Protel99SE布线窍门.docx
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Protel99SE布线窍门
布线是整个PCB设计中最重要的工序。
这将直接影响着PCB板的性能好坏。
在PCB的设计过程中，布线一般有这么三种境界的划分：
首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。
如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。
其次是电器性能的满足。
这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。
这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的电器性能。
接着是美观。
假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。
这样给测试和维修带来极大的不便。
布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。
这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。
布线时主要按以下原则进行：
①．
一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。
在条件允许的范围内，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：
0.2～0.3mm，最细宽度可达0.05～0.07mm，电源线一般为1.2～2.5mm。
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（模拟电路的地则不能这样使用）
②．预先对要求比较严格的线（如高频线）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。
③．振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。
时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零；
④．尽可能采用45º的折线布线，不可使用90º折线，以减小高频信号的辐射；（要求高的线还要用双弧线）
⑤．任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量少；
⑥．关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地。
⑦．通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出。
⑧．关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用
⑨．原理图布线完成后，应对布线进行优化；同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，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。
——PCB布线工艺要求
①．线
一般情况下，信号线宽为0.3mm（12mil），电源线宽为0.77mm（30mil）或1.27mm（50mil）；线与线之间和线与焊盘之间的距离
大于等于0.33mm（13mil），实际应用中，条件允许时应考虑加大距离；布线密度较高时，可考虑（但不建议）采用IC脚间走两根线，线的宽度为
0.254mm（10mil），线间距不小于0.254mm（10mil）。
特殊情况下，当器件管脚较密，宽度较窄时，可按适当减小线宽和线间距。
②．焊盘（PAD）
焊盘（PAD）与过渡孔（VIA）的基本要求是：
盘的直径比孔的直径要大于0.6mm；例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路等，采用盘/孔尺寸
1.6mm/0.8mm（63mil/32mil），插座、插针和二极管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。
实际应
用中，应根据实际元件的尺寸来定，有条件时，可适当加大焊盘尺寸PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2～0.4mm左右。
③．过孔（VIA）
一般为1.27mm/0.7mm（50mil/28mil）；
当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm（40mil/24mil）。
④．焊盘、线、过孔的间距要求
PADandVIA：
≥0.3mm（12mil）
PADandPAD：
≥0.3mm（12mil）
PADandTRACK：
≥0.3mm（12mil）
TRACKandTRACK：
≥0.3mm（12mil）
密度较高时：
PADandVIA：
≥0.254mm（10mil）
PADandPAD：
≥0.254mm（10mil）
PADandTRACK：
≥0.254mm（10mil）
TRACKandTRACK：
≥0.254mm（10mil）
第五：
布线优化和丝印。
“没有最好的，只有更好的”！
不管你怎么挖空心思的去设计，等你画完之后，再去看一看，还是会觉得很多地方可以修改的。
一般设计的
经验是：
优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。
感觉没什么地方需要修改之后，就可以铺铜了（Place->polygon
Plane）。
铺铜一般铺地线（注意模拟地和数字地的分离），多层板时还可能需要铺电源。
时对于丝印，要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。
同时，设
计时正视元件面，底层的字应做镜像处理，以免混淆层面。
第六：
网络和DRC检查和结构检查。
首先，在确定电路原理图设计无误的前提下，将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查
（NETCHECK），并根据输出文件结果及时对设计进行修正，以保证布线连接关系的正确性；网络检查正确通过后，对PCB设计进行DRC检查，并根据输
出文件结果及时对设计进行修正，以保证PCB布线的电气性能。
最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。
第七：
制版。
在此之前，最好还要有一个审核的过程
一、电路板设计的预先准备工作
1、绘制原理图，并且生成对应的网络表。
已有了网络表情况下也可以不进行原理图的设计，直接进入PCB设计系统。
2、手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上。
将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等。
二、画出自己定义的非标准器件的封装库
建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB库专用设计文件。
三、设置PCB设计环境和绘制印刷电路的板框含中间的镂空等。
1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型，板层参数，布线参数等等。
大多数参数都可以用系统默认值，而且这些参数经过设置之后，符合个人的习惯，以后无须再去修改。
2、规划电路版，主要是确定电路板的边框，包括电路板的尺寸大小等等。
在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。
对于3mm的螺丝可用6.5~8mm的外径和3.2~3.5mm内径的焊盘。
四、打开所有要用到的PCB库文件后，调入网络表文件和修改零件封装
这一步是非常重要的一个环节，网络表是PCB自动布线的灵魂，也是原理图设计与电路版设计的接口，只有将网络表装入后，才能进行电路板的布线。
在原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，但可以在引进网络表时根据设计情况来修改或补充零件的封装。
五、布置零件封装的位置，也称零件布局
Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局。
如果进行自动布局，运行"Tools"下面的"AutoPlace",用这个命令，你需要有足够的耐心。
布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式。
用鼠标选中一个元件，按住鼠标左键不放，拖住这个元件到达目的地，放开左键，将该元件固定。
Protel99在布局方面新增加了一些技巧。
新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐。
使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件，然后旋转、展开和整理成组，就可以移动到板上所需位置上了。
当简易的布局完成后，使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。
注意：
零件布局，应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。
先布置与机械尺寸有关的器件，并锁定这些器件，然后是大的占位置的器件和电路的核心元件，再是外围的小元件。
六、根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定
假如板上空间允许则可在板上放上一些类似于实验板的布线区。
对于大板子，应在中间多加固定螺丝孔。
板上有重的器件或较大的接插件等受力器件边上也应加固定螺丝孔，有需要的话可在适当位置放上一些测试用焊盘，最好在原理图中就加上。
将过小的焊盘过孔改大，将所有固定螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等。
放好后用VIEW3D功能察看一下实际效果，存盘。
七、布线规则设置
布线规则是设置布线的各个规范（象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则，可通过Design-Rules的Menu处从其它板导出后，再导入这块板）这个步骤不必每次都要设置，按个人的习惯，设定一次就可以。
选Design-Rules一般需要重新设置以下几点:
1、安全间距（Routing标签的ClearanceConstraint）
它规定了板上不同网络的走线焊盘过孔等之间必须保持的距离。
一般板子可设为0.254mm，较空的板子可设为0.3mm，较密的贴片板子可设为0.2-0.22mm，极少数印板加工厂家的生产能力在0.1-0.15mm，假如能征得他们同意你就能设成此值。
0.1mm以下是绝对禁止的。
2、走线层面和方向（Routing标签的RoutingLayers）
此处可设置使用的走线层和每层的主要走线方向。
请注意贴片的单面板只用顶层，直插型的单面板只用底层，但是多层板的电源层不是在这里设置的（可以在Design-LayerStackManager中，点顶层或底层后，用AddPlane添加，用鼠标左键双击后设置，点中本层后用Delete删除），机械层也不是在这里设置的（可以在Design-MechanicalLayer中选择所要用到的机械层，并选择是否可视和是否同时在单层显示模式下显示）。
机械层1 一般用于画板子的边框；
机械层3 一般用于画板子上的挡条等机械结构件；
机械层4 一般用于画标尺和注释等，具体可自己用PCBWizard中导出一个PCAT结构的板子看一下
3、过孔形状（Routing标签的RoutingViaStyle）
它规定了手工和自动布线时自动产生的过孔的内、外径，均分为最小、最大和首选值，其中首选值是最重要的，下同。
4、走线线宽（Routing标签的WidthConstraint）
它规定了手工和自动布线时走线的宽度。
整个板范围的首选项一般取0.2-0.6mm，另添加一些网络或网络组（NetClass）的线宽设置，如地线、+5伏电源线、交流电源输入线、功率输出线和电源组等。
网络组可以事先在Design-NetlistManager中定义好，地线一般可选1mm宽度，各种电源线一般可选0.5-1mm宽度，印板上线宽和电流的关系大约是每毫米线宽允许通过1安培的电流，具体可参看有关资料。
当线径首选值太大使得SMD焊盘在自动布线无法走通时，它会在进入到SMD焊盘处自动缩小成最小宽度和焊盘的宽度之间的一段走线，其中Board为对整个板的线宽约束，它的优先级最低，即布线时首先满足网络和网络组等的线宽约束条件。
下图为一个实例
5、敷铜连接形状的设置（Manufacturing标签的PolygonConnectStyle）
建议用ReliefConnect方式导线宽度ConductorWidth取0.3-0.5mm4根导线45或90度。
其余各项一般可用它原先的缺省值，而象布线的拓朴结构、电源层的间距和连接形状匹配的网络长度等项可根据需要设置。
选Tools-Preferences，其中Options栏的InteractiveRouting处选PushObstacle（遇到不同网络的走线时推挤其它的走线，IgnoreObstacle为穿过，AvoidObstacle为拦断）模式并选中AutomaticallyRemove（自动删除多余的走线）。
Defaults栏的Track和Via等也可改一下，一般不必去动它们。
在不希望有走线的区域内放置FILL填充层，如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布线层，要上锡的在Top或BottomSolder相应处放FILL。
布线规则设置也是印刷电路版设计的关键之一，需要丰富的实践经验。
八、自动布线和手工调整
1、点击菜单命令AutoRoute/Setup对自动布线功能进行设置
选中除了AddTestpoints以外的所有项，特别是选中其中的LockAllPre-Route选项，RoutingGrid可选1mil等。
自动布线开始前PROTEL会给你一个推荐值可不去理它或改为它的推荐值，此值越小板越容易100%布通，但布线难度和所花时间越大。
2、点击菜单命令AutoRoute/All开始自动布线
假如不能完全布通则可手工继续完成或UNDO一次（千万不要用撤消全部布线功能，它会删除所有的预布线和自由焊盘、过孔）后调整一下布局或布线规则，再重新布线。
完成后做一次DRC，有错则改正。
布局和布线过程中，若发现原理图有错则应及时更新原理图和网络表，手工更改网络表（同第一步），并重装网络表后再布。
3、对布线进行手工初步调整
需加粗的地线、电源线、功率输出线等加粗，某几根绕得太多的线重布一下，消除部分不必要的过孔，再次用VIEW3D功能察看实际效果。
手工调整中可选Tools-DensityMap查看布线密度，红色为最密，黄色次之，绿色为较松，看完后可按键盘上的End键刷新屏幕。
红色部分一般应将走线调整得松一些，直到变成黄色或绿色。
九、切换到单层显示模式下（点击菜单命令Tools/Preferences，选中对话框中Display栏的SingleLayerMode）
将每个布线层的线拉整齐和美观。
手工调整时应经常做DRC，因为有时候有些线会断开而你可能会从它断开处中间走上好几根线，快完成时可将每个布线层单独打印出来，以方便改线时参考，其间也要经常用3D显示和密度图功能查看。
最后取消单层显示模式，存盘。
十、如果器件需要重新标注可点击菜单命令Tools/Re-Annotate并选择好方向后，按OK钮。
并回原理图中选Tools-BackAnnotate并选择好新生成的那个*.WAS文件后，按OK钮。
原理图中有些标号应重新拖放以求美观，全部调完并DRC通过后，拖放所有丝印层的字符到合适位置。
注意字符尽量不要放在元件下面或过孔焊盘上面。
对于过大的字符可适当缩小，DrillDrawing层可按需放上一些坐标（Place-Coordinate）和尺寸（（Place-Dimension）。
最后再放上设计版本号、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工编号等信息。
。
十一、对所有过孔和焊盘补泪滴
补泪滴可增加它们的牢度，但会使板上的线变得较难看。
顺序按下键盘的S和A键（全选），再选择Tools-Teardrops，选中General栏的前三个，并选Add和Track模式，如果你不需要把最终文件转为PROTEL的DOS版格式文件的话也可用其它模式，后按OK钮。
完成后顺序按下键盘的X和A键（全部不选中）。
对于贴片和单面板一定要加。
十二、放置覆铜区
将设计规则里的安全间距暂时改为0.5-1mm并清除错误标记，选Place-PolygonPlane在各布线层放置地线网络的覆铜（尽量用八角形，而不是用圆弧来包裹焊盘）.
设置完成后，再按OK扭，画出需覆铜区域的边框，最后一条边可不画，直接按鼠标右键就可开始覆铜。
它缺省认为你的起点和终点之间始终用一条直线相连，电路频率较高时可选GridSize比TrackWidth大，覆出网格线。
相应放置其余几个布线层的覆铜，观察某一层上较大面积没有覆铜的地方，在其它层有覆铜处放一个过孔，双击覆铜区域内任一点并选择一个覆铜后，直接点OK，再点Yes便可更新这个覆铜。
几个覆铜多次反复几次直到每个覆铜层都较满为止。
将设计规则里的安全间距改回原值。
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。
6.1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6-1所示的PCBRulesandConstraintsEditor（PCB设计规则和约束）对话框。
图6-1PCB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6-2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6—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。
6.2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6-3所示。
图6-3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6-4所示。
图6-4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6-5所示。
图6-5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6-6所示。
图6-6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。
6.3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6-7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6-7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6-8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6-8最短拓扑逻辑
∙Horizontal（水平）规则设置
水平规则设置如图6-9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6-9水平拓扑规则
∙Vertical（垂直）规则设置
垂直规则设置如图6-10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6-10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6-11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6-11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6-12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6-12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6-13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
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