《電子技術(shù)應(yīng)用》
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PROTEL技術(shù)大全之第二篇

2015-09-17
關(guān)鍵詞: Protel PCB

  輸入網(wǎng)表時,,設(shè)計規(guī)則已隨網(wǎng)表輸入進(jìn)PowerPCB了。如果修改了設(shè)計規(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)過孔的大小,。如果設(shè)計者新建了一個焊盤或過孔,,一定要加上Layer 25。
  注意:
  PCB設(shè)計規(guī)則,、層定義,、過孔設(shè)置、CAM輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省啟動文件,,名稱為Default.stp,,網(wǎng)表輸入進(jìn)來以后,,按照設(shè)計的實(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,。
  2.3 元器件布局
  網(wǎng)表輸入以后,所有的元器件都會放在工作區(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,手工布局和自動布局,。2.3.1 手工布局
  1. 工具印制板的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn),放到板邊以內(nèi),,按照一定的規(guī)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(shù)的設(shè)計來說,,效果并不理想,,不推薦使用。2.3.3 注意事項(xiàng)
  a. 布局的首要原則是保證布線的布通率,,移動器件時注意飛線的連接,,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(qiáng)大,,包括自動推擠、在線設(shè)計規(guī)則檢查(DRC),,自動布線由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—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(wǎng)絡(luò),,比如高頻時鐘、主電源等,,這些網(wǎng)絡(luò)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(guī)則,,也要用手工布線。
  2. 自動布線以后,,還要用手工布線對PCB的走線進(jìn)行調(diào)整,。
  2.4.2 自動布線
  手工布線結(jié)束以后,剩下的網(wǎng)絡(luò)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(shè)置好DO文件,,按Continue就啟動了Specctra布線器自動布線,,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%,,說明布局或手工布線有問題,需要調(diào)整布局或手工布線,,直至全部布通為止,。
  2.4.3 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,首先添加Protect all wires命令,,保護(hù)手工布的線不被自動布線器重布
  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. 手動布線時把DRC選項(xiàng)打開,,使用動態(tài)布線(Dynamic Route)
  2.5 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,否則可以跳過這一項(xiàng),。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的一部分放在了板框外,,檢查間距時會出錯,;另外每次修改過走線和過孔之后,,都要重新覆銅一次。
  2.6 復(fù)查
  復(fù)查根據(jù)“PCB檢查表”,,內(nèi)容包括設(shè)計規(guī)則,,層定義、線寬,、間距,、焊盤、過孔設(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)計者要修改布局和布線,,合格之后,復(fù)查者和設(shè)計者分別簽字,。
  2.7 設(shè)計輸出
  PCB設(shè)計可以輸出到打印機(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)計的成敗,,下面將著重說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?。⒆韬笇樱ò攲幼韬负偷讓幼韬福?,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)的時候,,要把Layer25加上,在Layer25層中選擇Pads和Viasc. 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,,將Board Outline選上
  e. 設(shè)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(shè)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(shè)置,,不要作任何改動
  h. 所有光繪文件輸出以后,用CAM350打開并打印,,由設(shè)計者和復(fù)查者根據(jù)“PCB檢查表”檢查
  過孔(via)是多層PCB的重要組成部分之一,,鉆孔的費(fèi)用通常占PCB制板費(fèi)用的30%到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表面,具有一定深度,,用于表層線路和下面的內(nèi)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(nèi)層的連接孔,,它不會延伸到線路板的表面,。上述兩類孔都位于線路板的內(nèi)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(nèi)層,。第三種稱為通孔,這種孔穿過整個線路板,,可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為元件的安裝定位孔,。由于通孔在工藝上更易于實(shí)現(xiàn),成本較低,,所以絕大部分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(shè)計的角度來看,,一個過孔主要由兩個部分組成,一是中間的鉆孔(drill hole),二是鉆孔周圍的焊盤區(qū),,見下圖,。這兩部分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(shè)計時,,設(shè)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成本的增加,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(shù)的限制:孔越小,,鉆孔需花費(fèi)的時間越長,也越容易偏離中心位置,;且當(dāng)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。比如,,現(xiàn)在正常的一塊6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil左右,,所以PCB廠家能提供的鉆孔直徑最小只能達(dá)到8Mil,。
  二、過孔的寄生電容
  過孔本身存在著對地的寄生電容,,如果已知過孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2,過孔焊盤的直徑為D1,PCB板的厚度為T,板基材介電常數(shù)為ε,則過孔的寄生電容大小近似于:
  C=1.41εTD1/

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