PCB電路設(shè)計(jì)流程
PCB的設(shè)計(jì)流程分為網(wǎng)表輸入、規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出六個(gè)步驟.
1. 網(wǎng)表輸入
網(wǎng)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(yīng)用OLE功能,可以隨時(shí)保持原理圖和PCB圖的一致,盡量減少出錯(cuò)的可能。另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網(wǎng)表,選擇File->Import,將原理圖生成的網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)。
2.規(guī)則設(shè)置
如果在原理圖設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)把PCB的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置好的話,就不用再進(jìn)行設(shè)置。
這些規(guī)則了,因?yàn)檩斎刖W(wǎng)表時(shí),設(shè)計(jì)規(guī)則已隨網(wǎng)表輸入進(jìn)PowerPCB了。如果修改了設(shè)計(jì)規(guī)則,必須同步原理圖,保證原理圖和PCB的一致。除了設(shè)計(jì)規(guī)則和層定義外,還有一些規(guī)則需要設(shè)置,比如Pad Stacks,需要修改標(biāo)準(zhǔn)過(guò)孔的大小。如果設(shè)計(jì)者新建了一個(gè)焊盤或過(guò)孔,一定要加上Layer 25。
注意:PCB設(shè)計(jì)規(guī)則、層定義、過(guò)孔設(shè)置、CAM輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省啟動(dòng)文件,名稱為Default.stp,網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)以后,按照設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,把電源網(wǎng)絡(luò)和地分配給電源層和地層,并設(shè)置其它高級(jí)規(guī)則。在所有的規(guī)則都設(shè)置好以后,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理圖中的規(guī)則設(shè)置,保證原理圖和PCB圖的規(guī)則一致。
3. 元器件布局
網(wǎng)表輸入以后,所有的元器件都會(huì)放在工作區(qū)的零點(diǎn),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(guī)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(dòng)布局。
①、 手工布局
A. 工具印制板的結(jié)構(gòu)尺寸畫出板邊(Board Outline)。
B. 將元器件分散(Disperse Components),元器件會(huì)排列在板邊的周圍。
C. 把元器件一個(gè)一個(gè)地移動(dòng)、旋轉(zhuǎn),放到板邊以內(nèi),按照一定的規(guī)則擺放整齊。
②、自動(dòng)布局
PowerPCB提供了自動(dòng)布局和自動(dòng)的局部簇布局,但對(duì)大多數(shù)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),效果并不理想,不推薦使用。
③、注意事項(xiàng)
a. 布局的首要原則是保證布線的布通率,移動(dòng)器件時(shí)注意飛線的連接,把有連線關(guān)系的器件放在一起
b. 數(shù)字器件和模擬器件要分開,盡量遠(yuǎn)離
c. 去耦電容盡量靠近器件的VCC
d. 放置器件時(shí)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
4. 布線
布線的方式也有兩種,手工布線和自動(dòng)布線。PowerPCB提供的手工布線功能十分強(qiáng)大,包括自動(dòng)推擠、在線設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC),自動(dòng)布線由Specctra的布線引擎進(jìn)行,通常這兩種方法配合使用,常用的步驟是手工—自動(dòng)—手工。
①、 手工布線
a. 自動(dòng)布線前,先用手工布一些重要的網(wǎng)絡(luò),比如高頻時(shí)鐘、主電源等,這些網(wǎng)絡(luò)往往對(duì)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(dòng)布線很難布得有規(guī)則,也要用手工布線。
b. 自動(dòng)布線以后,還要用手工布線對(duì)PCB的走線進(jìn)行調(diào)整。
②、自動(dòng)布線
手工布線結(jié)束以后,剩下的網(wǎng)絡(luò)就交給自動(dòng)布線器來(lái)自布。選擇Tools->SPECCTRA,啟動(dòng)Specctra布線器的接口,設(shè)置好DO文件,按Continue就啟動(dòng)了Specctra布線器自動(dòng)布線,結(jié)束后如果布通率為100%,那么就可以進(jìn)行手工調(diào)整布線了;如果不到100%,說(shuō)明布局或手工布線有問(wèn)題,需要調(diào)整布局或手工布線,直至全部布通為止。
③、注意事項(xiàng)
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(shè)置Specctra的DO文件時(shí),首先添加Protect all wires命令,保護(hù)手工布的線不被自動(dòng)布線器重布
d. 如果有混合電源層,應(yīng)該將該層定義為Split/mixed Plane,在布線之前將其分割,布完線之后,使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅
e. 將所有的器件管腳設(shè)置為熱焊盤方式,做法是將Filter設(shè)為Pins,選中所有的管腳,修改屬性,在Thermal選項(xiàng)前打勾
f. 手動(dòng)布線時(shí)把DRC選項(xiàng)打開,使用動(dòng)態(tài)布線(Dynamic Route)
5. 檢查與復(fù)查
①、檢查:檢查的項(xiàng)目有間距(Clearance)、連接性(Connectivity)、高速規(guī)則(High Speed)和電源層(Plane),這些項(xiàng)目可以選擇Tools->Verify Design進(jìn)行。如果設(shè)置了高速規(guī)則,必須檢查,否則可以跳過(guò)這一項(xiàng)。檢查出錯(cuò)誤,必須修改布局和布線。
注意:
有些錯(cuò)誤可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,檢查間距時(shí)會(huì)出錯(cuò);另外每次修改過(guò)走線和過(guò)孔之后,都要重新覆銅一次。
②、復(fù)查
復(fù)查根據(jù)“PCB檢查表”,內(nèi)容包括設(shè)計(jì)規(guī)則,層定義、線寬、間距、焊盤、過(guò)孔設(shè)置;還要重點(diǎn)復(fù)查器件布局的合理性,電源、地線網(wǎng)絡(luò)的走線,高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽,去耦電容的擺放和連接等。復(fù)查不合格,設(shè)計(jì)者要修改布局和布線,合格之后,復(fù)查者和設(shè)計(jì)者分別簽字。
6. 設(shè)計(jì)輸出
PCB設(shè)計(jì)可以輸出到打印機(jī)或輸出光繪文件。打印機(jī)可以把PCB分層打印,便于設(shè)計(jì)者和復(fù)查者檢查;光繪文件交給制板廠家,生產(chǎn)印制板。光繪文件的輸出十分重要,關(guān)系到這次設(shè)計(jì)的成敗,下面將著重說(shuō)明輸出光繪文件的注意事項(xiàng)。
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(shè)置為Split/Mixed,那么在Add Document窗口的Document項(xiàng)選擇Routing,并且每次輸出光繪文件之前,都要對(duì)PCB圖使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅;如果設(shè)置為CAM Plane,則選擇Plane,在設(shè)置Layer項(xiàng)的時(shí)候,要把Layer25加上,在Layer25層中選擇Pads和Vias
c. 在設(shè)備設(shè)置窗口(按Device Setup),將Aperture的值改為199
d. 在設(shè)置每層的Layer時(shí),將Board Outline選上
e. 設(shè)置絲印層的Layer時(shí),不要選擇Part Type,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line
f. 設(shè)置阻焊層的Layer時(shí),選擇過(guò)孔表示過(guò)孔上不加阻焊,不選過(guò)孔表示家阻焊,視具體情況確定
g. 生成鉆孔文件時(shí),使用PowerPCB的缺省設(shè)置,不要作任何改動(dòng)
h. 所有光繪文件輸出以后,用CAM350打開并打印,由設(shè)計(jì)者和復(fù)查者根據(jù)“PCB檢查表”檢查
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