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protelldxp布线规则解析
布线规则设置
对于PCB的设计,ProtelDXP提供了详尽的10种不同的设计规则,这些设计规则则包括导线放置、导线布线方法、元件放置、布线规则、元件移动和信号完整性等规则。
根据这些规则,ProtelDXP进行自动布局和自动布线。
很大程度上,布线是否成功和布线的质量的高低取决于设计规则的合理性,也依赖于用户的设计经验。
对于具体的电路可以采用不同的设计规则,如果是设计双面板,很多规则可以采用系统默认值,系统默认值就是对双面板进行布线的设置。
本章将对ProtelDXP的布线规则进行讲解。
1设计规则设置
进入设计规则设置对话框的方法是在PCB电路板编辑环境下,从ProtelDXP的主菜单中执行菜单命令Desing/Rules……,系统将弹出如图1所示的PCBRulesandConstraintsEditor(PCB设计规则和约束)对话框。
图1PCB设计规则和约束对话框
该对话框左侧显示的是设计规则的类型,共分10类。
左边列出的是DesingRules(设计规则),其中包括Electrical(电气类型)、Routing(布线类型)、SMT(表面粘着元件类型)规则等等,右边则显示对应设计规则的设置属性。
该对话框左下角有按钮Priorities,单击该按钮,可以对同时存在的多个设计规则设置优先权的大小。
对这些设计规则的基本操作有:
新建规则、删除规则、导出和导入规则等。
可以在左边任一类规则上右击鼠标,将会弹出如图2所示的菜单。
在该设计规则菜单中,NewRule是新建规则;DeleteRule是删除规则;ExportRules是将规则导出,将以.rul为后缀名导出到文件中;ImportRules是从文件中导入规则;Report……选项,将当前规则以报告文件的方式给出。
图2设计规则菜单
下面,将分别介绍各类设计规则的设置和使用方法。
2电气设计规则
Electrical(电气设计)规则是设置电路板在布线时必须遵守,包括安全距离、短路允许等4个小方面设置。
1.Clearance(安全距离)选项区域设置
安全距离设置的是PCB电路板在布置铜膜导线时,元件焊盘和焊盘之间、焊盘和导线之间、导线和导线之间的最小的距离。
下面以新建一个安全规则为例,简单介绍安全距离的设置方法。
(1)在Clearance上右击鼠标,从弹出的快捷菜单中选择NewRule……选项,如图3所示。
图3新建规则
系统将自动当前设计规则为准,生成名为Clearance_1的新设计规则,其设置对话框如图4所示。
图4新建Clearance_1设计规则
(2)在WheretheFirstobjectmatches选项区域中选定一种电气类型。
在这里选定Net单选项,同时在下拉菜单中选择在设定的任一网络名。
在右边FullQuery中出现InNet()字样,其中括号里也会出现对应的网络名。
(3)同样的在wheretheSecondobjectmatches选项区域中也选定Net单选项,从下拉菜单中选择另外一个网络名。
(4)在Constraints选项区域中的MinimumClearance文本框里输入8mil。
这里Mil为英制单位,1mil=10-3inch,linch=2.54cm。
文中其他位置的mil也代表同样的长度单位。
(5)单击Close按钮,将退出设置,系统自动保存更改。
设计完成效果如图5所示。
图5设置最小距离
2.ShortCircuit(短路)选项区域设置
短路设置就是否允许电路中有导线交叉短路。
设置方法同上,系统默认不允许短路,即取消AllowShortCircuit复选项的选定,如图6所示。
图6短路是否允许设置
3.Un-RoutedNet(未布线网络)选项区域设置
可以指定网络、检查网络布线是否成功,如果不成功,将保持用飞线连接。
4.Un-connectedPin(未连接管脚)选项区域设置
对指定的网络检查是否所有元件管脚都连线了。
3布线设计规则
Routing(布线设计)规则主要有如下几种。
1.Width(导线宽度)选项区域设置
导线的宽度有三个值可以供设置,分别为Maxwidth(最大宽度)、PreferredWidth(最佳宽度)、Minwidth(最小宽度)三个值,如图7所示。
系统对导线宽度的默认值为10mil,单击每个项直接输入数值进行更改。
这里采用系统默认值10mil设置导线宽度。
图7设置导线宽度
2.RoutingTopology(布线拓扑)选项区域设置
拓扑规则定义是采用的布线的拓扑逻辑约束。
ProtelDXP中常用的布线约束为统计最短逻辑规则,用户可以根据具体设计选择不同的布线拓扑规则。
ProtelDXP提供了以下几种布线拓扑规则。
◆Shortest(最短)规则设置
最短规则设置如图8所示,从Topology下拉菜单中选择Shortest选项,该选项的定义是在布线时连接所有节点的连线最短规则。
图8最短拓扑逻辑
◆Horizontal(水平)规则设置
水平规则设置如图9所示,从Topoogy下拉菜单中选择Horizontal选基。
它采用连接节点的水平连线最短规则。
图9水平拓扑规则
◆Vertical(垂直)规则设置
垂直规则设置如图10所示,从Tolpoogy下拉菜单中选择Vertical选项。
它采和是连接所有节点,在垂直方向连线最短规则。
图10垂直拓扑规则
◆DaisySimple(简单雏菊)规则设置
简单雏菊规则设置如图11所示,从Tolpoogy下拉菜单中选择Daisysimple选项。
它采用的是使用链式连通法则,从一点到另一点连通所有的节点,并使连线最短。
图11简单雏菊规则
◆Daisy-MidDriven(雏菊中点)规则设置
雏菊中点规则设置如图12所示,从Tolpoogy下拉菜单中选择Daisy_MidDiven选项。
该规则选择一个Source(源点),以它为中心向左右连通所有的节点,并使连线最短。
图12雏菊中点规则
◆DaisyBalanced(雏菊平衡)规则设置
雏菊平衡规则设置如图13所示,从Tolpoogy下拉菜单中选择DaisyBalanced选项。
它也选择一个源点,将所有的中间节点数目平均分成组,所有的组都连接在源点上,并使连线最短。
图13雏菊平衡规则
◆StarBurst(星形)规则设置
星形规则设置如图14所示,从Tolpoogy下拉菜单中选择StarBurst选项。
该规则也是采用选择一个源点,以星形方式去连接别的节点,并使连线最短。
图14StarBurst(星形)规则
3.RoutingRriority(布线优先级别)选项区域设置
该规则用于设置布线的优先次序,设置的范围从0~100,数值越大,优先级越高,如图15所示。
图15布线优先级设置
4.RoutingLayers(布线图)选殴区域设置
该规则设置布线板导的导线走线方法。
包括顶层和底层布线层,共有32个布线层可以设置,如图16所示。
图16布线层设置
由于设计的是双层板,故Mid-Layer1到Mid-Layer30都不存在的,该选项为灰色不能使用,只能使用TopLayer和BottomLayer两层。
每层对应的右边为该层的布线走法。
ProteDXP提供了11种布线走法,如图17所示。
图1711种布线法
各种布线方法为:
NotUsed该层不进行布线;Horizontal该层按水平方向布线;Vertical该层为垂直方向布线;Any该层可以任意方向布线;
Clock该层为按一点钟方向布线;
Clock该层为按两点钟方向布线;
Clock该层为按四点钟方向布线;
Clock该层为按五点钟方向布线;45Up该层为向上45°方向布线、45Down该层为向下45°方法布线;FanOut该层以扇形方式布线。
对于系统默认的双面板情况,一面布线采用Horizontal方式另一面采用Vertical方式。
5.RoutingCorners(拐角)选项区域设置
布线的拐角可以有45°拐角、90°拐角和圆形拐角三种,如图18所示。
图18拐角设置
从Style上拉菜单栏中可以选择拐角的类型。
如图16中Setback文本框用于设定拐角的长度。
To文本框用于设置拐角的大小。
对于90°拐角如图19所示,圆形拐角设置如图20所示。
图1990°拐角设置图20圆形拐角设置
6.RoutingViaStyle(导孔)选项区域设置
该规则设置用于设置布线中导孔的尺寸,其界面如图21所示。
图21导孔设置
可以调协的参数有导孔的直径viaDiameter和导孔中的通孔直径ViaHoleSize,包括Maximum(最大值)、Minimum(最小值)和Preferred(最佳值)。
设置时需注意导孔直径和通孔直径的差值不宜过小,否则将不宜于制板加工。
合适的差值在10mil以上。
4阻焊层设计规则
Mask(阻焊层设计)规则用于设置焊盘到阻焊层的距离,有如下几种规则。
1.SolderMaskExpansion(阻焊层延伸量)选项区域设置
该规则用于设计从焊盘到阻碍焊层之间的延伸距离。
在电路板的制作时,阻焊层要预留一部分空间给焊盘。
这个延伸量就是防止阻焊层和焊盘相重叠,如图22所示系统默认值为4mil,Expansion设置预为设置延伸量的大小。
图22阻焊层延伸量设置
2.PasteMaskExpansion(表面粘着元件延伸量)选项区域设置
该规则设置表面粘着元件的焊盘和焊锡层孔之间的距离,如图23所示,图中的Expansion设置项为设置延伸量的大小。
图23表面粘着元件延伸量设置
5内层设计规则
Plane(内层设计)规则用于多层板设计中,有如下几种设置规则。
1.PowerPlaneConnectStyle(电源层连接方式)选项区域设置
电源层连接方式规则用于设置导孔到电源层的连接,其设置界面如图24所示。
图24电源层连接方式设置
图中共有5项设置项,分别是:
●ConnerStyle下拉列表:
用于设置电源层和导孔的连接风格。
下拉列表中有3个选项可以选择:
ReliefConnect(发散状连接)、Directconnect(直接连接)和NoConnect(不连接)。
工程制板中多采用发散状连接风格。
●CondctorWidth文本框:
用于设置导通的导线宽度。
●Conductors复选项:
用于选择连通的导线的数目,可以有2条或者4条导线供选择。
●Air-Gap文本框:
用于设置空隙的间隔的宽度。
●Expansion文本框:
用于设置从导孔到空隙的间隔之间的距离。
2.PowerPlaneClearance(电源层安全距离)选项区域设置
该规则用于设置电源层与穿过它的导孔之间的安全距离,即防止导线短路的最小距离,设置界面如图25所示,系统默认值20mil。
图25电源层安全距离设置
3.PolygonConnectstyle(敷铜连接方式)选项区域设置
该规则用于设置多边形敷铜与焊盘之间的连接方式,设置界面如图26所示。
图26敷铜连接方式设置
该设置对话框中ConnectStyle、Conductors和Conductorwidth的设置与PowerPlaneConnectStyle选项设置意义相同,在此不同志赘述。
最后可以设定敷铜与焊盘之间的连接角度,有90angle(90°)和45Angle(45°)角两种方式可选。
6测试点设计规则
Testpiont(测试点设计)规则用于设计测试点的形状、用法等,有如下几项设置。
1.TestpointStyle(测试点风格)选项区域设置
该规则中可以指定测试点的大小和格点大小等,设置界面如图27所示。
图27测试点风格设置
该设置对话框有如下选项:
●Size文本框为测试点的大小,HoleSize文本框为测试点的导孔的大小,可以指定Min(最小值)、Max(最大值)和Preferred(最优值)。
●GridSize文本框:
用于设置测试点的网格大小。
系统默认为1mil大小。
●Allowtestpointundercomponent复选项:
用于选择是否允许将测试点放置在元件下面。
复选项Top、Bottom等选择可以将测试点放置在哪些层面上。
右边多项复选项设置所允许的测试点的放置层和放置次序。
系统默认为所有规则都选中。
2.TestpointUsage(测试点用法)选项区域设置
测试点用法设置的界面如图28所示。
图28测试点用法设置
该设置对话框有如下选项:
●Allowmultipletestpointsonsamenet复选项:
用于设置是否可以在同一网络上允许多个测试点存在。
●Testpoint选项区域中的单选项选择对测试点的处理,可以是Required(必须处理)、Invalid(无效的测试点)和Don'tcare(可忽略的测试点)。
7电路板制板规则
Manufacturing(电路板制板)规则用于对电路板制板的设置,有如下几类设置:
1.MinimumannularRing(最小焊盘环宽)选项区域设置
电路板制作时的最小焊盘宽度,即焊盘外直径和导孔直径之间的有效期值,系统默认值为10mil。
2.AcuteAngle(导线夹角设置)选项区域设置
对于两条铜膜导线的交角,不小于90°。
3.Holesize(导孔直径设置)选项区域设置
该规则用于设置导孔的内直径大小。
可以指定导孔的内直径的最大值和最小值。
MeasurementMethod下拉列表中有两种选项:
Absolute以绝对尺寸来设计,Percent以相对的比例来设计。
采用绝对尺寸的导孔直径设置对话框如图29所示(以mil为单位)。
图29导孔直径设置对话框
4.LayersPais(使用板层对)选项区域设置
在设计多层板时,如果使用了盲导孔,就要在这里对板层对进行设置。
对话框中的复选取项用于选择是否允许使用板层对(layerspairs)设置。
小结
本章中,对ProtelDXP提供的10种布线规则进行了介绍,在设计规则中介绍了每条规则的功能和设置方法。
这些规则的设置属于电路设计中的较高级的技巧,它设计到很多算法的知识。
掌握这些规则的设置,就能设计出高质量的PCB电路。
习题
1.布线规则设置可以分成哪几种?
2.熟悉各种布线规则设置。
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