EDA技术基础(2)--第9章PCB自动布线.ppt
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1、机械工业出版社同名教材配套电子教案EDA技术基础(第2版)制作:福建信息职业技术学院制作:福建信息职业技术学院 郭勇郭勇2021/9/171第第9章章 PCB自动布线自动布线 本章要点本章要点9.1 9.1 从原理图到印制板从原理图到印制板 9.2 9.2 元件自动布局元件自动布局 9.3 9.3 布线规则设置与自动布线布线规则设置与自动布线 9.4 9.4 PCBPCB设计技巧设计技巧 9.5 9.5 印制板输出印制板输出2021/9/172本章要点本章要点 PCBPCB自动布线的流程自动布线的流程 网络表文件的调用与元件匹配网络表文件的调用与元件匹配 元件自动布局及调整元件自动布局及调整
2、自动布线参数设置及自动布线自动布线参数设置及自动布线 DRCDRC检查与网络表比较检查与网络表比较 PCBPCB输出输出返回2021/9/173PCB自动布线流程自动布线流程 PCBPCB自自动动布布线线就就是是通通过过计计算算机机自自动动将将原原理理图图中中元元件件间间的的逻逻辑辑连连接接转转换换为为PCBPCB铜铜箔箔连连接接,PCBPCB的的自自动动化化设设计计实实际际上上是是一一种种半半自自动动化的设计过程,还需要人工的干预才能设计出合格的化的设计过程,还需要人工的干预才能设计出合格的PCBPCB。PCB PCB自动布线的流程如下。自动布线的流程如下。绘制电路原理图,生成网络表。绘制电
3、路原理图,生成网络表。在在PCB99SEPCB99SE中,规划印制板。中,规划印制板。装载原理图的网络表。装载原理图的网络表。自动布局及手工布局调整。自动布局及手工布局调整。自动布线参数设置。自动布线参数设置。自动布线。自动布线。手工布线调整及标注文字调整。手工布线调整及标注文字调整。输出输出PCBPCB图。采用打印机或绘图仪输出电路板图。图。采用打印机或绘图仪输出电路板图。2021/9/1749.1 9.1 从原理图到印制板从原理图到印制板 以以下下采采用用图图8-18-1所所示示的的单单管管放放大大电电路路原原理理图图为为例例进进行行说说明明PCBPCB的的自自动动设设计计,图图中中的的元
4、元件件封封装装设设置置为为:电电阻阻为为AXIAL0.3AXIAL0.3、电电容容为为RB.2/.4RB.2/.4、三三极极管管为为TO-92ATO-92A。进进行行PCBPCB自自动动布布线线前前,应应在在原原理理图图编编辑器中产生该电路的网络表。辑器中产生该电路的网络表。9.1.1 9.1.1 通过网络表文件装载元件通过网络表文件装载元件 在在Keepout LayerKeepout Layer规划好印制板后,执行菜单规划好印制板后,执行菜单DesignLoad DesignLoad NetsNets载入在原理图设计中生成的网络表文件,屏幕弹出一个对话载入在原理图设计中生成的网络表文件,屏
5、幕弹出一个对话框,单击【框,单击【BrowseBrowse】按钮选择网络表文件(按钮选择网络表文件(*.*.netnet),),载入网络载入网络表,如图表,如图9-19-1示,单击【示,单击【ExecuteExecute】按钮,将网络表文件中的元件按钮,将网络表文件中的元件调到当前印制板中,如图调到当前印制板中,如图9-29-2所示。所示。2021/9/175 图图9-29-2中,载入的元件都散开排列在禁止布线边框之外(在中,载入的元件都散开排列在禁止布线边框之外(在Protel99SE SP6Protel99SE SP6之前的版本中,元件堆积在光标处),布线前还之前的版本中,元件堆积在光标处
6、),布线前还必须进行自动布局。必须进行自动布局。2021/9/1769.1.2 9.1.2 装载网络表文件出错的修改装载网络表文件出错的修改 要要保保证证装装载载的的网网络络表表正正确确,牵牵涉涉到到的的因因素素很很多多,最最主主要要的的是是元元件件封封装装是是否否存存在在、网网络络表表是是否否正正确确及及原原理理图图的的元元件件与与PCBPCB中中的的元件封装的管脚之间是否匹配。元件封装的管脚之间是否匹配。下下面面以以图图9-39-3所所示示的的二二极极管管检检波波电电路路为为例例来来说说明明在在载载入入网网络络表时出错的修改方法。表时出错的修改方法。图图示示电电路路中中,二二极极管管的的封
7、封装装设设置置为为DIODE0.4DIODE0.4,电电阻阻的的封封装装设设置为置为AXIAL0.3AXIAL0.3,电容的封装设置为电容的封装设置为RB.1/.2RB.1/.2。2021/9/177 在在SCHSCH编辑器中,绘制好电路图,并进行编辑器中,绘制好电路图,并进行ERCERC检验,检验正检验,检验正确后,执行菜单确后,执行菜单DesignCreate NetlistDesignCreate Netlist生成网络表文件。生成网络表文件。进入进入PCB99SEPCB99SE,规划印制板后,执行菜单规划印制板后,执行菜单DesignLoad DesignLoad NetsNets,屏
8、幕弹出装载网络表对话框,选中刚生成的网络表文件,屏幕弹出装载网络表对话框,选中刚生成的网络表文件,出现图出现图9-39-3所示的装载信息。所示的装载信息。由图中可知,装入网络表后共发现由图中可知,装入网络表后共发现5 5个错误,由于在电路图个错误,由于在电路图中已经进行过中已经进行过ERCERC检验,因此错误不是电气连接上的问题,而是检验,因此错误不是电气连接上的问题,而是在于原理图元件与在于原理图元件与PCBPCB封装的不匹配所引起,这种错误称为网络封装的不匹配所引起,这种错误称为网络宏错误,分为警告和错误两类。宏错误,分为警告和错误两类。本例中,在原理图中将电容封装改为本例中,在原理图中将
9、电容封装改为RB.2/.4RB.2/.4,重新生成网重新生成网络表,解决电容封装的错误;在络表,解决电容封装的错误;在PCBPCB编辑器中将二极管焊盘编号编辑器中将二极管焊盘编号A A、K K改为改为1 1、2 2,并重新装载网络表文件,此时所有错误消失。,并重新装载网络表文件,此时所有错误消失。2021/9/1789.1.3 9.1.3 通过通过“更新更新PCB”PCB”方式由原理图产生方式由原理图产生PCBPCB文文件件 Protel99 SEProtel99 SE中可以通过中可以通过“更新更新PCB”PCB”方式由原理图直接产生方式由原理图直接产生PCBPCB文件,本节介绍具体的操作方法
10、。文件,本节介绍具体的操作方法。1.1.在原理图中放置在原理图中放置PCBPCB布线指示标记布线指示标记 在原理图绘制中,通过放置在原理图绘制中,通过放置PCBPCB布线指示的方式,针对某些布线指示的方式,针对某些连线预先设置印制导线宽度、过孔直径、优先级设置等布线规则连线预先设置印制导线宽度、过孔直径、优先级设置等布线规则内容,这些参数设置可以包含在内容,这些参数设置可以包含在Protel2Protel2格式的网络表中,在格式的网络表中,在PCBPCB设计时自动生效。设计时自动生效。在在SCH99SESCH99SE中中,执执行行PlaceDirectivePCB PlaceDirective
11、PCB LayoutLayout,或或单单击击图图标标 ,系系统统进进入入放放置置PCBPCB布布线线指指示示状状态态,光光标标上上带带着着一一个个红红色色的的布布线线指指示示标标记记 ,将将光光标标移移动动到到要要放放置置标标记记的的线线路路上上,单单击鼠标左键放置击鼠标左键放置PCBPCB布线指示,如图布线指示,如图9-49-4所示。所示。一一般般在在布布线线中中对对电电源源线线和和地地线线都都要要加加粗粗一一些些,所所以以图图中中针针对对电源线和地线增加了布线指示标记,预先进行布线规则设置。电源线和地线增加了布线指示标记,预先进行布线规则设置。2021/9/179 2.2.设置设置PCB
12、PCB布线指示属性布线指示属性 双双击击PCBPCB布布线线指指示示标标记记,屏屏幕幕弹弹出出图图9-59-5所所示示的的布布线线指指示示属属性性对对话话框框,用用于于设设置置印印制制导导线线宽宽度度、过过孔孔直直径径、优优先先级级、布布线线层设置等布线规则内容,对话框主要参数如下。层设置等布线规则内容,对话框主要参数如下。2021/9/1710 Track Width Track Width:用于设置布线的线宽,默认为用于设置布线的线宽,默认为1010milmil。Via Width Via Width:设置过孔尺寸,默认为设置过孔尺寸,默认为5050milmil。TopologyTopol
13、ogy:设设置置PCBPCB上上当当前前导导线线的的走走线线方方式式,默默认认为为ShortestShortest(最短连线方式)。最短连线方式)。PriorityPriority:设设置置PCBPCB上上当当前前导导线线的的布布线线优优先先权权,默默认认为为MediumMedium(中级)。中级)。LayerLayer:设设置置PCBPCB上上布布线线的的板板层层,默默认认为为UndefinedUndefined(未未定定义义板板层层),板板层层可可以以在在信信号号层层、电电源源层层和和多多层层中中进进行行选选择择,图图中选择中选择Bottom LayerBottom Layer。以上参数设
14、置好后,单击【以上参数设置好后,单击【OKOK】按钮确认。按钮确认。至至此此,原原理理图图中中的的设设置置完完毕毕,可可以以通通过过“更更新新PCB”PCB”方方式式由原理图直接产生由原理图直接产生PCBPCB文件。文件。2021/9/1711 3.3.通过通过“更新更新PCB”PCB”方式调用元件方式调用元件 在在原原理理图图编编辑辑器器中中执执行行菜菜单单DesignUpdate DesignUpdate PCBPCB,系系统统将将产产生生一一个个新新PCBPCB文文件件,如如果果当当前前项项目目文文件件中中已已经经存存在在PCBPCB文文件件,系系统统弹弹出出图图9-69-6所所示示的的
15、对对话话框框,要要求求选选择择需需要要更更新新的的PCBPCB文文件件。单单击击【ApplyApply】按按钮钮,系系统统将将更更新新选选中中的的文文件件;单单击击【Create Create a a new new documentdocument】按钮,系统将自动产生一个新按钮,系统将自动产生一个新PCBPCB文件。文件。选选择择Create Create a a new new documentdocument,新新建建一一个个PCBPCB文文件件,屏屏幕幕弹弹更更新新PCBPCB文文件件对对话话框框,设设置置好好参参数数后后,单单击击【ExecuteExecute】按按钮钮实实现现PC
16、BPCB同步装入。同步装入。2021/9/1712 4.4.显示已装入的元件显示已装入的元件 导导入入元元件件后后,在在工工作作区区中中一一般般看看不不到到导导入入的的元元件件,这这是是因因为为没没有有对对元元件件进进行行有有效效的的显显示示。执执行行ViewFit ViewFit DocumentDocument显显示示整整个个文档,屏幕将显示已导入的所有元件,如图文档,屏幕将显示已导入的所有元件,如图9-89-8所示。所示。从从图图中中可可以以看看出出,所所有有元元件件的的管管脚脚上上都都有有网网络络飞飞线线连连接接,元元件件整整齐齐地地排排列列在在PCBPCB工工作作区区中中,由由于于此
17、此时时PCBPCB上上还还没没有有设设置置禁禁止止布布线线区区,要要进进行行自自动动布布线线,必必须须手工设置禁止布线区。手工设置禁止布线区。采采用用“更更新新PCB”PCB”方方式式导导入入元元件件,已已将将布布线线指指示示标标记记中中的的布布线线规规则则设设置置到到当当前前文文件件中中,此此时时执执行行DesignRulesDesignRules查查看看布布线线规规则是否正确,有问题可进行修改。则是否正确,有问题可进行修改。返回2021/9/17139.2 9.2 元件自动布局元件自动布局 从从图图9-29-2中中可可以以看看出出,载载入入元元件件后后,元元件件排排列列在在禁禁止止布布线线
18、框框外外,且且为为同同类类元元件件一一字字排排开开,显显然然这这种种布布局局是是不不符符合合实实际际要要求求的的,此此时时需需要要将将元元件件分分开开,放放置置到到合合适适的的位位置置上上,进进行行元元件件布布局局,PCB99SEPCB99SE中提供有自动布局功能。中提供有自动布局功能。9.2.1 9.2.1 元件自动布局前的处理元件自动布局前的处理 1.1.布局栅格设置布局栅格设置 执执行行菜菜单单DesignOptionsDesignOptions,在在弹弹出出的的对对话话框框中中选选择择OptionsOptions选项卡,设置捕获栅格和元件栅格选项卡,设置捕获栅格和元件栅格X X、Y Y
19、方向的间距大小。方向的间距大小。2.2.字符串显示设置字符串显示设置 在在PCBPCB设设计计中中,缩缩小小显显示示电电路路时时,字字符符串串经经常常会会变变为为一一个个矩矩形形轮轮廓廓,这这样样不不利利于于元元件件的的识识别别,此此时时需需要要减减小小字字符符串串的的阀阀值值参参数数,以保证字符串以文本形式显示。以保证字符串以文本形式显示。2021/9/1714 执执 行行 ToolsPreferencesToolsPreferences,在在 弹弹 出出 的的 对对 话话 框框 中中 选选 择择DisplayDisplay选选 项项 卡卡,在在 Draft Draft thresholds
20、thresholds选选项项区区域域中中,减减小小StringsStrings中中的的字字符符串串阀阀值值,可可以以完整显示字符串内容。完整显示字符串内容。3.3.元件自动布局参数设置元件自动布局参数设置 执行执行DesignRulesDesignRules,在弹在弹图9-9 布局参数设置出出的的对对话话框框中中选选中中PlacementPlacement选选项项卡卡,屏屏幕幕出出现现图图9-99-9所所示示的的元元件件布布局局参参数数设设置置对对话话框框。主主要要设设置置元元件件间间的的最最小小间间距距、元元件件放放置置的的方方向向、分分组组形形式式进进行行自自动动布布局局时时应应忽忽略略的
21、的网网络络、放放置置元元件件的层面、限定或排斥某些特定对象的矩形区域的范围等参数。的层面、限定或排斥某些特定对象的矩形区域的范围等参数。由由于于Protel99SEProtel99SE的的布布局局效效果果较较差差,一一般般只只能能将将元元件件散散开开排排列列,大大部部分分需需要要手手工工布布局局调调整整,故故无无需需详详细细设设置置布布线线参参数数,一一般选择默认即可。般选择默认即可。2021/9/17159.2.2 9.2.2 元件自动布局元件自动布局 自自动动布布局局前前,必必须须在在Keep Keep out out LayerLayer上上先先规规划划电电路路板板的的电电气气边界,然后
22、才能载入网络表文件,否则屏幕会提示出错。边界,然后才能载入网络表文件,否则屏幕会提示出错。执行菜单执行菜单ToolsAuto PlacementAuto PlacerToolsAuto PlacementAuto Placer,屏幕弹出屏幕弹出自动布局对话框,如图自动布局对话框,如图9-109-10所示,共有所示,共有3 3个选项。个选项。图9-10 自动布局对话框 Cluster Cluster PlacerPlacer:组组布布局局方方式式。该该方方式式根根据据连连接接关关系系将将元元件件分分组组,然然后后按按照照几几何何关关系系放放置置元元件件组组,该该方方式式一般在元件较少的电路中使用
23、。一般在元件较少的电路中使用。Statistical Statistical PlacerPlacer:统统计计布布局局方方式式。该该方方式式根根据据统统计计算算法法放放置置元元件件,以以使使元元件件之之间间的的连连线线长长度度最最短短,该该方方式一般在元件较多的电路中使用。式一般在元件较多的电路中使用。2021/9/1716 Quick Quick Component Component PlacerPlacer:快快速速布布局局。该该选选项项只只有有在在选选中中组组布局方式时有效。布局方式时有效。通通常常采采用用统统计计布布局局方方式式(Statistical Statistical Pl
24、acerPlacer)。选选中中后后,屏屏幕幕弹弹出出图图9-119-11所所示示的的对对话话框框,可可以以设设置置元元件件组组、元元件件旋旋转转、电电源网络、地线网络和布局栅格等。源网络、地线网络和布局栅格等。图9-11 统计布局方式下的自动布局设置 Group Group ComponentComponent:选选中中此此项项,将将当当前前网网络络中中联联系系密密切切的的元元件件归归于于一组。一组。Rotate Rotate ComponentComponent:选选中中此此项项,在元件布局时,允许旋转元件。在元件布局时,允许旋转元件。Power Power NetsNets:指指定定电电
25、源源网网络络名名称称,该该项项必必须须指指定定,若若有有多多个个电电源源,可用空格隔开,如:可用空格隔开,如:VCC+12+5VCC+12+5。Ground Nets Ground Nets:指定地线网络名称,该项必须指定,如指定地线网络名称,该项必须指定,如GNDGND。Grid Size Grid Size:设置元件自动布局时的栅格间距。设置元件自动布局时的栅格间距。2021/9/1717 设设置置完完毕毕,单单击击【OKOK】,系系统统开开始始自自动动布布局局,完完成成后后,弹弹出出一一个个对对话话框框,提提示示自自动动布布局局完完成成,如如图图9-129-12所所示示。单单击击【OKO
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