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1、 电子电路电子电路CAD设计设计第第22-2322-23讲讲 PCB PCB自动布线与流水灯自动布线与流水灯PCBPCB设计设计主主 要要 内内 容容一、一、流水灯产品介绍及设计说明流水灯产品介绍及设计说明二、元件预布局与二、元件预布局与装载网络表装载网络表三、三、元件自动布局及手工调整元件自动布局及手工调整四、四、PCBPCB预布线预布线五、自动布线规则设置五、自动布线规则设置六、自动布线及手工调整六、自动布线及手工调整七、泪滴使用七、泪滴使用八、设计规则检查八、设计规则检查2021/9/171 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/172 电子电路电子电路CAD设计设计 流流水水灯灯
2、常常用用于于电电子子玩玩具具和和场场所所装装饰饰中中，可可以以美美化化环环境境，渲渲染染气气氛氛。本本例例中中的的流流水水灯灯电电路路采采用用双双面面圆圆形形PCBPCB，通通过过1616个个环环形形排排列列的的发发光光二二极极管管进进行行流流水水显显示示，发发光光二二极管的显示由微处理器极管的显示由微处理器89C5189C51编程控制。编程控制。 一、流水灯产品介绍及设计说明一、流水灯产品介绍及设计说明2021/9/173 电子电路电子电路CAD设计设计 1. 1.设计前的准备设计前的准备 建立项目文件建立项目文件“流水灯流水灯.PRJPCB”.PRJPCB”，根据图，根据图6-16-1绘绘
3、制流水灯原理图，元件的参数参考表制流水灯原理图，元件的参数参考表6-16-1，对电路进行，对电路进行编译，修改原理图中的错误。编译，修改原理图中的错误。 参考图参考图6-2 6-2 ，设计，设计MC7805MC7805的卧式封装的卧式封装TO-220HTO-220H，相邻焊盘间距。相邻焊盘间距。 参考图参考图6-36-3设计复位按钮的封装设计复位按钮的封装SWSW，外型尺寸为，外型尺寸为6mm6mm6mm6mm。 根据表根据表6-16-1重新设置好各元件的封装。重新设置好各元件的封装。 2021/9/174 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/175 电子电路电子电路CAD设计设计二、
4、元件预布局与装载网络表二、元件预布局与装载网络表 1. 1.规划规划PCBPCB 采用公制规划尺寸，采用公制规划尺寸，PCBPCB的机械轮廓半径的机械轮廓半径51mm51mm，电气轮廓电气轮廓50mm50mm。 2. 2.放置螺丝孔放置螺丝孔 根据图根据图6-46-4所示的所示的位置，执行菜单位置，执行菜单“放置放置”“”“焊盘焊盘”，在图示，在图示位置放置位置放置3 3个个3mm3mm焊盘，焊盘，焊盘编号均设置为焊盘编号均设置为0 0。2021/9/176 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/177 电子电路电子电路CAD设计设计重复重复1616次，次，标号依次加标号依次加1 1 元
5、件旋转角元件旋转角度度22.522.5 元件圆元件圆形排列形排列 2021/9/178 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/179 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1710 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1711 电子电路电子电路CAD设计设计三、元件自动布局及手工调整三、元件自动布局及手工调整 1. 1.元件自动布局元件自动布局 在进行自动布局前，必须在禁布层（在进行自动布局前，必须在禁布层（Keep out Keep out LayerLayer）上规划）上规划PCBPCB的电气边界，然后才能载入网络表文的电气边界，然后才能载入网络表文件，预布局的元件必须
6、设定为锁定状态。件，预布局的元件必须设定为锁定状态。 执行菜单执行菜单“工具工具”“”“放置元件放置元件”“”“自动布局自动布局”，屏幕弹出，屏幕弹出“自动布局自动布局”对话框，如图对话框，如图6-126-12、6-136-13所示。所示。在元件较少在元件较少的电路中使的电路中使用用 在元件较多在元件较多的电路中使的电路中使用用 需设置参数需设置参数 2021/9/1712 电子电路电子电路CAD设计设计 自动布局的效果都不是很理想，存在较多不合理的自动布局的效果都不是很理想，存在较多不合理的地方，因此在自动布局后还要进行手工布局调整。地方，因此在自动布局后还要进行手工布局调整。 本电路采用分
7、组布局，选中【快速元件布局】复选本电路采用分组布局，选中【快速元件布局】复选框，布局效果如图框，布局效果如图6-146-14所示，各元件之间存在网络飞线，所示，各元件之间存在网络飞线，体现节点间连接关系，但它不是实际连线，布线时要用体现节点间连接关系，但它不是实际连线，布线时要用印制导线来代替。印制导线来代替。 2. 2.手工布局调整手工布局调整 手工布局调整主要是通过移动元件、旋转元件等方手工布局调整主要是通过移动元件、旋转元件等方法合理地调整元件的位置，减少网络飞线的交叉。法合理地调整元件的位置，减少网络飞线的交叉。 对于处于锁定状态的元件必须先在对于处于锁定状态的元件必须先在“元件属性元
8、件属性”中中去除锁定状态才能移动。去除锁定状态才能移动。 布局调整结束后，执行菜单布局调整结束后，执行菜单“查看查看”“”“显示三维显示三维PCBPCB板板”，显示元件布局的，显示元件布局的3D3D视图，观察元件布局是否合视图，观察元件布局是否合理。理。 手工布局调整后的流水灯电路如图手工布局调整后的流水灯电路如图6-156-15所示所示 。 自动布局自动布局效果不好效果不好2021/9/1713 电子电路电子电路CAD设计设计四、四、PCBPCB预布线预布线2021/9/1714 电子电路电子电路CAD设计设计顶层顶层露铜露铜底层底层覆铜覆铜2021/9/1715 电子电路电子电路CAD设计
9、设计 4. 4.锁定预布线锁定预布线 有些电路在自动布线前已经针对某些网络进行了有些电路在自动布线前已经针对某些网络进行了预布线，如果要在自动布线时保留这些预布线，可以预布线，如果要在自动布线时保留这些预布线，可以在自动布线器选项中设置锁定所有预布线。在自动布线器选项中设置锁定所有预布线。 执行菜单执行菜单“自动布线自动布线”“”“设定设定”，屏幕弹出，屏幕弹出“Situs“Situs布线策略布线策略”对话框，选中对话框下方的【锁定对话框，选中对话框下方的【锁定全部预布线】复选框，锁定全部预布线，单击全部预布线】复选框，锁定全部预布线，单击“OK”“OK”按钮退出设置状态。按钮退出设置状态。2
10、021/9/1716 电子电路电子电路CAD设计设计五、自动布线规则设置五、自动布线规则设置设计规则设计规则列表栏列表栏设计详细设计详细内容栏内容栏2021/9/1717 电子电路电子电路CAD设计设计 1. 1.电气设计规则（电气设计规则（ElectricalElectrical） 电气设计规则是电气设计规则是PCBPCB布线过程中所遵循的电气方面的布线过程中所遵循的电气方面的规则，主要用于规则，主要用于DRCDRC电气校验。共包含了电气校验。共包含了4 4个子规则。个子规则。 Clearance Clearance（安全间距规则设置）（安全间距规则设置） 安全间距规则用于设置安全间距规则用
11、于设置PCBPCB上不同网络的导线、焊盘、上不同网络的导线、焊盘、过孔及覆铜等导电图形之间的最小间距。通常情况下安过孔及覆铜等导电图形之间的最小间距。通常情况下安全间距越大越好，但是太大的安全间距会造成电路布局全间距越大越好，但是太大的安全间距会造成电路布局不够紧凑，增加不够紧凑，增加PCBPCB的尺寸，提高制板成本。的尺寸，提高制板成本。 安全间距通常设置为安全间距通常设置为10mil10mil20mil20mil（0.254mm0.254mm0.508mm0.508mm）。）。 用鼠标左键单击图用鼠标左键单击图6-196-19中的【中的【ClearanceClearance】规则，系】规则
12、，系统默认一个名称为统默认一个名称为“Clearance”“Clearance”的子规则，单击该规则的子规则，单击该规则名称，显示该规则的属性设置信息，可以进行设置。名称，显示该规则的属性设置信息，可以进行设置。设置最小设置最小间距间距设置适用设置适用范围范围2021/9/1718 电子电路电子电路CAD设计设计 Short-Circuit Short-Circuit（短路约束规则设置）（短路约束规则设置） 短路约束规则用于设置短路约束规则用于设置PCBPCB上的导线等对象是否允上的导线等对象是否允许短路。单击图许短路。单击图6-196-19中的【中的【Short-CircuitShort-C
13、ircuit】规则，系】规则，系统默认一个名称为统默认一个名称为“Short Circuit”“Short Circuit”的子规则，单击的子规则，单击该规则名称，显示该规则的属性设置信息，如图该规则名称，显示该规则的属性设置信息，如图6-216-21所所示。示。 系统默认的短路约束规则是不允许短路。但在一些系统默认的短路约束规则是不允许短路。但在一些特殊的电路中，如带有模拟地和数字地的模数混合电路，特殊的电路中，如带有模拟地和数字地的模数混合电路，在设计时，这两个地是属于不同网络的，但在电路设计在设计时，这两个地是属于不同网络的，但在电路设计完成之前，设计者必须将这两个地在某一点连接起来，完
14、成之前，设计者必须将这两个地在某一点连接起来，这就需要允许短路存在。为此可以针对两个地线网络单这就需要允许短路存在。为此可以针对两个地线网络单独设置一个允许短路的规则，在两个【匹配对象的位置独设置一个允许短路的规则，在两个【匹配对象的位置】区中分别选中数字地和模拟地，然后选中【允许短回】区中分别选中数字地和模拟地，然后选中【允许短回路】复选框即可。路】复选框即可。不选中表不选中表示不允许示不允许短路短路2021/9/1719 电子电路电子电路CAD设计设计 2. 2.布线设计规则（布线设计规则（RoutingRouting） 在在PCBPCB规则和约束编辑器的规则列表栏单击【规则和约束编辑器的
15、规则列表栏单击【RoutingRouting】项，系统展开所有的布线设计规则列表，共包含了】项，系统展开所有的布线设计规则列表，共包含了7 7个个子规则，主要的子规则说明如下。子规则，主要的子规则说明如下。 Width Width（导线宽度限制规则）（导线宽度限制规则） 导线宽度限制规则用于设置自动布线时印制导线的宽导线宽度限制规则用于设置自动布线时印制导线的宽度范围，可以定义最小宽度（度范围，可以定义最小宽度（Min WidthMin Width）、最大宽度）、最大宽度（Max WidthMax Width）和优选尺寸（）和优选尺寸（Preferred WidthPreferred Widt
16、h），单击每），单击每个宽度栏并键入数值即可对其进行设置，如图个宽度栏并键入数值即可对其进行设置，如图6-226-22所示。所示。 在实际使用中，通常会针对不同的网络设置不同的线在实际使用中，通常会针对不同的网络设置不同的线宽限制规则，特别是地线网络的线宽，此时可以建立新的宽限制规则，特别是地线网络的线宽，此时可以建立新的线宽限制规则。线宽限制规则。 2021/9/1720 电子电路电子电路CAD设计设计设置适用设置适用范围范围设置线宽设置线宽大小限制大小限制2021/9/1721 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1722 电子电路电子电路CAD设计设计 1.Clearance C
17、onstraint1.Clearance Constraint（间距限制规则）（间距限制规则） 图图7-277-27中选中中选中Clearance ConstraintClearance Constraint，进入间距限，进入间距限制规则设置。该规则用来限制具有导电特性的图件之间制规则设置。该规则用来限制具有导电特性的图件之间的最小间距，在对话框的右下角有三个按钮。的最小间距，在对话框的右下角有三个按钮。 AddAdd按按钮钮。用用于于新新建建间间距距限限制制规规则则，单单击击后后出出现现图图7-287-28所所示示的的对对话话框框。左左边边一一栏栏用用于于设设置置规规则则适适用用的的范范围围
18、，右右边边一一栏栏是是设设置置设设计计规规则则的的参参数数，ConnectiveConnective下下拉拉列列表表框设置适用网络。框设置适用网络。 设设置置完完毕毕，单单击击OKOK按按钮钮，完完成成间间距距设设计计规规则则的的设设定定，设设定定好好的的内内容容将将出出现现在在设设计计规规则则对对话话框框下下方方的的具具体体内内容容一栏中。一栏中。 Delete Delete按钮。用于删除选取的规则。按钮。用于删除选取的规则。 PropertiesProperties按按钮钮。用用于于修修改改设设计计规规则则参参数数，修修改改后的内容会出现在具体内容栏中。后的内容会出现在具体内容栏中。202
19、1/9/1723 电子电路电子电路CAD设计设计适用范围适用范围GND线宽大小线宽大小0.75mm2021/9/1724 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1725 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1726 电子电路电子电路CAD设计设计双面布线双面布线若单面布线若单面布线,则只选中则只选中Bottom Layer2021/9/1727 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1728 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1729 电子电路电子电路CAD设计设计 本例中布线设计规则设置主要内容如下。本例中布线设计规则设置主要内容如下。 安全间距规则设置：安全间
20、距规则设置：0.254mm0.254mm，适用于全部对象；，适用于全部对象； 短路约束规则：不允许短路；短路约束规则：不允许短路； 导线宽度限制规则：导线宽度限制规则：GNDGND的线宽为的线宽为0.75mm0.75mm，VCCVCC的的线宽为线宽为0.65mm0.65mm，其它信号线的线宽为，其它信号线的线宽为0.5mm0.5mm，优先级依，优先级依次降低；次降低； 布线层规则：双面布线；布线层规则：双面布线； 布线转角规则：布线转角规则：4545拐弯；拐弯； 其它规则选择默认。其它规则选择默认。2021/9/1730 电子电路电子电路CAD设计设计 在在PCBPCB设计界面中，执行菜单设计
21、界面中，执行菜单“自动布线自动布线”“”“全部全部对象对象”，屏幕弹出，屏幕弹出“Situs“Situs布线策略布线策略”对话框，如图对话框，如图6-336-33所示。所示。 六、自动布线及手工调整六、自动布线及手工调整2021/9/1731 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1732 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1733 电子电路电子电路CAD设计设计 布线时应根据实际要求设置布线层的走线方式，布线时应根据实际要求设置布线层的走线方式，如采用单面布线，设置如采用单面布线，设置Bottom LayerBottom Layer为为AnyAny（底层任意（底层任意方向布线
22、）、其它层方向布线）、其它层Not UsedNot Used（不使用）；采用双面（不使用）；采用双面布线时，设置布线时，设置Top LayerTop Layer为为VerticalVertical（垂直布线），（垂直布线），Bottom LayerBottom Layer层为层为HorizontalHorizontal（水平布线），其它层（水平布线），其它层Not UsedNot Used（不使用）。（不使用）。 一般在两层以上的一般在两层以上的PCBPCB布线中，布线层的走线方式布线中，布线层的走线方式可以选择可以选择AutomaticAutomatic，系统会自动设置相邻层采用正交，系统会
23、自动设置相邻层采用正交方式走线。方式走线。2021/9/1734 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1735 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1736 电子电路电子电路CAD设计设计 5. 5.手工布线调整手工布线调整 调整布线常常需要拆除以前的布线，调整布线常常需要拆除以前的布线，PCBPCB编辑器中编辑器中提供有自动拆线功能和撤消功能，当设计者对自动布提供有自动拆线功能和撤消功能，当设计者对自动布线的结果不满意时，可以使用该工具拆除电路板图上线的结果不满意时，可以使用该工具拆除电路板图上的铜膜线而只剩下网络飞线。的铜膜线而只剩下网络飞线。 撤消操作撤消操作 自动拆线自
24、动拆线 自动拆线的菜单命令在自动拆线的菜单命令在“工具工具”“”“取消布线取消布线”的子菜单中的子菜单中, ,可以针对全部对象、网络、连接、元件、可以针对全部对象、网络、连接、元件、RoomRoom空间拆除与元件连接的铜膜线。空间拆除与元件连接的铜膜线。 手工布线调整后的流水灯手工布线调整后的流水灯PCBPCB如图如图6-416-41所示。所示。2021/9/1737 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1738 电子电路电子电路CAD设计设计七、泪滴使用七、泪滴使用 所谓泪珠滴，就是在印制导线与焊盘或过孔相连时，所谓泪珠滴，就是在印制导线与焊盘或过孔相连时，为了增强连接的牢固性，在连
25、接处逐渐加大印制导线宽为了增强连接的牢固性，在连接处逐渐加大印制导线宽度。采用泪珠滴后，印制导线在接近焊盘或过孔时，线度。采用泪珠滴后，印制导线在接近焊盘或过孔时，线宽逐渐放大，形状就象一个泪珠，如图宽逐渐放大，形状就象一个泪珠，如图6-426-42所示。所示。 添加泪珠滴时要求焊盘要比线宽大，一般在印制导添加泪珠滴时要求焊盘要比线宽大，一般在印制导线比较细时可以添加泪珠滴。线比较细时可以添加泪珠滴。泪珠滴泪珠滴2021/9/1739 电子电路电子电路CAD设计设计2021/9/1740 电子电路电子电路CAD设计设计 参数设置完毕，单击参数设置完毕，单击“确认确认”按钮，系统自动添加泪按钮，
26、系统自动添加泪珠滴。图珠滴。图6-446-44所示为添加泪珠滴的流水灯所示为添加泪珠滴的流水灯PCBPCB，图中针对，图中针对所有焊盘添加导线型泪珠滴。所有焊盘添加导线型泪珠滴。2021/9/1741 电子电路电子电路CAD设计设计八、设计规则检查（八、设计规则检查（DRC）设置设置DRC报报告的内容告的内容DRC检检查的规则查的规则2021/9/1742 电子电路电子电路CAD设计设计 各项规则设置完毕，单击各项规则设置完毕，单击“运行设计规则检查运行设计规则检查”按钮进行检测，系统将弹出按钮进行检测，系统将弹出“Message”“Message”窗口，如果窗口，如果PCBPCB有违反规则的
27、问题，将在窗口中显示错误信息，有违反规则的问题，将在窗口中显示错误信息，同时在同时在PCBPCB上高亮显示违规的对象，并生成一个报告上高亮显示违规的对象，并生成一个报告文件，扩展名为文件，扩展名为“.DRC”“.DRC”，用户可以根据违规信息对，用户可以根据违规信息对PCBPCB进行修改。进行修改。 流水灯的设计规则检查报告如下，报告中有多处流水灯的设计规则检查报告如下，报告中有多处违规错误（违规错误（“【”和和“】”中的内容为添加的说明文中的内容为添加的说明文字，实际不存在），用户必须根据实际情况分析是否字，实际不存在），用户必须根据实际情况分析是否需要修改。需要修改。2021/9/1743 电子电路电子电路CAD设计设计DRC报报告局部内告局部内容容2021/9/1744
