原理图注意问题大汇总.docx
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1、用电脑绘制电路原理图确实给人们带来了很多方便,而且在Protel99SE中,可以根据原理图所生成的网络表来进行印刷电路板的自动布局和自动布线,因此网络表正确与否是非常关键的,而为了得到正确的网络表,在绘制电路原理图时必须根据软件所设定的规则来画图,初学者在学习过程中应养成良好的习惯,不要只为画原理图而画原理图,而应该在为得到一个正确的网络表的前提下去设计一张精美的、布局合理的原理图。根据本人在这几年教学经验,初学者应注意以下几个问题:1.元器件之间连线用Wire()命令而不是用Line()命令,虽然从表面上看,两者都是直线,只是颜色稍有些不同,但用Wire()命令放置的导线是具有电气特性的,而
2、用Line()命令放置的直线是不具有电气意义的,两者具有根本区别的。2.注意理解说明文字(Annotation)和网络标号(NetLabel)的区别:说明文字是没有电气特性的,只是纯粹的文字解释,而网络标号是有电气特性的,它可以把电路图具有相同网络标号的电气连线是连在一起的,即在两个以上没有相互连接的网络中,把应该连接在一起的电气连接点定义成相同的网络标号,可以使它们在电气含义上属于真正的同一网络。3.导线的端点与元件引脚的端点相连,而不是把导线和元件的引脚重叠,最常见的错误是当导线与元件引脚重叠时,这时软件会自动在元件引脚的端点加一节点,这时再把节点删除掉,认为就这样就正确了,实际上如果只是
3、为了得到一张原理图,这样做并没有什么不妥,但却不能得到正确的网络表。4.导线与导线之间不要有重叠。5.不要在同一地方放两个以上相同的元件(如两个电源地符号重叠在一起);6.在放置电源地符号()时,电源地符号的显示类型(Style)为PowerGround(),这时PowerPort的属性对话框中网络标号(Net)的内容默认是不显示的,因此有些初学者在放置电源地符号()时,没有留意网络标号的内容,致使有网络标号(Net)的内容些网络标号的内容为“GND”,有些网络标号的内容却为“VCC”,如果纯粹只为得到一张原理图,这样做是没有问题的,但是若利用自动布线来设计PCB板时,却会造成电源和地短路,从
4、而使整块PCB板报废。正确的做法是在放置电源地符号()符号,把PowerPort的属性对话框中网络标号(Net)的内容全部设置为GND。7.在绘制电路原理图时,通常总线、总线分支线和网络标号是一起存在的,要注意总线和总线分支线不具有电气特性的,而网络标号是具有电气特性的,因此在放置总线时不能用加粗了的导线来替代,也不能用导线来替代总线分支线,总线分支线和元件引脚之间不能直接连在一起,而应通过导线接在一起,网络标号应放在导线上,不能放在元件引脚上,不能用说明文字(Annotation)来替代网络标号(NetLabel)。(钟爱琴)1.原理图常见错误:(1)ERC报告管脚没有接入信号:a. 创建封
5、装时给管脚定义了I/O属性;b.创建元件或放置元件时修改了不一致的grid属性,管脚与线没有连上;c. 创建元件时pin方向反向,必须非pin name端连线。(2)元件跑到图纸界外:没有在元件库图表纸中心创建元件。(3)创建的工程文件网络表只能部分调入pcb:生成netlist时没有选择为global。(4)当使用自己创建的多部分组成的元件时,千万不要使用annotate.2.PCB中常见错误:(1)网络载入时报告NODE没有找到:a. 原理图中的元件使用了pcb库中没有的封装; b. 原理图中的元件使用了pcb库中名称不一致的封装;c. 原理图中的元件使用了pcb库中pin number不
6、一致的封装。如三极管:sch中pin number 为e,b,c, 而pcb中为1,2,3。(2)打印时总是不能打印到一页纸上:a. 创建pcb库时没有在原点; b. 多次移动和旋转了元件,pcb板界外有隐藏的字符。选择显示所有隐藏的字符, 缩小pcb, 然后移动字符到边界内。(3)DRC报告网络被分成几个部分:表示这个网络没有连通,看报告文件,使用选择CONNECTED COPPER查找。另外提醒朋友尽量使用WIN2000, 减少蓝屏的机会;多几次导出文件,做成新的DDB文件,减少文件尺寸和PROTEL僵死的机会。如果作较复杂得设计,尽量不要使用自动布线。在PCB设计中,布线是完成产品设计的
7、重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的, 在整个PCB中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、 双面布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前, 可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行, 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定, 包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通, 然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以
8、根据需要断开已布的线。 并试着重新再布线,以改进总体效果。对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了, 它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用, 还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会, 才能得到其中的真谛。1 电源、地线的处理既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干
9、扰降到最低限度,以保证产品的质量。对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因, 现只对降低式抑制噪音作以表述:众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线电源线信号线,通常信号线宽为:0.20.3mm,最经细宽度可达0.050.07mm,电源线为1.22.5 mm对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。2、数字电路与模拟电路的共地处理现在
10、有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。3、信号线布在电(地)层上在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的
11、线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。4、大面积导体中连接腿的处理在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:焊接需要大功率加热器。容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。
12、多层板的接电(地)层腿的处理相同。5、布线中网络系统的作用在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进太小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。6、设计
13、规则检查(DRC)布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面:线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。对一些不理想的线形进行修改。在PCB上是否加
14、有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。概述本文档的目的在于说明使用PADS的印制板设计软件PowerPCB进行印制板设计的流程和一些注意事项,为一个工作组的设计人员提供设计规范,方便设计人员之间进行交流和相互检查。2、设计流程PCB的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤.2.1 网表输入网表输入有两种方法,一种是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能,选择Send Netlist,
15、应用OLE功能,可以随时保持原理图和PCB图的一致,尽量减少出错的可能。另一种方法是直接在PowerPCB中装载网表,选择File-Import,将原理图生成的网表输入进来。2.2 规则设置如果在原理图设计阶段就已经把PCB的设计规则设置好的话,就不用再进行设置这些规则了,因为输入网表时,设计规则已随网表输入进PowerPCB了。如果修改了设计规则,必须同步原理图,保证原理图和PCB的一致。除了设计规则和层定义外,还有一些规则需要设置,比如Pad Stacks,需要修改标准过孔的大小。如果设计者新建了一个焊盘或过孔,一定要加上Layer 25。注意:PCB设计规则、层定义、过孔设置、CAM输出
16、设置已经作成缺省启动文件,名称为Default.stp,网表输入进来以后,按照设计的实际情况,把电源网络和地分配给电源层和地层,并设置其它高级规则。在所有的规则都设置好以后,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理图中的规则设置,保证原理图和PCB图的规则一致。2.3 元器件布局网表输入以后,所有的元器件都会放在工作区的零点,重叠在一起,下一步的工作就是把这些元器件分开,按照一些规则摆放整齐,即元器件布局。PowerPCB提供了两种方法,手工布局和自动布局。2.3.1 手工布局1. 工具印制板的结构尺寸画出板边(B
17、oard Outline)。2. 将元器件分散(Disperse Components),元器件会排列在板边的周围。3. 把元器件一个一个地移动、旋转,放到板边以内,按照一定的规则摆放整齐。2.3.2 自动布局PowerPCB提供了自动布局和自动的局部簇布局,但对大多数的设计来说,效果并不理想,不推荐使用。2.3.3 注意事项a. 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起b. 数字器件和模拟器件要分开,尽量远离c. 去耦电容尽量靠近器件的VCCd. 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集e. 多使用软件提供的Array和Union功能,提高布局的效
18、率2.4 布线布线的方式也有两种,手工布线和自动布线。PowerPCB提供的手工布线功能十分强大,包括自动推挤、在线设计规则检查(DRC),自动布线由Specctra的布线引擎进行,通常这两种方法配合使用,常用的步骤是手工自动手工。2.4.1 手工布线1. 自动布线前,先用手工布一些重要的网络,比如高频时钟、主电源等,这些网络往往对走线距离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求;另外一些特殊封装,如BGA,自动布线很难布得有规则,也要用手工布线。2. 自动布线以后,还要用手工布线对PCB的走线进行调整。2.4.2 自动布线手工布线结束以后,剩下的网络就交给自动布线器来自布。选择Tools-SPEC
19、CTRA,启动Specctra布线器的接口,设置好DO文件,按Continue就启动了Specctra布线器自动布线,结束后如果布通率为100%,那么就可以进行手工调整布线了;如果不到100%,说明布局或手工布线有问题,需要调整布局或手工布线,直至全部布通为止。2.4.3 注意事项a. 电源线和地线尽量加粗b. 去耦电容尽量与VCC直接连接c. 设置Specctra的DO文件时,首先添加Protect all wires命令,保护手工布的线不被自动布线器重布d. 如果有混合电源层,应该将该层定义为Split/mixed Plane,在布线之前将其分割,布完线之后,使用Pour Manager的
20、Plane Connect进行覆铜e. 将所有的器件管脚设置为热焊盘方式,做法是将Filter设为Pins,选中所有的管脚,修改属性,在Thermal选项前打勾f. 手动布线时把DRC选项打开,使用动态布线(Dynamic Route)2.5 检查检查的项目有间距(Clearance)、连接性(Connectivity)、高速规则(High Speed)和电源层(Plane),这些项目可以选择Tools-Verify Design进行。如果设置了高速规则,必须检查,否则可以跳过这一项。检查出错误,必须修改布局和布线。注意:有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检
21、查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次。2.6 复查复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置;还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等。复查不合格,设计者要修改布局和布线,合格之后,复查者和设计者分别签字。2.7 设计输出PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件。打印机可以把PCB分层打印,便于设计者和复查者检查;光绘文件交给制板厂家,生产印制板。光绘文件的输出十分重要,关系到这次设计的成败,下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。a. 需要输出的层有布线层(包括顶层、底层、
22、中间布线层)、电源层(包括VCC层和GND层)、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(包括顶层阻焊和底层阻焊),另外还要生成钻孔文件(NC Drill)b. 如果电源层设置为Split/Mixed,那么在Add Document窗口的Document项选择Routing,并且每次输出光绘文件之前,都要对PCB图使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜;如果设置为CAM Plane,则选择Plane,在设置Layer项的时候,要把Layer25加上,在Layer25层中选择Pads和Viasc. 在设备设置窗口(按Device Setup),将Aperture的值改为
23、199d. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上e. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Linef. 设置阻焊层的Layer时,选择过孔表示过孔上不加阻焊,不选过孔表示家阻焊,视具体情况确定g. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改动h. 所有光绘文件输出以后,用CAM350打开并打印,由设计者和复查者根据“PCB检查表”检查过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。简单的说来,PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看,
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