实验五-电路板Layout 设计
实验五电路板Layout设计
杭州电子科技大学
《通信天线实验》
课程实验报告
实验五: 电路板Layout设计
电路板Layout设计：
1.实验目的
掌握制作MWO电路板图的方法。
微波电路的设计与仿真的最终目的是制板。
有做过电路板的同学都知道，一般都要经过画原理图，仿真，画PCB板图这几个流程，设计微波电路同样如此。
2.实验内容
使用MWO从电路图创建一个图层。
它包含一下几个步骤：导入层处理文件LPF；设置数据单元和默认网格大小；导入单元库；在电路图中导入和放置数据文件；改变电路符号；绘制微带线元件；为电路元件指定板图模型；查看分层；创建ARTWORK单元；锚定层单元；在层中巧妙处理MTRACE文件；层中的Snapping功能；导出层；
实验步骤：
1、创建新项目；
2、导入层处理文件；
3、设置数据库单元和默认网格大小；
4、导入单元库（GDSII Cell Library）；
5、导入数据文件；
6、在电路图中放置数据文件；
7、改变元件符号；
8、放置层微带线、完成电路图绘制；
9、指定电路图中的ARTWORK单元；
10、查看板图；
11、锚定层单元；
12、创建一个ARTWORK单元；
13、在ARTWORK单元添加端口；
14、编辑电路，指定chip cap单元；
15、层中的MTRACE元件的连接；
16、层单元的Snapping功能；
17、导出层文件；
3.实验结果
原理图：
二维Layout：
三维Layout：。
Layout(集成电路版图)注意事项及技巧总结材料
Layout主要工作注意事项●画之前的准备工作●与电路设计者的沟通●Layout 的金属线尤其是电源线、地线●保护环●衬底噪声●管子的匹配精度一、l ayout 之前的准备工作1、先估算芯片面积先分别计算各个电路模块的面积，然后再加上模块之间走线以及端口引出等的面积，即得到芯片总的面积。
2、Top-Down 设计流程先根据电路规模对版图进行整体布局，整体布局包括：主要单元的大小形状以及位置安排；电源和地线的布局；输入输出引脚的放置等；统计整个芯片的引脚个数，包括测试点也要确定好，严格确定每个模块的引脚属性，位置。
3、模块的方向应该与信号的流向一致每个模块一定按照确定好的引脚位置引出之间的连线4、保证主信号通道简单流畅，连线尽量短，少拐弯等。
5、不同模块的电源，地线分开，以防干扰，电源线的寄生电阻尽可能较小，避免各模块的电源电压不一致。
6、尽可能把电容电阻和大管子放在侧旁，利于提高电路的抗干扰能力。
二、与电路设计者的沟通搞清楚电路的结构和工作原理明确电路设计中对版图有特殊要求的地方包含内容：（1）确保金属线的宽度和引线孔的数目能够满足要求（各通路在典型情况和最坏情况的大小）尤其是电源线盒地线。
（2）差分对管，有源负载，电流镜，电容阵列等要求匹配良好的子模块。
（3）电路中MOS管，电阻电容对精度的要求。
（4）易受干扰的电压传输线，高频信号传输线。
三、layout 的金属线尤其是电源线，地线1、根据电路在最坏情况下的电流值来确定金属线的宽度以及接触孔的排列方式和数目，以避免电迁移。
电迁移效应：是指当传输电流过大时，电子碰撞金属原子，导致原子移位而使金属断线。
在接触孔周围，电流比较集中，电迁移更容易产生。
2、避免天线效应长金属（面积较大的金属）在刻蚀的时候，会吸引大量的电荷，这时如果该金属与管子栅相连，可能会在栅极形成高压，影响栅养化层质量，降低电路的可靠性和寿命。
解决方案：（1）插一个金属跳线来消除（在低层金属上的天线效应可以通过在顶层金属层插入短的跳线来消除）。
LAYOUT设计一般规则
1. 一般规则1.1 PCB板上预划分数字、模拟、DAA信号布线区域。
1.2 数字、模拟元器件及相应走线尽量分开并放置於各自的布线区域内。
1.3 高速数字信号走线尽量短。
1.4敏感模拟信号走线尽量短。
1.5 合理分配电源和地。
1.6 DGND、AGND、实地分开。
1.7 电源及临界信号走线使用宽线。
1.8 数字电路放置於并行总线/串行DTE接口附近，DAA电路放置於电话线接口附近。
2. 元器件放置2.1 在系统电路原理图中：a) 划分数字、模拟、DAA电路及其相关电路；b) 在各个电路中划分数字、模拟、混合数字/模拟元器件；c) 注意各IC芯片电源和信号引脚的定位。
2.2 初步划分数字、模拟、DAA电路在PCB板上的布线区域(一般比例2/1/1)，数字、模拟元器件及其相应走线尽量远离并限定在各自的布线区域内。
Note:当DAA电路占较大比重时，会有较多控制/状态信号走线穿越其布线区域，可根据当地规则限定做调整，如元器件间距、高压抑制、电流限制等。
2.3 初步划分完毕后，从Connector和Jack开始放置元器件：a) Connector和Jack周围留出插件的位置；b) 元器件周围留出电源和地走线的空间；c) Socket周围留出相应插件的位置。
2.4 首先放置混合型元器件(如Modem器件、A/D、D/A转换芯片等)：a) 确定元器件放置方向，尽量使数字信号及模拟信号引脚朝向各自布线区域；b) 将元器件放置在数字和模拟信号布线区域的交界处。
2.5 放置所有的模拟器件：a) 放置模拟电路元器件，包括DAA电路；b) 模拟器件相互靠近且放置在PCB上包含TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号走线的一面；c) TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号走线周围避免放置高噪声元器件；d) 对於串行DTE模块，DTE EIA/TIA-232-E系列接口信号的接收/驱动器尽量靠近Connector并远离高频时钟信号走线，以减少/避免每条线上增加的噪声抑制器件，如电容等阻流圈和。
实验项目5--印刷电路板的布局与布线
实验项目名称：印刷电路板的布局与布线实验学时：2学生姓名：ccccc 实验地点：4-214试验时间：实验成绩：批改老师：cccc 批改时间：实验项目5 印刷电路板的布局与布线一、实验目的1、掌握元件、焊盘、导线等对象的放置方法和属性设置2、掌握PCB板进行手工布局的整个操作过程，要特别掌握电路板边框的绘制，元件封装库的加载和对布局进行调整的操作方法。
3、掌握手工布局和手工布线的操作步骤二、实验设备已安装Protel 99se软件的PC一台三、实验内容1、新建一个PCB文件，设置相对原点并观察状态栏中坐标值的变化。
2、在PCB文件中放置电阻、电容、二极管、集成电路等元件，并设置它们的属性。
3、练习放置焊盘，在放置时，注意焊盘编号的变化并设置焊盘的形状等属性。
4、练习放置过孔，仔细观察焊盘与过孔的区别，注意过孔与焊盘所在层有何不同？5、放置导线后，在导线属性对话框中修改导线的宽度和所在的层，看一看有何变化？6、练习对一条已放置的导线进行移动和拆分的操作。
7、练习将一条导线放置在顶层和底层的操作，注意添加的过孔和导线颜色的变化。
8、分别绘制导线和连线，分析一下它们的操作有何不同？9、练习放置字符串，设置字符串的内容、大小、旋转角度等参数10、练习放置特殊字符串，并显示对特殊字符串解释后的内容。
11、练习放置矩形填充和多边形平面填充，练习以上所讲各种操作，并比较这两种填充的区别。
12、练习放置三种圆弧和一种圆的方法并比较这三种方法的区别。
13、新建一个PCB文件，设置为双面板并练习切换工作层的方法。
14、设置当前原点，在机械层画出电路板的边框。
15、在PCB编辑器中，加载Advpcb.ddb\PCB Footprints.lib元件封装库，并浏览库中常用的元件的封装，如电阻类、电容类、三极管类、二极管类元件的封装。
同时理解PCB中的元件与原理图中元件概念的不同。
16、练习几种元件旋转的操作。
17、利用排列元件的操作方法，对PCB图中的元件进行对齐整理。
电路板设计实验报告
电路板设计实验报告电路板设计实验报告引言：电路板设计是电子工程师在实际应用中非常重要的一项技能。
通过设计电路板，我们可以将电子元件连接起来，实现各种功能。
本实验旨在通过实际操作，掌握电路板设计的基本原理和技巧。
一、实验目的本实验的主要目的是让学生了解电路板设计的基本流程和注意事项，培养学生的电路板设计能力和实践操作能力。
二、实验材料和设备1. 电路设计软件：本实验采用Altium Designer软件进行电路板设计。
2. 电路元件：包括电阻、电容、晶体管、集成电路等。
3. 电路板：选择合适的电路板材料和尺寸，如FR-4材料。
4. 设计工具：包括焊接工具、测试仪器等。
三、实验步骤1. 确定电路功能：首先，我们需要明确电路板的功能需求，根据需求选择合适的电路元件。
2. 绘制电路原理图：使用Altium Designer软件，根据电路功能需求，绘制电路原理图。
在绘制原理图时，需要注意元件的连接方式和引脚定义。
3. 设计电路板布局：在Altium Designer软件中，根据原理图进行电路板布局设计。
合理布局电路元件，考虑信号线的走线路径和电源线的供电路径，避免干扰和交叉干扰。
4. 进行电路布线：根据电路布局进行电路布线设计。
合理布置信号线和电源线，避免信号干扰和电源噪声。
5. 进行电路板设计规则检查：在Altium Designer软件中，进行电路板设计规则检查，确保电路板符合设计要求。
6. 生成Gerber文件：在Altium Designer软件中，生成Gerber文件，用于电路板的生产制造。
7. 制作电路板：将Gerber文件发送给电路板制造厂家，制作出实际的电路板。
8. 进行焊接和组装：将电子元件焊接到电路板上，并进行测试和调试。
四、实验结果与分析经过以上步骤，我们成功设计并制作了一块电路板。
通过测试和调试，我们验证了电路板的功能和性能。
在设计过程中，我们注意到电路布局和布线对电路性能的影响非常重要。
pcb layout电路设计的方法及主要事项解析
pcb layout电路设计的方法及主要事项解析
当今的社会对电子工程师的要求越来越高，不但会设计数字电路，还要有能力搞定模拟电路和pcb layout等。
现在我来说下在这种既含有数字电路和模拟电路的板子中的pcb layout必须注意的事项。
在这种具有AD电路的板子中，一般分为两种情况：
a、数字电路和低频模拟电路（通常是声音设计电路和射频电路）
b、数字电路和模拟电路中的高功率马达电路和继电器电路。
在这种电路设计中需要注意三个基本原则：
1、合适使用数字地和模拟地的分割;
2、电流经过最小回路回到电源;
3、拥有一个参考地平面。
如果没有注意数字地和模拟的分割情况，直接分割成两部分，会引起多种始料未及的情况，甚至会产生分割后出现的噪声更大，所以在使用地平面分割的时候，需要认真的考虑。
如果电路中反回的电流回路过大，在高频电路中会产生高的接地电感，同时也会使模拟电路收到更大的干扰。
还有一种情况是两个地平面不在一个参考平面上，当出现这种情况时，有射频微波知识可以知道，这样容易构建成双极子天线。
双极子天线模型
相信大家对于数字地和和模拟地的处理都有相应的见解，比如单点接地，多点接地，星型接地，浮地等等。
对于模拟地和数字地的连接常用电感、磁珠和0欧电阻等等方法。
首先，大家常用的是数模电分开。
但是不能简单的进行分开就万事大吉了，在模拟地和数字地分割的情况下还需要注意的事项。
模拟地数字地的连线情况一
如果在这种情况下，做pcb layout时没有注意相互间的连线，电流的流经回路会被扩大，在高频电路中，大的电流回路会产生高接地电感，这样会对模拟电路产生很大的影响和干。
PCB LAYOUT 布线设计注意要点
Resonator
Non-critical
Low current drive circuit
3. For some very sensitive analog circuit, keep its power supply separated from other digital circuit/noisy circuit will be very important
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电源布局的树状结构
Never let high current / noisy power supply connect to and pass through low current / sensitive power supply.
layout design
画一个standard cell 最重要的是要小、快、工整，必免不必要的电容效应 ( t= RC )一般而言，要达到小、快、工整最重要的是floor plan，所以在拿到电路图的一开始要先考率清楚输出入的位置再决定layout 的方式一般输出入以 1 对 1 为最常见也最为简单习惯上电路会再修改增加电路都是输出入两部份所以习惯都是将输出入的MOS放置在最两侧以方便未来的modify.其次就是1对多的输出入一般就会考虑它未来会不会再modify成其它的电路部份做优先考虑会的部份一定优先放置最外侧，可能就会将输入放在中间两两对称的输出放置在两侧，如果是多输入一输出，则还是会考虑将输出放置在最外侧以方便未来改size，增加电路优先考虑‧其次是常见的是clock互换电路，也就是 a 和 a_ 的电路其实整个电路是一样的只是clock线互换一般常见错误的 layout 是将clock的 Inverter 放置在电路中间造成由a 改成 a_ 时其它MOS会接不到换线的讯号，或是改用polygate来接线，将会影响clock的讯号速度所以最好floor plan时可以将ck_inverter放置在最外侧，换线时直接改ck_inverter的方向或layout就好了，也没有放置中间时和其它和临近的DRC Rule 问题STD layout 注意事项0. Abut 共享电源端的Source node和所有cell上下左右 1/2 的DRC Rule1. CMOS 间的diffusion 要最近 (如此CMOS反应会快)2. polygate 要少(diffusion 拉近，polygate就会相对减少)3 poly contact area 要最小4 讯号Drain node 的oxide 最好是最小面积，最多contact 数(减少电容效应，并联电阻R//R= 1/2 R)5 接VDD 和 GND的Source node 的面积可大就大点，增加电容量，contact 越多越好，减少电阻( Q=CV C= m* A/l*l)6. 量测好每一个 contact 到 contact间的oxide间距相等，达到电阻值都相同，电流量一致如: .18 制程中的 widthwidth = 1u contact=.22u[1-(0.22*2)]/4=0.14则contact 之间就有.28u间距，contact到oxide edge 就有.14u7 避免用poly gate 接线，可用poly contact 和 metel 换线就换8 .若有折根数的MOS以偶数根为主，信号端放置中间，电源端则放两侧，如此信号端的面积小速度快9 折根后的width 要先考虑9.1 大小根数对称9.2 考虑contact数量如 : z size NMOS width=3.3 ，1.2 和 0.9都可打下2颗co 数 (1) 就会折成 1.2 1.2 0.9 (可打下一颗sub-co)PMOS width=4.8 (打下3颗 co 数)(2) 就会折成 1.7 1.7 1.4(同上)(3) width= 5.0 ~> 1.8 1.8 1.49.3 考虑可以打下一颗substrate 的width10. 画完后，先检查有无Metal绕远路的现像11. 包Metal 是否过多过少 , Metal 线环绕太大圈12. 连接vdd和gnd的Metal 最好是大边对大边包，增加电流量降低电阻值13. 不同讯号和或电位的Metal 间的距离在允许下，能离远就远或分均14 . Metal 包讯号线的contact能大小边就大小边，若能多打contact就采用小边包大边15. poly endcap 一定要最短16. substrate co 最好多打，且最好能作butte，增加电荷量，电流量也会比教多，电阻也小，metal area小17. substrate co 最好接近device18. substrate co 最好贴近prbound region ，确保Abut邻近cell是没有su bstrate的问题19.pin metal 尽量不要和contact 有重迭(overlap)一起，因为该contact 比较容易溶化20.pin metal 尽量不要放置在最上和下一条grid 上，离电源端太近易有噪声电容21.pin metal area 最好是正方形(square)，刚刚大小，除非是source 和 dr ian 端，就不必遵循22. ViaBlockage 是要避免Apllo 将pin点出在contact上所加上的保护层，所以只需加在grid可能和contact overlap处就可以23. 多加上的ViaBlockage layer可能会造成 P&R 上的出pin问题，所以不要多加ViaBlackage 在metal 上24. 最后必须check所有cell是flatten 并且是Merge25. check creat contact 内的symbolic 是否被移除(remove symbol)26. check Metal Text 是否和pin metal在一起(在z cell中常发现未在一起）27. check ViaBlockage 和 pin metal 是否overlap28.About其它cell 看看有无DRC Rule29 .check pin metal 下有无metal draw layer，没有要加上30. run program of Caliber's DRC and LVS and ERC31. run program of Random 50000 cell32. 输出端的inverter 的oxide 一定要尽量小，如此输出才快33. 输出端的metal如果可以尽量和metal 包pin一样大，如此电流密度才大34. metal间的间距尽量balance 小可减少metal 电容——IC设计基础（流程、工艺、版图、器件）——1、我们公司的产品是集成电路，请描述一下你对集成电路的认识，列举一些与集成电路相关的内容（如讲清楚模拟、数字、双极型、CMOS、MCU、RISC、CISC、DSP、ASIC、FPGA 等的概念）。
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杭州电子科技大学
《通信天线实验》
课程实验报告
实验四: 电路板Layout 设计
学院通信工程学院
班级通信工程三班
学号
姓名
指导教师魏一振
年月日
实验名称：分布参数滤波器
1.实验目的
掌握制作MWO 电路板图的方法。
微波电路的设计与仿真的最终目的是制
板。
有做过电路板的同学都知道，一般都要经过画原理图，仿真，画PCB 板图这几个流程，设计微波电路同样如此实验要求：
2.实验内容
1. 创建新项目；
2. 导入层处理文件；
3. 在Options > Layout Options中设置数据库单元和默认网格大小，在Grid Spacing栏输入".1mil"，Database unit size栏输入".01mil"；
4. 导入单元库packages.gds；
5. 导入数据文件N76038a.s2p；
6. 在电路图中放置数据文件：右击项目浏览窗口中的Circuit Schematics，选择New Schematic。
显示创建新的电路对话框，输入"qs layout"并点击OK；
7. 在工具栏上点击SUB 按钮添加子电路.，选择N76038a 并设置接地类型Explicit ground node,完成接地点设置单击位于Subcircuits的滚动条，之后在电路图中放置文件；
8. 改变元件符号为FET@system.syf；
9. 根据实验电路图连接好电路原理图，如下：
10. 指定电路图中的ARTWORK单元：
双击电路窗口中的N76038a子电路元件显示元件选项对话框，单击Layout键，在Library Name选择packages ，列表中选择Alpha_212_3，然后单击OK确定；
11. 查看板图，选择Schematic > View Layout，显示层窗口，可以将所有模型移动到合适的位置，单击Snap Together；
12. 锚定层单元；
13. 创建一个ARTWORK单元，单击Layout键使之成为活动的层管理器，右击Packages 选择New Layout Cell，创建新的层单元，绘制电容的模型，并添加好方向箭头，做好后如
下：
14.编辑电路，指定chip cap单元，首先在电路中添加电容，双击电路图中的电容元件，并完成好相应设置；
15.观察做好的二维和三维layout。
3.实验结果
二维图像：
三维图像：
4. 思考题
通过此次实验，我初步掌握了制作MWO电路板图的方法，理解了相应的原理和应用，对于AWR软件的使用也更加熟练，掌握了一些小技巧，为后序的实验打下了基础。