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1、第七章第七章 PCB板設(shè)計(jì)進(jìn)階板設(shè)計(jì)進(jìn)階制作洗衣機(jī)控制電路制作洗衣機(jī)控制電路PCB設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)規(guī)則PCB設(shè)計(jì)的高級(jí)技巧設(shè)計(jì)的高級(jí)技巧128.1 8.1 PCB設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)規(guī)則 PCB設(shè)計(jì)規(guī)則給設(shè)計(jì)規(guī)則給PCB的布局、布線等過的布局、布線等過程提供了設(shè)計(jì)依據(jù)，合理地設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則會(huì)程提供了設(shè)計(jì)依據(jù)，合理地設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則會(huì)提高布線的質(zhì)量與布通率。提高布線的質(zhì)量與布通率。執(zhí)行執(zhí)行“Design/Rules”菜單命令，進(jìn)入設(shè)菜單命令，進(jìn)入設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置界面。計(jì)規(guī)則設(shè)置界面。Protel 99 SE的的PCB 共有六共有六種設(shè)計(jì)規(guī)則，相應(yīng)有六個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則選擇標(biāo)簽，種設(shè)計(jì)規(guī)則，相應(yīng)有六個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則選擇標(biāo)簽，分別用來

2、給不同的設(shè)計(jì)過程設(shè)置分別用來給不同的設(shè)計(jì)過程設(shè)置PCB規(guī)則。規(guī)則。六種設(shè)計(jì)規(guī)則的界面基本相同六種設(shè)計(jì)規(guī)則的界面基本相同。8.1.1 概述設(shè)計(jì)規(guī)則選擇標(biāo)簽每種設(shè)計(jì)規(guī)則的具體分類當(dāng)前選中規(guī)則當(dāng)前選中規(guī)則解釋當(dāng)前規(guī)則文字解釋當(dāng)前規(guī)則圖示 已定義規(guī)則添加新規(guī)則刪除規(guī)則規(guī)則分類編輯規(guī)則點(diǎn)擊不同的設(shè)計(jì)規(guī)則選擇標(biāo)簽，進(jìn)入相應(yīng)點(diǎn)擊不同的設(shè)計(jì)規(guī)則選擇標(biāo)簽，進(jìn)入相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置界面。的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置界面。在每種設(shè)計(jì)規(guī)則下，又分了多類具體的詳在每種設(shè)計(jì)規(guī)則下，又分了多類具體的詳細(xì)規(guī)則，雙擊選定的具體設(shè)計(jì)規(guī)則或單擊細(xì)規(guī)則，雙擊選定的具體設(shè)計(jì)規(guī)則或單擊“Add”按鈕，進(jìn)入詳細(xì)規(guī)則的設(shè)置界面。按鈕，進(jìn)入詳細(xì)規(guī)則的設(shè)置界面

3、。設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置界面編輯規(guī)則規(guī)則應(yīng)用范圍規(guī)則名稱規(guī)則屬性值規(guī)則最大值規(guī)則最小值規(guī)則默認(rèn)值 8.1.2 PCB設(shè)計(jì)規(guī)則1.布線規(guī)則(Routing)布線規(guī)則給PCB自動(dòng)布線器提供了布線時(shí)的參考依據(jù)，PCB自動(dòng)布線器根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行布線。共有十類自動(dòng)布線規(guī)則。點(diǎn)擊布線規(guī)則選擇標(biāo)簽，進(jìn)入布線規(guī)則設(shè)置界面。默認(rèn)的當(dāng)前選中規(guī)則為安全間距規(guī)則。布線設(shè)計(jì)規(guī)則界面共有十類布線設(shè)計(jì)規(guī)則當(dāng)前選中將要設(shè)置的規(guī)則給當(dāng)前選中的規(guī)則添加新規(guī)則 設(shè)定同一工作層面上兩種（兩個(gè)）圖元之間的最小距離，可以對(duì)整個(gè)電路板設(shè)置一個(gè)安全間距，也可以分別對(duì)不同的圖元間設(shè)置不同的安全間距。安全間距規(guī)則（Clearance Constraint

4、）一般PCB板的安全間距可設(shè)為8mil10mil，較稀疏的PCB板可以設(shè)置12mil以上。目前4mil以下的安全間距對(duì)生產(chǎn)來說是難以實(shí)現(xiàn)的。單擊“Add”按鈕或雙擊該選項(xiàng)，進(jìn)入安全間距設(shè)置界面。安全間距規(guī)則設(shè)置界面圖元A的選取范圍圖元B的選取范圍圖元A、間的最小間距應(yīng)用規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則名稱 根據(jù)PCB的設(shè)計(jì)要求，可以對(duì)不同的圖元，設(shè)定不同的安全間距值。如可以設(shè)置頂層導(dǎo)線和元件之間的安全間距為50mil，之后再通過添加規(guī)則設(shè)置底層所有圖元的安全間距為20mil 用于設(shè)置布線時(shí)導(dǎo)線的拐角形狀和拐角尺寸。有3種拐角模式，通過“Style”下拉菜單選擇：“90 Degrees”（90角）、“45 Deg

5、rees”（45角）和“Rounded”（圓角）。單擊“Add”按鈕或雙擊該項(xiàng)進(jìn)入設(shè)置界面 拐角模式規(guī)則（Routing Corners）拐角模式規(guī)則設(shè)置界面拐角模式規(guī)則的范圍選取拐角角度圓角或45角的角度縮進(jìn)值范圍 設(shè)置過孔外徑和內(nèi)徑的最小值、最大值及首選值。其中首選值最重要，該值要在最大值、最小值之間。過孔類型規(guī)則（Routing Via Style）一般信號(hào)過孔的內(nèi)外徑通常分別為16mil和30mil，電源和地的過孔內(nèi)外徑稍大些，通常分別為28mil和50mil。過孔的內(nèi)徑最小不能小于8mil。過孔類型規(guī)則設(shè)置界面外徑取值范圍內(nèi)孔徑取值范圍 布線寬度規(guī)則（Width Constraint

6、）設(shè)置布線時(shí)導(dǎo)線的最大寬度和最小寬度允許值。最小值和最大值用于在線電氣規(guī)則檢查（DRC）過程。而首選值用于手工布線和自動(dòng)布線過程。設(shè)置界面和前面的界面基本相同。不再展示。一般電源線的線寬取20mil50mil，地線取20mil80mil，而整個(gè)板（優(yōu)先級(jí)最低）的線寬一般取8mil13mil，最小可以是4mil6mil。布線設(shè)計(jì)規(guī)則“Routing”中，布線工作層面“Routing Layers”是必須設(shè)置的，安全間距“Clearance Constraint”和布線寬度“Width Constraint”必須至少有一項(xiàng)是設(shè)置的。小節(jié):2制造設(shè)計(jì)規(guī)則（Manufacturing）設(shè)置與電路板制作

7、有關(guān)的規(guī)則，共有11類制造設(shè)計(jì)規(guī)則。界面構(gòu)成與布線設(shè)計(jì)規(guī)則相同，各類規(guī)則的編輯和應(yīng)用范圍的設(shè)置方法也與布線設(shè)計(jì)規(guī)則類似。點(diǎn)擊“Manufacturing”選擇標(biāo)簽，進(jìn)入制造設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置界面。默認(rèn)的當(dāng)前選中規(guī)則為銳角限制規(guī)則。制造設(shè)計(jì)規(guī)則界面共有十一類制造設(shè)計(jì)規(guī)則當(dāng)前選中將要設(shè)置的規(guī)則給當(dāng)前選中的規(guī)則添加新規(guī)則 雙擊“Acute Angle Constraint”選項(xiàng)或單擊“Add”按鈕，進(jìn)入銳角限制規(guī)則設(shè)置界面。銳角限制規(guī)則（Acute Angle Constraint）設(shè)定導(dǎo)線間夾角的最小值，如果導(dǎo)線間夾角過小，可能導(dǎo)致拐角尖端過度蝕刻的現(xiàn)象發(fā)生。所以導(dǎo)線盡可能拐大于90的角，不采用直角和銳

8、角。銳角限制規(guī)則設(shè)置界面 雙擊“Hole Size Constraint”選項(xiàng)或單擊“Add”按鈕，進(jìn)入孔徑尺寸規(guī)則設(shè)置界面?？讖匠叽缦拗埔?guī)則（Hole Size Constraint）設(shè)置孔徑尺寸的范圍。用絕對(duì)值來表示，也可以用百分比來表示。過孔的形狀只有圓形一種。孔徑尺寸限制規(guī)則設(shè)置界面絕對(duì)值或百分比選擇孔徑尺寸最小值孔徑尺寸最大值 過孔的孔徑不能太大，最大尺寸不能超過PCB厚的三分之一，一般要比實(shí)際元器件孔的孔徑小?？讖竭^小會(huì)帶來成本的增加，而且由于工藝限制孔徑也不能無限制的小。建議采用設(shè)計(jì)規(guī)則中給出的標(biāo)稱孔徑和最小孔徑作為過孔的選定值（內(nèi)徑28mil，外徑50mil）。目前最小到8mi

9、l。敷銅與焊盤連接類型規(guī)則（Polygon Connect Style）設(shè)定敷銅與焊盤的連接方式。有3種連接方式：（）輻射狀連接（Relief connect）：一般有利于元件散熱，但成本高。（）直接連接（direct connect）：成本低，在小功率電路板中使用。（3）不連接（no connect）。雙擊該項(xiàng)進(jìn)入設(shè)置界面。敷銅與焊盤連接類型規(guī)則設(shè)置界面選擇連接類型 3元件布局規(guī)則設(shè)置設(shè)置與元件自動(dòng)布局相關(guān)的一些設(shè)計(jì)規(guī)則。共有5類設(shè)計(jì)規(guī)則。點(diǎn)擊“Placement”選擇標(biāo)簽，進(jìn)入元件布局規(guī)則設(shè)置界面。默認(rèn)的當(dāng)前選中規(guī)則為元件間距限制規(guī)則。設(shè)定元件之間的最小間距和間距的計(jì)算方法。元件間距限制規(guī)

10、則（Component Clearance Constraint）雙擊該選項(xiàng)或單擊“Add”按鈕，進(jìn)入元件間距限制規(guī)則設(shè)置界面。元件間距限制規(guī)則設(shè)置界面選定范圍選定范圍B范圍、間的間距間距的計(jì)算方式 PCB上不同元件相鄰的焊盤之間的最小間距不應(yīng)低于50mil。當(dāng)采用自動(dòng)插件和焊接元件時(shí)，間距可取50mil100mil。手工插件和焊接元件時(shí)，間距可大些，取100mil150mil。其它規(guī)則設(shè)置界面當(dāng)前默認(rèn)規(guī)則 8.1.3 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查Protel 99 SE提供的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查功能可以對(duì)相關(guān)階段的設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行檢查。執(zhí)行“Tool/Design Rule Check”菜單命令，進(jìn)入設(shè)計(jì)規(guī)則檢查界面。

11、共有兩個(gè)則標(biāo)簽：批次檢查標(biāo)簽“Report”、在線規(guī)則檢查標(biāo)簽“On-line”。批次檢查表示啟動(dòng)一次檢查一次，并產(chǎn)生報(bào)告文件。在線規(guī)則檢查表示在設(shè)計(jì)過程中后臺(tái)實(shí)時(shí)檢查設(shè)計(jì)情況。兩個(gè)標(biāo)簽項(xiàng)的界面相似。設(shè)計(jì)規(guī)則檢查界面批次檢查標(biāo)簽在線檢查布線規(guī)則檢查項(xiàng)選擇區(qū)制造規(guī)則選擇區(qū)高頻電路規(guī)則區(qū)信號(hào)完整性分析選擇區(qū)元件布局規(guī)則區(qū)產(chǎn)生報(bào)告文件高亮顯示違規(guī)對(duì)象連同子網(wǎng)一齊檢查有xx個(gè)違規(guī)停止檢查對(duì)內(nèi)部電源報(bào)警啟動(dòng)批次檢查功能 設(shè)計(jì)規(guī)則選項(xiàng)區(qū)域分別對(duì)5類設(shè)計(jì)規(guī)則的檢查項(xiàng)進(jìn)行選擇，選中某項(xiàng)表示要對(duì)該項(xiàng)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，如果在設(shè)計(jì)規(guī)則中沒有對(duì)相應(yīng)的項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，則以灰色顯示，表示不能對(duì)它進(jìn)行檢查。單擊“Run DRC

12、”按鈕啟動(dòng)批次設(shè)計(jì)規(guī)則檢查功能，并產(chǎn)生檢查報(bào)告。執(zhí)行“Tool/Preference”菜單命令，單擊“Option”選項(xiàng)卡，選中“Online DRC”選項(xiàng)表示在線設(shè)計(jì)規(guī)則檢查生效。1手工交互布線 對(duì)一些有特殊要求的信號(hào)往往要先進(jìn)行手工布線，如易受干擾的信號(hào)導(dǎo)線、一些承載大電流的電源線和地線、時(shí)鐘信號(hào)線等，并將這些已布通的導(dǎo)線鎖定。再對(duì)其余的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)布線。手工交互布線常用的方法有對(duì)指定網(wǎng)絡(luò)布線、對(duì)指定元件布線和對(duì)指定區(qū)域布線。8.2.1 布線8.2 PCB設(shè)計(jì)的高級(jí)技巧設(shè)計(jì)的高級(jí)技巧 2自動(dòng)布線 在自動(dòng)布線前，應(yīng)先鎖定已經(jīng)布通的導(dǎo)線。執(zhí)行“Auto Route/All”菜單命令，進(jìn)入自動(dòng)布

13、線界面，先選中“Pre-routes”欄的“Lock All Pre-routes”項(xiàng)，再單擊“Route All”，可保護(hù)預(yù)布線，并完成PCB的布線。執(zhí)行“Tools/Un-route/Net”菜單命令，刪除已布好的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)，再在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)重新手工布線。執(zhí)行“Tools/Un-route/Connection”菜單命令，刪除兩個(gè)焊盤之間的導(dǎo)線，再在這兩個(gè)焊盤之間重新手工布線。3手工調(diào)整1敷銅“敷銅”就是在電路板上沒有布線的地方鋪設(shè)銅膜。往往將敷銅與地線或電源線連接起來，以提高PCB的抗干擾能力，改善散熱條件。執(zhí)行“Place/Polygon Plane”菜單命令，進(jìn)入放置敷銅界面。8.2.2

14、敷銅、包地、補(bǔ)淚滴、修改連線關(guān)系 敷銅界面選擇敷銅連接的網(wǎng)絡(luò)敷銅方式敷銅柵格敷銅線寬敷銅層鎖定敷銅敷銅包圍焊盤的方式最短敷銅線 Protel 99 SE軟件提供了包線（外圍線）命令，可以將導(dǎo)線和焊盤用銅膜線包圍起來，起到屏蔽的作用。使用時(shí)常常將包圍線接地，所以習(xí)慣上稱這種做法為“包地”。執(zhí)行“Edit/Select/Net”菜單命令，將出現(xiàn)的選擇鼠標(biāo)指針指向需要的網(wǎng)絡(luò)，單擊鼠標(biāo)左鍵選擇該網(wǎng)絡(luò)。執(zhí)行“Tools/Outline Selected Objects”菜單命令，完成包線操作。2包地 完成包線圖 如果要將包線接地，必須選中整個(gè)包線，即要選中包線的圓弧部分，進(jìn)行一次整體修改，使其網(wǎng)絡(luò)連接為

15、接地，也要選中包線的直線部分，進(jìn)行一次整體修改，使其網(wǎng)絡(luò)連接也為接地。再用導(dǎo)線將包線連接到地線上。進(jìn)行包地操作要注意選取網(wǎng)絡(luò)時(shí)不能使用“Edit/Select/Physical Connection”命令，否則會(huì)產(chǎn)生不正確的結(jié)果。刪除包地線時(shí)要執(zhí)行：“Edit/Select/Connected Copper”菜單命令選中包線，再按快捷鍵“Ctrl+Delete”刪除包線。鉆孔時(shí)，應(yīng)力易集中在導(dǎo)線與焊盤的連接處而使接觸處斷裂。為了防止這種應(yīng)力，將過渡區(qū)域設(shè)計(jì)為淚滴形狀，稱為補(bǔ)淚滴。執(zhí)行“Edit/Select/Net”菜單命令。選擇需要補(bǔ)淚滴的網(wǎng)絡(luò)，再執(zhí)行“Tools/Teardrops”菜單命

16、令，進(jìn)入補(bǔ)淚滴界面。3補(bǔ)淚滴補(bǔ)淚滴設(shè)置界面補(bǔ)淚滴范圍包括通孔也補(bǔ)淚滴補(bǔ)淚滴操作淚滴的形狀 補(bǔ)淚滴 在PCB編輯器中，雙擊需要修改連接關(guān)系的元件引腳，進(jìn)入焊盤屬性對(duì)話框，在對(duì)話框的“Advanced”選項(xiàng)卡的“Net”下拉菜單顯示PCB中的所有網(wǎng)絡(luò)，選擇新的網(wǎng)絡(luò)名即可。4修改元件引腳的連接關(guān)系 元件屬性對(duì)話框圖 焊盤屬性對(duì)話框 補(bǔ)充補(bǔ)充n1.PCB 的布局設(shè)計(jì)(1)PCB 的大小要合適，PCB 的尺寸要根據(jù)電路實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)。(2)PCB 的整體布局PCB 的整體布局應(yīng)按照信號(hào)流程安排各個(gè)功能電路單元的位置,使整體布局便于信號(hào)流通,而且使信號(hào)保持一致方向。各功能單元電路的布局應(yīng)以主要元件為中心

17、,來圍繞這個(gè)中心進(jìn)行布局。(3)特殊元件的位置特殊布局過重元件應(yīng)設(shè)計(jì)固定支架的位置,并注意各部分平衡。機(jī)內(nèi)可調(diào)元件要靠PCB 的邊沿布局,以便于調(diào)節(jié);機(jī)外可調(diào)元件、接插件和開關(guān)件要和外殼一起設(shè)計(jì)布局。發(fā)熱元件的要遠(yuǎn)離熱敏元件,并設(shè)計(jì)好散熱的方式。PCB 的定位孔和固定支架的位置與外殼要一致。1.PCB 的布局設(shè)計(jì)(4)元件的布局規(guī)則 各元件布局應(yīng)均勻、整齊、緊湊,盡量減小和縮短各元件之間的引線和連接。特別是縮短高頻元器件之間的連線,減小它們之間的分布參數(shù)和相互之間的電磁干擾。電位差較大的元器件要遠(yuǎn)離,防止意外放電。1.PCB 的布局設(shè)計(jì)n2.PCB 的布線設(shè)計(jì)n(1)一般來說若銅箔厚度為0.0

18、5,線寬為1 mm115 mm 的導(dǎo)線大致可通過2A 電流數(shù)字電路或集成電路線寬大約為0.12mm0.13 mm。n(2)導(dǎo)線之間最小寬度。對(duì)環(huán)氧樹脂基板線間寬度可小一些,數(shù)字電路和IC的導(dǎo)線間距一般可取到0.15 mm 0.18mm。1.PCB 的布局設(shè)計(jì)n(3)對(duì)數(shù)字信號(hào)和高頻模擬信號(hào)由于其中存在諧波,故印制導(dǎo)線拐彎處不要設(shè)計(jì)成直角或銳角。n(4)輸出和輸入所用的導(dǎo)線避免相鄰平行,以防反饋耦合 若無法避免相鄰平行,那么必在中間加地線。n(5)對(duì)PCB 上的大面積銅箔,為防變形可設(shè)計(jì)成網(wǎng)格形狀。n(6)若元件管腳插孔直徑為d,焊盤外徑為d+1.2mm。1.PCB 的布局設(shè)計(jì)n3.PCB 的地線設(shè)計(jì) (1)接地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由系統(tǒng)地、屏蔽地、數(shù)字地和模擬地構(gòu)成。(2)盡量加粗地線,以可通過三倍的允許電流。(3)數(shù)字地模擬地要分開,即分別與電源地相連。1.PCB 的布局設(shè)計(jì)