對于PCB的設(shè)計， AD提供了詳盡的10種不同的設(shè)計規(guī)則，這些設(shè)計規(guī)則則包括導(dǎo)線放置、導(dǎo)線布線方法、元件放置、布線規(guī)則、元件移動和信號完整性等規(guī)則。根據(jù)這些規(guī)則， Protel DXP進(jìn)行自動布局和自動布線。很大程度上，布線是否成功和布線的質(zhì)量的高低取決于設(shè)計規(guī)則的合理性，也依賴于用戶的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。

對于具體的電路可以采用不同的設(shè)計規(guī)則，如果是設(shè)計雙面板，很多規(guī)則可以采用系統(tǒng)默認(rèn)值，系統(tǒng)默認(rèn)值就是對雙面板進(jìn)行布線的設(shè)置。

本章將對Protel DXP的布線規(guī)則進(jìn)行講解。

6.1 設(shè)計規(guī)則設(shè)置

進(jìn)入設(shè)計規(guī)則設(shè)置對話框的方法是在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6-1所示的PCB Rules and Constraints Editor(PCB設(shè)計規(guī)則和約束 ) 對話框。

圖6-1 PCB設(shè)計規(guī)則和約束對話框

該對話框左側(cè)顯示的是設(shè)計規(guī)則的類型，共分10類。左邊列出的是Desing Rules( 設(shè)計規(guī)則 ) ，其中包括Electrical (電氣類型)、 Routing (布線類型)、 SMT (表面粘著元件類型)規(guī)則等等，右邊則顯示對應(yīng)設(shè)計規(guī)則的設(shè)置屬性。

該對話框左下角有按鈕Priorities ，單擊該按鈕，可以對同時存在的多個設(shè)計規(guī)則設(shè)置優(yōu)先權(quán)的大小。

對這些設(shè)計規(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。可以在左邊任一類規(guī)則上右擊鼠標(biāo)，將會彈出如6-2所示的菜單。

在該設(shè)計規(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)則以報告文件的方式給出。 圖6 — 2設(shè)計規(guī)則菜單

下面，將分別介紹各類設(shè)計規(guī)則的設(shè)置和使用方法。

6.2 電氣設(shè)計規(guī)則

Electrical (電氣設(shè)計)規(guī)則是設(shè)置電路板在布線時必須遵守，包括安全距離、短路允許等4個小方面設(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)線時，元件焊盤和焊盤之間、焊盤和導(dǎo)線之間、導(dǎo)線和導(dǎo)線之間的最小的距離。

下面以新建一個安全規(guī)則為例，簡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6-3所示。

圖6-3 新建規(guī)則

系統(tǒng)將自動當(dāng)前設(shè)計規(guī)則為準(zhǔn)，生成名為Clearance_1的新設(shè)計規(guī)則，其設(shè)置對話框如圖6-4所示。

圖6-4 新建Clearance_1設(shè)計規(guī)則

( 2 )在Where the First object matches選項(xiàng)區(qū)域中選定一種電氣類型。在這里選定Net單選項(xiàng)，同時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，其中括號里也會出現(xiàn)對應(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也代表同樣的長度單位。

( 5 )單擊Close按鈕，將退出設(shè)置，系統(tǒng)自動保存更改。

設(shè)計完成效果如圖6-5所示。

圖6-5 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- 6所示。

圖6-6 短路是否允許設(shè)置

3 ． Un-Routed Net (未布線網(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)布線是否成功，如果不成功，將保持用飛線連接。

4 ． Un-connected Pin (未連接管腳)選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置

對指定的網(wǎng)絡(luò)檢查是否所有元件管腳都連線了。

6.3 布線設(shè)計規(guī)則

Routing (布線設(shè)計)規(guī)則主要有如下幾種。

1 ． Width (導(dǎo)線寬度)選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置

導(dǎo)線的寬度有三個值可以供設(shè)置，分別為Max width (最大寬度)、 Preferred Width (最佳寬度)、 Min width (最小寬度)三個值，如圖6-7所示。系統(tǒng)對導(dǎo)線寬度的默認(rèn)值為10mil ，單擊每個項(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)線寬度。

圖6 -7 設(shè)置導(dǎo)線寬度

2. Routing Topology (布線拓?fù)?選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置

拓?fù)湟?guī)則定義是采用的布線的拓?fù)溥壿嫾s束。 Protel DXP中常用的布線約束為統(tǒng)計最短邏輯規(guī)則，用戶可以根據(jù)具體設(shè)計選擇不同的布線拓?fù)湟?guī)則。 Protel DXP提供了以下幾種布線拓?fù)湟?guī)則。

Shortest ( 最短 ) 規(guī)則設(shè)置

最短規(guī)則設(shè)置如圖6-8所示，從Topology下拉菜單中選擇Shortest選項(xiàng)，該選項(xiàng)的定義是在布線時連接所有節(jié)點(diǎn)的連線最短規(guī)則。

圖6 -8 最短拓?fù)溥壿?/p>

Horizontal (水平)規(guī)則設(shè)置

水平規(guī)則設(shè)置如圖6- 9所示，從Topoogy下拉菜單中選擇Horizontal選基。它采用連接節(jié)點(diǎn)的水平連線最短規(guī)則。

圖6-9 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6-10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)，在垂直方向連線最短規(guī)則。

圖 6-10 垂直拓?fù)湟?guī)則

Daisy Simple (簡單雛菊)規(guī)則設(shè)置

簡單雛菊規(guī)則設(shè)置如圖 6-11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)，并使連線最短。

圖 6-11簡單雛菊規(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6-12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)，并使連線最短。

圖 6-12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6-13所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Daisy Balanced選項(xiàng)。它也選擇一個源點(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，并使連線最短。

圖 6-13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6-14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源點(diǎn)，以星形方式去連接別的節(jié)點(diǎn)，并使連線最短。

圖 6-14 Star Burst (星形)規(guī)則

3. Routing Rriority (布線優(yōu)先級別)選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置

該規(guī)則用于設(shè)置布線的優(yōu)先次序，設(shè)置的范圍從0~100 ，數(shù)值越大，優(yōu)先級越高，如圖6-15所示。

圖 6-15 布線優(yōu)先級設(shè)置

4. Routing Layers (布線圖)選毆區(qū)域設(shè)置

該規(guī)則設(shè)置布線板導(dǎo)的導(dǎo)線走線方法。包括頂層和底層布線層，共有32個布線層可以設(shè)置，如圖6-16所示。

圖 6-16 布線層設(shè)置

由于設(shè)計的是雙層板，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。每層對應(yīng)的右邊為該層的布線走法。

Prote DXP提供了11種布線走法，如圖6 -17所示。

圖 6-17 11 種布線法

各種布線方法為： Not Used該層不進(jìn)行布線； Horizontal該層按水平方向布線 ;Vertical該層為垂直方向布線； Any該層可以任意方向布線； Clock該層為按一點(diǎn)鐘方向布線； Clock該層為按兩點(diǎn)鐘方向布線； Clock該層為按四點(diǎn)鐘方向布線； Clock該層為按五點(diǎn)鐘方向布線； 45Up該層為向上45 °方向布線、 45Down該層為向下 45 °方法布線； Fan Out該層以扇形方式布線。

對于系統(tǒng)默認(rèn)的雙面板情況，一面布線采用 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

布線的拐角可以有45 °拐角、 90 °拐角和圓形拐角三種，如圖6－18所示。

圖 6－18 拐角設(shè)置

從Style上拉菜單欄中可以選擇拐角的類型。如圖6 －16中Setback文本框用于設(shè)定拐角的長度。 To文本框用于設(shè)置拐角的大小。對于90 °拐角如圖6－19所示，圓形拐角設(shè)置如圖6－20所示。

圖 6－19 90 °拐角設(shè)置

圖 6－20 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)置布線中導(dǎo)孔的尺寸，其界面如圖6－21所示。

圖 6 －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)置時需注意導(dǎo)孔直徑和通孔直徑的差值不宜過小，否則將不宜于制板加工。合適的差值在10mil以上。

6.4 阻焊層設(shè)計規(guī)則

Mask (阻焊層設(shè)計)規(guī)則用于設(shè)置焊盤到阻焊層的距離，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)計從焊盤到阻礙焊層之間的延伸距離。在電路板的制作時，阻焊層要預(yù)留一部分空間給焊盤。這個延伸量就是防止阻焊層和焊盤相重疊，如圖6 — 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 6 — 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和焊錫層孔之間的距離，如圖6 — 23所示，圖中的Expansion設(shè)置項(xiàng)為設(shè)置延伸量的大小。

圖 6 — 23 表面粘著元件延伸量設(shè)置

6.5 內(nèi)層設(shè)計規(guī)則

Plane (內(nèi)層設(shè)計)規(guī)則用于多層板設(shè)計中，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6 — 24所示。

圖 6 — 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)線寬度。
Conductors 復(fù)選項(xiàng)：用于選擇連通的導(dǎo)線的數(shù)目，可以有 2 條或者 4 條導(dǎo)線供選擇。
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)置電源層與穿過它的導(dǎo)孔之間的安全距離，即防止導(dǎo)線短路的最小距離，設(shè)置界面如圖6 — 25所示，系統(tǒng)默認(rèn)值20mil。

圖 6 — 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之間的連接方式，設(shè)置界面如圖6 — 26所示。

圖 6 — 26 敷銅連接方式設(shè)置

該設(shè)置對話框中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)定敷銅與焊盤之間的連接角度，有90angle(90 ° ) 和45Angle ( 45 °)角兩種方式可選。

6.6 測試點(diǎn)設(shè)計規(guī)則

Testpiont (測試點(diǎn)設(shè)計)規(guī)則用于設(shè)計測試點(diǎn)的形狀、用法等，有如下幾項(xiàng)設(shè)置。

1 ． Testpoint Style (測試點(diǎn)風(fēng)格)選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置

該規(guī)則中可以指定測試點(diǎn)的大小和格點(diǎn)大小等，設(shè)置界面如圖6 — 27所示。

圖 6 — 27 測試點(diǎn)風(fēng)格設(shè)置

該設(shè)置對話框有如下選項(xiàng)：

Size文本框?yàn)闇y試點(diǎn)的大小， Hole Size文本框?yàn)闇y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試點(diǎn)放置在元件下面。復(fù)選項(xiàng)Top 、 Bottom等選擇可以將測試點(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 (測試點(diǎn)用法)選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置

測試點(diǎn)用法設(shè)置的界面如圖6 — 28所示。

圖 6 — 28 測試點(diǎn)用法設(shè)置

該設(shè)置對話框有如下選項(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)上允許多個測試點(diǎn)存在。
Testpoint 選項(xiàng)區(qū)域中的單選項(xiàng)選擇對測試點(diǎn)的處理，可以是Required ( 必須處理 ) 、 Invalid (無效的測試點(diǎn))和 Don't care (可忽略的測試點(diǎn))。

6.7 電路板制板規(guī)則

Manufacturing (電路板制板)規(guī)則用于對電路板制板的設(shè)置，有如下幾類設(shè)置：

1. Minimum annular Ring (最小焊盤環(huán)寬)選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置

電路板制作時的最小焊盤寬度，即焊盤外直徑和導(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)線夾角設(shè)置)選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置

對于兩條銅膜導(dǎo)線的交角，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。可以指定導(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以絕對尺寸來設(shè)計， Percent以相對的比例來設(shè)計。采用絕對尺寸的導(dǎo)孔直徑設(shè)置對話框如圖6 — 29所示(以mil為單位)。

圖 6 — 29 導(dǎo)孔直徑設(shè)置對話框

4 ． Layers Pais (使用板層對)選項(xiàng)區(qū)域設(shè)置

在設(shè)計多層板時，如果使用了盲導(dǎo)孔，就要在這里對板層對進(jìn)行設(shè)置。對話框中的復(fù)選取項(xiàng)用于選擇是否允許使用板層對( layers pairs )設(shè)置。

小結(jié)

本章中，對Protel DXP提供的10種布線規(guī)則進(jìn)行了介紹，在設(shè)計規(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)計中的較高級的技巧，它設(shè)計到很多算法的知識。掌握這些規(guī)則的設(shè)置，就能設(shè)計出高質(zhì)量的PCB電路。

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總結(jié)

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