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2. 自动布线以后,还要用手工布线对PCB的走线进行调整。
2.4.2 自动布线
手工布线结束以后,剩下的网络就交给自动布线器来自布。选择Tools->SPECCTRA,启动
Specctra布线器的接口,设置好DO文件,按Continue就启动了Specctra布线器自动布线,结
束后如果布通率为100%,那么就可以进行手工调整布线了;如果不到100%,说明布局或手工
布线有问题,需要调整布局或手工布线,直至全部布通为止。
2.4.3 注意事项
a. 电源线和地线尽量加粗
b. 去耦电容尽量与VCC直接连接
c. 设置Specctra的DO文件时,首先添加Protect all wires命令,保护手工布的线不被自动
布线器重布
d. 如果有混合电源层,应该将该层定义为Split/mixed Plane,在布线之前将其分割,布完
线之后,使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜
e. 将所有的器件管脚设置为热焊盘方式,做法是将Filter设为Pins,选中所有的管脚,修
改属性,在Thermal选项前打勾
f. 手动布线时把DRC选项打开,使用动态布线(Dynamic Route)
2.5 检查
检查的项目有间距(Clearance)、连接性(Connectivity)、高速规则(High Speed)和
电源层(Plane),这些项目可以选择Tools->Verify Design进行。如果设置了高速规则,
必须检查,否则可以跳过这一项。检查出错误,必须修改布局和布线。
注意:
有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出
错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次。
2.6 复查
复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置;还
要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦
电容的摆放和连接等。复查不合格,设计者要修改布局和布线,合格之后,复查者和设计者
分别签字。
2.7 设计输出
PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件。打印机可以把PCB分层打印,便于设计者和复查
者检查;光绘文件交给制板厂家,生产印制板。光绘文件的输出十分重要,关系到这次设计
的成败,下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。
a. 需要输出的层有布线层(包括顶层、底层、中间布线层)、电源层(包括VCC层和GND
层)、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(包括顶层阻焊和底层阻焊),另外还
要生成钻孔文件(NC Drill)
b. 如果电源层设置为Split/Mixed,那么在Add Document窗口的Document项选择Routing,
并且每次输出光绘文件之前,都要对PCB图使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜;如
果设置为CAM Plane,则选择Plane,在设置Layer项的时候,要把Layer25加上,在Layer25
层中选择Pads和Viasc. 在设备设置窗口(按Device Setup),将Aperture的值改为199
d. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上
e. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、
Text、Line
f. 设置阻焊层的Layer时,选择过孔表示过孔上不加阻焊,不选过孔表示家阻焊,视具体情
况确定
g. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改动
h. 所有光绘文件输出以后,用CAM350打开并打印,由设计者和复查者根据“PCB检查表”检
查
过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。
简单的说来,PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看,过孔可以分成两类:一是
用作各层间的电气连接;二是用作器件的固定或定位。如果从工艺制程上来说,这些过孔一
般又分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印
刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接,孔的
深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到
线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型工艺完成,在过孔形
成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板,可用于实
现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现,成本较低,所以绝大
部分印刷电路板均使用它,而不用另外两种过孔。以下所说的过孔,没有特殊说明的,均作
为通孔考虑。
从设计的角度来看,一个过孔主要由两个部分组成,一是中间的钻孔(drill hole),二是
钻孔周围的焊盘区,见下图。这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然,在高速
,高密度的PCB设计时,设计者总是希望过孔越小越好,这样板上可以留有更多的布线空间,
此外,过孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带
来了成本的增加,而且过孔的尺寸不可能无限制的减小,它受到钻孔(drill)和电镀
(plating)等工艺技术的限制:孔越小,钻孔需花费的时间越长,也越容易偏离中心位
置;且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如,现在正常的
一块6层PCB板的厚度(通孔深度)为50Mil左右,所以PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达
到8Mil。
二. 过孔的寄生电容
过孔本身存在着对地的寄生电容,如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的
直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间,降低了电路的速度。举
例来说,对于一块厚度为50Mil的PCB板,如果使用内径为10Mil,焊盘直径为20Mil的过孔,
焊盘与地铺铜区的距离为32Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致
是:C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,这部分电容引起的上升时间变化量
为:T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。从这些数值可以看出,尽管单个过
孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显,但是如果走线中多次使用过孔进行层间
的切换,设计者还是要慎重考虑的。
三. 过孔的寄生电感
同样,过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感,在高速数字电路的设计中,过孔的寄生
电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,减弱
整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感:
L=5.08h[ln(4h/d)+1]
其中L指过孔的电感,h是过孔的长度,d是中心钻孔的直径。从式中可以看出,过孔的直径
对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面的例子,可以计算出
过孔的电感为:L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信号的上升时间是
1ns,那么其等效阻抗大小为:XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已
经不能够被忽略,特别要注意,旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔,这
样过孔的寄生电感就会成倍增加。
四. 高速PCB中的过孔设计
通过上面对过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB设计中,看似简单的过
孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,
在设计中可以尽量做到:
1. 从成本和信号质量两方面考虑,选择合理尺寸的过孔大小。比如对6-10层的内
存模块PCB设计来说,选用10/20Mil(钻孔/焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的
板子,也可以尝试使用8/18Mil的过孔。目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了。对
于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗。
2. 上面讨论的两个公式可以得出,使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄
生参数。
3. PCB板上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量不要使用不必要的过孔。
4. 电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会
导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗。
5. 在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚
至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。
当然,在设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况,也有的
时候,我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。特别是在过孔密度非常大的情况下,可能会
导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽,解决这样的问题除了移动过孔的位置,我们还可以
考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。
问:从WORD文件中拷贝出来的符号,为什么不能够在PROTEL中正常显示
复:请问你是在SCH环境,还是在PCB环境,在PCB环境是有一些特殊字符不能显示,因为那时保
留字.
问:net名与port同名,pcb中可否连接
答复:可以,PROTEL可以多种方式生成网络,当你在在层次图中以port-port时,每张线路图可
以用相同的NET名,它们不会因网络名是一样而连接.但请不要使用电源端口,因为那是全局
的.
问::请问在PROTEL99SE中导入PADS文件, 为何焊盘属性改了
复:这多是因为两种软件和每种版本之间的差异造成,通常做一下手工体调整就可以了。
问:请问杨大虾:为何通过软件把power logic的原理图转化成protel后,在protel中无法
进行属性修改,只要一修改,要不不现实,要不就是全显示属性?谢谢!
复:如全显示,可以做一个全局性编辑,只显示希望的部分。
问:请教铺銅的原则?
复:铺銅一般应该在你的安全间距的2倍以上.这是LAYOUT的常规知识.
问:请问Potel DXP在自动布局方面有无改进?导入封装时能否根据原理图的布局自动排开?
复:PCB布局与原理图布局没有一定的内在必然联系,故此,Potel DXP在自动布局时不会根
据原理图的布局自动排开。(根据子图建立的元件类,可以帮助PCB布局依据原理图的连
接)。
问:请问信号完整性分析的资料在什么地方购买
复:Protel软件配有详细的信号完整性分析手册。
问:为何铺铜,文件哪么大?有何方法?
复:铺铜数据量大可以理解。但如果是过大,可能是您的设置不太科学。
问:有什么办法让原理图的图形符号可以缩放吗?
复:不可以。
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