《电子线路cad实用教程》第9章pcb设计规则与信号分析课件

1、电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社教材配套课件2022年3月4日星期五本 章 内 容l 9.1 设计规则概述设计规则概述l 9.2 电气规则电气规则l 9.3 布线规则布线规则l 9.4 SMD封装规则封装规则l 9.5 阻焊规则阻焊规则l 9.6 平面层规则平面层规则l 9.7 测试点规则测试点规则l 9.8 与制造相关的规则与制造相关的规则l 9.9 高速线路规则高速线路规则l 9.10 布线规则布线规则l 9.11 信号完整性规则信号完整性规则l 9.12 PCB设计规则检查设计规则检查第第9 9章章 PCBPCB设计规则与信号分

2、析设计规则与信号分析本 章 重 点l 电气规则；电气规则；l 布线规则环境参数的设置布线规则环境参数的设置l SMT封装规则封装规则l 阻焊规则阻焊规则l 平面层规则平面层规则l 测试点规则测试点规则l 与制造相关的规则与制造相关的规则l 高速电路规则高速电路规则l 布局规则布局规则l 信号完整性规则信号完整性规则l PCB设计规则设计规则第第9 9章章 PCBPCB设计规则与信号分析设计规则与信号分析电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社引引 入入本章主要介绍本章主要介绍PCB的设计规则，包括电气规则，的设计规则，包括电气规则，布线，布局

3、规则，高速电路设计规则，信号完整性布线，布局规则，高速电路设计规则，信号完整性规则等，只有熟练掌握了这些设计规则，才能设计规则等，只有熟练掌握了这些设计规则，才能设计出高性能的电路板。出高性能的电路板。 在这里，我们主要重点介绍几种常见规则的设在这里，我们主要重点介绍几种常见规则的设置并熟练掌握，对其它的一些规则有一定的了解和置并熟练掌握，对其它的一些规则有一定的了解和认识。认识。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.1 9.1 设计规则概述设计规则概述设计规则（设计规则（Design Rule）是设计电路板的基本规则，不是设计电路板的

4、基本规则，不管是手动布线还是自动布线，管是手动布线还是自动布线，在布线之前都需要对电路板的在布线之前都需要对电路板的布线设计规则进行设置。布线布线设计规则进行设置。布线规则的设置是否合理将直接影规则的设置是否合理将直接影响到布线的成功率，所以在自响到布线的成功率，所以在自动布线前，首先需要设置布线动布线前，首先需要设置布线规则，布线规则的设置一般取规则，布线规则的设置一般取决于用户实际的电路设计经验。决于用户实际的电路设计经验。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.2 9.2 电气规则电气规则Protel 99SE中的电气规则，包括中的

5、电气规则，包括Clearance（安（安全间距规则）、全间距规则）、Short-circuit（短路规则）、（短路规则）、Un-Route net（未布线网络规则）、（未布线网络规则）、Un-connected Pins（未连线引脚规则），下面分别进行介绍。（未连线引脚规则），下面分别进行介绍。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.2 9.2 电气规则电气规则1、间距规则、间距规则 安全间距规则用于限制图件间距的最小值，安全间距规则用于限制图件间距的最小值，使图件之间不会因为过近而产生相互干扰。所谓安使图件之间不会因为过近而产生相互干扰

6、。所谓安全间距，也就是具有导电性质的图件之间的最小间全间距，也就是具有导电性质的图件之间的最小间距，通常包括导线与导线（距，通常包括导线与导线（Track to Track）、导线）、导线与过孔（与过孔（Track To Via）、过孔与过孔（）、过孔与过孔（Via to Via）、）、导线与焊盘（导线与焊盘（Track to Pad）、焊盘与焊盘（）、焊盘与焊盘（Pad to Pad）、焊盘与过孔（）、焊盘与过孔（Pad to Via）等之间的最小间）等之间的最小间距。一般情况，我们可以选择距。一般情况，我们可以选择8mil-12mil在有强电的在有强电的情况下，要将间距选大一些，避免被击穿

7、。情况下，要将间距选大一些，避免被击穿。 电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.2 9.2 电气规则电气规则1、间距规则、间距规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.2 9.2 电气规则电气规则2、短路规则、短路规则 电气规则中的电气规则中的short-circuit短路规则用于设短路规则用于设定是否允许某两个图件短路。在实际电路板设计过定是否允许某两个图件短路。在实际电路板设计过程中，比如有几个地网络之间需要短接到一点，如程中，比如有几个地网络之间需要短接到一点，如果设计中有

8、这种网络短接的需要，必须为此添加一果设计中有这种网络短接的需要，必须为此添加一个新的规则，在该规则中允许短路。个新的规则，在该规则中允许短路。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.2 9.2 电气规则电气规则2、短路规则、短路规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.2 9.2 电气规则电气规则3、未布线网络规则、未布线网络规则 电气规则中的电气规则中的Un-routed Net未布线网络规未布线网络规则用于设定检查网络布线是否完整。设定该规则后，则用于设定检查网络布线是否完整。

9、设定该规则后，设计者可根据它检查设定范围内的网络是否布线完设计者可根据它检查设定范围内的网络是否布线完整，我们按照默认设置添加一个规则，即对所在板整，我们按照默认设置添加一个规则，即对所在板子的所有网络都检查布线的完整性。子的所有网络都检查布线的完整性。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.2 9.2 电气规则电气规则3、未布线网络规则、未布线网络规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.2 9.2 电气规则电气规则4、未连接引脚规则、未连接引脚规则 电气规则中的电气规则中的Un

10、connected Pin（未连线引（未连线引脚规则）用于设定检查元件的引脚是否存在没有连脚规则）用于设定检查元件的引脚是否存在没有连线的情况（引脚悬空）。线的情况（引脚悬空）。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.2 9.2 电气规则电气规则4、未连接引脚规则、未连接引脚规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则布线即用导线连接已完成布局的元器件，连线布线即用导线连接已完成布局的元器件，连线一般需要尽可能的短。在布线的时候需要设置安全一般需要尽可能的

11、短。在布线的时候需要设置安全间距、短路限制设计规则、布线宽度、多边形连接间距、短路限制设计规则、布线宽度、多边形连接方式等。方式等。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则1、线宽规则、线宽规则 布线宽度设计规则表示电路板在布线过程布线宽度设计规则表示电路板在布线过程中是否允许小于最小导线设置宽度的导线或大于最中是否允许小于最小导线设置宽度的导线或大于最大导线设置宽度的导线存在，适用于在线大导线设置宽度的导线存在，适用于在线DRC或运或运行行DRC设计规则检查的自动布线过程。设计规则检查的自动布线过程。 电子线

12、路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则1、线宽规则、线宽规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则2、布线拓扑规则、布线拓扑规则 该规则用于设置飞线生成的拓扑规则。该规则用于设置飞线生成的拓扑规则。 电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则3、布线优先级规则、布线优先级规则 该规则用于设置布线的优先级，布线的优该规则用于设置布线的优先级，布线的优先

13、级规则控制网络布线的先后顺序。先级规则控制网络布线的先后顺序。 电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则4、布线层规则、布线层规则 该规则用于设置自动布线使用的板层上的该规则用于设置自动布线使用的板层上的铜模线的方向，一般来说，铜模线的方向，一般来说，Horizontal 和和Vertical 方方式用于双面板和多面板的布线，其他几种用于单面式用于双面板和多面板的布线，其他几种用于单面板的布线。板的布线。为减少线路之间的串扰和互感，在本设为减少线路之间的串扰和互感，在本设计中，计中，Top Layer采用采用H

14、orizontal走线，走线，Bottom Layer采用采用Vertical走线。走线。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则4、布线层规则、布线层规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则5、布线拐角规则、布线拐角规则 该规则用于设置导线的拐弯方式，本设置该规则用于设置导线的拐弯方式，本设置只有在自动布线时才有效，手动布线时不受该规则只有在自动布线时才有效，手动布线时不受该规则的约束。的约束。 电子线路CAD实用教程华中

15、科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则5、布线拐角规则、布线拐角规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则6、布线过孔样式规则、布线过孔样式规则 该规则用于设置自动布线时的过孔类型。该规则用于设置自动布线时的过孔类型。在该对话框中，显示了所以设置的过孔规则的名称、在该对话框中，显示了所以设置的过孔规则的名称、适用范围、最小过孔直径、最大过孔直径、参考过适用范围、最小过孔直径、最大过孔直径、参考过孔直径、最小宽度、最大宽度、参考宽度等。孔直径、最小宽度

16、、最大宽度、参考宽度等。 电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.3 9.3 布线规则布线规则6、布线过孔样式规则、布线过孔样式规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.4 SMD9.4 SMD封装规则封装规则1、SMD到电源层规则到电源层规则 该规则用于设置电源层中的该规则用于设置电源层中的SMD焊盘和过焊盘和过孔之间的最短布线长度。孔之间的最短布线长度。 2、SMD瓶颈规则瓶颈规则 该规则用于设置表面贴片元器件的焊盘宽该规则用于设置表面贴片元器件的焊盘宽度和导线比例限制规则。度

17、和导线比例限制规则。 电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.5 9.5 阻焊规则阻焊规则1、阻焊扩张规则（、阻焊扩张规则（Solder Mask Expansion） 该规则用于设置在焊盘和过孔之间相对于该规则用于设置在焊盘和过孔之间相对于焊盘大小的多余量，焊盘大小的多余量， 一般设置为一般设置为2mil。2、阻粘扩张规则（、阻粘扩张规则（Paste Mask Expansion） 该规则用于设置助焊层相对于该规则用于设置助焊层相对于SMD器件焊器件焊盘的伸展程度，助焊层的焊盘大小要大于器件的焊盘的伸展程度，助焊层的焊盘大小要大于器件的

18、焊盘大小，所以用此来设置两者之间的最大允许值，盘大小，所以用此来设置两者之间的最大允许值，一般设置为一般设置为2mil。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.6 9.6 平面层规则平面层规则Protel 99SE中的平面层规则，包括电源层连接中的平面层规则，包括电源层连接样式（样式（Power Plane Connect Style）、电源层间距规）、电源层间距规则（则（Power Plane Clearance）、多边形连接样式）、多边形连接样式（Polygon Connect Style）。）。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版

19、社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.7 9.7 测试点规则测试点规则Protel 99SE中的测试点规则，包括测试点样式中的测试点规则，包括测试点样式（Test point Style）、测试点用法（）、测试点用法（Test point Usage）。）。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.8 9.8 与制造有关的规则与制造有关的规则1、最小焊盘规则、最小焊盘规则 最小焊环限制规则用于设定焊盘和过孔的最小焊环限制规则用于设定焊盘和过孔的环形铜膜的最小宽度，该规则的主要目的是防止焊环形铜膜的最小宽度，该规则的主要目

20、的是防止焊盘和过孔的铜膜过窄而受到损坏。其中盘和过孔的铜膜过窄而受到损坏。其中x表示焊盘或表示焊盘或者过孔的外环半径，者过孔的外环半径，y表示其内环半径，二者之差表示其内环半径，二者之差x-y就是最小包环厚度。就是最小包环厚度。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.8 9.8 与制造有关的规则与制造有关的规则1、最小焊盘规则、最小焊盘规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.8 9.8 与制造有关的规则与制造有关的规则2、锐角限制规则、锐角限制规则 该规则用于设置铜模导线夹角的最

21、小值。该规则用于设置铜模导线夹角的最小值。铜膜线都是用铜箔刻出来的，如果夹角值过小，会铜膜线都是用铜箔刻出来的，如果夹角值过小，会造成恶劣的影响：一方面会导致拐角尖端被蚀刻掉造成恶劣的影响：一方面会导致拐角尖端被蚀刻掉的情况发生，不利于电路板的制作；另一方面会导的情况发生，不利于电路板的制作；另一方面会导致传递信号的质量恶化，因此需要限制铜膜线夹角致传递信号的质量恶化，因此需要限制铜膜线夹角的最小值，一般来说，尽量使锐角限制规则的夹角的最小值，一般来说，尽量使锐角限制规则的夹角不小于不小于90。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.8

22、9.8 与制造有关的规则与制造有关的规则2、锐角限制规则、锐角限制规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.8 9.8 与制造有关的规则与制造有关的规则3、孔尺寸限制规则、孔尺寸限制规则 如果焊盘或者过孔的孔径太大的话，不仅如果焊盘或者过孔的孔径太大的话，不仅焊接时消耗的焊锡增多，还会造成焊接效果变差、焊接时消耗的焊锡增多，还会造成焊接效果变差、焊点电阻增大等问题；如果焊盘或过孔的孔径过小焊点电阻增大等问题；如果焊盘或过孔的孔径过小的话，则易造成元件管脚不易放入、无法再加入焊的话，则易造成元件管脚不易放入、无法再加入焊锡使其固定等问题，

23、因此必须限制孔径在一定范围锡使其固定等问题，因此必须限制孔径在一定范围内。此项规则设置为孔径范围：内。此项规则设置为孔径范围：1mil-100mil。 电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.8 9.8 与制造有关的规则与制造有关的规则3、孔尺寸限制规则、孔尺寸限制规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.9 9.9 高速线路规则高速线路规则高速线路规则主要包括：平行线段限制规则、高速线路规则主要包括：平行线段限制规则、长度限制规则、匹配网络长度规则、雏菊链支线长长度限制规则、匹配

24、网络长度规则、雏菊链支线长度限制规则、在度限制规则、在SMT下过孔限制规则和最大过孔数下过孔限制规则和最大过孔数限制规则，主要用于多层电路板的自动布线。限制规则，主要用于多层电路板的自动布线。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.10 9.10 布局规则布局规则布局规则主要包括：布局规则主要包括：Room定义规则、元件布放定义规则、元件布放间距规则、元件布放方向规则和允许布放层规则，间距规则、元件布放方向规则和允许布放层规则，下面将重点对元件布放间距规则进行介绍。下面将重点对元件布放间距规则进行介绍。电子线路CAD实用教程华中科技大学出

25、版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.10 9.10 布局规则布局规则1、元件布放间距规则、元件布放间距规则 本规则设定元器件的最小间距。选择此规本规则设定元器件的最小间距。选择此规则后，单击右下角的则后，单击右下角的Properties按钮，出现元件布放按钮，出现元件布放间距规则属性对话框。间距规则属性对话框。Scope用于设置本规则的适用用于设置本规则的适用范围，范围，Gap显示的最小间距，显示的最小间距，Mode显示的是检查的显示的是检查的模式。模式。电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.10 9.10 布局规则布局规则1、元件布放间距规则、元件布放间距规则电子线路CAD实用教程华中科技大学出版社电子线路CAD实用教程邓 奕 主编华中科技大学出版社9.11 9.11 信号完整性规则信号完整性规则信号完整性规则主要包括：信号激励规则、下信号完整性规则主要包括：信号激励规则、下降沿过冲规则、上升沿过冲规则、下降沿下冲规则、降沿过冲规则、上升沿过冲规则、下降沿下冲规则、上升沿下冲规则、网络阻抗规则、信号高电平规则、上升沿下冲规则、网络阻抗规则、信号高电平规则、信号低电平规则、上升沿延迟时间规则