PCB布线互动设计优化技巧

在进行PCB布线前,先确认PCB编辑器网格的尺寸设置适合布线。如需改变网格尺寸,按下“Ctrl+G”打开“Cartesian Grid Editor(笛卡儿坐标系网格编辑器)”窗口,在“Step X”框内输入数据0.125mm,然后单击“OK”关闭窗口,如图6.2.19所示。

图6.2.19　网格尺寸设置对话框

1.单面板进行电路布线

在PCB编辑区通过查看工作区底部的“Layer Tab(PCB层选项卡)”检查都有哪些PCB层是可见的,如图6.2.20所示。

图6.2.20　PCB底部层选项卡

如有采用单面板进行布线,一般元器件在顶层放置,电路的布线和焊接在底层,所以这里介绍在Bottom Layer进行电路布线。如果Bottom Layer不可见,按快捷键“L”打开“View Configuration”属性栏,在里面选择“Layers and Colors”,然后通过单击PCB层名称旁边的按钮设置Bottom Layer可见,如图6.2.21所示。

图6.2.21　“View Configuration”属性设置界面

单击工作区底部的“Bottom Layer”选项卡来设置这一层为当前的布线层,如图6.2.22所示。

图6.2.22　“Bottom Layer”选项卡

从菜单中选择“Place”→“Interactive Routing”,或者单击工具栏中的“Interactive Routing(交互式布线)”按钮,如图6.2.23所示。鼠标指针会变成十字形,表示当前正处于交互式布线模式。

图6.2.23　工具栏中的Interactive Routing

将鼠标指针移动到接插件Y1的下端管脚的焊盘。随着移动鼠标指针接近焊盘,指针会自动吸附到焊盘中心,这是Snap To Object Hotspot(吸附到对象的常用点)特性,其可以将鼠标指针自动移到最近的电气元件上。有时吸附到对象常用点的这一特性会将鼠标错误地吸附到不想要的位置,在这种情况下,按住“Ctrl”键,可以暂时禁用这一特性。

单击或者按下“Enter”键,可以设定Y1的下端焊盘为绘制的PCB连线的起始点。移动鼠标到电阻R1的下方焊盘,然后单击,完成线路的绘制,如图6.2.24所示。

图6.2.24　PCB连线的绘制

绘制过程中,不同线路段的颜色有不同的含义,如图6.2.25所示。

图6.2.25　PCB连线的几种情况

①实心的线段:这段线已经被放置了。

②中心是阴影的线段:阴影网格的线段将要被放置,但尚未确定,如果单击,那么这段线将被绘制。

③中空的线段:这代表预测性质的线段,对最后一段线应该布在何处的预测。

通过单击确定PCB的电路连接,可以进行手动布线。对于正在绘制的电路连接,可按下“Backspace”键撤销上一步绘制的线路。沿着线路向后移动鼠标指针,未确定的连线线段会随鼠标位置寻找最短路径。

除逐个焊盘手动布线外,还可以按住“Ctrl”键单击鼠标启用自动布线功能(如图6.2.26所示)完成该电路的全部线路布线。

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图6.2.26　信号层布线完成的PCB

2.双面板进行电路布线

PCB布线也可以同时在Top Layer和Bottom Layer进行,进行双面板的布线。采用几层板进行布线是由电路密度和成本决定的,下面介绍采用双面板布线的步骤。

(1)首先,在菜单中选择“Route”→“Un.Route”→“All”清除所有的布线。

(2)与之前一样交互布线,绘制PCB连线的时候,按下小键盘上的“*”键,可以在不同的布线层之间切换。或者使用“Ctrl+Shift+滚轮”在可用的PCB层之间切换。切换布线层时,在符合布线过孔设计规则处,PCB编辑器将自动插入一个过孔。

(3)接下来,修改一条存在的线路,有以下两种方式:重布线和重排列。重布线时,不必删除已经连接好的布线重绘制连线,只要选中交互布线,然后重连线即可,设计功能中Loop Removal(循环移除)特性会自动移除所有冗余的连线段。

Loop Removal(循环移除)特性会自动移除包括过孔在内的任何冗余PCB连线段。PCB编辑器还包括网络分析仪,随着工作的过程自动分析布线的路径并移除冗余的线段。

(4)可以随时修改现有的布线。例如,需要拖拽一个线段的操作如下:

①首先,单击线段选中要布线的线段,然后挪动鼠标到要调整的线段上,鼠标指针变成四箭头形,然后按住鼠标左键,开始拉动这条线段,如图6.2.27所示。

②如果将鼠标指针放置到一个PCB布线段的中心位置,鼠标指针会变成一个特殊的形状,在该模式下可以将一条连续的线段拆成三段。

图6.2.27　拖动一条已经绘制好的线

图6.2.28　将一条绘制好的线分段

3.将PCB板进行自动布线

下面介绍如何使用软件的自动布线功能快速地完成PCB布线。

(1)在菜单中选择“Route”→“Un.Route”→“All”清除现有的所有布线,如图6.2.29所示。

图6.2.29　清除PCB中的全部布线

(2)选择菜单中的“Route”→“Auto Route”→“All”功能,软件将先调用“Situs Routing Strategies(位置布线策略)”对话框,该对话框分为两个部分:上半部分是“Routing Setup Report(布线设置报告)”,显示现有的布线规则报告;下半部分显示了可用的“Routing Strategy(布线策略)”,用于进行自动布线的策略设置。对于本PCB板设计,使用Default 2 Layer Board(默认两层板)策略,如图6.2.30所示。

图6.2.30　自动布线对话框

(3)单击在“Situs Routing Strategies”对话框中的“Route All”按钮。在“Message”面板中显示自动布线的过程,如图6.2.31所示。

图6.2.31　自动布线Message信息面板

(4)如图6.2.32所示为自动布线的PCB。自动布线器会同时在PCB板的顶层(top layer)和底层(bottom layer)进行布线,红色的线代表顶层的布线,蓝色的线代表底层的布线。自动布线器使用的PCB层会在Routing Layers这一设计规则中被设置,这一规则默认只用顶层和底层。从PCB图6.2.32可以看出,两条由接插件接在电源上的PCB线更为粗一些,这是由前面在PCB设计规则中添加的12V和GND的Width(宽度)规则所决定的。

图6.2.32　自动布线的PCB板