關(guān)鍵要點(diǎn)

• PCB設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)規(guī)則和在線檢查。

• 為組件放置和跟蹤路由設(shè)置規(guī)則和約束。

• 使用設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行 3D 檢查。

像這樣的密集 PCB 布線需要一套完整的設(shè)計(jì)規(guī)則和約束來保持其井井有條

對(duì)孩子們來說，似乎最難學(xué)的人生一課是“規(guī)則不是用來奪走你的樂趣，而是用來防止你受到傷害。” 而且，即使孩子們說他們理解了這一課，下次他們因?yàn)槟阍诮稚贤嫠６鴮?duì)他們大喊大叫而翻白眼時(shí)，會(huì)表明他們真的沒有。然而，這個(gè)建議不僅僅適用于兒童——它也適用于電路板布局設(shè)計(jì)師的實(shí)際應(yīng)用。

PCB 設(shè)計(jì) CAD 工具內(nèi)置了設(shè)計(jì)規(guī)則和約束管理系統(tǒng)，正如我們告訴孩子們的那樣，這些規(guī)則是為了防止我們受到傷害。由于組件太靠近電路板邊緣或由于未使用適當(dāng)?shù)淖呔€間隙而導(dǎo)致電路板噪音太大而導(dǎo)致電路板制造失敗是非常令人沮喪的。設(shè)計(jì)規(guī)則到位，以確保我們布置的電路板將避免這些問題并按預(yù)期運(yùn)行。在本文中，我們將研究 PCB 布局的一些關(guān)鍵設(shè)計(jì)規(guī)則，以幫助您避免這些潛在問題。

PCB設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)規(guī)則和在線檢查的重要性

設(shè)計(jì)和構(gòu)建功能良好的印刷電路板的難題有許多不同的部分。這些包括如何將部件放置在電路板上，如何在部件之間布線，以及所有部件如何通過電氣方式協(xié)同工作以使電路板工作。設(shè)計(jì)規(guī)則是為了確保所有這些部分正確地組合在一起以完成拼圖。可以通過運(yùn)行規(guī)則檢查命令在設(shè)計(jì)的任何部分檢查設(shè)計(jì)規(guī)則，該命令會(huì)將發(fā)現(xiàn)的任何問題報(bào)告給設(shè)計(jì)人員。自動(dòng)在線檢查系統(tǒng)也使用這些規(guī)則，這將立即通知設(shè)計(jì)者他們?cè)噲D移動(dòng)或編輯的內(nèi)容是規(guī)則不允許的。

為確保PCB 制造商和組裝商可以構(gòu)建電路板，可以設(shè)置的規(guī)則的一部分是可制造性設(shè)計(jì)或 DFM 規(guī)則。其中包括用于 PCB 制造、組裝和測(cè)試（DFF、DFA 和 DFT）設(shè)計(jì)的獨(dú)特規(guī)則。它們包括組件之間的距離、可以放置測(cè)試點(diǎn)的位置以及其他特定于制造的規(guī)則。這些設(shè)計(jì)規(guī)則還允許布局團(tuán)隊(duì)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)或默認(rèn)的走線寬度, 和間距值。這些規(guī)則可能看起來非常基本，但它們對(duì)于成功布置電路板絕對(duì)必不可少。在線檢查系統(tǒng)在電路板布線時(shí)使用這些值來防止設(shè)計(jì)人員意外連接不屬于一起的走線，如下圖所示。

設(shè)計(jì)規(guī)則系統(tǒng)的另一部分是可以作為規(guī)則添加到設(shè)計(jì)中的電氣約束。這些控制跟蹤路由的物理屬性，以確保電信號(hào)在正確的時(shí)間到達(dá)目的地，并且不會(huì)受到串?dāng)_或其他信號(hào)完整性問題的污染。以下是一些可以設(shè)置的約束：

• 測(cè)量的走線長度

• 匹配走線長度

• 跟蹤路由拓?fù)?/span>

• 差分對(duì)走線路由

• 用于受控阻抗布線的層規(guī)則、獨(dú)特間距和特定寬度

• 用于更寬寬度和間隙的電源網(wǎng)規(guī)則

• 高速信號(hào)路徑

• 跟蹤計(jì)時(shí)或調(diào)整 

接下來，讓我們看看 PCB 布局的一些關(guān)鍵設(shè)計(jì)規(guī)則，從這些規(guī)則應(yīng)該如何在原理圖中開始。

在線 DRC 使 PCB 布局團(tuán)隊(duì)免于犯各種不同的布線錯(cuò)誤

一組有組織的設(shè)計(jì)規(guī)則和約束始于原理圖

原理圖應(yīng)與每張紙上的電路邏輯設(shè)計(jì)流程一起捕獲。這不僅對(duì)于 PCB 布局團(tuán)隊(duì)在電路板上布局電路時(shí)更容易遵循，而且在創(chuàng)建原理圖網(wǎng)絡(luò)類和設(shè)計(jì)規(guī)則時(shí)，其組織也將有所幫助。大多數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)都為用戶提供了一種從原理圖中創(chuàng)建設(shè)計(jì)規(guī)則的方法，如果您可以使用它，您應(yīng)該充分利用它。例如，諸如存儲(chǔ)器總線或阻抗控制線之類的網(wǎng)絡(luò)可以在網(wǎng)絡(luò)類中組合在一起。盡管您可以將網(wǎng)絡(luò)規(guī)則應(yīng)用于單個(gè)網(wǎng)絡(luò)，但將一組規(guī)則應(yīng)用于整個(gè)組要容易得多。從那里您可以為布局創(chuàng)建特定的走線寬度和間距規(guī)則，或指定某些走線屬性，例如您想要遵循的拓?fù)浠蜷L度。

您還應(yīng)該確保所有這些信息都準(zhǔn)備好從原理圖傳遞到布局。這意味著檢查所有部件是否都已更新，規(guī)則是否到位，并將原理圖與 PCB 布局同步。這將有助于布局團(tuán)隊(duì)使用原理圖進(jìn)行交叉探測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)和引腳的選擇。示意圖還應(yīng)包含有關(guān)特定規(guī)則和布局要求的注釋和信息。有了這些數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)就可以為 PCB 布局團(tuán)隊(duì)添加的其余物理規(guī)則和約束做好準(zhǔn)備。

使用設(shè)計(jì)規(guī)則和約束來管理組件封裝之間的間距

充分利用 CAD 系統(tǒng)的 PCB 布局設(shè)計(jì)規(guī)則

每個(gè) PCB 設(shè)計(jì) CAD 系統(tǒng)都有自己的方法來設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則和約束。出于我們的目的，我們將使用 Cadence 的 Allegro PCB 編輯器中的約束管理器作為示例。

約束管理器是一個(gè)電子表格樣式的應(yīng)用程序，可在原理圖和 PCB 編輯器中使用。在上圖中，約束管理器用于設(shè)置 PCB 裝配間隙。這些值將決定每個(gè)組件與電路板上的其他組件或物體的接近程度。這對(duì)于元件放置至關(guān)重要，以確保您的最終電路板設(shè)計(jì)完全可制造。在圖片中，您還可以看到可以設(shè)置的附加裝配約束以及用于設(shè)置 PCB 制造和測(cè)試設(shè)計(jì)規(guī)則的菜單選項(xiàng)。在這里，您將能夠指定阻焊帶、焊膏覆蓋率、絲印覆蓋率和測(cè)試點(diǎn)間距的規(guī)則。

在下圖中，您可以看到使用相同的約束管理器來設(shè)置跟蹤路由的設(shè)計(jì)規(guī)則。在這種情況下，通孔被分配給單個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過展開菜單，您將能夠看到更多設(shè)置，例如走線寬度和間距。這些相同的設(shè)置也可用于網(wǎng)絡(luò)類、圖層或區(qū)域。還可以添加更多約束，例如走線頸縮寬度、相同的網(wǎng)絡(luò)間距和差分對(duì)間距。此外，約束管理器可用于設(shè)置電氣約束，包括以下內(nèi)容：

• 信號(hào)完整性規(guī)則

• 時(shí)間限制

• 阻抗

• 傳播延遲

• 返回路徑

如您所見，設(shè)計(jì)規(guī)則中可以設(shè)置大量數(shù)據(jù)，以幫助確保您的電路板設(shè)計(jì)正確并且可以順利制造。然而，除此之外，您還可以使用更多關(guān)鍵的 PCB 布局設(shè)計(jì)規(guī)則，我們將在接下來介紹這些規(guī)則。

在 Allegro 約束管理器中顯示不同通孔分配的物理網(wǎng)絡(luò)約束

將設(shè)計(jì)規(guī)則和約束提升到新的水平

通過使用 3D 步驟模型，布局團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在可以了解 PCB 設(shè)計(jì)，而這在過去只能通過機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。借助 CAD 工具的 3D 功能，PCB 設(shè)計(jì)人員可以更全面、更全面地了解他們的工作，從而能夠發(fā)現(xiàn)意外的組件沖突和碰撞。這些工具還使 PCB 設(shè)計(jì)人員能夠?qū)霗C(jī)械設(shè)計(jì)文件，以根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的其他元素（包括其他 PCB、電纜和系統(tǒng)外殼）檢查他們的電路板。這些系統(tǒng)還能夠通過對(duì) 3D 模型運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查來搜索碰撞，如下圖所示。

Cadence 的 Allegro PCB 編輯器的 3D 畫布中的對(duì)象碰撞報(bào)告

PCB 布局的設(shè)計(jì)規(guī)則可以讓您突破技術(shù)極限，但不能越過它，從而開辟一個(gè)全新的世界。這使您可以自由地考慮設(shè)計(jì)中的所有可能場(chǎng)景，而不必?fù)?dān)心您的努力是否違反了設(shè)計(jì)規(guī)則。要了解有關(guān)電路板設(shè)計(jì)現(xiàn)在如何與機(jī)械設(shè)計(jì)融合的更多信息，請(qǐng)聯(lián)系我們