《基于Altium Designer的電路板設(shè)計(jì)》課件第5章

第5章電路板設(shè)計(jì)5.1元器件在PCB上的安裝

5.2PCB的組成結(jié)構(gòu)5.3創(chuàng)?建?PCB5.4PCB設(shè)計(jì)菜單5.5設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則5.6布局5.7布線5.8覆銅5.9原理圖與PCB圖的同步更新5.10后處理

5.1元器件在PCB上的安裝

5.1.1元器件的布局

在電路板設(shè)計(jì)中，布局是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，布局的好壞將直接影響布線的效果，合理的布局是PCB設(shè)計(jì)成功的第一步。

布局的方式分為兩種：一種是交互式布局；另一種是自動(dòng)布局，一般是在自動(dòng)布局的基礎(chǔ)上使用交互式布局進(jìn)行調(diào)整。在布局時(shí)還可以根據(jù)走線的情況對(duì)門電路進(jìn)行再分配，將兩個(gè)門電路進(jìn)行交換，使其成為便于布線的最佳布局，在布局完成后，還可對(duì)設(shè)計(jì)文件及有關(guān)信息進(jìn)行返回標(biāo)注，使得PCB中的有關(guān)信息與原理圖一致，以便能與以后的建檔、更改設(shè)計(jì)同步起來，同時(shí)對(duì)模擬的有關(guān)信息進(jìn)行更新，使得能對(duì)電路的電氣性能及功能進(jìn)行板級(jí)驗(yàn)證。設(shè)計(jì)者首先要考慮PCB尺寸大小，PCB尺寸過大時(shí)印制線路增長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也會(huì)增加；過小則散熱不好，且相鄰走線易受干擾。其次，在確定PCB尺寸后，要確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元件進(jìn)行布局。

在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則：

(1)盡可能縮短高頻元件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互之間的電磁干擾，易受干擾的元件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。

(2)某些元件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電導(dǎo)致意外短路。帶強(qiáng)電的元件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)人體不必接觸到的地方。

(3)重量超過15?g的元件，應(yīng)當(dāng)使用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量大的元件不宜裝在電路板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上且應(yīng)考慮散熱問題，熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。

(4)電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。

(5)應(yīng)留出電路板的定位孔和固定支架所占用的位置。

根據(jù)電路的功能單元對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：

(1)按照電路中各個(gè)功能單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。

(2)以每個(gè)功能單元的核心元件為中心，圍繞它們來進(jìn)行布局。元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各個(gè)元件之間的引線和連接。

(3)一般元器件應(yīng)該排布在PCB的一面，并且每個(gè)元器件的引出腳要單獨(dú)占用一個(gè)焊盤，兩焊盤之間應(yīng)有一定距離的阻焊。

(4)元器件的排布不能上下交叉，如圖5-1-1所示。相鄰的兩個(gè)元器件之間要保持一定間距，間距不得過小，避免相互碰接。如果相鄰元器件的電位差較高，則應(yīng)當(dāng)保持安全距離。一般環(huán)境中的間隙安全電壓是200?V/mm。圖5-1-1元器件的排布

(5)元器件兩端焊盤的跨距應(yīng)該稍大于元器件本體的軸向尺寸，如圖5-1-2所示，引線不能齊根彎折，彎角時(shí)應(yīng)該留出一定距離(至少2?mm)，以免損壞元器件。圖5-1-2元器件引腳轉(zhuǎn)折處需要與元器件本體保留距離

(6)高頻電路，要考慮元件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元件平行排列，均勻布置，疏密一致。這樣不但美觀，而且焊接容易，易于批量生產(chǎn)。

(7)位于電路板邊緣的元件，離電路板邊緣一般不小于2?mm，電路板的最佳形狀為矩形，長(zhǎng)寬比為3∶2或4∶3。電路板面尺寸大于200?mm×150?mm時(shí)，應(yīng)考慮電路板的機(jī)械強(qiáng)度。

布局后要進(jìn)行以下一些嚴(yán)格的檢查：

(1)電路板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符，能否符合PCB制造工藝要求，有無定位標(biāo)志？

(2)元件在二維、三維空間上有無沖突？

(3)元件布局是否疏密有序、排列整齊，是否全部布完？

(4)需經(jīng)常更換的元件能否方便地更換，插件板插入設(shè)備是否方便？

(5)熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當(dāng)?shù)木嚯x？

(6)調(diào)整可調(diào)元件是否方便？

(7)在需要散熱的地方是否裝了散熱器，空氣流動(dòng)是否通暢？

(8)信號(hào)流程是否順暢且互連最短？

(9)插頭、插座等與機(jī)械設(shè)計(jì)是否矛盾？

(10)線路的干擾問題是否有所考慮？5.1.2元器件的安裝方式

引線式元器件有立式與臥式兩種安裝固定的方式。臥式安裝的元器件的軸線方向與電路板面平行，而立式安裝的則是垂直的。這兩種方式各有特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)電路板時(shí)應(yīng)該靈活掌握，可以根據(jù)實(shí)際情況采用其中一種方式，也可以同時(shí)使用兩種方式，如表5-1-1所示。但要確保電路的抗震性很好，安裝維修方便，元器件排列疏密均勻，便于布線。表5-1-1元器件的安裝固定方式5.1.3元器件的排列格式

元器件應(yīng)當(dāng)均勻、整齊、緊湊地排列在印制電路板上，盡量減少和縮短各個(gè)單元電路之間和每個(gè)元器件之間的引線和連接。元器件在電路板上的排列格式，有不規(guī)則與規(guī)則的兩種方式。這兩種方式在電路板上可以單獨(dú)采用，也可以同時(shí)出現(xiàn)。

(1)不規(guī)則排列：元器件的軸線方向彼此不一致，在電路板上的排列順序也沒有一定規(guī)則，如圖5-1-3所示。用這種方式排列元器件，看起來顯得雜亂無章，但由于元器件不受位置與方向的限制，使印制導(dǎo)線布設(shè)方便，并且可以縮短、減小元器件的連線，大大降低了電路板上印制導(dǎo)線的總長(zhǎng)度。這對(duì)于減少電路板上的分布參數(shù)、抑制干擾很有利，特別是對(duì)于高頻電路極為有利。這種排列方式一般還在立式安裝固定元器件時(shí)被采用。圖5-1-3不規(guī)則排列

(2)規(guī)則排列：元器件的軸線方向排列一致，并與電路板的四邊垂直或平行，如圖5-1-4所示。除了高頻電路以外，一般電子產(chǎn)品中的元器件都應(yīng)當(dāng)盡可能平行或垂直地排列，臥式安裝固定元器件時(shí)，更要以規(guī)則排列為主。這不僅是為了板面美觀整齊，還可以方便裝配、焊接、調(diào)試，易于生產(chǎn)和維護(hù)。規(guī)則排列的方式特別適用于板面相對(duì)寬松、元器件種類相對(duì)較少而數(shù)量較多的低頻電路。電子儀器中的元器件常采用這種排列方式。但由于元器件的規(guī)則排列要受到方向或位置的一定限制，因此電路板上導(dǎo)線的布設(shè)可能復(fù)雜一些，導(dǎo)線的總長(zhǎng)度也會(huì)相應(yīng)增加。圖5-1-4規(guī)則排列

5.2PCB的組成結(jié)構(gòu)

常見的PCB如圖5-2-1所示，它主要由本體、銅箔層、阻焊層和絲印層等組成，將各種元件(如芯片、電阻、電容等)焊接在PCB上，經(jīng)過調(diào)試后，PCB就可實(shí)現(xiàn)原理圖中所要實(shí)現(xiàn)的功能。圖5-2-1PCB的組成結(jié)構(gòu)總結(jié)起來PCB包含以下幾個(gè)組成部分：

(1)元器件：用于完成電路功能的各種器件。每一個(gè)元器件都包含若干個(gè)引腳，通過引腳，電信號(hào)被引入元器件內(nèi)部進(jìn)行處理，從而完成對(duì)應(yīng)的功能。元器件引腳還有固定元器件的功能。在電路板上的元器件包括集成電路芯片、分立元件(如電阻、電容、電感等)、提供電路板輸入/輸出端口和電路板供電端口的連接器，某些電路板上還有用于指示的器件(如數(shù)碼管、發(fā)光二極管、LCD、LCM等)。

(2)銅箔層：銅箔在電路板上可以表現(xiàn)為導(dǎo)線、過孔、焊盤和覆銅等，它們各自的作用如下：

①導(dǎo)線：用于連接電路板上各種元器件的引腳，實(shí)現(xiàn)電氣連接。②過孔：在多層電路板中，為了實(shí)現(xiàn)電氣連接，某些導(dǎo)線需要使用過孔改變導(dǎo)線布置層數(shù)。

③焊盤：用于在電路板上固定元件的，也是電信號(hào)進(jìn)入元器件的通路組成部分；用于安裝整個(gè)電路板的安裝孔有時(shí)以焊盤的形式顯示；用于與大地連接。

④覆銅：在電路板上的某個(gè)區(qū)域填充銅箔稱為覆銅，可以改善電路性能。

(3)阻焊層：在無需焊錫焊接的導(dǎo)線、覆銅、過孔上附上阻焊層，用于阻礙焊錫的粘連。

(4)絲印層：印刷電路板的頂層，用于標(biāo)注文字，注釋電路板上的元器件和整個(gè)電路板。絲印層還能起到保護(hù)頂層導(dǎo)線的功能。

(5)本體：采用絕緣材料制成，用于支撐整個(gè)電路板，它們有各自的形式。在PCB設(shè)計(jì)中，元器件將以封裝的形式顯示，封裝中包含對(duì)應(yīng)元器件焊盤的引腳、元器件覆蓋范圍的邊框等。

5.3創(chuàng)?建?PCB

5.3.1創(chuàng)建PCB文件

創(chuàng)建PCB的步驟如下：

步驟1：?jiǎn)螕簟拔募薄靶陆ā薄癙CB”命令或?qū)⑹髽?biāo)指針移動(dòng)到工程文件“練習(xí).PrjPCB”上，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“給工程添加新的”→“PCB”選項(xiàng)，即可創(chuàng)建一個(gè)PCB文件，如圖5-3-1所示。圖5-3-1創(chuàng)建PCB文件步驟2：創(chuàng)建PCB文件后，PCB設(shè)計(jì)窗口自動(dòng)處于編輯狀態(tài)，如圖5-3-2所示。圖5-3-2處于編輯狀態(tài)的PCB設(shè)計(jì)窗口步驟3：創(chuàng)建的原理圖默認(rèn)名為“PCB1.PcbDoc”，單擊“文件”→“保存為”命令，輸入需要的文件名即可。

手工生成的PCB文件默認(rèn)為一塊雙面板，它包含以下的工作層面：

(1)信號(hào)層：TopLayer、BottomLayer。

(2)機(jī)械層：Mechanical1。

(3)絲印層：TopOverlay、BottomOverlay。

(4)禁止布線層：Keep-OutLayer。

(5)多層：Multi-Layer。

(6)錫膏層：TopPaste、BottomPaste、TopSolder、BottomSolder。對(duì)于電路板設(shè)計(jì)而言，單面板和雙面板是使用最多的兩種。在設(shè)計(jì)單面板時(shí),可將自動(dòng)生成的雙面板中的TopLayer不使用，即相當(dāng)于設(shè)計(jì)單面板。如果電路比較復(fù)雜，則可能需要較多的信號(hào)層，這時(shí)需要手工添加信號(hào)的層數(shù)，步驟如下：

步驟1：?jiǎn)螕簟霸O(shè)計(jì)”→“層疊管理”命令，彈出“層堆棧管理器…”對(duì)話框，如圖5-3-3所示。圖5-3-3“層堆棧管理器…”對(duì)話框步驟2：?jiǎn)螕簟疤砑訉印卑粹o，添加信號(hào)層，通常需添加偶數(shù)個(gè)信號(hào)層，如2層、4層、6層、8層等。圖5-3-4為添加兩個(gè)信號(hào)層，與最初的兩個(gè)信號(hào)層一起形成四層板。圖5-3-4添加兩個(gè)信號(hào)層步驟3：添加的層默認(rèn)名為“MidLayer?1”，一般可以不更改，如需更名，可雙擊名稱“MidLayer?1”，彈出如圖5-3-5所示的“MidLayer?1properties”對(duì)話框，在該對(duì)話框中可以定義該層信號(hào)線銅皮的厚度。

圖5-3-5“MidLayer?1properties”對(duì)話框步驟4：?jiǎn)螕簟按_認(rèn)”按鈕，完成層的增加，在PCB窗口中將多出兩個(gè)新增加的層，如圖5-3-6所示。圖5-3-6增加層后的PCB界面如果覺得編輯窗口底部顯示的層信息過多，可以隱藏部分不常用的層，如TopPaste、BottomPaste、TopSolder、BottomSolder等層。單擊“設(shè)計(jì)”→“板層顏色”命令，彈出“查看配置”對(duì)話框，如圖5-3-7所示。

單擊“板層和板顏色”中對(duì)應(yīng)層的“展示”選項(xiàng)，如打“√”則顯示該層；如取消則不顯示。同樣，單擊“顏色”選項(xiàng)，可以修改層的顏色。圖5-3-7“查看配置”對(duì)話框5.3.2電路板物理邊界規(guī)劃

電路板的物理邊界即為PCB的實(shí)際大小和形狀，它的規(guī)劃是在Mechanical1上進(jìn)行的。規(guī)劃電路板物理邊界需要以下的步驟：

步驟1：?jiǎn)螕艄ぷ鞔翱谥械腗echanical1標(biāo)簽，此時(shí)工作層面為Mechanical1，物理邊界的繪制將在該層面上進(jìn)行，在工作層面上放置的線將確定電路板的邊框。

步驟2：圖中默認(rèn)原點(diǎn)為圖紙的最左下方，不便于操作設(shè)計(jì)，一般需重新定義，單擊“編輯”→“原點(diǎn)”→“設(shè)置”命令，鼠標(biāo)指針變十字形狀顯示在工作窗口中。

步驟3：移動(dòng)鼠標(biāo)指針，在圖紙中合適位置單擊鼠標(biāo)左鍵，則將當(dāng)前位置設(shè)置為新的坐標(biāo)原點(diǎn)。步驟4：?jiǎn)螕簟胺胖谩薄白呔€”命令，鼠標(biāo)指針將變成十字形狀顯示在工作窗口中。移動(dòng)鼠標(biāo)，將鼠標(biāo)指針放置在剛剛設(shè)置的坐標(biāo)原點(diǎn)上，單擊鼠標(biāo)左鍵確定邊框上的一個(gè)頂點(diǎn)。

步驟5：向右移動(dòng)鼠標(biāo)，將出現(xiàn)一根紅色的線隨著鼠標(biāo)移動(dòng)。移動(dòng)鼠標(biāo)指針到坐標(biāo)點(diǎn)(100?mm，0?mm)后單擊，此時(shí)完成一條邊框線的繪制。

提示：由于默認(rèn)的捕獲柵格為20?mil，雖然通過快捷鍵“Q”可切換顯示為公制單位，但無法捕獲到100?mm坐標(biāo)點(diǎn),這時(shí)可單擊“應(yīng)用程序”工具欄中的“ ”按鈕，選擇公制單位的捕獲柵格，如0.500?mm、1.000?mm等，則可捕獲到100?mm坐標(biāo)點(diǎn)。該參數(shù)也可在“板參數(shù)選項(xiàng)”中更改，單擊“設(shè)計(jì)”→“板參數(shù)選項(xiàng)”命令，彈出如圖5-3-8所示的“Board選項(xiàng)”對(duì)話框，修改相關(guān)參數(shù)即可。圖5-3-8“Board選項(xiàng)”對(duì)話框步驟6：此時(shí)鼠標(biāo)指針仍處于十字形狀的狀態(tài)，可以繼續(xù)繪制邊框線。移動(dòng)鼠標(biāo)指針到坐標(biāo)(100?mm，100?mm)，單擊鼠標(biāo)左鍵兩次，確定第二條邊框線。

步驟7：按照步驟6的操作，從坐標(biāo)點(diǎn)(100?mm,100?mm)到坐標(biāo)點(diǎn)(0?mm，100?mm)繪制第三根邊框線。

步驟8：按照步驟6的操作，從坐標(biāo)點(diǎn)(0?mm，100?mm)到坐標(biāo)點(diǎn)(0?mm，0?mm)繪制第四根邊框線。移動(dòng)鼠標(biāo)指針到坐標(biāo)點(diǎn)(0?mm，0?mm)上，該點(diǎn)將顯示一個(gè)小圓圈，表示邊界框線已經(jīng)閉合。

步驟9：?jiǎn)螕羰髽?biāo)右鍵，退出繪制線的狀態(tài)，此時(shí)在工作窗口中將顯示物理邊界的邊框，如圖5-3-9所示。圖5-3-9物理邊界的邊框物理邊界線確定了真實(shí)的電路板大小，因此在繪制電路物理邊界線時(shí)需要特別注意線的端點(diǎn)位置，確保物理邊界的大小正確。

以上給出的坐標(biāo)值是為了定義一塊板子的大小，如果沒有準(zhǔn)確的大小，用戶直接用導(dǎo)線在板子上繪制物理邊界即可。

圖5-3-9中板邊界(黑底)與邊框不一致,可以單擊“設(shè)計(jì)”→“板子形狀”→“重新定義板子外形”命令來重新定義板邊界。重新定義后的外形如圖5-3-10所示。圖5-3-10重新定義后的外形5.3.3電路板電氣邊界規(guī)劃

電路板電氣邊界決定了電路板的元器件布局和布線區(qū)，處于Keep-OutLayer中，電路板電氣邊界規(guī)劃的過程和物理邊界規(guī)劃的過程類似，總結(jié)起來需要以下的步驟：

步驟?1：?jiǎn)螕艄ぷ鞔翱谥械腒eep-OutLayer標(biāo)簽，此時(shí)工作層面為Keep-OutLayer。

步驟?2：在工作層面上放置的線將確定電路板的邊框，單擊“放置”→“走線”命令后，標(biāo)指針將變成十字形狀并顯示在工作窗中。步驟?3：繪制電氣邊界邊框。該邊框的四個(gè)頂點(diǎn)為(0?mm，0?mm)、(100?mm，0?mm)、(100?mm，100?mm)和(0?mm，100?mm)。

步驟4：?jiǎn)螕羰髽?biāo)右鍵或者按Esc鍵，退出繪制線的狀態(tài)，此時(shí)在工作窗口顯示了物理邊界和電氣邊界。在給出電路板的物理邊界和電氣邊界后即可完成電路的規(guī)劃。

5.4PCB設(shè)計(jì)菜單

1．主菜單

在主菜單中，可以找到所有繪制PCB所需要的操作，這些操作分為以下幾欄，如圖5-4-1所示。

(1)文件：主要用于各種文件操作，包括新建、打開、保存等功能。

(2)編輯：用于完成各種編輯操作，包括撤銷/取消撤銷、選取/取消選取、復(fù)制、粘貼、剪切等功能。

(3)查看：用于視圖操作，包括工作窗口的放大/縮小、打開/關(guān)閉工具欄和顯示柵格等功能。圖5-4-1PCB界面中的主菜單

(4)工程：對(duì)于工程的操作。

(5)放置：用于放置字符串、走線、過孔、器件等。

(6)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)電路板所需的特別功能，如定義板子的邊框、板層管理等。

(7)工具：為設(shè)計(jì)者提供各種工具，包括器件布局、信號(hào)完整性、淚滴等功能。

(8)自動(dòng)布線：用于電路板走線的布置。

(9)報(bào)告：產(chǎn)生元件符號(hào)檢錯(cuò)報(bào)表，提供測(cè)量功能。

(10)窗口：改變窗口顯示方式，切換窗口。

(11)幫助：幫助菜單。

2．工具欄

工具欄包括三欄：“標(biāo)準(zhǔn)”工具欄、“布線”工具欄和“應(yīng)用程序”工具欄，如圖5-4-2所示。

將鼠標(biāo)指針放置在圖標(biāo)上會(huì)顯示該圖標(biāo)對(duì)應(yīng)的功能說明，工具欄中所有的功能在主菜單中均可找到。圖5-4-2工具欄

3．工作面板

在PCB設(shè)計(jì)中常用的面板為PCB面板，單擊右下角的“PCB”→“PCB”，該面板如圖5-4-3所示。

在PCB面板中的操作分為兩類：一類是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的操作；另一類是對(duì)當(dāng)前激活網(wǎng)絡(luò)走線的操作。圖5-4-3PCB面板

5.5設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則

在電路板設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)置規(guī)則，如線的寬度、線之間的間距、過孔的大小等。單擊“設(shè)計(jì)”→“規(guī)則”命令，彈出“PCB規(guī)則和約束編輯器”對(duì)話框，如圖5-5-1所示。

其中的設(shè)計(jì)規(guī)則有電氣(Electrical)設(shè)計(jì)規(guī)則、布線(Routing)設(shè)計(jì)規(guī)則、表貼式封裝(SMT)設(shè)計(jì)規(guī)則、屏蔽(Mask)設(shè)計(jì)規(guī)則、內(nèi)電層(Plane)設(shè)計(jì)規(guī)則、測(cè)試點(diǎn)(Testpoint)設(shè)計(jì)規(guī)則、制造(Manufacturing)設(shè)計(jì)規(guī)則、高頻電路(HighSpeed)設(shè)計(jì)規(guī)則、元件布置(Placement)設(shè)計(jì)規(guī)則、信號(hào)完整性(SignalIntegrity)設(shè)計(jì)規(guī)則，下面簡(jiǎn)要介紹各設(shè)計(jì)規(guī)則下幾種常用的細(xì)則。圖5-5-1“PCB規(guī)則和約束編輯器”對(duì)話框

1．線間距

單擊圖5-5-1中“Electrical”選項(xiàng)前的“+”號(hào)，展開其包含項(xiàng)目，單擊其中的“Clearance”選項(xiàng)，得到如圖5-5-2所示的對(duì)話框。

修改“最低清除”參數(shù)，默認(rèn)為10?mil(0.254?mm)，一般采用默認(rèn)值即可，在一些大電流或高壓場(chǎng)合，需要增大兩線之間的距離，在一些密集布線的場(chǎng)合(如BGA封裝的元器件布線)需要減小兩線之間的距離。圖5-5-2線間距定義

2．線寬度

單擊圖5-5-1中“Routing”選項(xiàng)前的“+”號(hào)，展開其包含的選項(xiàng)，單擊其中的“Width”選項(xiàng)，得到如圖5-5-3所示的對(duì)話框。

修改“約束”參數(shù)，“MinWidth”(最小線寬)默認(rèn)為10?mil，一般采用默認(rèn)值即可，在一些密集布線的場(chǎng)合(如BGA封裝的元器件布線)常需要減小最小線寬。“MaxWidth”(最大線寬)默認(rèn)為10?mil，一般的信號(hào)線采用默認(rèn)值即可，電源和地線需要增大，通常為30?mil～50?mil?！癙referredWidth”(首選線寬)，即當(dāng)前畫線使用的線寬，參數(shù)值需在最大線寬和最小線寬之間。圖5-5-3線寬度定義

3．自動(dòng)布線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

單擊圖5-5-1中“Routing”選項(xiàng)前的“+”號(hào)，展開其包含的選項(xiàng)，單擊其中的“RoutingTopology”選項(xiàng)，得到如圖5-5-4所示的對(duì)話框。

修改“約束”參數(shù)，默認(rèn)為Shortest(最短布線)，單擊該選項(xiàng)產(chǎn)生下拉菜單，可以選擇其他布線方式。其中包括Shortest(采用最短路徑走線)、Horizontal(采用水平走線)、Vertical(采用垂直走線)、Daisy-Simple(采用簡(jiǎn)單的菊狀走線)、Daisy-MidDriven(采用由中間向外的菊狀走線)、Daisy-Balanced(采用平衡式菊狀走線)及Starburst(采用放射狀走線)。圖5-5-4自動(dòng)布線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義

4．過孔大小的定義

單擊圖5-5-1中“Routing”選項(xiàng)前的“+”號(hào)，展開其包含的選項(xiàng)，單擊其中的“RoutingViaStyle”選項(xiàng)，得到如圖5-5-5所示的對(duì)話框。

修改“約束”參數(shù)，“ViaDiameter”默認(rèn)為50?mil，“ViaHoleSize”默認(rèn)為28?mil。圖5-5-5過孔大小的定義

5．連接電源板層的方式

單擊圖5-5-1中“Plane”選項(xiàng)前的“+”號(hào)，展開其包含的選項(xiàng)，單擊其中的“PowerPlaneConnectStyle”選項(xiàng)，得到如圖5-5-6所示的對(duì)話框。

修改“約束”參數(shù)，單擊“連接方式”的下拉菜單，選擇需要的連接方式，其中“ReliefConnect”選項(xiàng)表示采用輻射方式連接，如此覆銅上的熱量才不容易傳到零件接腳上?！癉irectConnect”選項(xiàng)表示直接連接，也就是全面連接。如果選擇“ReliefConnect”選項(xiàng)，還需要定義連接線的寬度、連接線的數(shù)量、鉆孔與空隙之間的距離、空隙的大小。圖5-5-6連接電源板層的方式

6．電源板層的安全距離

單擊圖5-5-1中“Plane”選項(xiàng)前的“+”號(hào)，展開其包含的選項(xiàng)，單擊其中的“PowerPlaneClearance”選項(xiàng)，得到如圖5-5-7所示的對(duì)話框。它用于規(guī)定電源板層的安全距離，整個(gè)電源板層都覆了銅膜，當(dāng)有導(dǎo)孔和焊點(diǎn)穿過而不與該層連接時(shí)，則應(yīng)該在電源板層該處留足夠大的空位，以防止連通，該選項(xiàng)就是要設(shè)置保持多大的安全距離。圖5-5-7電源板層的安全距離

7．覆銅和焊點(diǎn)的連接方式

單擊圖5-5-1中“Plane”選項(xiàng)前的“+”號(hào)，展開其包含的選項(xiàng)，單擊其中的“PolygonConnectStyle”選項(xiàng)，得到如圖5-5-8所示的對(duì)話框。

連接方式中“ReliefConnect”選項(xiàng)表示采用輻射方式連接，這樣覆銅上的熱量不容易傳到元件引腳上，“DirectConnect”表示直接連接，也就是全面連接。如果選擇“ReliefConnect”選項(xiàng)，還需要指定連接線的寬度、連接線的數(shù)量、連接線的角度。圖5-5-8覆銅和焊點(diǎn)的連接方式

8．測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)規(guī)則

測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)規(guī)則用于設(shè)置測(cè)試點(diǎn)的樣式和使用方法。

1)測(cè)試點(diǎn)的樣式(TestpointStyle)

測(cè)試點(diǎn)的樣式規(guī)則用于設(shè)置測(cè)試點(diǎn)的形狀和大小，如圖5-5-9所示。

設(shè)置測(cè)試點(diǎn)參數(shù)中部分選項(xiàng)的含義如下：

(1)“類型”選項(xiàng)區(qū)域：“Size”用于設(shè)置測(cè)試點(diǎn)的大??；“HoleSize”用于設(shè)置測(cè)試點(diǎn)的鉆孔大小；“Min”用于設(shè)置最小尺寸限制；“Max”用于設(shè)置最大尺寸限制；“Preferred”用于設(shè)置優(yōu)先使用的尺寸。圖5-5-9測(cè)試點(diǎn)參數(shù)的設(shè)置

(2)“GridSize”選項(xiàng)區(qū)域：“Testpointgridsize”用于放置測(cè)試點(diǎn)的網(wǎng)格大小，默認(rèn)值為1?mil；“Allowtestpointundercomponent”選項(xiàng)被選中時(shí)，測(cè)試點(diǎn)可以放置在元件(封裝)下面。

(3)?“AllowedSideandOrder”選項(xiàng)區(qū)域：該列表框選擇允許放置測(cè)試點(diǎn)的層面和命令。

①?“UseExistingSMDBottomPad”表示使用現(xiàn)有的底層表貼式焊盤為測(cè)試點(diǎn)。

②?“UseExistingViaendingonBottomPad”表示使用現(xiàn)有的結(jié)束端在底層的過孔為測(cè)試點(diǎn)。

③?“CreateNewSMDBottomPad”表示在底層新建表貼式焊盤為測(cè)試點(diǎn)。④?“CreateNewThru-HoleBottomPad”表示在底層新建針腳式焊盤為測(cè)試點(diǎn)。

⑤?“UseExistingSMDTopPad”表示使用現(xiàn)有的頂層表貼式焊盤為測(cè)試點(diǎn)。

⑥?“UseExistingThru-HoleTopPad”表示使用現(xiàn)有的頂層針腳式焊盤為測(cè)試點(diǎn)。

⑦?“UseExistingViaStartingonTopPad”表示使用現(xiàn)有的結(jié)束端在頂層的過孔為測(cè)試點(diǎn)。

⑧?“CreateNewSMDTopPad”表示在頂層新建表貼式焊盤為測(cè)試點(diǎn)。

⑨?“CreateNewThru-HoleTopPad”表示在頂層新建針腳式焊盤為測(cè)試點(diǎn)。

2)測(cè)試點(diǎn)的使用方法(TestpointUsage)

測(cè)試點(diǎn)的使用方法規(guī)則用于設(shè)置測(cè)試點(diǎn)的用法，如圖5-5-10所示。

“Allowmultipletestpointsonsamenet”選項(xiàng)被選中時(shí)表示允許在同一條網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置多個(gè)測(cè)試點(diǎn)?！癛equired”表示測(cè)試點(diǎn)是必要的；“Invalid”表示測(cè)試點(diǎn)是不必要的；“Don'tcare”表示有無測(cè)試點(diǎn)都無關(guān)系。圖5-5-10測(cè)試點(diǎn)用法的設(shè)置

9．高頻電路設(shè)計(jì)規(guī)則

在數(shù)字電路中，是否是高頻電路取決于信號(hào)的上升沿和下降沿,而不是信號(hào)的頻率,頻率的計(jì)算公式為：f=1/(Tt×p),其中，Tt為信號(hào)的上升/下降沿時(shí)間。f?>100?MHz，就應(yīng)該按照高頻電路進(jìn)行考慮，下列情況必須按高頻規(guī)則進(jìn)行設(shè)計(jì)：

(1)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率超過50?MHz。

(2)采用了上升/下降沿時(shí)間少于5?ns的器件。

(3)數(shù)字/模擬混合電路。

隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性和集成度的大規(guī)模提高，常用總線的工作頻率已經(jīng)達(dá)到或者超過50?MHz，有的甚至超過100MHz，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須學(xué)會(huì)100MHz以上電路的設(shè)計(jì)。當(dāng)系統(tǒng)工作在50?MHz時(shí)，將產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)和信號(hào)的完整性問題，而當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘的工作頻率達(dá)到120MHz時(shí)，除非使用高速電路設(shè)計(jì)知識(shí)，否則基于傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的PCB將無法工作。因此，高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須采取的設(shè)計(jì)手段。只有通過使用高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的可控性。

通常約定如果線傳輸延時(shí)大于1/2數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)端的上升時(shí)間，則認(rèn)為此類信號(hào)是高速信號(hào)并產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)。

PCB上每單位英寸的延時(shí)為0.167?ns。但是，如果過孔多，器件引腳多，布線上設(shè)置的約束多，延時(shí)將增大。如果設(shè)計(jì)中有高速跳變的邊沿，就必須考慮到在PCB上存在傳輸線效應(yīng)的問題?，F(xiàn)在普遍使用的高速IC更是存在這樣的問題。解決這個(gè)問題有一些基本原則：如果采用CMOS或TTL電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，工作頻率小于?10?MHz，布線長(zhǎng)度應(yīng)不大于7英寸；工作頻率在50?MHz布線長(zhǎng)度應(yīng)不大于1.5英寸；如果工作頻率達(dá)到或超過75MHz布線長(zhǎng)度應(yīng)在1英寸。對(duì)于GaAs(砷化鎵)芯片最大的布線長(zhǎng)度應(yīng)為0.3英寸。如果超過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就存在傳輸線效應(yīng)的問題。解決傳輸線效應(yīng)的另一個(gè)方法是選擇正確的布線路徑和終端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。走線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指一根網(wǎng)線的布線順序及布線結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用高速邏輯器件時(shí)，除非走線分支長(zhǎng)度保持很短，否則邊沿快速變化的信號(hào)將被信號(hào)主干走線上的分支走線所扭曲。通常情形下，PCB走線采用兩種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即菊狀形(Daisy)布線和星形(Star)布線。

對(duì)于菊狀形(又稱為菊狀鏈)布線，布線從驅(qū)動(dòng)端開始，依次到達(dá)各接收端。如果使用串聯(lián)電阻來改變信號(hào)特性，串聯(lián)電阻的位置應(yīng)該緊靠驅(qū)動(dòng)端。在控制走線的高次諧波干擾方面，菊狀鏈走線效果最好。但這種走線方式布通率最低，不容易100%布通。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有效地避免時(shí)鐘信號(hào)的不同步問題，但在密度很高的PCB上手工完成布線十分困難。采用自動(dòng)布線器是完成星形布線的最好方法。在星形布線的每條分支上都需要終端電阻，終端電阻的阻值應(yīng)和連線的特征阻抗相匹配?？赏ㄟ^手工計(jì)算，也可通過設(shè)計(jì)工具計(jì)算出特征阻抗值和終端匹配電阻值。

高速PCB電路的設(shè)計(jì)規(guī)則是影響高速電路板是否成功的關(guān)鍵，AltiumDesigner軟件提供了六大類高速電路設(shè)計(jì)規(guī)則，為用戶進(jìn)行高速電路設(shè)計(jì)提供了最有力的支持。

1．平行布線(ParallelSegment)

平行布線規(guī)則用于設(shè)置平行布線的長(zhǎng)度和間距，如圖5-5-11所示。圖5-5-11平行布線規(guī)則的設(shè)置“約束”參數(shù)區(qū)中，“層校驗(yàn)”用于指定平行布線層，下拉菜單中有兩種選擇：一為“SameLayer”表示同一層；二為“AdjacentLayer”表示相鄰層。“對(duì)于平行間距”項(xiàng)用于設(shè)置平行布線的最小間距，默認(rèn)為10?mil?！安⑿邢拗剖恰表?xiàng)用于設(shè)置平行布線的極限長(zhǎng)度，默認(rèn)為10?000?mil。

2．網(wǎng)絡(luò)布線長(zhǎng)度(Length)

網(wǎng)絡(luò)布線長(zhǎng)度規(guī)則用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)布線的最大和最小長(zhǎng)度，如圖5-5-12所示。圖5-5-12網(wǎng)絡(luò)布線長(zhǎng)度規(guī)則的設(shè)置

3．等長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)布線(MatchedNetLengths)

等長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)布線規(guī)則也稱為匹配網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度規(guī)則，用于設(shè)置指定網(wǎng)絡(luò)的等長(zhǎng)布線規(guī)則。該規(guī)則以規(guī)定范圍中的最長(zhǎng)布線為基準(zhǔn)，使其他網(wǎng)絡(luò)通過匹配調(diào)整操作，以增長(zhǎng)布線的形式在設(shè)定的公差范圍內(nèi)與它等長(zhǎng)，如圖5-5-13所示。圖5-5-13等長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)布線長(zhǎng)度規(guī)則的設(shè)置

4．菊狀鏈支線長(zhǎng)度(DaisyChainStubLength)

菊狀鏈支線長(zhǎng)度(簡(jiǎn)稱支線長(zhǎng)度)規(guī)則用于設(shè)置在菊狀鏈走線時(shí)支線的最大長(zhǎng)度，如圖5-5-14所示。圖5-5-14菊狀鏈支線長(zhǎng)度規(guī)則的設(shè)置

5．SMD焊盤下放置過孔(ViasUnderSMD)

表貼式焊盤下放置過孔規(guī)則用于設(shè)置是否允許在SMD焊盤下放置過孔。在“約束”區(qū)域中選中“允許在SMD焊盤下面有過孔”選項(xiàng)即可，如圖5-5-15所示。圖5-5-15SMD焊盤下放置過孔的設(shè)置

6．過孔的限制(MaximumViaCount)

在進(jìn)行高速PCB設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者總是希望過孔數(shù)越少越好，這樣板上可以留有更多的布線空間。此外，過孔數(shù)越少，其自身的寄生電容也越小，更適用于高速電路。但過孔的尺寸的減小同時(shí)帶來了成本的增加。而且過孔的尺寸不可能無限制的減小，它受到鉆孔和電鍍等工藝技術(shù)的限制。過孔的尺寸越小，鉆孔需花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng)，也越容易偏離中心位置。當(dāng)過孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時(shí)，就無法保證孔壁能均勻鍍銅。鑒于過孔對(duì)高速電路的影響，在設(shè)計(jì)高速電路時(shí)盡量少使用過孔，AltiumDesigner軟件中過孔數(shù)限制規(guī)則用于設(shè)置高速電路板中使用過孔的最大數(shù)，用戶可根據(jù)需要設(shè)置電路板總過孔數(shù)或某些對(duì)象的過孔數(shù)，以提高電路板的高頻性能，如圖5-5-16所示。圖5-5-16電路板上允許的過孔數(shù)的設(shè)置 5.6布局

5.6.1導(dǎo)入元件

導(dǎo)入元件的方法有兩種：一種是在原理圖窗口下單擊“設(shè)計(jì)”→“UpdatePCBDocumentPCB1.PcbDoc”命令，其中PCB1.PcbDoc為將要導(dǎo)入的PCB文件；另一種是在PCB窗口下單擊“設(shè)計(jì)”→“ImportChangesFrom練習(xí).PrjPCB”命令，其中“練習(xí).PrjPCB”為需要導(dǎo)入的工程文件。導(dǎo)入元件的步驟如下：

步驟1：?jiǎn)螕簟霸O(shè)計(jì)”→“UpdatePCBDocumentPCB1.PcbDoc”命令或單擊“設(shè)計(jì)”→“ImportChangesFrom練習(xí).PrjPCB”命令，彈出如圖5-6-1所示的“工程更改順序”對(duì)話框。圖5-6-1“工程更改順序”對(duì)話框步驟2：?jiǎn)螕簟皥?zhí)行更改”按鈕，原理圖中的元件將導(dǎo)入PCB文件。成功導(dǎo)入則打“√”；否則打“×”，并顯示錯(cuò)誤信息，如圖5-6-2所示，可以看出圖中提示無法找到元件對(duì)應(yīng)的封裝。圖5-6-2執(zhí)行更改后有錯(cuò)誤的“工程更改順序”對(duì)話框使用第4章的方法畫出元件封裝，如果庫(kù)中已有相應(yīng)封裝，則在原理圖中重新定位元件封裝所在位置。重新執(zhí)行步驟1、2，直至沒有錯(cuò)誤為止，如圖5-6-3所示。圖5-6-3執(zhí)行更改后無錯(cuò)的“工程更改順序”對(duì)話框步驟3：?jiǎn)螕簟瓣P(guān)閉”按鈕，返回PCB窗口，這時(shí)原理圖中的元件被導(dǎo)入PCB文件中，如圖5-6-4所示。圖5-6-4導(dǎo)入元件的PCB窗口5.6.2元件布局

元件布局分為自動(dòng)布局和手工交互式布局兩種，單擊“工具”→“元件布局”命令，彈出如圖5-6-5所示的元件布局菜單，該菜單下包含元件布局所需的操作命令。圖5-6-5元件布局菜單程序中的自動(dòng)元件布置并不理想。如果要采用程序所提供的自動(dòng)元件布置功能，時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，而且自動(dòng)元件布置的結(jié)果大部分不符合設(shè)計(jì)者的要求，因此還是采用手工的方法進(jìn)行元件布置更好，操作步驟如下：

步驟1：將鼠標(biāo)指針移動(dòng)到需要布局的元件上，按住左鍵不放，即可抓住該元件，移動(dòng)鼠標(biāo)指針，即可將它拉走，如圖5-6-6所示。圖5-6-6移動(dòng)元件步驟2：移動(dòng)鼠標(biāo)指針到需要放置元件的地方，放開鼠標(biāo)左鍵，元件將被放置在該處，如圖5-6-7所示。圖5-6-7放置元件步驟3：重復(fù)步驟1、2，直至所有元件放置完畢，基本布局好的PCB如圖5-6-8所示。圖5-6-8基本布局好的PCB步驟4：?jiǎn)螕簟熬庉嫛薄皩?duì)齊”命令，彈出如圖5-6-9所示的對(duì)齊菜單，將元件排列整齊，布局好的PCB如圖5-6-10所示，使電路板整齊美觀。圖5-6-9對(duì)齊菜單圖5-6-10布局好的PCB 5.7布線

5.7.1布線的基本原則

PCB設(shè)計(jì)的好壞對(duì)電路板的抗干擾能力影響很大。因此，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵守PCB設(shè)計(jì)的基本原則，并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計(jì)的要求，使得電路獲得最佳的性能。布線的基本原則如下：

(1)印制導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)盡可能短，在高頻回路中更應(yīng)如此；同一元件的各條地址線或數(shù)據(jù)線應(yīng)盡可能保持一樣長(zhǎng)；印制導(dǎo)線的拐彎應(yīng)呈圓角，因?yàn)橹苯腔蚣饨窃诟哳l電路和布線密度高的電路中會(huì)影響電氣性能；當(dāng)雙面布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線應(yīng)互相垂直、斜交或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入和輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，最好在這些導(dǎo)線之間加地線。

(2)印制導(dǎo)線的寬度應(yīng)滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)，最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強(qiáng)度和流過的電流值決定，但最小不易小于0.2?mm，在高密度、高精度的印制線路中，導(dǎo)線寬度和間距一般可取0.3?mm；導(dǎo)線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，單面板實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)銅箔厚度為50?μm、通過電流為2?A時(shí)，選用寬度為1?mm～1.5?mm的導(dǎo)線就可以滿足設(shè)計(jì)要求而不致引起溫升；印制導(dǎo)線的公共地線應(yīng)盡可能粗，通常使用寬度大于2?mm～3?mm的導(dǎo)線，這在帶有微處理器的電路中尤為重要，因?yàn)楫?dāng)?shù)鼐€過細(xì)時(shí)，由于流過的電流的變化，引起地電位變動(dòng)，微處理器時(shí)序信號(hào)的電平變得不穩(wěn)，會(huì)使噪聲容限劣化；在DIP封裝的IC腳之間走線，當(dāng)兩腳之間通過兩根線時(shí)，焊盤直徑可設(shè)為50?mil、線寬與線距均為10?mil，當(dāng)兩腳間通過一根線時(shí)，焊盤直徑可設(shè)為64?mil、線寬與線距均為12?mil。

(3)印制導(dǎo)線的間距。相鄰導(dǎo)線間距必須能滿足電氣安全要求，而且為了便于操作和生產(chǎn)，間距也應(yīng)盡量寬。最小間距至少要能適應(yīng)承受的電壓。這個(gè)電壓一般包括工作電壓、附加波動(dòng)電壓及其他原因引起的峰值電壓。如果有關(guān)技術(shù)條件允許導(dǎo)線之間存在某種程度的金屬殘粒，則其間距就會(huì)減小。因此設(shè)計(jì)者在考慮電壓時(shí)應(yīng)把這種因素考慮進(jìn)去。在布線密度較低時(shí)，信號(hào)線的間距可適當(dāng)加大，對(duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線應(yīng)盡可能地縮短且加大間距。

(4)印制電路板中不允許有交叉電路，對(duì)于可能交叉的線路，可以用“鉆”、“繞”這兩種辦法解決，即讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處鉆過去或從可能交叉的某條引線的一端繞過去。在特殊情況下，如果電路很復(fù)雜，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)也允許用導(dǎo)線跨接，解決交叉電路問題。

(5)印制導(dǎo)線的屏蔽與接地。印制導(dǎo)線的公共地線，應(yīng)盡量布置在印制電路板的邊緣部分。在印制電路板上應(yīng)盡可能多地保留銅箔做地線，這樣得到的屏蔽效果比一長(zhǎng)條地線要好，傳輸線特性和屏蔽作用將得到改善，且起到了減小分布電容的作用。印制導(dǎo)線的公共地線最好形成環(huán)路或網(wǎng)狀，這是因?yàn)楫?dāng)在同一塊板上有許多集成電路時(shí)，由于圖形上限制產(chǎn)生了接地電位差，從而引起噪聲容限的降低，當(dāng)做成回路時(shí)，接地電位差減小。另外，地層和電源層的圖形應(yīng)盡可能與數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向平行，這是抑制噪聲增強(qiáng)的秘訣。多層印制電路板可采取其中若干層作為屏蔽層，電源層、地層均可視為屏蔽層，一般地層和電源層在多層印制電路板的內(nèi)層，信號(hào)線設(shè)計(jì)在內(nèi)層或外層。需要注意的是，數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)盡可能進(jìn)行隔離，并且數(shù)字地與模擬地要分離，最后接于電源地。5.7.2自動(dòng)布線

自動(dòng)布線的操作步驟如下：

步驟1：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“全部”命令，彈出如圖5-7-1所示對(duì)話框。圖5-7-1自動(dòng)布線策略的對(duì)話框步驟2：?jiǎn)螕簟癛outeAll”按鈕，開始自動(dòng)布線，產(chǎn)生自動(dòng)布線信息提示，如圖5-7-2所示。圖5-7-2自動(dòng)布線信息提示步驟3：關(guān)閉信息提示，得到最終的布線結(jié)果，如圖5-7-3所示。圖5-7-3最終的布線結(jié)果由圖5-7-3可以看出，自動(dòng)布線結(jié)果并不是最佳走線，可以通過手工調(diào)整。由于是低頻數(shù)字邏輯電路，因此走線差異產(chǎn)生的干擾對(duì)電路性能的影響不大。

除了可以一次性全部布線外，還有以下布線方式：

(1)按網(wǎng)絡(luò)布線：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“網(wǎng)絡(luò)”命令，此時(shí)光標(biāo)將變成十字形狀，用鼠標(biāo)左鍵單擊任何一條飛線或焊盤，自動(dòng)布線器將對(duì)該飛線或焊盤所在的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)布線。此時(shí)系統(tǒng)仍處于對(duì)網(wǎng)絡(luò)布線的狀態(tài)，用戶可以繼續(xù)對(duì)其他的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線，單擊鼠標(biāo)右鍵或按Esc鍵即可退出該狀態(tài)。

(2)按網(wǎng)絡(luò)類布線：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“網(wǎng)絡(luò)類”命令，系統(tǒng)將彈出一個(gè)對(duì)話框供用戶選擇要進(jìn)行布線的網(wǎng)絡(luò)類，選定網(wǎng)絡(luò)類后系統(tǒng)將對(duì)該網(wǎng)絡(luò)類進(jìn)行自動(dòng)布線。

(3)按連接布線：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“連接”命令，該命令僅對(duì)指定的飛線進(jìn)行布線而不是飛線所在的網(wǎng)絡(luò)。單擊此命令，光標(biāo)將變成十字形狀，用鼠標(biāo)左鍵單擊任何一條飛線或焊盤，自動(dòng)布線器將對(duì)該飛線進(jìn)行自動(dòng)布線。此時(shí)系統(tǒng)仍處于布線狀態(tài)，用戶可以繼續(xù)對(duì)其他的連接進(jìn)行布線，單擊鼠標(biāo)右鍵或按Esc鍵即可退出該狀態(tài)。

(4)按區(qū)域布線：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“區(qū)域”命令，該命令對(duì)指定區(qū)域內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)布線。單擊該菜單項(xiàng)，此時(shí)光標(biāo)將變成十字形狀，在PCB中確定一個(gè)矩形區(qū)域，此時(shí)系統(tǒng)將對(duì)該區(qū)域內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)布線。

(5)按Room(空間)布線：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“Room”命令，該命令對(duì)指定Room內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)布線。單擊此命令，光標(biāo)將變成十字形狀，在PCB中選擇一個(gè)Room，單擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)將對(duì)該Room內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)布線。

(6)按元件布線：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“元件”命令，該命令對(duì)與某個(gè)元件相連的所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)布線。單擊此命令，光標(biāo)將變成十字形狀，用鼠標(biāo)左鍵單擊任何一個(gè)元件，自動(dòng)布線器將對(duì)與該元件相連的所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)布線。

(7)按元件類布線：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“元件類”命令，該命令對(duì)與某個(gè)元件類中的所有元件相連的全部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)布線。單擊此命令，系統(tǒng)將彈出一個(gè)對(duì)話框供用戶選擇要進(jìn)行布線的元件類，選定元件類后，系統(tǒng)將對(duì)與該元件類中的所有元件相連的全部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)布線。

(8)按選中對(duì)象的連接布線：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“選中對(duì)象的連接”命令，該命令對(duì)與選定元件相連的所有飛線進(jìn)行自動(dòng)布線。選定元件后單擊此命令，系統(tǒng)將對(duì)與該元件相連的所有飛線進(jìn)行自動(dòng)布線。

(9)按選擇對(duì)象之間的連接布線：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“選擇對(duì)象之間的連接”命令，該命令對(duì)所選元件相互之間的飛線進(jìn)行自動(dòng)布線。選定元件后單擊此命令，系統(tǒng)將對(duì)所選元件相互之間的飛線進(jìn)行自動(dòng)布線。對(duì)于自動(dòng)布線，還有以下操作：

(1)扇出：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“扇出”命令，用于對(duì)所選對(duì)象進(jìn)行布線，該操作需要設(shè)置FanoutControl(逃逸式扇出布線)規(guī)則。該操作將對(duì)復(fù)雜的高密度PCB設(shè)計(jì)的自動(dòng)布線非常有用。

(2)設(shè)定：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“設(shè)定”命令用于設(shè)置布線規(guī)則和布線策略。

(3)停止：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“停止”命令將停止當(dāng)前自動(dòng)布線操作。

(4)復(fù)位：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“復(fù)位”命令將重新開始自動(dòng)布線操作。

(5)暫停：?jiǎn)螕簟白詣?dòng)布線”→“暫?！泵顚和．?dāng)前的自動(dòng)布線操作。5.7.3手工布線

對(duì)于模擬電路中一些重要的走線，需要手工布置，其操作步驟如下：

步驟1：?jiǎn)螕簟啊卑粹o或單擊“放置”→“InteractiveRouting”命令，鼠標(biāo)指針變成十字形狀，將鼠標(biāo)指針移動(dòng)到需要布線的引腳上，單擊鼠標(biāo)左鍵，將出現(xiàn)一根引線將元件引腳和鼠標(biāo)指針相連，移動(dòng)鼠標(biāo)指針到需要轉(zhuǎn)折的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵，放置轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如圖5-7-4所示。圖5-7-4手工布線過程步驟2：按Tab鍵，彈出交互式網(wǎng)絡(luò)布線的對(duì)話框，如圖5-7-5所示。圖5-7-5交互式網(wǎng)絡(luò)布線的對(duì)話框步驟3：修改線寬(默認(rèn)為10?mil)、過孔孔徑尺寸(默認(rèn)為28?mil)、過孔直徑(默認(rèn)為50?mil)、層(默認(rèn)為當(dāng)前層)參數(shù)，可根據(jù)需要修改，但必須在5.5節(jié)所講的規(guī)則中修改其對(duì)應(yīng)的最大和最小允許參數(shù)，修改后，在此處可修改導(dǎo)線參數(shù)，如將線寬修改為20?mil。

步驟4：修改完成后，單擊“確認(rèn)”按鈕，繼續(xù)畫導(dǎo)線，這時(shí)線寬將變?yōu)?0?mil，修改后的導(dǎo)線如圖5-7-6所示。

步驟5：將導(dǎo)線按照飛線的方向，將鼠標(biāo)指針移動(dòng)到另一引腳上，單擊鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行連接，按Esc鍵或單擊鼠標(biāo)右鍵退出畫該電氣特性的導(dǎo)線，再次按Esc鍵或單擊鼠標(biāo)右鍵退出畫導(dǎo)線狀態(tài)。圖5-7-6修改后的導(dǎo)線5.7.4常用布線操作

1．拆除不合理的導(dǎo)線

對(duì)于不合理的布線可以直接刪除，也可以通過執(zhí)行“工具”→“取消布線”命令來拆除。這些菜單命令分別用來取消全部對(duì)象、指定網(wǎng)絡(luò)、連接、元件和Room的布線，被取消布線的連接又重新用飛線表示，如圖5-7-7所示。圖5-7-7“取消布線”菜單

2．修改導(dǎo)線轉(zhuǎn)角模式

手工布線的導(dǎo)線有五種轉(zhuǎn)角模式，如圖5-7-8所示，分別為45°轉(zhuǎn)角、45°弧形轉(zhuǎn)角、90°轉(zhuǎn)角、90°弧形轉(zhuǎn)角和任意角度轉(zhuǎn)角，默認(rèn)為45°轉(zhuǎn)角。在放置導(dǎo)線的起點(diǎn)以后，可以通過按Shift?+?Space組合鍵在這五種模式之間切換，另外還可以按Space鍵選擇布線是以轉(zhuǎn)角開始還是以轉(zhuǎn)角結(jié)束。圖5-7-8轉(zhuǎn)角模式

3．更改當(dāng)前布線層

在手動(dòng)布線時(shí)有時(shí)可能需要切換導(dǎo)線所在信號(hào)層，在放置導(dǎo)線的起點(diǎn)以后按鍵盤上數(shù)字區(qū)的“*”、“+”和“-”鍵可以切換當(dāng)前所繪制導(dǎo)線所在的信號(hào)層。在切換過程中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在上下層的導(dǎo)線連接處放置過孔。

4．設(shè)置導(dǎo)線線跡

用鼠標(biāo)雙擊導(dǎo)線可以打開“線跡”對(duì)話框，如圖5-7-9所示。在該對(duì)話框打上部可以設(shè)置導(dǎo)線的起始點(diǎn)坐標(biāo)、結(jié)束點(diǎn)坐標(biāo)和導(dǎo)線寬度，在道具欄的兩個(gè)下拉列表中可以設(shè)置導(dǎo)線所在的層和所屬的網(wǎng)絡(luò)，選中“鎖定”復(fù)選框?qū)㈡i定該導(dǎo)線，選中“Keepout”復(fù)選框?qū)⑹乖搶?dǎo)線成為禁止布線區(qū)的一部分。圖5-7-9“線跡”對(duì)話框

5．放置焊盤

焊盤用于焊接元件，它類似于元件引腳焊盤，可以作為測(cè)試點(diǎn)或?qū)ν庖€使用；它也具有過孔功能，可作為過孔使用。其放置步驟如下：

步驟1：?jiǎn)螕簟胺胖谩薄昂副P”命令或單擊“”圖標(biāo)，鼠標(biāo)指針將變?yōu)槭中螤?，并附有一個(gè)焊盤，如圖5-7-10所示。圖5-7-10放置焊盤步驟2：按Tab鍵，彈出如圖5-7-11所示的“焊盤”對(duì)話框，用于設(shè)置焊盤參數(shù)，該參數(shù)與元件引腳焊盤參數(shù)類似，可參考其相應(yīng)設(shè)置。圖5-7-11“焊盤”對(duì)話框步驟3：設(shè)置焊盤參數(shù)，單擊“確認(rèn)”按鈕，返回步驟1的狀態(tài)，將鼠標(biāo)指針放置到需要放置焊盤的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵放置一個(gè)焊盤，鼠標(biāo)指針將變回十字形狀并附有一個(gè)焊盤，如圖5-7-12所示。

步驟4：?jiǎn)螕羰髽?biāo)左鍵繼續(xù)放置焊盤，按Esc鍵或單擊鼠標(biāo)右鍵退出。圖5-7-12放置好的焊盤

6．放置過孔

過孔用于連接不同層的走線。如果在生產(chǎn)時(shí)不覆阻焊，則與焊盤無區(qū)別；如果覆阻焊，則無法用于焊接，只具有過孔功能。其放置步驟如下：

步驟1：?jiǎn)螕簟胺胖谩薄斑^孔”命令或單擊“”圖標(biāo)，鼠標(biāo)指針將變?yōu)槭中螤畈⒏接幸粋€(gè)過孔，如圖5-7-13所示。

步驟2：按Tab鍵，彈出如圖5-7-14所示的“過孔”對(duì)話框，用于設(shè)置過孔參數(shù)。圖5-7-13放置過孔圖5-7-14“過孔”對(duì)話框“過孔”對(duì)話框中常用的參數(shù)如下：

(1)孔尺寸：過孔的內(nèi)徑。

(2)直徑：過孔的外徑。

(3)起始層：過孔的起始層。

(4)截至層：過孔的截至層。

(5)網(wǎng)絡(luò)：過孔的電氣特性。

步驟3：設(shè)置過孔參數(shù)，單擊“確認(rèn)”按鈕，返回步驟1的狀態(tài)，將鼠標(biāo)指針放置到需要放置過孔的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵放置一個(gè)過孔，鼠標(biāo)指針將變回十字形狀并附有一個(gè)過孔。

步驟4：?jiǎn)螕羰髽?biāo)左鍵繼續(xù)放置過孔，按Esc鍵或單擊鼠標(biāo)右鍵退出。

7．添加淚滴

添加淚滴是指在導(dǎo)線與焊盤/過孔的連接處添加一段過渡銅箔，過渡銅箔呈現(xiàn)淚滴狀。淚滴的作用是增加焊盤/過孔的機(jī)械強(qiáng)度，避免應(yīng)力集中在導(dǎo)線與焊盤/過孔的連接處，而使連接處斷裂或焊盤/過孔脫落。高密度的PCB由于其導(dǎo)線的密度高、線徑細(xì)，在鉆孔、銑槽等加工過程中容易造成焊盤/過孔的銅箔脫落或連接處的導(dǎo)線斷裂。添加淚滴的方法如下：

步驟1：?jiǎn)螕簟肮ぞ摺薄暗螠I”命令，系統(tǒng)將彈出“淚滴選項(xiàng)”對(duì)話框，如圖5-7-15所示。圖5-7-15“淚滴選項(xiàng)”對(duì)話框“淚滴選項(xiàng)”對(duì)話框的各項(xiàng)參數(shù)如下：

(1)所有焊盤：對(duì)PCB中所有焊盤添加淚滴。

(2)所有過孔：對(duì)PCB中所有過孔添加淚滴。

(3)僅選擇對(duì)象：只對(duì)此前已選中的焊盤/過孔添加淚滴。

(4)強(qiáng)制淚滴：強(qiáng)制對(duì)所有焊盤/過孔添加淚滴。

(5)創(chuàng)建報(bào)告：添加淚滴后生成報(bào)告文件。

(6)作用：選擇是進(jìn)行添加淚滴還是刪除淚滴。

(7)淚滴樣式：選擇采用圓弧形導(dǎo)線構(gòu)成淚滴還是采用直線形導(dǎo)線構(gòu)成淚滴。

步驟2：?jiǎn)螕簟按_定”按鈕，對(duì)焊盤/過孔添加淚滴，添加淚滴后的焊盤如圖5-7-16所示。圖5-7-16添加淚滴后的焊盤

8．放置文字說明

在電路板上一般會(huì)放置一些文字說明，便于焊接人員或維修人員認(rèn)識(shí)該電路板。其操作步驟如下：

步驟1：選擇字符需要放置的層，單擊“放置”→“字符串”命令或單擊“”按鈕，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中螤畈⒏接幸粋€(gè)字符串，如圖5-7-17所示。圖5-7-17放置字符串步驟2：按Tab鍵，彈出“串”對(duì)話框，如圖5-7-18所示。

“串”對(duì)話框中常用的參數(shù)如下：

(1)位置：字符串放置在圖紙上的位置，一般無需修改，在PCB窗口中直接放置即可。

(2)寬度：字體筆畫寬度。

(3)?Height：字符串高度。

(4)旋轉(zhuǎn)：字符串旋轉(zhuǎn)角。

(5)文本：字符串文字。

(6)層：字符串放置的層。

(7)字體：字符串的字體，如果文字為中文，則需選擇“TrueType”選項(xiàng)，并選擇字體。圖5-7-18“串”對(duì)話框步驟3：修改參數(shù)后，單擊“確認(rèn)”按鈕，移動(dòng)鼠標(biāo)指針到需要放置的位置，單擊鼠標(biāo)左鍵放置字符串，如圖5-7-19所示，放置完成后，鼠標(biāo)指針還附有一個(gè)字符串，按步驟2繼續(xù)修改即可。圖5-7-19放置好的字符串5.7.5銅導(dǎo)線承受電流

1．銅導(dǎo)線走線規(guī)則

在電路板布線時(shí)，銅導(dǎo)線的走線規(guī)則如下：

(1)不要采用直徑最小的走線。

(2)對(duì)于布線時(shí)應(yīng)用多寬的走線，可用如下公式粗略計(jì)算，即

其中，T指以mil作為單位的走線直徑；A指以Amp(安培)作為單位的電流；CuWt指以oz(盎司)為單位的銅導(dǎo)線重量。該公式適用于1?A～20?A電流的工作情況，例如：①1?A、1oz銅導(dǎo)線的走線直徑最小需12?mil。

②5?A、1/2oz銅導(dǎo)線的走線直徑最小需240?mil。

③20?A、1/2oz銅導(dǎo)線的走線直徑最小需1275?mil。

(3)若采用1?oz的銅導(dǎo)線，電流每增大1?A，走線直徑應(yīng)加大30?mil。若采用1/2oz銅導(dǎo)線，電流每增加1?A，走線直徑應(yīng)加大60?mil。

(4)傳送開關(guān)電流的走線應(yīng)該更粗大。

2．通孔問題

通孔問題如下：

(1)采用微通孔的設(shè)計(jì)：每個(gè)通孔最高只能容許1?A電流。

(2)?14?mil直徑或較大的通孔：每個(gè)通孔最高只能容許2?A電流。

(3)?40?mil直徑或較大的通孔：每個(gè)通孔最高只能容許5?A電流。

若要提高散熱能力，可利用焊錫填滿通孔。

5.8覆銅

覆銅是指將電路板中空白的地方鋪滿銅箔。添加覆銅不僅僅是為了好看，最主要的目的是將覆銅接地，提高電路板的抗干擾能力，起到屏蔽信號(hào)線之間干擾的作用。添加覆銅后，電路板的抗干擾能力就會(huì)顯著提高，常用的電腦主板、顯卡的電路板中基本上都有大面積的覆銅，如圖5-8-1所示。圖5-8-1電路板中的覆銅5.8.1覆銅

步驟1：?jiǎn)螕簟胺胖谩薄岸噙呅胃层~”命令或工具欄中的按鈕，系統(tǒng)彈出“多邊形覆銅”對(duì)話框，如圖5-8-2所示。圖5-8-2“多邊形覆銅”對(duì)話框“多邊形覆銅”對(duì)話框的主要參數(shù)如下：

(1)填充模式：用于選擇覆銅填充模式，共有三種填充模式：實(shí)心填充(銅皮區(qū)域)、網(wǎng)格填充(走線\圓弧)以及無填充(只有外形)，一般選擇網(wǎng)格填充(走線\圓弧)。

(2)特性：選擇覆銅的層，其他保持默認(rèn)即可。

(3)網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)：“連接到網(wǎng)絡(luò)”用于選擇接地網(wǎng)絡(luò)(如GND)或不連接到任何網(wǎng)絡(luò)(NoNet)、“PourOverSameNetPolygonsOnly”下拉列表用于設(shè)置覆銅，覆蓋相同網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的方式；“去掉死銅”復(fù)選框用于設(shè)置是否刪除沒有焊盤連接的銅箔。步驟2：?jiǎn)螕簟按_定”按鈕，光標(biāo)將變成十字形狀，連續(xù)單擊鼠標(biāo)左鍵確定多邊頂點(diǎn)，然后單擊鼠標(biāo)右鍵，系統(tǒng)將在所指定多邊形區(qū)域內(nèi)放置覆銅，其效果如圖5-8-3所示。圖5-8-3放置覆銅后的效果在放置覆銅后，如果需要修改覆銅的設(shè)置，可在覆銅上雙擊鼠標(biāo)，系統(tǒng)將再次彈出“多邊形覆銅”對(duì)話框，修改好相應(yīng)參數(shù)以后單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)將彈出如圖5-8-4所示的信息提示框，供用戶確認(rèn)是否重建覆銅。圖5-8-4確認(rèn)是否重建覆銅的信息提示框5.8.2分區(qū)域覆銅

在電路設(shè)計(jì)中，常存在多個(gè)參考電壓(常表示為“地”)的問題，如低壓數(shù)字地、低壓模擬地、大地、高壓地、36V電壓地等，在覆銅時(shí)就需要區(qū)分開，如圖5-8-5所示。圖5-8-5多個(gè)參考電壓的覆銅區(qū)分5.8.3填充

除了覆銅可以實(shí)現(xiàn)大面積銅箔外，還可以使用矩形填充實(shí)現(xiàn)。矩形填充可以用來連接焊點(diǎn)，具有導(dǎo)線的功能。放置矩形填充的主要目的是使電路板良好接地、屏蔽干擾及增加通過的電流，電路板中的矩形填充主要都是地線。在各種電器設(shè)備中的電路板上都可以見到這樣的填充。

單擊“放置”→“填充”命令或單擊工具欄中的“”按鈕,此時(shí)光標(biāo)將變成十字形狀，在工作窗口中單擊鼠標(biāo)左鍵確定矩形的左上角位置，然后單擊鼠標(biāo)左鍵確定右下角坐標(biāo)并放置矩形填充，其效果如圖5-8-6所示。圖5-8-6放置矩形填充后的效果要修改矩形填充的屬性，可在放置填充時(shí)按Tab鍵或用鼠標(biāo)左鍵雙擊矩形填充，系統(tǒng)將彈出“填充”對(duì)話框，如圖5-8-7所示，在該對(duì)話框中可設(shè)置矩形填充頂點(diǎn)坐標(biāo)、旋轉(zhuǎn)角度(可以自己