1、Jason-zouJason-zou第第16講講 PCB設計規則及其應用設計規則及其應用對于 PCB 的設計， Protel DXP 提供了詳盡的 10 種不同的設計規則，這些設計規則則包括導線放置、導線布線方法、元件放置、布線規則、元件移動和信號完整性等規則。根據這些規則， ProtelDXP 進行自動布局和自動布線。很大程度上，布線是否成功和布線的質量的高低取決于設計規則的合理性，也依賴于用戶的設計經驗。對于具體的電路可以采用不同的設計規則，如果是設計雙面板，很多規則可以采用系統默認值，系統默認值就是對雙面板進行布線的設置。廣東職業技術學院廣東職業技術學院設計規則設置設計規則設置 進入設計

2、規則設置對話框的方法是在 PCB 電路板編輯環境下，從 Protel DXP 的主菜單中執行菜單 命令 Design/Rules ，系統將彈出如圖 6 1 所示的 PCB Rules and Constraints Editor(P CB 設計規則和約束 ) 對話框。廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院該對話框左側顯示的是設計規則的類型，共分 10 類。左邊列出的是 Design Rules( 設計規則 ) ，其中包括 Electrical （電氣類型）、 Routing （布線類型）、 SMT （表面粘裝元件類型）規則等等，右邊則顯示對應設計規則的設置屬性。 系統

3、將自動當前設計規則為準，生成名為 Clearance_1 的新設計規則，廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院 選項區域中選定一種電氣類型。在這里選定 Net 單選項，同時在下拉菜單中選擇在設定的任一網絡名。在右邊 Full Query 中出現 InNet （ ）字樣，其中括號里也會出現對應的網絡名。廣東職業技術學院廣東職業技術學院Short Circuit （短路）選項區域設置（短路）選項區域設置 短路設置就是否允許電路中有導線交叉短路。設置方法同上，系統默認不允許短路，即取消 AllowShort Circuit 復選項的選定，如 所示。廣東職業技術學院廣東職業技

4、術學院 Un-Routed Net （未布線網絡）選項區域設置 可以指定網絡、檢查網絡布線是否成功，如果不成功，將保持用飛線連接。 Un-connected Pin （未連接管腳）選項區域設置 對指定的網絡檢查是否所有元件管腳都連線了。廣東職業技術學院廣東職業技術學院布線規則布線規則Routing廣東職業技術學院廣東職業技術學院Width （導線寬度）選項區域設置（導線寬度）選項區域設置 導線的寬度有三個值可以供設置，分別為 Max width （最大寬度）、 Preferred Width （最佳寬度）、Min width （最小寬度）三個值，如圖 6 7 所示。系統對導線寬度的默認值為 1

5、0mil ，單擊每個項直接輸入數值進行更改。這里采用系統默認值 10mil 設置導線寬度。廣東職業技術學院廣東職業技術學院2. Routing Topology （布線拓撲）（布線拓撲） 選項區域設置拓撲規則定義是采用的布線的拓撲邏輯約束。 Protel DXP 中常用的布線約束為統計最短邏輯規則， 用戶可以根據具體設計選擇不同的布線拓撲規則。 Protel DXP 提供了以下幾種布線拓撲規則。廣東職業技術學院廣東職業技術學院Shortest ( 最短最短 ) 規則設置規則設置 最短規則設置如圖 所示，從 Topology 下拉菜單中選擇 Shortest 選項，該選項的定義是在 布線時連接所

6、有節點的連線最短規則。廣東職業技術學院廣東職業技術學院 Horizontal （水平）規則設置（水平）規則設置 水平規則設置如圖 6 9 所示，從 Topoogy 下拉菜單中選擇 Horizontal 選基。它采用連接節點 的水平連線最短規則。廣東職業技術學院廣東職業技術學院 Vertical （垂直）規則設置（垂直）規則設置 垂直規則設置如圖 6 10 所示，從 Tolpoogy 下拉菜單中選擇 Vertical 選項。它采和是連接所 有節點，在垂直方向連線最短規則。廣東職業技術學院廣東職業技術學院 Daisy Simple （簡單雛菊）規則設置（簡單雛菊）規則設置 簡單雛菊規則設置如圖 6

7、 11 所示，從 Tolpoogy 下拉菜單中選擇 Daisy simple 選項。它采用的是使用鏈式連通法則，從一點到另一點連通所有的節點，并使連線最短。 廣東職業技術學院廣東職業技術學院 Daisy-MidDriven （雛菊中點）規則設置 。該規則選擇一個 Source （源點），以它為中心向左右連通所有的節點，并使連線最短。 Daisy Balanced （雛菊平衡）規則設置 。它也選擇一個源點，將所有的中間節點數目平均分成組，所有的組都連接在源點上，并使連線最短。廣東職業技術學院廣東職業技術學院 Star Burst （星形）規則設置 。該規則也是采用選擇一個源點，以星形方式去連接別

8、的節點，并使連線最短。 廣東職業技術學院廣東職業技術學院Routing Priority （布線優先級別）選項區域設（布線優先級別）選項區域設置置 該規則用于設置布線的優先次序，設置的范圍從 0100 ，廣東職業技術學院廣東職業技術學院Routing Layers （布線圖）選層區域設置（布線圖）選層區域設置 該規則設置布線板導的導線走線方法。包括頂層和底層布線層，共有 32 個布線層可以設置， 由于設計的是雙層板，只能使用 Top Layer 和 Bottom Layer 兩層。廣東職業技術學院廣東職業技術學院Routing Corners （拐角）選項區域設置（拐角）選項區域設置 布線的拐

9、角可以有 45 拐角、 90 拐角和圓形拐角三種，廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院6 Routing Via Style （導孔）選項區域設置（導孔）選項區域設置廣東職業技術學院廣東職業技術學院Mask （阻焊層設計）規則用于設置焊盤到阻焊（阻焊層設計）規則用于設置焊盤到阻焊層的距離，有如下幾種規則。層的距離，有如下幾種規則。廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院Plane （內層設計）（內層設計） Plane （內層設計）規則用于多層板設計中，有如下幾種設置規則。 1 Power Plane Connect Style （電源層連接方

10、式）選項區域設置電源層連接方式規則用于設置導孔到電源層的連接，其設置界面如圖 6 24 所示廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院Power Plane Clearance （電源層安全距離）選項（電源層安全距離）選項區域設置區域設置廣東職業技術學院廣東職業技術學院3 Polygon Connect style （敷銅連接方式）（敷銅連接方式）選項區域設置選項區域設置 該規則用于設置多邊形敷銅與焊盤之間的連接方式廣東職業技術學院廣東職業技術學院Testpiont （測試點設計）規則用于設計測試點（測試點設計）規則用于設計測試點的形狀、用法等的形狀、用法等廣東職業技術學

11、院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院廣東職業技術學院 4 Layers Pais （使用板層對）選項區域設置 在設計多層板時，如果使用了盲導孔，就要在這里對板層對進行設置。對話框中的復選取項用于選擇是否允許使用板層對（ layers pairs ）設置。廣東職業技術學院廣東職業技術學院 啟動向導-【下一步】,將新建規則命名為PWR_GND選Clearance Constraint廣東職業技術學院廣東職業技術學院 例子僅應用于一個網絡（GND）。選擇 “一個網絡”廣東職業技術學院廣東職業技術學院 條件值

12、下面選擇應用網絡 “GND”廣東職業技術學院廣東職業技術學院 設定新建規則的優先級。可通過【增加優先級】、【減小優先級】來設定規則的優先級。【下一步】廣東職業技術學院廣東職業技術學院 完成廣東職業技術學院廣東職業技術學院 點擊完成后，出現規則對話框，里面暫時沒新規則廣東職業技術學院廣東職業技術學院 單擊【適用】在Clearance下就出現了新建規則的名稱廣東職業技術學院廣東職業技術學院 在約束選擇框內設定最小間隙，單擊確定，規則創建完成。廣東職業技術學院廣東職業技術學院刪除規則刪除規則 鼠標右擊彈出對話框，選刪除名稱上出現一條橫線。 單擊【適用】完成操作。廣東職業技術學院廣東職業技術學院印刷電

13、路板工藝印刷電路板工藝 P CB 布線工藝設計的一般原則和抗干擾措施 在 PCB 設計中，布線是完成產品設計的重要步驟， PCB 布線有單面布線、雙面布線和多層布線。為了避免輸入端與輸出端的邊線相鄰平行而產生反射干擾和兩相鄰布線層互相平行產生寄生耦合等干擾而影響線路的穩定性，甚至在干擾嚴重時造成電路板根本無法工作，在 PCB 布線工藝設計中一般考慮以下方面：廣東職業技術學院廣東職業技術學院 1 考慮 PCB 尺寸大小 PCB 尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；尺寸過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。應根據具體電路需要確定 PCB 尺寸。廣東職業技術學院廣東職業技術

14、學院 2 確定特殊元件的位置 確定特殊元件的位置是 PCB 布線工藝的一個重要方面，特殊元件的布局應主要注意以下方面： 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互離得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。廣東職業技術學院廣東職業技術學院 對于電位器、可調電感線圈、可變電容器、微動開關等可調元件的布局應考慮整機的結構要求。 若是機內調節，應放在印制板上便于調節的地方；若是機外調節，其位置要與調節旋鈕在機箱面板上 的位置相適應。應留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。廣東職業技術學院廣東職業技術學院 某些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應加大

15、它們之間的距離，以免放電引出意外短路。 帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。 重量超過 15g 的元器件、應當用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發熱量多的元器件， 不宜裝在印制板上，而應裝在整機的機箱底板上，且應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發熱元件。廣東職業技術學院廣東職業技術學院3 布局方式布局方式采用交互式布局和自動布局相結合的布局方式。布局的方式有兩種：自動布局及交互式布局，在自動布線之前，可以用交互式預先對要求比較嚴格的線進行布局，完成對特殊元件的布局以后，對全部元件進行布局，主要遵循以下原則： 按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信

16、號盡可能保持一致的方向。 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上。盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。廣東職業技術學院廣東職業技術學院 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產。 位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于 2mm 。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為 3:2 或 4:3 。電路板面尺寸大于 200 150mm 時，應考慮電路板所受的機械強度。廣東職業技術學院廣東職業技術學院4 電源和接地線處理的基本原則電源和接地線處理的基本原則 由

17、于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產品的性能下降，對電源和地的布線采取一些措施降低電源和地線產生的噪聲干擾，以保證產品的質量。方法有如下幾種：廣東職業技術學院廣東職業技術學院 電源、地線之間加上去耦電容。單單一個電源層并不能降低噪聲，因為，如果不考慮電流分配，所有系統都可以產生噪聲并引起問題，這樣額外的濾波是需要的。通常在電源輸入的地方放置一個1 10 F 的旁路電容，在每一個元器件的電源腳和地線腳之間放置一個 0.01 0.1 F 的電容。旁路電容起著濾波器的作用，放置在板上電源和地之間的大電容（ 10 F ）是為了濾除板上產生的低頻噪聲（如 50/60Hz 的工頻噪聲）。板上工作的元器件產生的噪聲通常在 100MHz 或更高的頻率范圍內產生諧振，所以放置在每一個元器件的電源腳和地線腳之間的旁路電容一般較小（約 0.1 F）。最好是將電容放在板子的另一面，直接在元件的正下方，如果是表面貼片的電容則更好。廣東職業技術學院廣東職業技術學院 盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關系是：地線 電源線 信號線， 通常信號線寬為： 0.2 0 .3mm ，最細寬度可達 0.05 0 .07m