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印制電路闆的設計注意事項

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印制電路闆的設計注意事項

發布日期:2018-04-13 作者:印制電路闆 點擊:

印制電路闆

印制電路闆的設計注意事項


印制電路闆的設計是以電路原理圖為根據,實現電路設計者所需要的功能。印刷電路闆的設計主要指版圖設計,需要考慮外部連接的布局、内部電子元件的優化布局、金屬連線和通孔的優化布局、電磁保護、熱耗散等各種因素。優秀的版圖設計可以節約生産成本,達到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設計可以用手工實現,複雜的版圖設計需要借助計算機輔助設計(CAD)實現。

本文檔的目的在于說明使用PADS的印制闆設計軟件PowerPCB進行印制闆設計的流程和一些注意事項,為一個工作組的設計人員提供設計規範,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、規則設置、元器件布局、布線、檢查、複查、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,可以随時保持原理圖和PCB圖的一緻,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,将原理圖生成的網表輸入進來。

2.2 規則設置

如果在原理圖設計階段就已經把PCB的設計規則設置好的話,就不用再進行設置這些規則了,因為輸入網表時,設計規則已随網表輸入進PowerPCB了。如果修改了設計規則,必須同步原理圖,保證原理圖和PCB的一緻。除了設計規則和層定義外,還有一些規則需要設置,比如Pad Stacks,需要修改标準過孔的大小。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設計規則、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,網表輸入進來以後,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,并設置其它高級規則。在所有的規則都設置好以後,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理圖中的規則設置,保證原理圖和PCB圖的規則一緻。

2.3 元器件布局

網表輸入以後,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,按照一些規則擺放整齊,即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法,手工布局和自動布局。

2.3.1 手工布局

1. 工具印制闆的結構尺寸畫出闆邊(Board Outline)。

2. 将元器件分散(Disperse Components),元器件會排列在闆邊的周圍。

3. 把元器件一個一個地移動、旋轉,放到闆邊以内,按照一定的規則擺放整齊。

2.3.2 自動布局

PowerPCB提供了自動布局和自動的局部簇布局,但對大多數的設計來說,效果并不理想,不推薦使用。

2.3.3 注意事項

a. 布局的首要原則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一起

b. 數字器件和模拟器件要分開,盡量遠離

c. 去耦電容盡量靠近器件的VCC

d. 放置器件時要考慮以後的焊接,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、在線設計規則檢查(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。

2.4.1 手工布線

1. 自動布線前,先用手工布一些重要的網絡,比如高頻時鐘、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則,也要用手工布線。

2. 自動布線以後,還要用手工布線對PCB的走線進行調整。

2.4.2 自動布線

手工布線結束以後,剩下的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,結束後如果布通率為100%,那麼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。

2.4.3 注意事項

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,應該将該層定義為Split/mixed Plane,在布線之前将其分割,布完線之後,使用Pour Manager的Plane Connect進行覆銅

e. 将所有的器件管腳設置為熱焊盤方式,做法是将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選項打開,使用動态布線(Dynamic Route)

2.5 檢查

檢查的項目有間距(Clearance)、連接性(Connectivity)、高速規則(High Speed)和電源層(Plane),這些項目可以選擇Tools->Verify Design進行。如果設置了高速規則,必須檢查,否則可以跳過這一項。檢查出錯誤,必須修改布局和布線。

注意:

有些錯誤可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了闆框外,檢查間距時會出錯;另外每次修改過走線和過孔之後,都要重新覆銅一次。

2.6 複查

複查根據“PCB檢查表”,内容包括設計規則,層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置;還要重點複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。複查不合格,設計者要修改布局和布線,合格之後,複查者和設計者分别簽字。

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,便于設計者和複查者檢查;光繪文件交給制闆廠家,生産印制闆。光繪文件的輸出十分重要,關系到這次設計的成敗,下面将着重說明輸出光繪文件的注意事項。

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),另外還要生成鑽孔文件(NC Drill)

b. 如果電源層設置為Split/Mixed,那麼在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,則選擇Plane,在設置Layer項的時候,要把Layer25加上,在Layer25層中選擇Pads和Vias

c. 在設備設置窗口(按Device Setup),将Aperture的值改為199

d. 在設置每層的Layer時,将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、Line

f. 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,視具體情況确定

g. 生成鑽孔文件時,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後,用CAM350打開并打印,由設計者和複查者根據“PCB檢查表”檢查。


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