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| -- 作者：wangxinxin -- 發(fā)布時間：2010-11-29 11:59:12 -- PROTEL技術(shù)大全 1.原理圖常見錯誤： （1）ERC報告管腳沒有接入信號： a. 創(chuàng)建封裝時給管腳定義了I/O屬性； b.創(chuàng)建元件或放置元件時修改了不一致的grid屬性，管腳與線沒有連上； c. 創(chuàng)建元件時pin方向反向，必須非pin name端連線。 （2）元件跑到圖紙界外：沒有在元件庫圖表紙中心創(chuàng)建元件。 （3）創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入pcb：生成netlist時沒有選擇為global。 （4）當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時，千萬不要使用annotate. 2.PCB中常見錯誤： （1）網(wǎng)絡(luò)載入時報告NODE沒有找到： a. 原理圖中的元件使用了pcb庫中沒有的封裝； b. 原理圖中的元件使用了pcb庫中名稱不一致的封裝； c. 原理圖中的元件使用了pcb庫中pin number不一致的封裝。如三極管：sch中pin number 為e,b,c, 而pcb中為1，2，3。 （2）打印時總是不能打印到一頁紙上： a. 創(chuàng)建pcb庫時沒有在原點； b. 多次移動和旋轉(zhuǎn)了元件，pcb板界外有隱藏的字符。選擇顯示所有隱藏的字符， 縮小pcb, 然后移動字符到邊界內(nèi)。 （3）DRC報告網(wǎng)絡(luò)被分成幾個部分： 表示這個網(wǎng)絡(luò)沒有連通，看報告文件，使用選擇CONNECTED COPPER查找。 另外提醒朋友盡量使用WIN2000, 減少藍(lán)屏的機(jī)會；多幾次導(dǎo)出文件，做成新的DDB文件，減少文件尺寸和PROTEL僵死的機(jī)會。如果作較復(fù)雜得設(shè)計，盡量不要使用自動布線。 在PCB設(shè)計中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計的重要步驟，可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的， 在整個PCB中，以布線的設(shè)計過程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線有單面布線、 雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種：自動布線及交互式布線，在自動布線之前， 可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行， 以免產(chǎn)生反射干擾。必要時應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。 自動布線的布通率，依賴于良好的布局，布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定， 包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布經(jīng)線，快速地把短線連通， 然后進(jìn)行迷宮式布線，先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化，它可以根據(jù)需要斷開已布的線。 并試著重新再布線，以改進(jìn)總體效果。 對目前高密度的PCB設(shè)計已感覺到貫通孔不太適應(yīng)了， 它浪費(fèi)了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用， 還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便，更加流暢，更為完善，PCB 板的設(shè)計過程是一個復(fù)雜而又簡單的過程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設(shè)計人員去自已體會， 才能得到其中的真諦。 1 電源、地線的處理 既使在整個PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產(chǎn)品的性能下降，有時甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、 地線的布線要認(rèn)真對待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。 對每個從事電子產(chǎn)品設(shè)計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因， 現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述： 眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。 盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm,最經(jīng)細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07mm,電源線為1.2～2.5 mm 對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用) 用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板，電源，地線各占用一層。 2、數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。 數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個結(jié)點，所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù)字地與模擬地有一點短接，請注意，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)計來決定。 3、信號線布在電（地）層上 在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會造成浪費(fèi)也會給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應(yīng)增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。 4、大面積導(dǎo)體中連接腿的處理 在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（heat shield）俗稱熱焊盤（Thermal），這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。 5、布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用 在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密，通路雖然有所增加，但步進(jìn)太小，圖場的數(shù)據(jù)量過大，這必然對設(shè)備的存貯空間有更高的要求，同時也對象計算機(jī)類電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進(jìn)行。 標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù)，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。 6、設(shè)計規(guī)則檢查（DRC） 布線設(shè)計完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計是否符合設(shè)計者所制定的規(guī)則，同時也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面： 線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。 電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。 對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護(hù)線，輸入線及輸出線被明顯地分開。 模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨立的地線。 后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會造成信號短路。 對一些不理想的線形進(jìn)行修改。 在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。 多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。概述 本文檔的目的在于說明使用PADS的印制板設(shè)計軟件PowerPCB進(jìn)行印制板設(shè)計的流程和一些注意事項，為一個工作組的設(shè)計人員提供設(shè)計規(guī)范，方便設(shè)計人員之間進(jìn)行交流和相互檢查。 2、設(shè)計流程 PCB的設(shè)計流程分為網(wǎng)表輸入、規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出六個步驟. 2.1 網(wǎng)表輸入 網(wǎng)表輸入有兩種方法，一種是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能，選擇Send Netlist，應(yīng)用OLE功能，可以隨時保持原理圖和PCB圖的一致，盡量減少出錯的可能。另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網(wǎng)表，選擇File->Import，將原理圖生成的網(wǎng)表輸入進(jìn)來。 2.2 規(guī)則設(shè)置 如果在原理圖設(shè)計階段就已經(jīng)把PCB的設(shè)計規(guī)則設(shè)置好的話，就不用再進(jìn)行設(shè)置 這些規(guī)則了，因為輸入網(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，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 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 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選項前打勾 f. 手動布線時把DRC選項打開，使用動態(tài)布線（Dynamic Route） 2.5 檢查 檢查的項目有間距（Clearance）、連接性（Connectivity）、高速規(guī)則（High Speed）和電源層（Plane），這些項目可以選擇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。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。 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、底層絲印）、阻焊層（包括頂層阻焊和底層阻焊），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/(D2-D1) 過孔的寄生電容會給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時間，降低了電路的速度。舉例來說，對于一塊厚度為50Mil的PCB板，如果使用內(nèi)徑為10Mil，焊盤直徑為20Mil的過孔，焊盤與地鋪銅區(qū)的距離為32Mil,則我們可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致是：C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF，這部分電容引起的上升時間變化量為：T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。從這些數(shù)值可以看出，盡管單個過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過孔進(jìn)行層間的切換，設(shè)計者還是要慎重考慮的。 三、過孔的寄生電感 同樣，過孔存在寄生電容的同時也存在著寄生電感，在高速數(shù)字電路的設(shè)計中，過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電感會削弱旁路 電容的貢獻(xiàn)，減弱整個電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的公式來簡單地計算一個過孔近似的寄生電感： L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指過孔的電感，h是過孔的長度，d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出，過孔的直徑對電感的影響較小，而對電感影響最大的是過孔的長度。仍然采用上面的例子，可以計算出過孔的電感為：L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信號的上升時間是1ns，那么其等效阻抗大小為：XL=πL/T10-90=3.19Ω。這樣的阻抗在有高頻電流的通過已經(jīng)不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電源層和地層的時候需要通過兩個過孔，這樣過孔的寄生電感就會成倍增加。 四、高速PCB中的過孔設(shè)計 通過上面對過孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速PCB設(shè)計中，看似簡單的過 孔往往也會給電路的設(shè)計帶來很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減小過孔的寄生效應(yīng)帶來的不利影響，在設(shè)計中可以盡量做到： 1、從成本和信號質(zhì)量兩方面考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。比如對6-10層的內(nèi) 存模塊PCB設(shè)計來說，選用10/20Mil（鉆孔/焊盤）的過孔較好，對于一些高密度的小尺寸的板子，也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。目前技術(shù)條件下，很難使用更小尺寸的過孔了。對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗。 2、上面討論的兩個公式可以得出，使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄 生參數(shù)。 |