Protel 99 SE原理图与PCB设计及仿真 第9章

在这里，我们主要重点介绍几种常见规则 的设置并熟练掌握，对其它的一些规则有一定 的了解和认识。
9.1 设计规则概述
设计规则(Design Rule)是设计电路板的基本规则，不管是手动布线还是自动 布线，在布线之前都需要对电路板的布线设计规则进行设置。布线规则的设置 是否合理将直接影响到布线的成功率，所以在自动布线前，首先需要设置布线 规则，布线规则的设置一般取决于用户实际的电路设计经验。
9.7 测试点规则
Protel 99SE中的测试点规则，包括测试点 样式(Test point Style)、测试点用法(Test point Usage) 。
9.8 与制造有关的规则
1、最小焊盘规则
最小焊环限制规则用
于设定焊盘和过孔的环 形铜膜的最小宽度，该 规则的主要目的是防止 焊盘和过孔的铜膜过窄 而受到损坏。其中x表 示焊盘或者过孔的外环 半径，y表示其内环半 径，二者之差x-y就是 最小包环厚度。
9.9 高速线路规则
高速线路规则主要包括：平行线段限制规则、 长度限制规则、匹配网络长度规则、雏菊链支 线长度限制规则、在SMT下过孔限制规则和最 大过孔数限制规则，主要用于多层电路板的自 动布线。
9.10 布局规则
布局规则主要包括：Room定义规则、 元件布放间距规则、元件布放方向规则和 允许布放层规则，下面将重点对元件布放 间距规则进行介绍。
5、布线拐角规则
该规则用于设置导线的拐弯方式，本设置只有在自动 布线时才有效，手动布线时不受该规则的约束。
6、布线过孔样式规则
该规则用于设置自动布线时的过孔类型。在该对话框 中，显示了所以设置的过孔规则的名称、适用范围、最小 过孔直径、最大过孔直径、参考过孔直径、最小宽度、最 大宽度、参设置自动布线使用的板层上的铜模线的方向，一般来 说，Horizontal 和Vertical 方式用于双面板和多面板的布线，其他几 种用于单面板的布线。为减少线路之间的串扰和互感，在本设计中， Top Layer采用Horizontal走线，Bottom Layer采用Vertical走线。
1、线宽规则
布线宽度设 计规则表示电路 板在布线过程中 是否允许小于最 小导线设置宽度 的导线或大于最 大导线设置宽度 的导线存在，适 用于在线DRC或 运行DRC设计规 则检查的自动布 线过程。
2、布线拓扑规则
该规则用于设置飞线生成的拓扑规则。
3、布线优先级规则
该规则用于设置布线的优先级，布线的优先级规则控 制网络布线的先后顺序。
2、锐角限制规则
该规则用于设置铜模导线夹 角的最小值。铜膜线都是用 铜箔刻出来的，如果夹角值 过小，会造成恶劣的影响： 一方面会导致拐角尖端被蚀 刻掉的情况发生，不利于电 路板的制作；另一方面会导 致传递信号的质量恶化，因 此需要限制铜膜线夹角的最 小值，一般来说，尽量使锐 角限制规则的夹角不小于 90°。
2、阻粘扩张规则(Paste Mask Expansion)
该规则用于设置助焊层相对于SMD器件焊盘的伸展程度， 助焊层的焊盘大小要大于器件的焊盘大小，所以用此来设置 两者之间的最大允许值，一般设置为2mil。
9.6 平面层规则
Protel 99SE中的平面层规则，包括电源 层连接样式(Power Plane Connect Style)、 电源层间距规则(Power Plane Clearance)、 多边形连接样式(Polygon Connect Style)。
9.12 PCB设计规则检查
（1）线与线、线与焊盘、线与过 孔、焊盘与过孔、过孔与过孔之间的 距离是否合理。
（2）电源线和地线的宽度是否合 适，在PCB中是否还有能让地线加宽 的地方。
（3）对关键的信号线是否采取最 佳措施，如长度最短、加保护线、输 入线及输出线被明显地分开。
（4）模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。 （5）后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。 （6）对一些不理想的线是否进行修改。 （7）在PCB上是否加有工艺线，阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合 适，字符标志是否压在器件焊盘上。 （8）多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出容易造成 短路。
9.4 SMD封装规则
1、SMD到电源层规则
该规则用于设置电源层中的SMD焊盘和过孔之间的 最短布线长度。
2、SMD瓶颈规则
该规则用于设置表面贴片元器件的焊盘宽度和导线 比例限制规则。
9.5 阻焊规则
1、阻焊扩张规则(Solder Mask Expansion)
该规则用于设置在焊盘和过孔之间相对于焊盘大小的多 余量， 一般设置为2mil。
4、未连接引脚规则
电气规则中 的Unconnected Pin（未连线引 脚规则）用于 设定检查元件 的引脚是否存 在没有连线的 情况（引脚悬 空）。
9.3 布线规则
布线即用导线连接已完成布局的元 器件，连线一般需要尽可能的短。在布 线的时候需要设置安全间距、短路限制 设计规则、布线宽度、多边形连接方式 等。
9.2 电气规则
Protel 99SE中的电气规则，包括Clearance(安全间距 规则)、Short-circuit(短路规则)、Un-Route net(未布线 网络规则)、Un-connected Pins(未连线引脚规则)，下面 分别进行介绍。
1、间距规则
安全间距规则用于限制图件间距的最小值，使图件之 间不会因为过近而产生相互干扰。所谓安全间距，也就是 具有导电性质的图件之间的最小间距，通常包括导线与导 线(Track to Track)、导线与过孔(Track To Via)、过孔与过 孔(Via to Via)、导线与焊盘(Track to Pad)、焊盘与焊盘 (Pad to Pad)、焊盘与过孔(Pad to Via)等之间的最小间距。 一般情况下，我们可以选择8mil-12mil在有强电的情况下， 要将间距选大一些，避免被击穿。
本章重点
1、电气规则； 2、布线规则环境参数的设置； 3、SMT封装规则； 4、阻焊规则； 5、平面层规则； 6、测试点规则； 7、与制造相关的规则； 8、高速电路规则； 9、布局规则； 10、信号完整性规则； 11、PCB设计规则。
本章主要介绍PCB的设计规则，包括电气规 则，布线，布局规则，高速电路设计规则，信 号完整性规则等，只有熟练掌握了这些设计规 则，才能设计出高性能的电路板。
3、孔尺寸限制规则
如果焊盘或者过孔的孔 径太大的话，不仅焊接时消 耗的焊锡增多，还会造成焊 接效果变差、焊点电阻增大 等问题；如果焊盘或过孔的 孔径过小的话，则易造成元 件管脚不易放入、无法再加 入焊锡使其固定等问题，因 此必须限制孔径在一定范围 内。此项规则设置为孔径范 围：1mil-100mil。
第9章 PCB设计规则与信号分析
本章内容
9.1 设计规则概述 9.3 布线规则 9.5 阻焊规则 9.7 测试点规则 9.9 高速线路规则 9.11 信号完整性规则
9.2 电气规则 9.4 SMD封装规则 9.6 平面层规则 9.8 与制造相关的规则 9.10 布线规则 9.12 PCB设计规则检查
1、元件布放间距规则
本规则设定元器件
的最小间距。选择此 规则后，单击右下角 的Properties按钮，出 现元件布放间距规则 属性对话框。Scope 用于设置本规则的适 用范围，Gap显示的 最小间距，Mode显示 的是检查的模式。
9.11 信号完整性规则
信号完整性规则主要包括：信号激励规则、 下降沿过冲规则、上升沿过冲规则、下降沿下 冲规则、上升沿下冲规则、网络阻抗规则、信 号高电平规则、信号低电平规则、上升沿延迟 时间规则、下降沿延迟时间规则、上升沿的斜 率规则、下降沿的斜率规则和电源网络规则
2、短路规则
电气规则中的short-circuit短路规则用于设定是 否允许某两个图件短路。在实际电路板设计过程中， 比如有几个地网络之间需要短接到一点，如果设计 中有这种网络短接的需要，必须为此添加一个新的 规则，在该规则中允许短路。
3、未布线网络规则
电气规则中的 Un-routed Net未布 线网络规则用于设 定检查网络布线是 否完整。设定该规 则后，设计者可根 据它检查设定范围 内的网络是否布线 完整，我们按照默 认设置添加一个规 则，即对所在板子 的所有网络都检查 布线的完整性。