EDA技术基础(2)--第9章PCB自动布线
EDA技术pcb板设计中布线规则
EDA技术pcb板设计中布线规则EDA技术（Electronic Design Automation）在PCB板设计中的布线规则是非常重要的，它能够帮助设计工程师在电路板布线过程中遵循一系列的电气、物理和制造规则，确保电路的可靠性、稳定性和性能。
以下是PCB板设计中常见的布线规则：1.信号完整性：-差分信号：差分信号是现代高速通信中常用的信号传输方式，要求差分信号的两条线路保持相等的长度和相反的传输延迟，以确保数据的准确传输和抗干扰性能。
-信号传输速率：正常情况下，信号的传输速率应该在PCB材料和器件的允许范围内，以减小信号损耗和时钟偏移。
-减小电磁辐射：高速信号的传输会伴随较强的电磁辐射，因此需要通过适当的布线规则来减小电磁辐射的影响。
2.电源和地面规则：-电源噪声分离：为了保持电路的稳定性和抗干扰性能，需要将不同类型的电源噪声分离，并通过适当的布线规则减小电源噪声的传播和干扰。
-地域规划：在布局和布线过程中要注意地域规划，将信号地、电源地和地面分层合理分开，并减小地线的回流路径长度，提供稳定的地面引用。
3.信号与电源线分离：-相邻信号线的距离：为了减小信号间的串扰和交叉干扰，相邻信号线之间需要保持一定的距离。
-信号与电源线的距离：为了减小信号线对电源线的干扰，信号线与电源线也需要保持一定的距离。
4.电路板布局规则：-分区：将电路板分为不同的区域，如模拟、数字和电源区域，以便优化布线和减少干扰。
-引脚排列：将相邻的引脚布置在一起，减小信号线的长度，提高布线效率和性能。
-电路板尺寸和布线宽度：根据电路的需求和规格，合理选择电路板的尺寸和布线宽度，以保证信号的可靠传输和良好的电气性能。
5.管脚和引脚布线规则：-信号和地线布线：将信号和地线布线在同一层，减小信号线的长度，提高抗干扰性能。
-信号布线：将信号线从信号源直接引出，避免与其他信号线相交或并行，减小信号干扰的可能性。
-引脚布线：将引脚连接至最近的电源或地，减小电源回路的长度，提供稳定的电源引用。
印制电路板的自动布局与自动布线
图7.6 单层显示
图8 PCB的3D预览功能
图9 创建项目元件封装库
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印制电路板的自动布局与自动布线
本章重点：
1 自动布局和自动布线的规则设置 2 自动布局和自动布线的基本方法 3 手工调整布线的方法 4 加宽电源线和地线的几种方法 5 印刷电路板图的单层显示 6 创建PCB项目元件封装库
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印制电路板的自动布局与自动布线
图图6 电路板向导
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印制电路板的自动布局与自动布线
③ 单击Next按钮，将弹出如图图7所示的选择预定义标准板对 话框。在列表框中可以选择系统已经预先定义好的板卡类型。 如选择Custom Made Board，则设计作者自行定义电路板的 尺寸等参数。
图图7 选择电路板模板
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印制电路板的自动布局与自动布线
图1 根据原理图创建网络表
本章以图图1所示电路为例，介绍印刷电路板自动布局和自 动布线的方法。
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图图1 电路原理图
印制电路板的自动布局与自动布线
新建一个设计数据库，命名为 scb.ddb。在其Document 文件夹下，建立名称为scb.sch的电路原理图文件，绘制图图 1所示电路原理图。在原理图编辑器下，选择菜单命令 Design|Create Netlist，用来生成网络表文件，网络表文件的 默认名称为。
物理边 界
电气 边界
图图4 绘制 电路板的电 气边界
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印制电路板的自动布局与自动布线
图2.4 使用向导生成电路板 ① 执行File|New命令，在弹出的对话框中选择Wizards选项 卡，如图图5所示。
图图5 新建PCB文件的Wizards选项卡
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印制电路板的自动布局与自动布线
第9章 EDA技术及应用
9.1.1 EDA技术的涵义
• 狭义的EDA技术，就是指以大规模可编程逻辑器件为 设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表 达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软 件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件 ，自动完成用软件方式设计电子系统，主要包括从硬 件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合 及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定目 标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最 终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术， 或称为IES/ASIC自动设计技术。
兰州财经大学电子工程系
• 2. 逻辑综合 • 逻辑综合就是将设计者在EDA平台上编辑输入的文
本、图形描述，根据给定的硬件结构组件和约束控 制条件进行编译、优化、转换和综合，最终获得门 级电路甚至更底层的电路描述网表文件。综合后的 网表文件具有硬件可实现性。 • 3. 适配 • 适配又称结构综合器，它的功能是将逻辑综合产生 的网表文件配置于指定的目标器件中，使之产生最 终的下载文件，如JEDEC、Jam格式的文件。
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9.2 大规模可编程逻辑器件
• 可编程逻辑器件(Programmable Logic Devices，简称 PLD)是一种由用户编程以实现某种逻辑功能的新型逻辑 器件。
• PLD 经 历 了 从 PROM 、 PLA 、 PAL 、 GAL 到 FPGA 、 ispLSI等高密度PLD的发展过程。
原理图/HDL文本编辑
综合 逻辑综合器
FPGA/CPLD适配 结构综合器
FPGA/CPLD 编程下载
时序与功 能仿真
硬件测试
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
兰州财经大学电子工程系
实现PCB高效自动布线的设计技巧和要点
实现PCB高效自动布线的设计技巧和要点现在市面上流行的EDA工具软件很多，但除了使用的术语和功能键的位置不一样外都大同小异，如何用这些工具更好地实现PCB的设计呢？在开始布线之前对设计进行认真的分析以及对工具软件进行认真的设置将使设计更加符合要求。
下面是一般的设计过程和步骤。
1、确定PCB的层数电路板尺寸和布线层数需要在设计初期确定。
如果设计要求使用高密度球栅数组(BGA)组件，就必须考虑这些器件布线所需要的最少布线层数。
布线层的数量以及层叠(stack-up)方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。
板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度，实现期望的设计效果。
多年来，人们总是认为电路板层数越少成本就越低，但是影响电路板的制造成本还有许多其它因素。
近几年来，多层板之间的成本差别已经大大减小。
在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布，以避免在设计临近结束时才发现有少量信号不符合已定义的规则以及空间要求，从而被迫添加新层。
在设计之前认真的规划将减少布线中很多的麻烦。
2、设计规则和限制自动布线工具本身并不知道应该做些什幺。
为完成布线任务，布线工具需要在正确的规则和限制条件下工作。
不同的信号线有不同的布线要求，要对所有特殊要求的信号线进行分类，不同的设计分类也不一样。
每个信号类都应该有优先级，优先级越高，规则也越严格。
规则涉及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的相互影响以及层的限制，这些规则对布线工具的*能有很大影响。
认真考虑设计要求是成功布线的重要一步。
3、组件的布局为最优化装配过程，可制造*设计(DFM)规则会对组件布局产生限制。
如果装配部门允许组件移动，可以对电路适当优化，更便于自动布线。
所定义的规则和约束条件会影响布局设计。
在布局时需考虑布线路径(routingchannel)和过孔区域。
这些路径和区域对设计人员而言是显而易见的，但自动布线工具一次只会考虑一个信号，通过设置布线约束条件以及设定可布信号线的层，可以使布线工具能像设计师所设想的那样完成布线。
pcb自动布线设置_设置线间距与宽度设置_pcb布局布线技巧
pcb自动布线设置_设置线间距与宽度设置_pcb布局布线技巧什么是布线布线意思是元器件间导线连接的布置，先布好线，将导线穿过有电气连接的引脚所在的孔，这样可以在焊接元件的同时，实现元件间的连接。
布线技巧在制作单片机的实验板时，焊位数码管时1引脚，要分别用导线引出来，接到I/O 口，管脚间距很小，对于初学者真是一大挑战。
第一次焊的时候，先把4位数码管焊在了板上，再分别在12根引脚上焊导线，这时就很麻烦了，不光在引脚上焊导线麻烦，而且走线时，也很麻烦，因为数码管的a~h并不是顺序排列的。
走线就很容易交叉。
后来想了一下，可以先布线，再焊元件，这样就很简单，很迅速了，布线具体操作先布好线，将导线穿过有电气连接的引脚所在的孔，这样可以在焊接元件的同时，实现元件间的连接。
对于引脚比较多，引脚间距小，比较密集的电子元件，如数码管等，这时一定要先将线布好后再焊元件，否则在元件密集的引脚上焊接导线很麻烦的。
这类元件一定先在万用板（面包板）上把导线先穿过引脚所在的孔，在其他地方用点焊锡把导线固定在板上。
这里可以选比较细的铜丝做导线，直接找一根由细铜丝绕成的电线，剥去绝缘皮就是现成的细铜丝导线。
将电子元件插入，在引脚上焊锡即可。
◆高频数字电路走线细一些、短一些好◆大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离（隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下在2ＫＶ时板上要距离2mm，在此之上以比例算还要加大，例如若要承受３ＫＶ的耐压测试，则高低压线路之间的距离应在 3.5ｍｍ以上，许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。
）◆两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避兔相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。
◆走线拐角尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角同是地址线或者数据线，走线长度差异不要太大，否则短线部分要人为走弯线作补偿◆走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的PCB。
PCB自动步线基本步骤
PCB单层板自动步线基本步骤1.(注意:画原理图时先添加库C:\Program Files\Design Explorer 99 SE\ Library\Sch\ Protel DOS Schematic Libraries.ddb然后在Protel DOS Schematic V oltage Regulators.lib中调用MC7805T) 2.新建PCB文档,取名字和原理图对应.如:zidongbuxian.pcb设置原点,在机械层设置长1700mil,宽850mil的电路板,然后切换到keep out layer禁止布线层,画比机械层稍微小点点的尺寸的矩形框..3.装载PCB库International Rectifiers.ddb和Advpcb.ddb(装载方法见以前的训练纸张)4.将页面切换到原理图,运行Design/Update PCB(更新pcb),在弹出的对话框中的将倒数第二小框的钩去掉.5.①切换到PCB页面,设置自动布局的参数,Tools/Preferences/Display,将String的值改为4-6.②执行菜单Edit/Origin/Reset,将自己设置的原点恢复为绝对原点.,接着执行菜单Tools/Auto Placement/Auto Placer进行自动布局,在弹出的菜单中选择第一中方式Cluster Placer(群集式布局方式)适合元件少的,多的可以选择第二中方式布局.然后参考PCB图进行手工布局,调整元件位置.③Design/Ruler,单击Routing/Routing Layers(布线层),在单击Properties(属性)将Top Layers 设置为no used,将bottom layers设置为any或者默认不改,单击OK退出.如果是双层板, Top Layers和bottom layers必须设置为相反的布线方向. 其他参数可默认.6. 自动布线:执行菜单命令Auto Route All对整个电路板进行步线.如果有些地方没布好,在用手工步线,进行修改.对电源输入和电压输出可以通过手动方法来添加焊盘和引线.原理图1利用同步器装入网络表:图2自动步线和手工步线参考图3注意:此步骤只是最基本的,省略了很多步线前的准备步骤,其实最难最重要的是自动步线前某些参数的设置准备工作.。
PCB自动布线方法和操作技巧
一、PCB自动布线的设计方法和步骤1. 新建一个工程，设计好原理图2. 新建一个PCB文件（用向导）3. 设置环境参数：（1）设置栅格尺寸；（2）设置板层4. 自动布线前的准备（1）Design—Update PCB Document PCB（2）Validate Change 校验改变（3）Execute Change 执行更新（4）Close5. 元件的预布局（1）将PCB板右下方的图，移到PCB板中；（2）布置元件位置；（3）Locked某些元器件6. 元件的自动布局Tools—Component Placement—Auto Place7. 自动布线（1）Auto Route—Setup（2）选Default 2 Layer Board（3）Edit Rules 设置线宽Routing—With—With 设置为20mil（4）运行自动布线Auto Route—ALL Route ALL 8. 修改调整二、PCB布线操作技巧1、转换单位：在PCB中View---Toggle Units2、查看元器件封装：在SCH中Tools---Footprint manager3、元件对齐：在PCB中选中元件，点右键—Align—选择对齐方式的符号4、设计规则检查：在PCB中Tools---design rule check给出错误报告5、刷新：在PCB中View---Refresh（如显示有断线，可显示完整）以下是PCB布线操作：6、全部重新布线：Tools---Un-Rout---All 变为飞线7、网络布线：Auto Rout---Net（光标为十字，选中网络）8、撤销网络布线：Tools---Un-Rout---Net9、单根布线：Auto Rout--- connection10、面积布线：Auto Rout---Area11、元件布线：Auto Rout---Component12、验证PCB设计：Tools—Design Rule Ckeck单击Run Design Rule Ckeck。
最新EDA技术基础(2)第8章 PCB手工布线ppt课件
2.自定义电路模板
以 下 以 自 定 义 3000mil×2500mil 的
矩形板为例，说明自定义电路模板的方
法。
启动制板向导，选中创建自定义模
板选项
，进入自定义模
板状态，屏幕弹出图8-15所示的电路模
板参数设置对话框，主要参数如下。
图8-15 电路板参数设置
⑴板的类型设置。有3种选择，即Rectangular（矩形）、 Circular （ 圆 形 ） 和 Custom （ 自 定 义 ） ； 主 要 参 数 有 Width （宽度）、Height（高度）和Radius（半径，圆形板）。
Minimum Track Size设置最小导线宽度；Minimum Via Width 设置过孔的最小外径；Minimum Via Hole Size设置过孔的最小 内径；Minimum Clearance设置导线之间的最小间距。
⑻所有设置完毕，单击【Next】按钮，屏幕弹出结束模板 设计对话框，单击【Finish】按钮完成PCB模板设计。设计完成 的PCI32位的PCB模板如图8-14所示。
0.5mm。
⑶在工作层设置中选中Keep Out Layer复选框，然后用鼠
标单击工作区下方标签中的
，将当前工作层设置为
Keep Out Layer。
⑷执行Place→Line放置连线，一般从工作区的左下角开始，
定义一个闭合PCB边框，以此边框作为电路板的尺寸，如图8-3
所示。此后，放置元件和布线都要在此边框内部进行。
⑷同样方法绘制好其他连线。 用这种快捷键的方法比用移动光 标的方法最突出的优点是定位准确， 顶点可靠闭合，且不会在顶点产生 45°斜面。
图8-4 定义位置坐标
8.2.2 使用制板向导创建PCB板
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4.显示已装入的元件
导入元件后，在工作区中一般看不到导入的元件，这是因 为没有对元件进行有效的显示。执行View→Fit Document显示 整个文档，屏幕将显示已导入的所有元件，如图9-8所示。
9.1 从原理图到印制板
以下采用图8-1所示的单管放大电路原理图为例进行说明 PCB的自动设计，图中的元件封装设置为：电阻为AXIAL0.3、电 容为RB.2/.4、三极管为TO-92A。进行PCB自动布线前，应在原 理图编辑器中产生该电路的网络表。
9.1.1 通过网络表文件装载元件
在Keepout Layer规划好印制板后，执行菜单Design→Load Nets载入在原理图设计中生成的网络表文件，屏幕弹出一个对 话框，单击【Browse】按钮选择网络表文件（*.net），载入网 络表，如图9-1示，单击【Execute】按钮，将网络表文件中的 元件调到当前印制板中，如图9-2所示。
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PCB自动布线流程
PCB自动布线就是通过计算机自动将原理图中元件间的逻辑 连接转换为PCB铜箔连接，PCB的自动化设计实际上是一种半自 动化的设计过程，还需要人工的干预才能设计出合格的PCB。
PCB自动布线的流程如下。 ⑴绘制电路原理图，生成网络表。 ⑵在PCB99SE中，规划印制板。 ⑶装载原理图的网络表。 ⑷自动布局及手工布局调整。 ⑸自动布线参数设置。 ⑹自动布线。 ⑺手工布线调整及标注文字调整。 ⑻输出PCB图。采用打印机或绘图仪输出电路板图。
下面以图9-3所示的二极管检波电路为例来说明在载入网络 表时出错的修改方法。
图示电路中，二极管的封装设置为DIODE0.4，电阻的封装 设置为AXIAL0.3，电容的封装设置为RB.1/.2。
在SCH编辑器中，绘制好电Create Netlist生成网络表文件。
本例中，在原理图中将电容封装改为RB.2/.4，重新生成 网络表，解决电容封装的错误；在PCB编辑器中将二极管焊盘 编号A、K改为1、2，并重新装载网络表文件，此时所有错误消 失。
9.1.3 通过“更新PCB”方式由原理图产生PCB文 件
Protel99 SE中可以通过“更新PCB”方式由原理图直接产 生PCB文件，本节介绍具体的操作方法。
EDA技术基础（第2版）
机械工业出版社同名教材 配套电子教案
第9章 PCB自动布线
本章要点 9.1 从原理图到印制板 9.2 元件自动布局 9.3 布线规则设置与自动布线 9.4 PCB设计技巧 9.5 印制板输出
本章要点
● PCB自动布线的流程 ● 网络表文件的调用与元件匹配 ● 元件自动布局及调整 ● 自动布线参数设置及自动布线 ● DRC检查与网络表比较 ● PCB输出
从图中可以看出，所有元件
的管脚上都有网络飞线连接，元
件整齐地排列在PCB工作区中，
由于此时PCB上还没有设置禁止
一般在布线中对电源线和地线都要加粗一些，所以图中针 对电源线和地线增加了布线指示标记，预先进行布线规则设置。
2.设置PCB布线指示属性
双击PCB布线指示标记，屏幕弹出图9-5所示的布线指示 属性对话框，用于设置印制导线宽度、过孔直径、优先级、布 线层设置等布线规则内容，对话框主要参数如下。
Track Width：用于设置布线的线宽，默认为10mil。 Via Width：设置过孔尺寸，默认为50mil。 Topology： 设 置 PCB 上 当 前 导 线 的 走 线 方 式 ， 默 认 为 Shortest（最短连线方式）。 Priority：设置PCB上当前导线的布线优先权 ，默认为 Medium（中级）。 Layer：设置PCB上布线的板层，默认为Undefined（未定 义板层），板层可以在信号层、电源层和多层中进行选择，图 中选择Bottom Layer。 以上参数设置好后，单击【OK】按钮确认。 至此，原理图中的设置完毕，可以通过“更新PCB”方式 由原理图直接产生PCB文件。
进入PCB99SE，规划印制板后，执行菜单Design→Load Nets，屏幕弹出装载网络表对话框，选中刚生成的网络表文件， 出现图9-3所示的装载信息。
由图中可知，装入网络表后共发现5个错误，由于在电路 图中已经进行过ERC检验，因此错误不是电气连接上的问题， 而是在于原理图元件与PCB封装的不匹配所引起，这种错误称 为网络宏错误，分为警告和错误两类。
图9-2中，载入的元件都散开排列在禁止布线边框之外（在 Protel99SE SP6之前的版本中，元件堆积在光标处），布线前 还必须进行自动布局。
9.1.2 装载网络表文件出错的修改
要保证装载的网络表正确，牵涉到的因素很多，最主要的 是元件封装是否存在、网络表是否正确及原理图的元件与PCB中 的元件封装的管脚之间是否匹配。
1.在原理图中放置PCB布线指示标记
在原理图绘制中，通过放置PCB布线指示的方式，针对某些 连线预先设置印制导线宽度、过孔直径、优先级设置等布线规 则内容，这些参数设置可以包含在Protel2格式的网络表中，在 PCB设计时自动生效。
在SCH99SE中，执行Place→Directive→PCB Layout，或单 击图标 ，系统进入放置PCB布线指示状态，光标上带着一个 红色的布线指示标记 ，将光标移动到要放置标记的线路上， 单击鼠标左键放置PCB布线指示，如图9-4所示。
3.通过“更新PCB”方式调用元件 在原理图编辑器中执行菜单Design→Update PCB，系统将 产生一个新PCB文件，如果当前项目文件中已经存在PCB文件， 系统弹出图9-6所示的对话框，要求选择需要更新的PCB文件。 单击【Apply】按钮，系统将更新选中的文件；单击【Create a new document】按钮，系统将自动产生一个新PCB文件。