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1、第5章 印制电路板的高级设计,上一次课学习了PCB板高级设计的一部分内容，主要是系统参数设置，原理图和网络表的准备，电路板的规划以及网络表和元件的载入。,5.5 元件布局,5.6 布线与布线规则（1）,本次课的内容,5.5 元件布局操作,电路板的布局和布线直接关系到整个电路板的性能的好坏，布线的质量和布通率又与电路板的布局息息相关，故而电路板的布局是一个非常重要的环节。,布局是要将载入的元件在电气边界内部整齐的排放，为布线作好准备。布局的重要目标是在不违背规则的情况下，使布线更容易。,5.5.1 元件的自动布局,在进行元件布局之前，要事先设置好相关的参数和规则。,1. 布局参数的设置,元件布局
2、栅格： Design /Options,字符串阀值参数：Display 选项卡,Snap to Center 参数(用来设置是否定位在元件的参考点 来拖 动元件）：Tools/Preferences,1)、Component Clearance Constraint( 元件间距阈值设置）：用于设置元件之间的最小距离。,2 元件布局设计规则 菜单命令Design /Rules弹出对话框中的 Placement选项卡,2)、 Component Orientations Rules(元件放置方向设置）：设置放置元件的方向，可同时启用多种方式。,3)、Net to Ignore(忽略的网络设置）：用
3、于设置在采用分组形式进行自动布局时应忽略的网络。 4)、Permitted Layers Rule(允许层面设置）：用于设置可放置元件的层面。 5)、Room Definition （定义对象范围）：用于设置限定或排斥某些特定对象的矩形区域的范围。,执行菜单命令Tools /Auto Placement/Auto Placer 弹出自动布局对话框。,3 元件的自动布局,两种自动布局方式供选择,1） Cluster Placer:分组元 件布局器（集群布置） 。 适用于元件数目少小于 100）的电路板。,是否进行快速布放,使用Cluster Placer 自动布局后的布局结果,2）Global
4、Placer (Statistical Placer ): 全局元件布局器（统计布置）。适合最初的布局。,是否将联系紧密的元件归为一组,是否根据需要对元件进行旋转,定义电源网络名称,定义接地网络名称,定义各元件参考坐标的格点距离，采取默认值即可,点击“OK”，进行布局,再点击“OK”，确定,点击“Yes”,使用Statistical Placer 自动布局后的布局结果,注意：使用Statistical Placer布局模式处理过的电路板文件每次执行的结果都不一样，而且布置完后的元件外形的位置不一定理想，有时需要重新启动自动布局功能，直到所有元件的外形都在板框内部。,5.5.2 再次装载网络表及
5、元件,再次装载网络表的目的是为了将装入的网络信息与当前装入的网络进行比较，并给出操作的结果，结果如下图示。,图中显示，没有改变也没有错误。如果有错需要更改错误，一般改错都要到原理图中去更改，然后重新生成网络表，在装载，直到没有错误为止。,直到最后没有错误了，才能进行后面的操作，否则也是无效的。,5.5.3元件布局手工调整,手工调整是在自动布局的基础上进行移动、旋转、对齐等操作，使得结果进一步理想化、合理化。,手工调整后的结果图,5.6 布线与布线规则,元件布局完成后，就可对PCB板进行自动布线了。自动布线是指Portel 99 SE程序根据设定的布线参数和规，按一定的算法自动在元件之间进行布线
6、。利用Protel 99 SE 提供的自动布线器可直接在PCB板界面进行布线。,运行自动布线器之前，应确保设计规则的正确性。 6大类设计规则 Routing 选项卡：电路板的布线设计规则。 Manufacturing 选项卡：制作工艺规则。 High Speed 选项卡：高速规则。 Placement选项卡： 元件布局设计规则。 Signal Integrity 选项卡：信号完整性分析规则。 Other 选项卡：其他相关规则。,执行菜单命令Design / Rules 弹出Design Rules （设计规则）设置对话框。,“Enabled”项被选择的规则才被列入检查操作的根据,为了符合实际设
7、计需求，设计者可以任意地根据实际需求新建、修改和删除设计规则。,新建规则,删除规则,修改规则,规则的适用范围： Whole Board :整个电路板 Layer :指定层面 Object Kind :指定对象 Footprint :指定封装 Component Class :指定元件类 Component :指定元件 Net Class :指定网络类 Net : 指定网络 From-To Class：指定From-To 连线类 From-To ：指定From-To 连线 Region :指定区域 Pad :指定焊盘 Pad Class:指定焊盘类 Pad Specification:指定焊盘规
8、格 Via Specification :指定规格的过孔 Footprint Pad : 指定焊盘的引脚。,5.6.1 布线规则设定,打开“布线规则”对话框，如下图示（共有10项规则）,1）、Clearance Constraint : 安全间距阈值。定义同一个层面上两 个电气对象间的最小距离。 2）、Routing Corners: 拐角模式。用于定义走线拐角的形状和尺寸。 3）、Routing Layers :布线工作层面。设置布线工作层面及各层面上的 布线方向。 4）、Routing Priority ：布线优先级。用于设置各个网络布线的先后顺序。 5）、Routing Topology
9、 :布线拓扑结构。用于设置各个网络的引脚之间的布线规则。,各种规则的含义,6）、Routing Via Style :过孔类型。设置过孔外径Diameter和内径的尺寸。 7）、SMD Neck-Down Constraint : SMD的瓶颈限制。用于设置布线时导线的宽度与SMD(磁敏二极管）的焊盘的宽度之比的最大值。 8）、SMD To Constraint :走线拐弯处与磁敏二极管的距离。用于设置最接近SMD元件焊盘的走线拐角与SMD元件表面之间间距的最小值。 9）、SMD To Plane Constraint :SMD到地电层的距离。设置从SMD元件表面到电源层上过孔或焊盘的导线的最
10、小长度。 10）、Width Constraint :布线宽度。设置布线时导线宽度的最大允许值和最小允许值。,几种常用的布线规则的设置,1. Clearance Constraint : 安全间距阈值也称间距约束规则,规定同一板层的两个或两组电气对象间的安全间距。,双击弹出编辑对话框,适用范围1选择,安全距离值设置,适用的网络类型,适用范围2选择,2. Routing Corners: 拐角模式。用于定义走线拐角的形状和尺寸。,双击弹出编辑对话框,布线拐角类型选择,拐角布线垂直距离最小长度,拐角布线垂直距离最大长度,3. Routing Layers :布线工作层面。设置布线工作层面及各层面上
11、的 布线方向。,双击弹出编辑对话框,Top Layer层布线方向选择,Bottom Layer层布线方向选择,一般双层板的上下两个信号 层布线的方向设置为不同， 一个水平一个垂直,4. Routing Via Style :过孔类型。设置过孔外径Diameter和内径的尺寸。,双击弹出编辑对话框,过孔的外圆直径最大、最小值设置,过孔的内孔直径最大、最小值设置,5. Width Constraint :布线宽度。设置布线时导线宽度的最大允许值和最小允许值。,双击弹出编辑对话框,布线宽度最小值,布线宽度最大值,布线宽度当前值,应用举例：对电路板进行双面布线，要求布线的最小间距为10mil，布线采用
12、45拐角，拐角垂直距离的范围为50-150mil,电源、接地布线宽度为20mil ,其他线宽度为10mil。,第一步，执行菜单命令Design / Rules 弹出Design Rules （设计规则）设置对话框。选择Routing 选项卡。,第二步，设置布线最小间距，系统默认已经为10mil 不用修改。,最小间距值,第三步，设置布线拐角为45,拐角垂直距离范围50-150mil,双击弹出编辑对话框,布线拐角类型选择45,拐角布线垂直距离最小值为50mil,拐角布线垂直距离最大值为150mil,最后点击“OK”结果如下页图,修改后的结果,第四步，设置布线宽度值,双击弹出编辑对话框,修改走线宽度
13、值为10mil,点击ok,完成一般导线宽度值的设置,（1）一般导线宽度值设置为10mil,（2）增加电源线和接地线的宽度规则,点击添加按钮，弹出对话框,适用范围选择VCC Net,布线宽度为20mil,名称设置,点击ok,完成VCC网络导线宽度值的设置,（2）增加电源线和接地线的宽度规则,点击添加按钮，弹出对话框,适用范围选择GND Net,布线宽度为20mil,名称设置,点击ok,完成GND网络导线宽度值的设置,不同导线宽度值规则设置完以后的结果。,布线规则设置完后，就可以对电路板进行自动布线了。,小结：,掌握PCB板的自动布局操作，能够完成 对PCB板的 合理布局。,2. 掌握 PCB板的布线规则的内容，能够根 据实际要求完成对规则内容的设置。,练习：,详见“第5章练习（2）.doc” 文档内容。,谢 谢 ！,
