走線的原那么：走線長度：盡量走短線，特別對小信號電路來講，線越短電阻越小，干擾越小。走線形狀：同一層上的信號線改變方向時應該走135的斜線或弧形，防止90的拐角。走線寬度和走線間距：在PCB設計中，網絡性質相同的印制板線條的寬度要求盡量一致

25、，這樣有利于阻抗匹配。走線寬度 通常信號線寬為： 0.20.3mm，10mil電源線一般為1.22.5mm 在條件允許的范圍內，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關系是：地線電源線信號線焊盤、線、過孔的間距要求 PAD 焊盤and VIA過孔： 0.3mm12milPAD and PAD： 0.3mm12milPAD and TRACK導線： 0.3mm12milTRACK and TRACK： 0.3mm12mil密度較高時：PAD and VIA： 0.254mm10milPAD and PAD： 0.254mm10milPAD and TRACK： 0.254mm10m

26、ilTRACK and TRACK： 0.254mm10mil焊盤和過孔引腳的鉆孔直徑=引腳直徑+1030mil引腳的焊盤直徑=鉆孔直徑+18milMil=0.0254mmPCB布局原那么1、 根據結構圖設置板框尺寸，按結構要素布置安裝孔、接插件等需要定位的器件，并給這些器件賦予不可移動屬性。 按工藝設計標準的要求進行尺寸標注。2. 根據結構圖和生產加工時所須的夾持邊設置印制板的禁止布線區、禁止布局區域。根據某些元件的特殊要求，設置禁止布線區。3. 綜合考慮PCB性能和加工的效率選擇加工流程。加工工藝的優選順序為：元件面單面貼裝元件面貼、插混裝元件面插裝焊接面貼裝一次波峰成型雙面貼裝元件面貼插

27、混裝、焊接面貼裝。4、布局操作的根本原那么A. 遵照“先大后小，先難后易的布置原那么，即重要的單元電路、核心元器件應當優先布局B. 布局中應參考原理框圖，根據單板的主信號流向規律安排主要元器件C. 布局應盡量滿足以下要求:總的連線盡可能短，關鍵信號線最短;高電壓、大電流信號與小電流，低電壓的弱信號完全分開;模擬信號與數字信號分開；高頻信號與低頻信號分開；高頻元器件的間隔要充分D. 相同結構電路局部，盡可能采用“對稱式標準布局；E. 按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準優化布局；F. 器件布局柵格的設置，一般IC器件布局時，柵格應為50-100 mil,小型外表安裝器件，如外表貼裝元件布局時，

28、柵格設置應不少于25mil。G. 如有特殊布局要求，應雙方溝通后確定。5. 同類型插裝元器件在X或Y方向上應朝一個方向放置。同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致，便于生產和檢驗。6. 發熱元件要一般應均勻分布，以利于單板和整機的散熱，除溫度檢測元件以外的溫度敏感器件應遠離發熱量大的元器件。7. 元器件的排列要便于調試和維修，亦即小元件周圍不能放置大元件、需調試的元、器件周圍要有足夠的空間。8. 需用波峰焊工藝生產的單板，其緊固件安裝孔和定位孔都應為非金屬化孔。當安裝孔需要接地時, 應采用分布接地小孔的方式與地平面連接。9. 焊接面的貼裝元件采用波峰焊接生產工藝時，阻、容件軸

29、向要與波峰焊傳送方向垂直， 阻排及SOPPIN間距大于等于1.27mm元器件軸向與傳送方向平行；PIN間距小于1.27mm50mil的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件防止用波峰焊焊接。10. BGA與相鄰元件的距離5mm。其它貼片元件相互間的距離0.7mm；貼裝元件焊盤的外側與相鄰插裝元件的外側距離大于2mm；有壓接件的PCB，壓接的接插件周圍5mm內不能有插裝元、器件，在焊接面其周圍5mm內也不能有貼裝元、器件。11. IC去耦電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳，并使之與電源和地之間形成的回路最短。12. 元件布局時,應適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起, 以便于將來的電源分隔

30、。13. 用于阻抗匹配目的阻容器件的布局，要根據其屬性合理布置。串聯匹配電阻的布局要靠近該信號的驅動端，距離一般不超過500mil。匹配電阻、電容的布局一定要分清信號的源端與終端，對于多負載的終端匹配一定要在信號的最遠端匹配。14. 布局完成后打印出裝配圖供原理圖設計者檢查器件封裝的正確性，并且確認單板、背板和接插件的信號對應關系，經確認無誤前方可開始布線。布線布線是整個PCB設計中最重要的工序。這將直接影響著PCB板的性能好壞。在PCB的設計過程中，布線一般有這么三種境界的劃分：首先是布通，這時PCB設計時的最根本的要求。如果線路都沒布通，搞得到處是飛線，那將是一塊不合格的板子，可以說還沒入

31、門。其次是電器性能的滿足。這是衡量一塊印刷電路板是否合格的標準。這是在布通之后，認真調整布線，使其能到達最正確的電器性能。接著是美觀。假設你的布線布通了，也沒有什么影響電器性能的地方，但是一眼看過去雜亂無章的，加上五彩繽紛、花花綠綠的，那就算你的電器性能怎么好，在別人眼里還是垃圾一塊。這樣給測試和維修帶來極大的不便。布線要整齊劃一，不能縱橫交錯毫無章法。這些都要在保證電器性能和滿足其他個別要求的情況下實現，否那么就是舍本逐末了。布線時主要按以下原那么進行：一般情況下，首先應對電源線和地線進行布線，以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關

32、系是：地線電源線信號線，通常信號線寬為：0.20.3mm，最細寬度可達0.050.07mm，電源線一般為1.22.5mm。對數字電路的 PCB可用寬的地導線組成一個回路, 即構成一個地網來使用模擬電路的地那么不能這樣使用 預先對要求比較嚴格的線如高頻線進行布線，輸入端與輸出端的邊線應防止相鄰平行，以免產生反射干擾。必要時應加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產生寄生耦合。 振蕩器外殼接地，時鐘線要盡量短，且不能引得到處都是。時鐘振蕩電路下面、特殊高速邏輯電路局部要加大地的面積，而不應該走其它信號線，以使周圍電場趨近于零； 盡可能采用45的折線布線，不可使用90折線，以減小高頻信號的輻

33、射；要求高的線還要用雙弧線 任何信號線都不要形成環路，如不可防止，環路應盡量小；信號線的過孔要盡量少； 關鍵的線盡量短而粗，并在兩邊加上保護地。 通過扁平電纜傳送敏感信號和噪聲場帶信號時，要用“地線-信號-地線的方式引出。 關鍵信號應預留測試點，以方便生產和維修檢測用原理圖布線完成后，應對布線進行優化；同時，經初步網絡檢查和DRC檢查無誤后，對未布線區域進行地線填充，用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板，電源，地線各占用一層。 Alitum Designer的PCB板布線規那么 對于PCB的設計， AD提供了詳盡的10種不同的設計規那么，這些設

34、計規那么那么包括導線放置、導線布線方法、元件放置、布線規那么、元件移動和信號完整性等規那么。根據這些規那么， Protel DXP進行自動布局和自動布線。很大程度上，布線是否成功和布線的質量的上下取決于設計規那么的合理性，也依賴于用戶的設計經驗。對于具體的電路可以采用不同的設計規那么，如果是設計雙面板，很多規那么可以采用系統默認值，系統默認值就是對雙面板進行布線的設置。 本章將對Protel DXP的布線規那么進行講解。6.1 設計規那么設置進入設計規那么設置對話框的方法是在PCB電路板編輯環境下，從Protel DXP的主菜單中執行菜單命令Desing/Rules ，系統將彈出如圖6-1所示

35、的PCB Rules and Constraints EditorPCB設計規那么和約束 對話框。圖6-1 PCB設計規那么和約束對話框該對話框左側顯示的是設計規那么的類型，共分10類。左邊列出的是Desing Rules 設計規那么 ，其中包括Electrical 電氣類型、 Routing 布線類型、 SMT 外表粘著元件類型規那么等等，右邊那么顯示對應設計規那么的設置屬性。該對話框左下角有按鈕Priorities ，單擊該按鈕，可以對同時存在的多個設計規那么設置優先權的大小。對這些設計規那么的根本操作有：新建規那么、刪除規那么、導出和導入規那么等。可以在左邊任一類規那么上右擊鼠標，將會彈

36、出如6-2所示的菜單。在該設計規那么菜單中， New Rule是新建規那么； Delete Rule是刪除規那么； Export Rules是將規那么導出，將以 .rul為后綴名導出到文件中； Import Rules是從文件中導入規那么； Report 選項，將當前規那么以報告文件的方式給出。 圖6 2設計規那么菜單下面，將分別介紹各類設計規那么的設置和使用方法。6.2 電氣設計規那么Electrical 電氣設計規那么是設置電路板在布線時必須遵守，包括平安距離、短路允許等4個小方面設置。1 Clearance 平安距離選項區域設置平安距離設置的是PCB 電路板在布置銅膜導線時，元件焊盤和焊

37、盤之間、焊盤和導線之間、導線和導線之間的最小的距離。下面以新建一個平安規那么為例，簡單介紹平安距離的設置方法。 1 在Clearance上右擊鼠標，從彈出的快捷菜單中選擇New Rule 選項，如圖6-3所示。圖6-3 新建規那么系統將自動當前設計規那么為準，生成名為Clearance_1的新設計規那么，其設置對話框如圖6-4所示。圖6-4 新建Clearance_1設計規那么 2 在Where the First object matches選項區域中選定一種電氣類型。在這里選定Net單項選擇項，同時在下拉菜單中選擇在設定的任一網絡名。在右邊Full Query中出現InNet 字樣，其中括

38、號里也會出現對應的網絡名。 3 同樣的在where the Second object matches選項區域中也選定Net單項選擇項，從下拉菜單中選擇另外一個網絡名。 4 在Constraints選項區域中的Minimum Clearance文本框里輸入8mil 。這里Mil為英制單位， 1mil=10 -3 inch, linch= 2.54cm 。文中其他位置的mil也代表同樣的長度單位。 5 單擊Close按鈕，將退出設置，系統自動保存更改。設計完成效果如圖6-5所示。圖6-5 設置最小距離2 Short Circuit 短路選項區域設置短路設置就是否允許電路中有導線交叉短路。設置方法

39、同上，系統默認不允許短路，即取消Allow Short Circuit復選項的選定，如圖6- 6所示。圖6-6 短路是否允許設置3 Un-Routed Net 未布線網絡選項區域設置可以指定網絡、檢查網絡布線是否成功，如果不成功，將保持用飛線連接。4 Un-connected Pin 未連接管腳選項區域設置對指定的網絡檢查是否所有元件管腳都連線了。6.3 布線設計規那么Routing 布線設計規那么主要有如下幾種。1 Width 導線寬度選項區域設置導線的寬度有三個值可以供設置，分別為Max width 最大寬度、 Preferred Width 最正確寬度、 Min width 最小寬度三個

40、值，如圖6-7所示。系統對導線寬度的默認值為10mil ，單擊每個項直接輸入數值進行更改。這里采用系統默認值10mil設置導線寬度。圖6 -7 設置導線寬度2. Routing Topology 布線拓撲選項區域設置拓撲規那么定義是采用的布線的拓撲邏輯約束。 Protel DXP中常用的布線約束為統計最短邏輯規那么，用戶可以根據具體設計選擇不同的布線拓撲規那么。 Protel DXP提供了以下幾種布線拓撲規那么。Shortest 最短 規那么設置最短規那么設置如圖6-8所示，從Topology下拉菜單中選擇Shortest選項，該選項的定義是在布線時連接所有節點的連線最短規那么。圖6 -8 最

41、短拓撲邏輯Horizontal 水平規那么設置水平規那么設置如圖6- 9所示，從Topoogy下拉菜單中選擇Horizontal選基。它采用連接節點的水平連線最短規那么。圖6-9 水平拓撲規那么Vertical 垂直規那么設置垂直規那么設置如圖6-10所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Vertical選項。它采和是連接所有節點，在垂直方向連線最短規那么。圖 6-10 垂直拓撲規那么Daisy Simple 簡單雛菊規那么設置簡單雛菊規那么設置如圖 6-11所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Daisy simple選項。它采用的是使用鏈式連通法那么，從一點到另一點連通所有的節點，并使連線

42、最短。圖 6-11簡單雛菊規那么Daisy-MidDriven 雛菊中點規那么設置雛菊中點規那么設置如圖6-12所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Daisy_MidDiven選項。該規那么選擇一個Source 源點，以它為中心向左右連通所有的節點，并使連線最短。圖 6-12雛菊中點規那么Daisy Balanced 雛菊平衡規那么設置雛菊平衡規那么設置如圖6-13所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Daisy Balanced選項。它也選擇一個源點，將所有的中間節點數目平均分成組，所有的組都連接在源點上，并使連線最短。圖 6-13雛菊平衡規那么Star Burst 星形規那么設置星形規那

43、么設置如圖6-14所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Star Burst選項。該規那么也是采用選擇一個源點，以星形方式去連接別的節點，并使連線最短。圖 6-14 Star Burst 星形規那么3. Routing Rriority 布線優先級別選項區域設置該規那么用于設置布線的優先次序，設置的范圍從0100 ，數值越大，優先級越高，如圖6-15所示。圖 6-15 布線優先級設置4. Routing Layers 布線圖選毆區域設置該規那么設置布線板導的導線走線方法。包括頂層和底層布線層，共有32個布線層可以設置，如圖6-16所示。圖 6-16 布線層設置由于設計的是雙層板，故Mid-La

44、yer 1到Mid-Layer30都不存在的，該選項為灰色不能使用，只能使用Top Layer和Bottom Layer兩層。每層對應的右邊為該層的布線走法。Prote DXP提供了11種布線走法，如圖6 -17所示。圖 6-17 11 種布線法各種布線方法為： Not Used該層不進行布線； Horizontal該層按水平方向布線 ;Vertical該層為垂直方向布線； Any該層可以任意方向布線； Clock該層為按一點鐘方向布線； Clock該層為按兩點鐘方向布線； Clock該層為按四點鐘方向布線； Clock該層為按五點鐘方向布線； 45Up該層為向上45 方向布線、 45Down

45、該層為向下 45 方法布線； Fan Out該層以扇形方式布線。對于系統默認的雙面板情況，一面布線采用 Horizontal 方式另一面采用 Vertical 方式。5 Routing Corners 拐角選項區域設置布線的拐角可以有45 拐角、 90 拐角和圓形拐角三種，如圖618所示。圖 618 拐角設置從Style上拉菜單欄中可以選擇拐角的類型。如圖6 16中Setback文本框用于設定拐角的長度。 To文本框用于設置拐角的大小。對于90 拐角如圖619所示，圓形拐角設置如圖620所示。圖 619 90 拐角設置圖 620 圓形拐角設置6 Routing Via Style 導孔選項區域

46、設置該規那么設置用于設置布線中導孔的尺寸，其界面如圖621所示。圖 6 21 導孔設置可以調協的參數有導孔的直徑via Diameter和導孔中的通孔直徑Via Hole Size ，包括Maximum 最大值、 Minimum 最小值和Preferred 最正確值。設置時需注意導孔直徑和通孔直徑的差值不宜過小，否那么將不宜于制板加工。適宜的差值在10mil以上。6.4 阻焊層設計規那么Mask 阻焊層設計規那么用于設置焊盤到阻焊層的距離，有如下幾種規那么。1 Solder Mask Expansion 阻焊層延伸量選項區域設置該規那么用于設計從焊盤到阻礙焊層之間的延伸距離。在電路板的制作時，

47、阻焊層要預留一局部空間給焊盤。這個延伸量就是防止阻焊層和焊盤相重疊，如圖6 22所示系統默認值為4mil,Expansion設置預為設置延伸量的大小。圖 6 22 阻焊層延伸量設置2 Paste Mask Expansion 外表粘著元件延伸量選項區域設置該規那么設置外表粘著元件的焊盤和焊錫層孔之間的距離，如圖6 23所示，圖中的Expansion設置項為設置延伸量的大小。圖 6 23 外表粘著元件延伸量設置6.5 內層設計規那么Plane 內層設計規那么用于多層板設計中，有如下幾種設置規那么。1 Power Plane Connect Style 電源層連接方式選項區域設置電源層連接方式規那

48、么用于設置導孔到電源層的連接，其設置界面如圖6 24所示。圖 6 24 電源層連接方式設置圖中共有5項設置項，分別是： Conner Style 下拉列表：用于設置電源層和導孔的連接風格。下拉列表中有 3 個選項可以選擇： Relief Connect 發散狀連接、 Direct connect 直接連接和 No Connect 不連接。工程制板中多采用發散狀連接風格。 Condctor Width 文本框：用于設置導通的導線寬度。 Conductors 復選項：用于選擇連通的導線的數目，可以有 2 條或者 4 條導線供選擇。 Air-Gap 文本框：用于設置空隙的間隔的寬度。 Expansi

49、on 文本框：用于設置從導孔到空隙的間隔之間的距離。 2. Power Plane Clearance 電源層平安距離選項區域設置該規那么用于設置電源層與穿過它的導孔之間的平安距離，即防止導線短路的最小距離，設置界面如圖6 25所示，系統默認值20mil。圖 6 25 電源層平安距離設置3 Polygon Connect style 敷銅連接方式選項區域設置該規那么用于設置多邊形敷銅與焊盤之間的連接方式，設置界面如圖6 26所示。圖 6 26 敷銅連接方式設置該設置對話框中Connect Style 、 Conductors和Conductor width的設置與Power Plane Con

50、nect Style選項設置意義相同，在此不同志贅述。最后可以設定敷銅與焊盤之間的連接角度，有90angle90 和45Angle 45 角兩種方式可選。6.6 測試點設計規那么Testpiont 測試點設計規那么用于設計測試點的形狀、用法等，有如下幾項設置。1 Testpoint Style 測試點風格選項區域設置該規那么中可以指定測試點的大小和格點大小等，設置界面如圖6 27所示。圖 6 27 測試點風格設置該設置對話框有如下選項： Size文本框為測試點的大小， Hole Size文本框為測試點的導孔的大小，可以指定Min 最小值、 Max 最大值和 Preferred 最優值。 Gri

51、d Size文本框：用于設置測試點的網格大小。系統默認為1mil大小。 Allow testpoint under component 復選項：用于選擇是否允許將測試點放置在元件下面。復選項Top 、 Bottom等選擇可以將測試點放置在哪些層面上。 右邊多項復選項設置所允許的測試點的放置層和放置次序。系統默認為所有規那么都選中。2 Testpoint Usage 測試點用法選項區域設置測試點用法設置的界面如圖6 28所示。圖 6 28 測試點用法設置該設置對話框有如下選項：Allow multiple testpoints on same net復選項：用于設置是否可以在同一網絡上允許多個測

52、試點存在。Testpoint 選項區域中的單項選擇項選擇對測試點的處理，可以是Required 必須處理 、 Invalid 無效的測試點和 Dont care 可忽略的測試點。6.7 電路板制板規那么Manufacturing 電路板制板規那么用于對電路板制板的設置，有如下幾類設置：1. Minimum annular Ring 最小焊盤環寬選項區域設置電路板制作時的最小焊盤寬度，即焊盤外直徑和導孔直徑之間的有效期值，系統默認值為10 mil。2 Acute Angle 導線夾角設置選項區域設置對于兩條銅膜導線的交角，不小于90 。3 Hole size 導孔直徑設置選項區域設置該規那么用于

53、設置導孔的內直徑大小。可以指定導孔的內直徑的最大值和最小值。Measurement Method下拉列表中有兩種選項： Absolute以絕對尺寸來設計， Percent以相對的比例來設計。采用絕對尺寸的導孔直徑設置對話框如圖6 29所示以mil為單位。圖 6 29 導孔直徑設置對話框4 Layers Pais 使用板層對選項區域設置在設計多層板時，如果使用了盲導孔，就要在這里對板層對進行設置。對話框中的復選取項用于選擇是否允許使用板層對 layers pairs 設置。本章中，對Protel DXP提供的10種布線規那么進行了介紹，在設計規那么中介紹了每條規那么的功能和設置方法。這些規那么的

54、設置屬于電路設計中的較高級的技巧，它設計到很多算法的知識。掌握這些規那么的設置，就能設計出高質量的PCB電路。雙面板布線技巧一 雙面板布線技巧在當今劇烈競爭的電池供電市場中，由于本錢指標限制，設計人員常常使用雙面板。盡管多層板4層、6層及8層 方案在尺寸、噪聲和性能方面具有明顯優勢，本錢壓力卻促使工程師們重新考慮其布線策略，采用雙面板。在本文中，我們將討論自動布線功能的正確使用和錯誤使用，有無地平面時電流回路的設計策略，以及對雙面板元件布局的建議。自動布線的優缺點以及模擬電路布線的本卷須知設計PCB 時，往往很想使用自動布線。通常，純數字的電路板尤其信號電平比較低，電路密度比較小時采用自動布線

55、是沒有問題的。但是，在設計模擬、混合信號或高速電路板時，如果采用布線軟件的自動布線工具，可能會出現一些問題，甚至很可能帶來嚴重的電路性能問題。 例如，圖1中顯示了一個采用自動布線設計的雙面板的頂層。此雙面板的底層如圖2所示，這些布線層的電路原理圖如圖3a和圖3b所示。設計此混合信號電路板時，經仔細考慮，將器件手工放在板上，以便將數字和模擬器件分開放置。采用這種布線方案時，有幾個方面需要注意，但最麻煩的是接地。如果在頂層布地線，那么頂層的器件都通過走線接地。器件還在底層接地，頂層和底層的地線通過電路板最右側的過孔連接。當檢查這種布線策略時，首先發現的弊端是存在多個地環路。另外，還會發現底層的地線

56、返回路徑被水平信號線隔斷了。這種接地方案的可取之處是，模擬器件12位A/D轉換器MCP3202和2.5V參考電壓源MCP4125放在電路板的最右側，這種布局確保了這些模擬芯片下面不會有數字地信號經過。圖3a和圖3b所示電路的手工布線如圖4、圖5所示。在手工布線時，為確保正確實現電路，需要遵循一些通用的設計準那么：盡量采用地平面作為電流回路；將模擬地平面和數字地平面分開；如果地平面被信號走線隔斷，為降低對地電流回路的干擾，應使信號走線與地平面垂直；模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置，數字電路盡量靠近電源連接端放置，這樣做可以降低由數字開關引起的di/dt效應。這兩種雙面板都在底層布有地平面，這種做法

57、是為了方便工程師解決問題，使其可快速明了電路板的布線。廠商的演示板和評估板通常采用這種布線策略。但是，更為普遍的做法是將地平面布在電路板頂層，以降低電磁干擾。圖 1 采用自動布線為圖3所示電路原理圖設計的電路板的頂層圖 2 采用自動布線為圖3所示電路原理圖設計的電路板的底層圖 3a 圖1、圖2、圖4和圖5中布線的電路原理圖圖 3b 圖1、圖2、圖4和圖5中布線的模擬局部電路原理圖有無地平面時的電流回路設計對于電流回路，需要注意如下根本領項：1. 如果使用走線，應將其盡量加粗。PCB上的接地連接如要考慮走線時，設計應將走線盡量加粗。這是一個好的經驗法那么，但要知道，接地線的最小寬度是從此點到末端

58、的有效寬度，此處“末端指距離電源連接端最遠的點。 2. 應防止地環路。3. 如果不能采用地平面，應采用星形連接策略 見圖6。通過這種方法，地電流獨立返回電源連接端。圖6中，注意到并非所有器件都有自己的回路，U1和U2是共用回路的。如遵循以下第4條和第5條準那么，是可以這樣做的。4. 數字電流不應流經模擬器件。數字器件開關時，回路中的數字電流相當大，但只是瞬時的，這種現象是由地線的有效感抗和阻抗引起的。對于地平面或接地走線的感抗局部，計算公式為V = Ldi/dt，其中V是產生的電壓，L是地平面或接地走線的感抗，di是數字器件的電流變化，dt是持續時間。對地線阻抗局部的影響，其計算公式為V= R

59、I, 其中，V是產生的電壓，R是地平面或接地走線的阻抗，I是由數字器件引起的電流變化。經過模擬器件的地平面或接地走線上的這些電壓變化，將改變信號鏈中信號和地之間的關系即信號的對地電壓。5. 高速電流不應流經低速器件。與上述類似，高速電路的地返回信號也會造成地平面的電壓發生變化。此干擾的計算公式和上述相同，對于地平面或接地走線的感抗，V = Ldi/dt ；對于地平面或接地走線的阻抗，V = RI 。與數字電流一樣，高速電路的地平面或接地走線經過模擬器件時，地線上的電壓變化會改變信號鏈中信號和地之間的關系。圖 4 采用手工走線為圖3所示電路原理圖設計的電路板的頂層圖 5 采用手工走線為圖3所示電

60、路原理圖設計的電路板的底層圖 6 如果不能采用地平面，可以采用“星形布線策略來處理電流回路圖 7 分隔開的地平面有時比連續的地平面有效，圖b接地布線策略比圖a 的接地策略理想6. 不管使用何種技術，接地回路必須設計為最小阻抗和容抗。7. 如使用地平面，分隔開地平面可能改善或降低電路性能，因此要謹慎使用。分開模擬和數字地平面的有效方法如圖7所示。圖 7中，精密模擬電路更靠近接插件，但是與數字網絡和電源電路的開關電流隔離開了。這是分隔開接地回路的非常有效的方法，我們在前面討論的圖4和圖5的布線也采用了這種技術。二、工程領域中的數字設計人員和數字電路板設計專家在不斷增加，這反映了行業的開展趨勢。盡管