作者:秋天的太陽(yáng)
對(duì)于 PCB 的設(shè)計(jì)， Protel DXP 提供了詳盡的 10 種不同的設(shè)計(jì)規(guī)則，這些設(shè)計(jì)規(guī)則則包括導(dǎo)線(xiàn)放置、導(dǎo)線(xiàn)布線(xiàn)方法、元件放置、布線(xiàn)規(guī)則、元件移動(dòng)和信號(hào)完整性等規(guī)則。根據(jù)這些規(guī)則， Protel DXP 進(jìn)行自動(dòng)布局和自動(dòng)布線(xiàn)。很大程度上，布線(xiàn)是否成功和布線(xiàn)的質(zhì)量的高低取決于設(shè)計(jì)規(guī)則的合理性，也依賴(lài)于用戶(hù)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 對(duì)于具體的電路可以采用不同的設(shè)計(jì)規(guī)則，如果是設(shè)計(jì)雙面板，很多規(guī)則可以采用系統(tǒng)默認(rèn)值，系統(tǒng)默認(rèn)值就是對(duì)雙面板進(jìn)行布線(xiàn)的設(shè)置。 本文將對(duì) Protel DXP 的布線(xiàn)規(guī)則進(jìn)行講解和總結(jié)。 一、 設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置 進(jìn)入設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置對(duì)話(huà)框的方法是在 PCB 電路板編輯環(huán)境下，從 Protel DXP 的主菜單中執(zhí)行菜單命令 Desing/Rules ……，系統(tǒng)將彈出如【圖1】 所示的 PCB Rules and Constraints Editor(PCB 設(shè)計(jì)規(guī)則和約束 ) 對(duì)話(huà)框。 【圖1】 PCB 設(shè)計(jì)規(guī)則和約束對(duì)話(huà)框 該對(duì)話(huà)框左側(cè)顯示的是設(shè)計(jì)規(guī)則的類(lèi)型，共分 10 類(lèi)。左邊列出的是 Desing Rules( 設(shè)計(jì)規(guī)則 ) ，其中包括 Electrical （電氣類(lèi)型）、 Routing （布線(xiàn)類(lèi)型）、 SMT （表面粘著元件類(lèi)型）規(guī)則等等，右邊則顯示對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)置屬性。 該對(duì)話(huà)框左下角有按鈕 Priorities ，單擊該按鈕，可以對(duì)同時(shí)存在的多個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置優(yōu)先權(quán)的大小。 對(duì)這些設(shè)計(jì)規(guī)則的基本操作有：新建規(guī)則、刪除規(guī)則、導(dǎo)出和導(dǎo)入規(guī)則等�？梢栽谧筮吶我活�(lèi)規(guī)則上右擊鼠標(biāo)，將會(huì)彈出如【圖2】所示的菜單。 
【圖 2】 在該設(shè)計(jì)規(guī)則菜單中， New Rule 是新建規(guī)則； Delete Rule 是刪除規(guī)則； Export Rules 是將規(guī)則導(dǎo)出，將以 .rul 為后綴名導(dǎo)出到文件中； Import Rules 是從文件中導(dǎo)入規(guī)則； Report ……選項(xiàng)，將當(dāng)前規(guī)則以報(bào)告文件的方式給出。 【圖 2】 設(shè)計(jì)規(guī)則菜單 下面，將分別介紹各類(lèi)設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)置和使用方法。 二、 電氣設(shè)計(jì)規(guī)則 Electrical （電氣設(shè)計(jì)）規(guī)則是設(shè)置電路板在布線(xiàn)時(shí)必須遵守，包括安全距離、短路允許等 4 個(gè)小方面設(shè)置。 1 ． Clearance （安全距離）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 安全距離設(shè)置的是 PCB 電路板在布置銅膜導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，元件焊盤(pán)和焊盤(pán)之間、焊盤(pán)和導(dǎo)線(xiàn)之間、導(dǎo)線(xiàn)和導(dǎo)線(xiàn)之間的最小的距離。 下面以新建一個(gè)安全規(guī)則為例，簡(jiǎn)單介紹安全距離的設(shè)置方法。 （ 1 ）在 Clearance 上右擊鼠標(biāo)，從彈出的快捷菜單中選擇 New Rule ……選項(xiàng)，如圖【3】所示。 【圖3】 新建規(guī)則 系統(tǒng)將自動(dòng)當(dāng)前設(shè)計(jì)規(guī)則為準(zhǔn)，生成名為 Clearance_1 的新設(shè)計(jì)規(guī)則，其設(shè)置對(duì)話(huà)框如【圖4】 所示。 【圖4】 新建 Clearance_1 設(shè)計(jì)規(guī)則 （ 2 ）在 Where the First object matches 選項(xiàng)區(qū)域中選定一種電氣類(lèi)型。在這里選定 Net 單選項(xiàng)，同時(shí)在下拉菜單中選擇在設(shè)定的任一網(wǎng)絡(luò)名。在右邊 Full Query 中出現(xiàn) InNet （ ）字樣，其中括號(hào)里也會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)名。 （ 3 ）同樣的在 where the Second object matches 選項(xiàng)區(qū)域中也選定 Net 單選項(xiàng)，從下拉菜單中選擇另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)名。 （ 4 ）在 Constraints 選項(xiàng)區(qū)域中的 Minimum Clearance 文本框里輸入 8mil 。這里 Mil 為英制單位， 1mil=10 -3 inch, linch= 2.54cm 。文中其他位置的 mil 也代表同樣的長(zhǎng)度單位。 （ 5 ）單擊 Close 按鈕，將退出設(shè)置，系統(tǒng)自動(dòng)保存更改。 設(shè)計(jì)完成效果如【圖5】 所示。 【圖5】設(shè)置最小距離 2 ． Short Circuit （短路）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 短路設(shè)置就是否允許電路中有導(dǎo)線(xiàn)交叉短路。設(shè)置方法同上，系統(tǒng)默認(rèn)不允許短路，即取消 Allow Short Circuit 復(fù)選項(xiàng)的選定，如【圖 6】 所示。 【圖6】 短路是否允許設(shè)置 3 ． Un-Routed Net （未布線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 可以指定網(wǎng)絡(luò)、檢查網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)是否成功，如果不成功，將保持用飛線(xiàn)連接。 4 ． Un-connected Pin （未連接管腳）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 對(duì)指定的網(wǎng)絡(luò)檢查是否所有元件管腳都連線(xiàn)了。 三、布線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)則 Routing （布線(xiàn)設(shè)計(jì)）規(guī)則主要有如下幾種。 1 ． Width （導(dǎo)線(xiàn)寬度）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 導(dǎo)線(xiàn)的寬度有三個(gè)值可以供設(shè)置，分別為 Max width （最大寬度）、 Preferred Width （最佳寬度）、 Min width （最小寬度）三個(gè)值，如【圖7】所示。系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)寬度的默認(rèn)值為 10mil ，單擊每個(gè)項(xiàng)直接輸入數(shù)值進(jìn)行更改。這里采用系統(tǒng)默認(rèn)值 10mil 設(shè)置導(dǎo)線(xiàn)寬度。 【圖7】 設(shè)置導(dǎo)線(xiàn)寬度 2. Routing Topology （布線(xiàn)拓?fù)洌┻x項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 拓?fù)湟?guī)則定義是采用的布線(xiàn)的拓?fù)溥壿嫾s束。 Protel DXP 中常用的布線(xiàn)約束為統(tǒng)計(jì)最短邏輯規(guī)則，用戶(hù)可以根據(jù)具體設(shè)計(jì)選擇不同的布線(xiàn)拓?fù)湟?guī)則。 Protel DXP 提供了以下幾種布線(xiàn)拓?fù)湟?guī)則。 · Shortest ( 最短 ) 規(guī)則設(shè)置 最短規(guī)則設(shè)置如圖【8】 所示，從 Topology 下拉菜單中選擇 Shortest 選項(xiàng)，該選項(xiàng)的定義是在布線(xiàn)時(shí)連接所有節(jié)點(diǎn)的連線(xiàn)最短規(guī)則。  【圖 8】 最短拓?fù)溥壿?/div> · Horizontal （水平）規(guī)則設(shè)置 水平規(guī)則設(shè)置如【圖9】 所示，從 Topoogy 下拉菜單中選擇 Horizontal 選基。它采用連接節(jié)點(diǎn)的水平連線(xiàn)最短規(guī)則。 【圖9】 水平拓?fù)湟?guī)則 · Vertical （垂直）規(guī)則設(shè)置 垂直規(guī)則設(shè)置如【圖10】 所示，從 Tolpoogy 下拉菜單中選擇 Vertical 選項(xiàng)。它采和是連接所有節(jié)點(diǎn)，在垂直方向連線(xiàn)最短規(guī)則。 【圖 10】 垂直拓?fù)湟?guī)則 · Daisy Simple （簡(jiǎn)單雛菊）規(guī)則設(shè)置 簡(jiǎn)單雛菊規(guī)則設(shè)置如【圖11】 所示，從 Tolpoogy 下拉菜單中選擇 Daisy simple 選項(xiàng)。它采用的是使用鏈?zhǔn)竭B通法則，從一點(diǎn)到另一點(diǎn)連通所有的節(jié)點(diǎn)，并使連線(xiàn)最短。 【圖11】 簡(jiǎn)單雛菊規(guī)則 · Daisy-MidDriven （雛菊中點(diǎn)）規(guī)則設(shè)置 雛菊中點(diǎn)規(guī)則設(shè)置如【圖12】所示，從 Tolpoogy 下拉菜單中選擇 Daisy_MidDiven 選項(xiàng)。該規(guī)則選擇一個(gè) Source （源點(diǎn)），以它為中心向左右連通所有的節(jié)點(diǎn)，并使連線(xiàn)最短。 【圖12】 雛菊中點(diǎn)規(guī)則 · Daisy Balanced （雛菊平衡）規(guī)則設(shè)置 雛菊平衡規(guī)則設(shè)置如【圖13 】所示，從 Tolpoogy 下拉菜單中選擇 Daisy Balanced 選項(xiàng)。它也選擇一個(gè)源點(diǎn)，將所有的中間節(jié)點(diǎn)數(shù)目平均分成組，所有的組都連接在源點(diǎn)上，并使連線(xiàn)最短。 【圖13】 雛菊平衡規(guī)則 · Star Burst （星形）規(guī)則設(shè)置 星形規(guī)則設(shè)置如圖 【14】 所示，從 Tolpoogy 下拉菜單中選擇 Star Burst 選項(xiàng)。該規(guī)則也是采用選擇一個(gè)源點(diǎn)，以星形方式去連接別的節(jié)點(diǎn)，并使連線(xiàn)最短。 【圖 14 】Star Burst （星形）規(guī)則 3. Routing Rriority （布線(xiàn)優(yōu)先級(jí)別）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則用于設(shè)置布線(xiàn)的優(yōu)先次序，設(shè)置的范圍從 0~100 ，數(shù)值越大，優(yōu)先級(jí)越高，如【圖15】 所示。 【圖15】 布線(xiàn)優(yōu)先級(jí)設(shè)置 4. Routing Layers （布線(xiàn)圖）選毆區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則設(shè)置布線(xiàn)板導(dǎo)的導(dǎo)線(xiàn)走線(xiàn)方法。包括頂層和底層布線(xiàn)層，共有 32 個(gè)布線(xiàn)層可以設(shè)置，如【圖16】 所示。 【圖16】 布線(xiàn)層設(shè)置 由于設(shè)計(jì)的是雙層板，故 Mid-Layer 1 到 Mid-Layer30 都不存在的，該選項(xiàng)為灰色不能使用，只能使用 Top Layer 和 Bottom Layer 兩層。每層對(duì)應(yīng)的右邊為該層的布線(xiàn)走法。 Prote DXP 提供了 11 種布線(xiàn)走法，如【圖17】 所示。 【圖17】11 種布線(xiàn)法 各種布線(xiàn)方法為： Not Used 該層不進(jìn)行布線(xiàn)； Horizontal 該層按水平方向布線(xiàn) ;Vertical 該層為垂直方向布線(xiàn)； Any 該層可以任意方向布線(xiàn)； Clock 該層為按一點(diǎn)鐘方向布線(xiàn)； Clock 該層為按兩點(diǎn)鐘方向布線(xiàn)； Clock 該層為按四點(diǎn)鐘方向布線(xiàn)； Clock 該層為按五點(diǎn)鐘方向布線(xiàn)； 45Up 該層為向上 45 °方向布線(xiàn)、 45Down 該層為向下 45 °方法布線(xiàn)； Fan Out 該層以扇形方式布線(xiàn)。 對(duì)于系統(tǒng)默認(rèn)的雙面板情況，一面布線(xiàn)采用 Horizontal 方式另一面采用 Vertical 方式。 5 ． Routing Corners （拐角）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 布線(xiàn)的拐角可以有 45 °拐角、 90 °拐角和圓形拐角三種，如【圖18】 所示。 【圖18】 拐角設(shè)置 從 Style 上拉菜單欄中可以選擇拐角的類(lèi)型。如【圖16】 中 Setback 文本框用于設(shè)定拐角的長(zhǎng)度。 To 文本框用于設(shè)置拐角的大小。對(duì)于 90 °拐角如【圖19】 所示，圓形拐角設(shè)置如【圖20】 所示。 【圖 19】 90 °拐角設(shè)置 【圖20】 圓形拐角設(shè)置 6 ． Routing Via Style （導(dǎo)孔）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則設(shè)置用于設(shè)置布線(xiàn)中導(dǎo)孔的尺寸，其界面如【圖21】 所示。 【圖21】 導(dǎo)孔設(shè)置 可以調(diào)協(xié)的參數(shù)有導(dǎo)孔的直徑 via Diameter 和導(dǎo)孔中的通孔直徑 Via Hole Size ，包括 Maximum （最大值）、 Minimum （最小值）和 Preferred （最佳值）。設(shè)置時(shí)需注意導(dǎo)孔直徑和通孔直徑的差值不宜過(guò)小，否則將不宜于制板加工。合適的差值在 10mil 以上。 四、阻焊層設(shè)計(jì)規(guī)則 Mask （阻焊層設(shè)計(jì)）規(guī)則用于設(shè)置焊盤(pán)到阻焊層的距離，有如下幾種規(guī)則。 1 ． Solder Mask Expansion （阻焊層延伸量）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則用于設(shè)計(jì)從焊盤(pán)到阻礙焊層之間的延伸距離。在電路板的制作時(shí)，阻焊層要預(yù)留一部分空間給焊盤(pán)。這個(gè)延伸量就是防止阻焊層和焊盤(pán)相重疊，如【圖22】所示系統(tǒng)默認(rèn)值為 4mil,Expansion 設(shè)置預(yù)為設(shè)置延伸量的大小。 【圖22】 阻焊層延伸量設(shè)置 2 ． Paste Mask Expansion （表面粘著元件延伸量）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則設(shè)置表面粘著元件的焊盤(pán)和焊錫層孔之間的距離，如【圖23】 所示，圖中的 Expansion 設(shè)置項(xiàng)為設(shè)置延伸量的大小。 【圖23】 表面粘著元件延伸量設(shè)置 五、內(nèi)層設(shè)計(jì)規(guī)則 Plane （內(nèi)層設(shè)計(jì)）規(guī)則用于多層板設(shè)計(jì)中，有如下幾種設(shè)置規(guī)則。 1 ． Power Plane Connect Style （電源層連接方式）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 電源層連接方式規(guī)則用于設(shè)置導(dǎo)孔到電源層的連接，其設(shè)置界面如【圖24】 所示。 【圖24】電源層連接方式設(shè)置 圖中共有 5 項(xiàng)設(shè)置項(xiàng)，分別是： · Conner Style 下拉列表：用于設(shè)置電源層和導(dǎo)孔的連接風(fēng)格。下拉列表中有 3 個(gè)選項(xiàng)可以選擇： Relief Connect （發(fā)散狀連接）、 Direct connect （直接連接）和 No Connect （不連接）。工程制板中多采用發(fā)散狀連接風(fēng)格。 · Condctor Width 文本框：用于設(shè)置導(dǎo)通的導(dǎo)線(xiàn)寬度。 · Conductors 復(fù)選項(xiàng)：用于選擇連通的導(dǎo)線(xiàn)的數(shù)目，可以有 2 條或者 4 條導(dǎo)線(xiàn)供選擇。 · Air-Gap 文本框：用于設(shè)置空隙的間隔的寬度。 · Expansion 文本框：用于設(shè)置從導(dǎo)孔到空隙的間隔之間的距離。 2. Power Plane Clearance （電源層安全距離）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則用于設(shè)置電源層與穿過(guò)它的導(dǎo)孔之間的安全距離，即防止導(dǎo)線(xiàn)短路的最小距離，設(shè)置界面如【圖25】 所示，系統(tǒng)默認(rèn)值 20mil 。 【圖25】 電源層安全距離設(shè)置 3 ． Polygon Connect style （敷銅連接方式）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則用于設(shè)置多邊形敷銅與焊盤(pán)之間的連接方式，設(shè)置界面如【圖26】所示。 【圖26】 敷銅連接方式設(shè)置 該設(shè)置對(duì)話(huà)框中 Connect Style 、 Conductors 和 Conductor width 的設(shè)置與 Power Plane Connect Style 選項(xiàng)設(shè)置意義相同，在此不同志贅述。 最后可以設(shè)定敷銅與焊盤(pán)之間的連接角度，有 90angle(90 ° ) 和 45Angle （ 45 °）角兩種方式可選。 六、測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)規(guī)則 Testpiont （測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)）規(guī)則用于設(shè)計(jì)測(cè)試點(diǎn)的形狀、用法等，有如下幾項(xiàng)設(shè)置。 1 ． Testpoint Style （測(cè)試點(diǎn)風(fēng)格）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則中可以指定測(cè)試點(diǎn)的大小和格點(diǎn)大小等，設(shè)置界面如【圖 27】 所示。 【圖27】 測(cè)試點(diǎn)風(fēng)格設(shè)置 該設(shè)置對(duì)話(huà)框有如下選項(xiàng)： · Size 文本框?yàn)闇y(cè)試點(diǎn)的大小， Hole Size 文本框?yàn)闇y(cè)試點(diǎn)的導(dǎo)孔的大小，可以指定 Min （最小值）、 Max （最大值）和 Preferred （最優(yōu)值）。 · Grid Size 文本框：用于設(shè)置測(cè)試點(diǎn)的網(wǎng)格大小。系統(tǒng)默認(rèn)為 1mil 大小。 · Allow testpoint under component 復(fù)選項(xiàng)：用于選擇是否允許將測(cè)試點(diǎn)放置在元件下面。復(fù)選項(xiàng) Top 、 Bottom 等選擇可以將測(cè)試點(diǎn)放置在哪些層面上。 右邊多項(xiàng)復(fù)選項(xiàng)設(shè)置所允許的測(cè)試點(diǎn)的放置層和放置次序。系統(tǒng)默認(rèn)為所有規(guī)則都選中。 2 ． Testpoint Usage （測(cè)試點(diǎn)用法）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 測(cè)試點(diǎn)用法設(shè)置的界面如【圖28】 所示。 【圖28】 測(cè)試點(diǎn)用法設(shè)置 該設(shè)置對(duì)話(huà)框有如下選項(xiàng)： · Allow multiple testpoints on same net 復(fù)選項(xiàng)：用于設(shè)置是否可以在同一網(wǎng)絡(luò)上允許多個(gè)測(cè)試點(diǎn)存在。 · Testpoint 選項(xiàng)區(qū)域中的單選項(xiàng)選擇對(duì)測(cè)試點(diǎn)的處理，可以是 Required ( 必須處理 ) 、 Invalid （無(wú)效的測(cè)試點(diǎn)）和 Don't care （可忽略的測(cè)試點(diǎn)）。 七、電路板制板規(guī)則 Manufacturing （電路板制板）規(guī)則用于對(duì)電路板制板的設(shè)置，有如下幾類(lèi)設(shè)置： 1. Minimum annular Ring （最小焊盤(pán)環(huán)寬）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 電路板制作時(shí)的最小焊盤(pán)寬度，即焊盤(pán)外直徑和導(dǎo)孔直徑之間的有效期值，系統(tǒng)默認(rèn)值為 10 mil 。 2 ． Acute Angle （導(dǎo)線(xiàn)夾角設(shè)置）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 對(duì)于兩條銅膜導(dǎo)線(xiàn)的交角，不小于 90 °。 3 ． Hole size （導(dǎo)孔直徑設(shè)置）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 該規(guī)則用于設(shè)置導(dǎo)孔的內(nèi)直徑大小�？梢灾付▽�(dǎo)孔的內(nèi)直徑的最大值和最小值。 Measurement Method 下拉列表中有兩種選項(xiàng)： Absolute 以絕對(duì)尺寸來(lái)設(shè)計(jì)， Percent 以相對(duì)的比例來(lái)設(shè)計(jì)。采用絕對(duì)尺寸的導(dǎo)孔直徑設(shè)置對(duì)話(huà)框如【圖29】 所示（以 mil 為單位）。 【圖29】 導(dǎo)孔直徑設(shè)置對(duì)話(huà)框 4 ． Layers Pais （使用板層對(duì)）選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置 在設(shè)計(jì)多層板時(shí)，如果使用了盲導(dǎo)孔，就要在這里對(duì)板層對(duì)進(jìn)行設(shè)置。對(duì)話(huà)框中的復(fù)選取項(xiàng)用于選擇是否允許使用板層對(duì)（ layers pairs ）設(shè)置。 小結(jié) 本文中對(duì) Protel DXP 提供的 10 種布線(xiàn)規(guī)則進(jìn)行了介紹，在設(shè)計(jì)規(guī)則中介紹了每條規(guī)則的功能和設(shè)置方法。這些規(guī)則的設(shè)置屬于電路設(shè)計(jì)中的較高級(jí)的技巧，它設(shè)計(jì)到很多算法的知識(shí)。掌握這些規(guī)則的設(shè)置，就能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的 PCB 電路。
| 
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
