23-项目六-PCB自动布线与流水灯PCB设计

1,PCB自动布线与流水灯PCB设计,主要内容,一、流水灯产品介绍及设计说明二、元件预布局与装载网络表三、元件自动布局及手工调整四、PCB预布线五、自动布线规则设置六、自动布线及手工调整七、泪滴使用八、设计规则检查,2,3,流水灯常用于电子玩具和场所装饰中，可以美化环境，渲染气氛。本例中的流水灯电路采用双面圆形PCB，通过16个环形排列的发光二极管进行流水显示，发光二极管的显示由微处理器89C51编程控制。,一、流水灯产品介绍及设计说明,4,1.设计前的准备建立项目文件“流水灯.PRJPCB”，根据图6-1绘制流水灯原理图，元件的参数参考表6-1，对电路进行编译，修改原理图中的错误。参考图6-2，设计MC7805的卧式封装TO-220H，相邻焊盘间距。参考图6-3设计复位按钮的封装SW，外型尺寸为6mm6mm。根据表6-1重新设置好各元件的封装。,5,6,二、元件预布局与装载网络表,1.规划PCB采用公制规划尺寸，PCB的机械轮廓半径51mm，电气轮廓50mm。,2.放置螺丝孔根据图6-4所示的位置，执行菜单“放置”“焊盘”，在图示位置放置3个3mm焊盘，焊盘编号均设置为0。,7,8,重复16次，标号依次加1,元件旋转角度22.5,元件圆形排列,9,10,11,12,三、元件自动布局及手工调整,1.元件自动布局在进行自动布局前，必须在禁布层（KeepoutLayer）上规划PCB的电气边界，然后才能载入网络表文件，预布局的元件必须设定为锁定状态。执行菜单“工具”“放置元件”“自动布局”，屏幕弹出“自动布局”对话框，如图6-12、6-13所示。,在元件较少的电路中使用,在元件较多的电路中使用,需设置参数,13,自动布局的效果都不是很理想，存在较多不合理的地方，因此在自动布局后还要进行手工布局调整。本电路采用分组布局，选中【快速元件布局】复选框，布局效果如图6-14所示，各元件之间存在网络飞线，体现节点间连接关系，但它不是实际连线，布线时要用印制导线来代替。2.手工布局调整手工布局调整主要是通过移动元件、旋转元件等方法合理地调整元件的位置，减少网络飞线的交叉。对于处于锁定状态的元件必须先在“元件属性”中去除锁定状态才能移动。布局调整结束后，执行菜单“查看”“显示三维PCB板”，显示元件布局的3D视图，观察元件布局是否合理。手工布局调整后的流水灯电路如图6-15所示。,自动布局效果不好,14,四、PCB预布线,15,顶层露铜,底层覆铜,16,4.锁定预布线有些电路在自动布线前已经针对某些网络进行了预布线，如果要在自动布线时保留这些预布线，可以在自动布线器选项中设置锁定所有预布线。执行菜单“自动布线”“设定”，屏幕弹出“Situs布线策略”对话框，选中对话框下方的【锁定全部预布线】复选框，锁定全部预布线，单击“OK”按钮退出设置状态。,17,五、自动布线规则设置,设计规则列表栏,设计详细内容栏,18,1.电气设计规则（Electrical）电气设计规则是PCB布线过程中所遵循的电气方面的规则，主要用于DRC电气校验。共包含了4个子规则。Clearance（安全间距规则设置）安全间距规则用于设置PCB上不同网络的导线、焊盘、过孔及覆铜等导电图形之间的最小间距。通常情况下安全间距越大越好，但是太大的安全间距会造成电路布局不够紧凑，增加PCB的尺寸，提高制板成本。安全间距通常设置为10mil20mil（0.254mm0.508mm）。用鼠标左键单击图6-19中的【Clearance】规则，系统默认一个名称为“Clearance”的子规则，单击该规则名称，显示该规则的属性设置信息，可以进行设置。,设置最小间距,设置适用范围,19,Short-Circuit（短路约束规则设置）短路约束规则用于设置PCB上的导线等对象是否允许短路。单击图6-19中的【Short-Circuit】规则，系统默认一个名称为“ShortCircuit”的子规则，单击该规则名称，显示该规则的属性设置信息，如图6-21所示。系统默认的短路约束规则是不允许短路。但在一些特殊的电路中，如带有模拟地和数字地的模数混合电路，在设计时，这两个地是属于不同网络的，但在电路设计完成之前，设计者必须将这两个地在某一点连接起来，这就需要允许短路存在。为此可以针对两个地线网络单独设置一个允许短路的规则，在两个【匹配对象的位置】区中分别选中数字地和模拟地，然后选中【允许短回路】复选框即可。,不选中表示不允许短路,20,2.布线设计规则（Routing）在PCB规则和约束编辑器的规则列表栏单击【Routing】项，系统展开所有的布线设计规则列表，共包含了7个子规则，主要的子规则说明如下。Width（导线宽度限制规则）导线宽度限制规则用于设置自动布线时印制导线的宽度范围，可以定义最小宽度（MinWidth）、最大宽度（MaxWidth）和优选尺寸（PreferredWidth），单击每个宽度栏并键入数值即可对其进行设置，如图6-22所示。在实际使用中，通常会针对不同的网络设置不同的线宽限制规则，特别是地线网络的线宽，此时可以建立新的线宽限制规则。,21,设置适用范围,设置线宽大小限制,22,23,1.ClearanceConstraint（间距限制规则）图7-27中选中ClearanceConstraint，进入间距限制规则设置。该规则用来限制具有导电特性的图件之间的最小间距，在对话框的右下角有三个按钮。Add按钮。用于新建间距限制规则，单击后出现图7-28所示的对话框。左边一栏用于设置规则适用的范围，右边一栏是设置设计规则的参数，Connective下拉列表框设置适用网络。设置完毕，单击OK按钮，完成间距设计规则的设定，设定好的内容将出现在设计规则对话框下方的具体内容一栏中。Delete按钮。用于删除选取的规则。Properties按钮。用于修改设计规则参数，修改后的内容会出现在具体内容栏中。,24,适用范围GND,线宽大小0.75mm,25,26,27,双面布线,若单面布线,则只选中BottomLayer,28,29,30,本例中布线设计规则设置主要内容如下。安全间距规则设置：0.254mm，适用于全部对象；短路约束规则：不允许短路；导线宽度限制规则：GND的线宽为0.75mm，VCC的线宽为0.65mm，其它信号线的线宽为0.5mm，优先级依次降低；布线层规则：双面布线；布线转角规则：45拐弯；其它规则选择默认。,31,在PCB设计界面中，执行菜单“自动布线”“全部对象”，屏幕弹出“Situs布线策略”对话框，如图6-33所示。,六、自动布线及手工调整,32,33,34,布线时应根据实际要求设置布线层的走线方式，如采用单面布线，设置BottomLayer为Any（底层任意方向布线）、其它层NotUsed（不使用）；采用双面布线时，设置TopLayer为Vertical（垂直布线），BottomLayer层为Horizontal（水平布线），其它层NotUsed（不使用）。一般在两层以上的PCB布线中，布线层的走线方式可以选择Automatic，系统会自动设置相邻层采用正交方式走线。,35,36,37,5.手工布线调整调整布线常常需要拆除以前的布线，PCB编辑器中提供有自动拆线功能和撤消功能，当设计者对自动布线的结果不满意时，可以使用该工具拆除电路板图上的铜膜线而只剩下网络飞线。撤消操作自动拆线自动拆线的菜单命令在“工具”“取消布线”的子菜单中,可以针对全部对象、网络、连接、元件、Room空间拆除与元件连接的铜膜线。手工布线调整后的流水灯PCB如图6-41所示。,38,39,七、泪滴使用,所谓泪珠滴，就是在印制导线与焊盘或过孔相连时，为了增强连接的牢固性，在连接处逐渐加大印制导线宽度。采用泪珠滴后，印制导线在接近焊盘或过孔时，线宽逐渐放大，形状就象一个泪珠，如图6-42所示。添加泪珠滴时要求焊盘要比线宽大，一般在印制导线比较细时可以添加泪珠滴。,泪珠滴,40,41,参数设置完毕，单击“确认”按钮，系统自动添加泪珠滴。图6-44所示为添加泪珠滴的流水灯PCB，图中针对所有焊盘添加导线型泪珠滴。,42,八、设计规则检查（DRC）,设置DRC报告的内容,DRC检查的规则,43,各项规则设置完毕，单击“运行设计规则检查”