關(guan)鍵要(yao)點(dian)

• PCB設計(ji)中的設計(ji)規則和在線檢查(zha)。

• 為(wei)組(zu)件放(fang)置(zhi)和跟(gen)蹤(zong)路(lu)由(you)設置(zhi)規則和約束。

• 使用(yong)設計(ji)規則進(jin)行(xing) 3D 檢查(zha)。

像(xiang)這(zhe)樣(yang)的密集 PCB 布(bu)線需要壹套完(wan)整(zheng)的設計(ji)規則和約束來保(bao)持其(qi)井(jing)井(jing)有條

對孩(hai)子(zi)們來說，似(si)乎(hu)最(zui)難學(xue)的人生(sheng)壹課是“規則不是用(yong)來奪走(zou)妳(ni)的樂(le)趣，而(er)是(shi)用(yong)來防(fang)止妳(ni)受到傷害。” 而(er)且，即使(shi)孩(hai)子(zi)們說他們(men)理(li)解(jie)了這(zhe)壹課，下(xia)次(ci)他們(men)因(yin)為(wei)妳(ni)在街(jie)上(shang)玩(wan)耍(shua)而(er)對他們(men)大(da)喊(han)大(da)叫而(er)翻白眼(yan)時，會表明(ming)他們(men)真(zhen)的沒(mei)有。然(ran)而(er)，這(zhe)個建議(yi)不僅僅(jin)適(shi)用(yong)於(yu)兒童(tong)——它也適(shi)用(yong)於(yu)電路(lu)板(ban)布局設計(ji)師(shi)的實(shi)際應(ying)用(yong)。

PCB 設計(ji) CAD 工具內置(zhi)了設計(ji)規則和約束管理(li)系統(tong)，正(zheng)如(ru)我(wo)們(men)告訴孩(hai)子(zi)們的那樣(yang)，這(zhe)些規則是(shi)為(wei)了防(fang)止我(wo)們(men)受到傷害。由(you)於(yu)組件(jian)太(tai)靠(kao)近(jin)電路(lu)板(ban)邊(bian)緣(yuan)或(huo)由(you)於(yu)未(wei)使用(yong)適(shi)當(dang)的走(zou)線間(jian)隙(xi)而(er)導(dao)致(zhi)電路(lu)板(ban)噪音(yin)太(tai)大(da)而(er)導(dao)致(zhi)電路(lu)板(ban)制造(zao)失(shi)敗(bai)是非常令(ling)人沮(ju)喪的。設計(ji)規則到位，以確(que)保(bao)我(wo)們(men)布置(zhi)的電路(lu)板(ban)將避(bi)免(mian)這(zhe)些問題(ti)並按(an)預期運(yun)行。在(zai)本(ben)文中(zhong)，我(wo)們(men)將研(yan)究 PCB 布(bu)局的壹些關(guan)鍵設計(ji)規則，以幫助您(nin)避(bi)免(mian)這(zhe)些潛在問(wen)題(ti)。

PCB設計(ji)中設計(ji)規則和在線檢查(zha)的重要性(xing)

設計(ji)和構建功能良(liang)好的印刷電路(lu)板(ban)的難題(ti)有許(xu)多不同的部分。這(zhe)些包括(kuo)如(ru)何(he)將部件放(fang)置(zhi)在(zai)電路(lu)板(ban)上(shang)，如(ru)何(he)在部件之間(jian)布線，以及(ji)所(suo)有部(bu)件如(ru)何(he)通過電氣方式(shi)協同工作(zuo)以使(shi)電路(lu)板(ban)工作(zuo)。設計(ji)規則是(shi)為(wei)了確(que)保(bao)所(suo)有這(zhe)些部分正(zheng)確(que)地(di)組(zu)合(he)在(zai)壹起以完(wan)成拼圖(tu)。可(ke)以通(tong)過運(yun)行規則檢查(zha)命令(ling)在設計(ji)的任何部(bu)分檢查(zha)設計(ji)規則，該(gai)命令(ling)會將發(fa)現的任何問(wen)題(ti)報告(gao)給設計(ji)人員。自動(dong)在(zai)線檢查(zha)系統(tong)也使(shi)用(yong)這(zhe)些規則，這(zhe)將立即通(tong)知(zhi)設計(ji)者(zhe)他們(men)試圖移(yi)動或(huo)編(bian)輯(ji)的內容是規則不允許的。

為(wei)確(que)保(bao)PCB 制造(zao)商(shang)和組裝商(shang)可以構(gou)建電路(lu)板(ban)，可以設置(zhi)的規則的壹部分是可制造(zao)性(xing)設計(ji)或(huo) DFM 規則。其(qi)中(zhong)包(bao)括(kuo)用(yong)於(yu) PCB 制造(zao)、組(zu)裝(zhuang)和測試（DFF、DFA 和 DFT）設計(ji)的獨特規則。它們(men)包括(kuo)組(zu)件(jian)之間(jian)的距離(li)、可(ke)以放(fang)置(zhi)測(ce)試點(dian)的位置(zhi)以及(ji)其他特定於(yu)制造(zao)的規則。這(zhe)些設計(ji)規則還(hai)允許布(bu)局團(tuan)隊(dui)設置(zhi)標(biao)準(zhun)或(huo)默認的走(zou)線寬度(du), 和間(jian)距值(zhi)。這(zhe)些規則可(ke)能看(kan)起來非常基本(ben)，但(dan)它們(men)對於(yu)成功(gong)布置(zhi)電路(lu)板(ban)絕對必不可少(shao)。在線檢查(zha)系統(tong)在電路(lu)板(ban)布線時使用(yong)這(zhe)些值來防(fang)止設計(ji)人員意外連(lian)接不屬(shu)於(yu)壹起的走(zou)線，如(ru)下(xia)圖所(suo)示。

設計(ji)規則系(xi)統(tong)的另(ling)壹部分是可以作(zuo)為(wei)規則添(tian)加(jia)到設計(ji)中的電氣約束。這(zhe)些控制跟(gen)蹤(zong)路(lu)由(you)的物(wu)理屬(shu)性(xing)，以確(que)保(bao)電信號在正(zheng)確(que)的時間(jian)到達(da)目的地(di)，並(bing)且不會受到串(chuan)擾(rao)或(huo)其(qi)他信號完(wan)整(zheng)性(xing)問(wen)題(ti)的汙(wu)染(ran)。以下(xia)是壹些可(ke)以設置(zhi)的約束：

• 測(ce)量的走(zou)線長度(du)

• 匹配走(zou)線長度(du)

• 跟(gen)蹤(zong)路(lu)由(you)拓(tuo)撲(pu)

• 差分對走(zou)線路(lu)由(you)

• 用(yong)於(yu)受控阻抗(kang)布(bu)線的層規則、獨特間(jian)距和特定寬(kuan)度(du)

• 用(yong)於(yu)更寬(kuan)寬度(du)和間(jian)隙(xi)的電源網規則

• 高速信號路(lu)徑

• 跟(gen)蹤(zong)計時或(huo)調(tiao)整(zheng) 

接(jie)下(xia)來，讓我(wo)們(men)看(kan)看(kan) PCB 布局的壹些關(guan)鍵設計(ji)規則，從(cong)這(zhe)些規則應(ying)該(gai)如(ru)何(he)在原(yuan)理圖中開始。

在(zai)線 DRC 使 PCB 布(bu)局團(tuan)隊(dui)免(mian)於(yu)犯各種不同的布線錯(cuo)誤

壹組有(you)組織的設計(ji)規則和約束始於(yu)原(yuan)理圖

原(yuan)理圖應與(yu)每張紙上(shang)的電路(lu)邏(luo)輯設計(ji)流程壹起捕獲。這(zhe)不僅對於(yu) PCB 布局團(tuan)隊(dui)在(zai)電路(lu)板(ban)上(shang)布(bu)局電路(lu)時更容易(yi)遵循，而(er)且在創(chuang)建(jian)原(yuan)理圖網絡(luo)類和設計(ji)規則時，其組織也將(jiang)有(you)所(suo)幫助。大(da)多(duo)數設計(ji)系統(tong)都為(wei)用(yong)戶提(ti)供了壹種從(cong)原(yuan)理圖中創(chuang)建(jian)設計(ji)規則的方法(fa)，如(ru)果(guo)您可以使(shi)用(yong)它，您(nin)應該(gai)充(chong)分利(li)用(yong)它。例(li)如(ru)，諸如(ru)存(cun)儲器總(zong)線或(huo)阻(zu)抗(kang)控(kong)制線之類的網絡(luo)可以在(zai)網絡(luo)類中組合(he)在(zai)壹起。盡管您(nin)可以將(jiang)網絡(luo)規則應(ying)用(yong)於(yu)單(dan)個網絡(luo)，但(dan)將(jiang)壹組規則應(ying)用(yong)於(yu)整(zheng)個組要(yao)容易(yi)得多。從(cong)那(na)裏(li)您(nin)可以為(wei)布(bu)局創(chuang)建(jian)特定的走(zou)線寬度(du)和間(jian)距規則，或(huo)指定某些走(zou)線屬(shu)性(xing)，例(li)如(ru)您(nin)想要遵循的拓(tuo)撲(pu)或(huo)長(chang)度(du)。

您還(hai)應(ying)該(gai)確保(bao)所(suo)有這(zhe)些信息都準(zhun)備好從(cong)原(yuan)理圖傳遞(di)到布局。這(zhe)意味(wei)著檢查(zha)所(suo)有部(bu)件是否都(dou)已更(geng)新，規則是(shi)否(fou)到位，並將原(yuan)理圖與(yu) PCB 布局同步。這(zhe)將有助於(yu)布局團(tuan)隊(dui)使(shi)用(yong)原(yuan)理圖進行交叉探測以及(ji)網絡(luo)和引(yin)腳(jiao)的選(xuan)擇(ze)。示意圖(tu)還應(ying)包含(han)有關(guan)特定規則和布局要(yao)求的註釋和信息。有了這(zhe)些數據(ju)，設計(ji)就(jiu)可(ke)以為(wei) PCB 布(bu)局團(tuan)隊(dui)添(tian)加(jia)的其余物(wu)理規則和約束做好(hao)準(zhun)備。

使(shi)用(yong)設計(ji)規則和約束來管理(li)組件(jian)封裝之間(jian)的間(jian)距

充(chong)分利(li)用(yong) CAD 系統(tong)的 PCB 布局設計(ji)規則

每個 PCB 設計(ji) CAD 系統(tong)都有自(zi)己(ji)的方法(fa)來設置(zhi)設計(ji)規則和約束。出於(yu)我(wo)們(men)的目的，我(wo)們(men)將使用(yong) Cadence 的 Allegro PCB 編輯器(qi)中(zhong)的約束管理(li)器作(zuo)為(wei)示例(li)。

約束(shu)管理(li)器是(shi)壹個電子表格樣(yang)式(shi)的應用(yong)程序，可(ke)在(zai)原(yuan)理圖和 PCB 編輯器中(zhong)使(shi)用(yong)。在上(shang)圖(tu)中(zhong)，約(yue)束(shu)管理(li)器用(yong)於(yu)設置(zhi) PCB 裝(zhuang)配間(jian)隙(xi)。這(zhe)些值將決定每個組件(jian)與(yu)電路(lu)板(ban)上(shang)的其他組(zu)件(jian)或(huo)物(wu)體的接近(jin)程度(du)。這(zhe)對於(yu)元(yuan)件放(fang)置(zhi)至關(guan)重要(yao)，以確(que)保(bao)您的最終(zhong)電路(lu)板(ban)設計(ji)完(wan)全可(ke)制(zhi)造(zao)。在(zai)圖(tu)片(pian)中，您(nin)還可(ke)以看(kan)到可以設置(zhi)的附加裝(zhuang)配約(yue)束(shu)以及(ji)用(yong)於(yu)設置(zhi) PCB 制(zhi)造(zao)和測試設計(ji)規則的菜(cai)單(dan)選(xuan)項(xiang)。在這(zhe)裏，您將能夠(gou)指定阻(zu)焊帶(dai)、焊膏(gao)覆(fu)蓋(gai)率(lv)、絲印(yin)覆(fu)蓋(gai)率(lv)和測試點(dian)間(jian)距的規則。

在(zai)下(xia)圖中，您可(ke)以看(kan)到使用(yong)相(xiang)同的約束管理(li)器來(lai)設置(zhi)跟(gen)蹤(zong)路(lu)由(you)的設計(ji)規則。在(zai)這(zhe)種情況(kuang)下(xia)，通孔(kong)被分配給(gei)單(dan)個網絡(luo)，通過(guo)展(zhan)開(kai)菜(cai)單(dan)，您(nin)將(jiang)能夠(gou)看(kan)到更多設置(zhi)，例(li)如(ru)走(zou)線寬度(du)和間(jian)距。這(zhe)些相(xiang)同的設置(zhi)也可(ke)用(yong)於(yu)網絡(luo)類、圖層或(huo)區(qu)域(yu)。還可(ke)以添(tian)加(jia)更多約束(shu)，例(li)如(ru)走(zou)線頸(jing)縮寬(kuan)度(du)、相(xiang)同的網絡(luo)間(jian)距和差分對間(jian)距。此外，約束(shu)管理(li)器可(ke)用(yong)於(yu)設置(zhi)電氣約束，包(bao)括(kuo)以下(xia)內容：

• 信號完(wan)整(zheng)性(xing)規則

• 時間(jian)限(xian)制(zhi)

• 阻抗(kang)

• 傳播(bo)延(yan)遲(chi)

• 返回(hui)路(lu)徑

如(ru)您(nin)所(suo)見，設計(ji)規則中(zhong)可(ke)以設置(zhi)大(da)量數據(ju)，以幫助確(que)保(bao)您的電路(lu)板(ban)設計(ji)正(zheng)確(que)並(bing)且可以順利(li)制(zhi)造(zao)。然(ran)而(er)，除此之外，您還(hai)可以使(shi)用(yong)更多(duo)關(guan)鍵的 PCB 布局設計(ji)規則，我(wo)們(men)將在接下(xia)來介紹(shao)這(zhe)些規則。

在(zai) Allegro 約(yue)束(shu)管理(li)器中(zhong)顯(xian)示不同通孔(kong)分配的物(wu)理網(wang)絡(luo)約束(shu)

將(jiang)設計(ji)規則和約束提升(sheng)到新的水平

通(tong)過(guo)使(shi)用(yong) 3D 步驟模(mo)型(xing)，布(bu)局團(tuan)隊(dui)現在可(ke)以了解(jie) PCB 設計(ji)，而(er)這(zhe)在過去只(zhi)能通(tong)過(guo)機(ji)械(xie)設計(ji)系統(tong)實(shi)現。借助(zhu) CAD 工具(ju)的 3D 功能，PCB 設計(ji)人員可以更(geng)全面(mian)、更(geng)全(quan)面(mian)地(di)了解(jie)他們(men)的工作，從(cong)而(er)能夠(gou)發(fa)現意外的組件沖(chong)突和碰撞。這(zhe)些工具還(hai)使(shi) PCB 設計(ji)人員能夠(gou)導入(ru)機械(xie)設計(ji)文件，以根據(ju)整(zheng)個系統(tong)設計(ji)的其他元(yuan)素（包(bao)括(kuo)其(qi)他 PCB、電纜和系統(tong)外殼）檢查(zha)他們(men)的電路(lu)板(ban)。這(zhe)些系統(tong)還能夠(gou)通過(guo)對 3D 模型(xing)運(yun)行設計(ji)規則檢查(zha)來搜(sou)索碰撞，如(ru)下(xia)圖所(suo)示。

Cadence 的 Allegro PCB 編輯器(qi)的 3D 畫布中(zhong)的對象碰撞報(bao)告(gao)

PCB 布(bu)局的設計(ji)規則可(ke)以讓您突破技術極(ji)限(xian)，但(dan)不能越(yue)過它，從(cong)而(er)開(kai)辟壹個全新的世界(jie)。這(zhe)使您可以自(zi)由(you)地(di)考慮設計(ji)中的所(suo)有可(ke)能場(chang)景(jing)，而(er)不必擔心您的努(nu)力是(shi)否違(wei)反(fan)了設計(ji)規則。要(yao)了解(jie)有(you)關(guan)電路(lu)板(ban)設計(ji)現在如(ru)何(he)與(yu)機械(xie)設計(ji)融合(he)的更多信息，請聯(lian)系(xi)我(wo)們(men)