PCB的交互式与模块化布局操作

交互模式

原理图与PCB交互模式下，选中原理图中的元器件同时也会选中PCB中的元器件，相反选中PCB中的元器件也会同时选中原理图中的元器件。

  1. 在原理图窗口点击菜单栏“工具”下的“交叉选择模式”【快捷键Shift+Ctrl+X】
  2. 打开设置，点击System下的”Navigation”，在交叉选择模式部中仅勾选元件即可（不勾选网络和PIN脚）

模块化布局

模块化布局指的是按照某一功能或局部位置来布局

通过菜单栏“工具”下“器件摆放”中的“在矩形区域排列”【快捷键TOL】可以快速将一个模块排列到PCB的某个矩形区域内。

常用的命令可以按住Ctrl键点击命令项打开快捷键设置按钮，为其设置一个更方便的快捷键。

快捷键冲突是，可以右键菜单栏，点击“Customize”自定义，将冲突的命令的快捷键设置为None

tip：在进行布局时最好选中所有元器件，将其Primitives锁定。

PCB布局常用命令

  1. 元器件在拖动状态下按【L】键可以切换到顶层或底层。
  2. 元器件在拖动状态下按【Space】键可以旋转。
  3. 选中元器件【Ctrl+方向键】可以微调，【Shift+Ctrl+方向键】可以更大幅度调整。
  4. 选中多个元器件可以右键后点击“联合”中的“从选中的器件中生成联合”，联合后的元器件作为一个整体移动，彼此之间的相对位置不会变化。
  5. 放置完成的器件如果要锁定位置不允许移动，可以在属性中“Location”栏下锁定坐标。
  6. 在调整布局的时候可以隐藏飞线，按【N】点击“隐藏连接”中的“网络”
  7. 选中器件的情况下按【A】打开对齐菜单，点击“定位器件文本”，可以选择元器件编号相对于元器件的放置位置

鼠线的显示和隐藏

  1. 按【N】点击“隐藏连接”中的“网络”
  2. 点击端口或者飞线，与此相关的飞线就会隐藏
  3. 按【N】点击“显示连接”中的“网络”
  4. 点击端口或飞线，与此相关的飞线就会重新显示

不能显示和隐藏飞线

  1. 可能是颜色被设置为了不可见
    1. 按【L】键打开视图设置，在“Layer&Colors”下，”System Colors”下可以调整”Connection Lines”可见或者不可见
  2. PCB的显示方式被设为“From-To Editor”
    1. 右下角点击“Panels”，点击“PCB”，将“Nets”改为“From-To Editor”后所有飞线不可见

高亮部分飞线

  1. 右下角点击“Panels”，点击“PCB”
  2. 将“Normal”模式改为“Mask”模式
  3. 在网络列表中选择的网络会高亮显示
  4. 右键网络可以显示或隐藏其相关飞线
  5. 按住【Shift】可以快速选择多个网络
  6. 右键后弹出菜单，点击“Change Net Color”可以改变飞线的颜色
  7. 右键后弹出菜单，点击“显示替换”下的“选择的替换”可以将管脚和导线的颜色填充为与飞线相同的颜色。

tip：按【F5】可以临时关闭颜色替换，管脚和导线的颜色变回默认颜色

tip：选中多条导线后快捷键【UM】可以同时操作多条导线（交互式总线布线）

Class的创建和应用

Class就是类，同属性网络、元器件、层或差分放置在一起构成一个类别。相同属性的网络放置在一起就是网络类，90欧姆的USB差分、HOST、OTG的差分放置在一起构成90欧姆差分类，分类的目的在于可以对相同属性的类进行统一的规则约束或编辑管理。

网络类

  1. 点击菜单栏中的“设计”下的“类”【DC】
  2. 右键“Net Classes”，点击“添加类”，输入类名
  3. 把指定的网络添加到该类中
  4. 点击菜单栏中的“设计”下的“规则”，“Design Rules”，“Routing”，”Width”
  5. 右键新建一个规则，下拉菜单选择“Net Class”，再选择刚刚新建的类
  6. 设置首选宽度、最大宽度、最小宽度

差分类

差分也就是两个等大且反向的信号，利用两个信号的差值作为最终的信号来消除干扰。

  1. 点击菜单栏中的“设计”下的“类”【DC】
  2. 右键“Differential Pair Classes”，点击“添加类”，输入类名（此时差分类里是没有任何成员可添加的）
  3. 打开PCB面板，设置为“Differential Pairs Editor”模式
  4. 点击“添加”，选择正网络为”D+”，负网络为”D-“，输入名称
  5. 定义差分后可以使用“交互式差分对布线”，这样会同时对D+和D-走线

PCB布线操作

先信号，再电源，再地

交互式总线布线

  1. 从多个端口引出多条导线
  2. 选中这几条导线
  3. 点击菜单栏中“布线”下的“交互式总线布线”【UM】可以同时对多条导线操作

带网络粘贴

点击菜单栏中“编辑”下的“特殊粘贴”【EA】，勾选“保持网络名称”可以带网络粘贴

元素的显示和隐藏

快捷键【Ctrl+D】打开视图选择窗口，可以选择显示或隐藏指定元素

在属性栏中的选择过滤器下还可过滤可选择的元素

tip：删除一整条布线可以点击菜单栏中“布线”下的“取消布线”中的“网络”【UUN】

快捷键

系统默认快捷键 说明
【Ctrl+H】 物理选择
【TD】 执行DRC
【DR】 规则
【DC】 Class
【N】 网络显示关闭
【M】 移动
【S】 选择
【Q】 单位切换
【Shift+S】 单层显示
【Shift+E】 切换抓取
【UM】 多根走线
【Shift+R】 走线时忽略障碍物

自定义快捷键

滴泪

滴泪的作用

  1. 避免电路板受到巨大外力冲撞时导线与焊盘或者导线与导孔的接触点断开，也可使电路板显得更加美观。
  2. 焊接上，可以保护焊盘，避免多次焊接时焊盘脱落；生产时，可以避免蚀刻不均、过孔偏位出现的裂缝等。
  3. 信号传输时平滑阻抗，减少阻抗的急剧跳变；避免高频信号传输时由于线宽突然变小而造成反射，可使走线与元件焊盘之间的连接趋于平稳过渡化。

添加滴泪

点击菜单栏中“工具”下的“滴泪”【TE】，设置滴泪对象和滴泪范围

敷铜

局部敷铜

  1. 点击菜单栏中“放置”中的“铺铜”【PG】
  2. 绘制铺铜区域中按【TAB】设置属性
  3. 模式选为“Hatched”，线宽设置为5mail，网格间距设置为4mail，下拉菜单选择“Pour Over All Same Net Objects”铺铜会连接区域内所有相同网络，勾选“Remove Dead Copper”移除死铜（没有连接到网络的铜皮），勾选“Optimal Void Rotation”
  4. 铺铜区域设置完毕后，点击属性栏右侧的滴灌吸取对应网络

tip：可以在设置中打开“PCB Editor”，点击“Defaults”，点击“Polygon”，将上面的属性设置为默认

tip：在选取铺铜区域的时候，不要直角转向，转向时按空格键使角度大于90°

异形敷铜

可以使用转换功能铺铜

选择一个闭合形状，点击菜单栏中“工具”中的“转换”下的“从选择的元素创建铺铜”【TVG】

Cutout放置及敷铜优化

Cutout区域禁止敷铜，Cutout只针对敷铜有效，不作为独立的铜存在，放置完成后不用删除。

  • 点击菜单栏中“放置”中的“多边形铺铜挖空”
  • 针对矩形，将铺铜区域的直角边改为钝角边，可以点击菜单栏中“放置”中的“裁剪多边形铺铜”

常用规则

对象 释义 对象 释义
Track 走线 SMD Pad 表贴焊盘
TH Pad 通孔焊盘 Via 过孔
Copper 铜皮 Text 文字
Hole 钻孔 Arc 圆弧
Fill 填充 Poly 敷铜
Region 区域

间距规则

  1. 点击菜单栏中的“设计”下的“规则”
  2. 选择“Electrical”下的“Clearance”

针对所有电气对象与电路板开口、凹槽之间的最小间距推荐设置为6mil

线宽规则

PCB设计时需要用到阻抗线，对每一层的线宽要求是不一致的，同时考虑到电源特性，对电源走线线宽有特殊要求。

Width有三个值：最大线宽、首选线宽、最小线宽。系统默认值为10mil，设置的时候建议最大、最小、首选线宽设置为一样的。

点击菜单栏中的“设计”下的“规则”

  1. 点击菜单栏中的“设计”下的“规则”
  2. 选择“Routing”下的“Width”

电源线最大值推荐为60mil，最小值为8mil，首选在8-15mil之间，超过该值采取铺铜；其他所有最小值和首选值推荐为6mil

不同层内的走线可以分别在规则内设置为不同宽度

规则的使能和优先级设置

规则设计好之后，需要对规则进行使能，否则设计的规则不会生效。

  1. 点击菜单栏中的“设计”下的“规则”
  2. 点击下方的“优先级”，勾选“使能的”即可生效

tip：在走线的时候按【Shift+W】可以选择偏好线宽

过孔、阻焊及其他规则

过孔规则设置的是布线中过孔的尺寸，设置参数包括：过孔焊盘直径、过孔中通孔的直径，每个参数包括最大值、最小值、首选值。过孔直径与通孔直径差距不宜过小，否则不易加工。

常规设置为0.2mm及以上孔径，通常设置为0.3mm（12mil）。

阻焊规则设置的是焊盘到绿油的距离。在电路板制作时，阻焊层要预留一部分空间给焊盘，让绿油不至于覆盖焊盘，造成无法焊接的情况，阻焊规则就是为了放置绿油和焊盘重叠，一般设置为2.5mil。

铺铜规则

Plane铺铜规则，此规则约束的主要是常规多边形铺铜与焊盘或过孔之间的连接方式，可设置“Connect Style”、“Conductors”和“Conductor Width”，高级设置中提供3种焊盘的连接方式设置，连接方式分为：花焊盘连接、全连接、不连接。

  • 通孔焊盘连接：默认为花焊盘连接，这样散热较慢，在手工焊时不会造成虚焊。
  • 表贴焊盘连接：默认为花焊盘连接，针对某些电源网络，如需增大电流，可以单独对某个网络或某个元器件采用全连接方式。
  • Via Connect：过孔默认为全连接。

差分规则

差分走线的线宽和间距对走线的阻抗有很大的相关性，基于阻抗控制需要设定走线宽度大小和间距大小，通过设定特殊的规则来约束。

  1. 点击菜单栏中的“设计”下的“规则”
  2. 选择“Routing”下的“Differential Pairs Routing”
  3. 设置最小宽度、最大宽度、优选宽度为5mil；设置最小间隙、最大间隙、优选间隙为7mil

区域规则

区域（Room）规则设置是针对某个区域来设置规则。为了满足设计阻抗和工艺能力的要求，需要对个别区域设置特殊的线宽走线、间距

或者过孔大小等，这时可以对该区域进行特殊规则设置，常用于各类不同Pitch间距的BGA。

设置Room

菜单栏中点击“设计”中的“Room”下的“放置矩形Room”【DMR】

设置规则

  1. 点击菜单栏中的“设计”下的“规则”
  2. 选择“Electrical”下的“Clearance”
  3. 右键新建规则，条件选择为“Custom Query”
  4. 输入“WidthRoom”，选择创建的Room区域
  5. 设置间距规则，和上方同样的设置方法

如果要设置线宽规则可以将输入的函数复制到线宽规则下，其余按照线宽规则设置方法设置。

规则导入与导出

在规则设置界面右键点击任意规则，可以打开弹出菜单，选择“Export Rules”导出规则，“Import Rules”导入规则。

在导入、导出界面选择需要导入、导出的规则，快捷键Ctrl+A选择所有规则

PCB的DRC电气性能检查

  1. 点击菜单栏中“工具”下的“设计规则检查”打开设计规则检查器
  2. 勾选要检查的DRC选项
  3. 运行DRC即可检查PCB是否符设计规则

常见DRC错误

  1. Un-Routed Net Constraint: 存在开路，由于元器件没有连接到网络导致
  2. Clearance Constraint：不符合间距规则
  3. Short-Circuit Constraint：存在短路，由于不同网络的导线、铜皮连接导致
  4. Modified Polygon：修改之后的铺铜区域没有重新灌铜
  5. Width Constraint：不符合线宽规则
  6. Routing Via：过孔大小不符合规则
  7. Minimum Solder Mask Silver：不符合最小阻焊桥规则
  8. Silk To Solder Mask：丝印放到了阻焊上
  9. Net Antenna：存在线头
  10. Component Clearance Constraint：不符合器件和器件规则
  11. Height Constraint：不符合高度规则

PCB设计完成后相关

PCB尺寸大小标注

  1. 点击菜单栏“放置”中的“尺寸”下的“线性尺寸”
  2. 放置过程中按【Space】可以切换放置水平、垂直放置
  3. 属性栏设置单位、小数位、格式
  4. 尺寸标注通常与板框定义在同一层（Mechanical1）

测量

  1. 点到点的测量：点击菜单栏中“报告”选择“距离测量”【Ctrl+M】
  2. 对象到对象的测量：点击菜单栏中“报告”选择“测量”【RP】
  3. 测量线的长度：点击菜单栏中“报告”选择“测量选中对象”【RS】

器件位号丝印的调整

丝印位号用于元件摆放定位

  • 丝印位号不上阻焊，防止丝印生产后丢失
  • 丝印位号的字号推荐宽/高尺寸：4/25mil、5/30mil、6/45mil。
  • 保持方向统一性，一般一块PCB上不超过两个方向摆放，推荐字母在左或下

常见元器件参数

——贴片电容103等于10NF：即10*10^3皮法=10纳法；

——贴片电容 104等于100NF：即10*10^4皮法=100纳法；

——贴片电容105等于1UF；即10*10^5皮法=1000纳法=1微法。

——贴片电容106等于10UF；即10*10^6皮法=10000纳法=10微法。

——贴片电阻100等于10Ω；

——贴片电阻101等于100Ω；

——贴片电阻102等于1KΩ；

——贴片电阻103等于10KΩ；

——贴片电阻104等于100KΩ；