整个PCB设计的流程可分为5大部分,即原理图sch、布局layout、走线router、覆铜和验证、生产文件输出cam,每一部分又包含很多细节。需要指出的是 原理图和pcb布局布线一般意义上两个不同的工种,类似web开发中前端和后台开发。有经验的后台虽然也可以做些前端的工作,但毕竟不如专业的前端熟悉。同理原理图一般是由对电子和元器件很熟悉的硬件工程师完成,然后普通的layout工程师依据原理图进行布局布线,layout工程师一般都会了解些电路以看懂原理图,但一般并不专业去画原理图。
在一些小公司,就像web开发前后端不严格区分,都由一个人搞定类似,小公司的pcb原理图和layout一般也是个人完成。当然这其中很多是在方案公司给出的参考原理图之上修改。对于复杂的项目,让一个人去搞前后端或者一个人完全进行原理图和pcb布局布线就有些牵强了。
SCH
原理图即用一些符号和连接关系表示实际元件电气连接原理。该阶段仅用于表示元件间的连接关系,不涉及实际的电路板制造细节。基于此,该阶段需要和产出的内容为:
1、原理图符号封装和库
能够表示元器件的符号,由一个图形和连接在外面的管脚组成。需要注意的是,这时侯的符号形状和实际的元器件形状、大小没有直接关系,你可以随便画个形状表示实际的元件。唯一需要限定的是该符号的引脚数量必须和实际元件管脚数一致,这个符号是给人看的,只要方便人区分不同的元件即可,哪怕所有的元件都用在里面写上元件类型的方块表示,都是可以的。这些图形符号保存在符号库里。
我们需要完成电路图中所有元件的符号封装,这些符号可以提前建立,也可以在需要的时候建立。另外对于公用的符号可以从软件的系统库调用,也可以从其它原理图直接保存到自己的库。
2、模块电路分拆布局、连线
有了元件的原理符号,这时候就可以根据实际的元器件连接原理,按照模块电路进行画图,连接各个器件。同一页中的连接器件可以直接用线连接,不方便连接或在不同页但相连的器件可以使用网络符号或总线表示连接关系。(连线和网络符号都代表网络)
特别的对于多功能IC,由于其引脚众多,原理图中的形状又和实际没有多大关系,此时可以将这种IC比如CPU划分成多个逻辑电路,分别和各个功能模块连接,只要保证分割后的原理符号和实际的pcb封装管脚对应即可。
3、模拟仿真
4、网表输出或同步到pcb
在确认各器件在原理上连接关系正确后,需要输出一些内容到PCB软件,以便进行和实际电路板制造关系密切的器件布局和布线操作,这些内容即网络表。一般可以导出网表再导入或者直接从原理图软件同步到laylout软件。
需要注意的是,在将网表导入到pcb布局软件前,必须满足两个条件,一是在原理图中要为每个元件分配好pcb符号封装 二是所分配的pcb符号封装在layout软件的库中一定已经存在。网表导入pcb的过程,可以认为是将元件间的网络连接关系导入到pcb软件中,不变的是连接关系,改变的时元件的符号表示,因为在pcb软件中,元件的符号表示需要和实际的器件在形状和大小等方面必须对应。
在pcb软件导入网表后,剩下的就是在pcb软件中进行布局和布线等操作。
5、原理图打印、BOM输出
该操作一般是在原理图等功能全部完成,基本确定不需要再修改电路原理时进行。一个是可以打印原理图方便进行部门间审查等,另外就是确定需要采购的元件清单,将bom表给到采购人员进行电子元件的采购。
Layout
6、PCB符号封装和库
元件在pcb布局、布线软件中的符号表示。在这里,元件的符号和管脚必须和实际器件一致,包括符号形状、大小、管脚长度、间距等参数,需要严格根据器件手册datasheet画出。
对于公用的符号可以从软件的系统库调用,也可以从其它PCB图直接保存到自己的库。
7、电路板框和模块电路分拆
此时,我们需要确定电路板的形状和大小。可以直接用pcb软件的画板框功能画出,对于复杂的板框,需要使用cad等专业结构图软件画好,然后导入到pcb中。一般我们需要板框图、正面结构、底面结构3个关联的图,分别导入top层和常规层。cad中的板框图需要是闭合图形。
有了板框,导入网表后,元件是堆叠在一起的,我们需要首先使用分散元件功能将元件全部打散,此时所有元件按类型排列在板框一侧。
接下来,可以开启原理图和pcb软件同步,在原理图中选中某个模块电路的全部元件,在pcb中再次打散所选元件,并移动到某处,最终将各个模块的电路元件清晰的分开,方便识别和布局。
8、布局参数设置
在正式布局前,可以设置和优化一些参数,使得布局工作清晰、方便。常用的设置如下:
将地线和电源飞线隐藏,管脚用某种颜色表示方便区分。
将重要的信号线等网络用特殊颜色表示
设置栅格单位为毫米和设计、显示大小,方便拖放
各层的元件、标签、2d线 颜色设置,一般把不需要的先隐藏掉
隐藏不需要的层,一般保留顶层、底层、结构、丝印、装配
9、元件布局
该操作即确定元器件在电路板上的实际放置位置,器件位置允许在后面的布线阶段根据需要进行微调。布局操作一般按按先模块再整体的策略。模块中优先摆放核心或重要器件,另外如果参考结构图中规定了元件的位置,则优先考虑。
元件的相对位置一般根据原理图中的连接关系确定,需要说明的是,原理图中元件的位置和pcb中元件的实际摆放位置关系不大,具体元件的布局需要遵循一些原则:
连线尽可能短
性能满足的情况下,元件布局尽量美观,不杂乱
尽量使元件直连,避免交叉,少用过孔
滤波电容要靠近IC管脚
布局常用技巧:
旋转元件:ctrl+r或在移动的情况下按tab
切换层的可见性:(顶层及相关)z t sst adt n ,(底层及相关) z b ssb adb n,(所有)z*或zz ,(飞线隐藏)zu
整组旋转:layout中右键组旋转90度或创建组或者在router中直接选中旋转
Router
覆铜和DRC验证
常用技巧:
切换覆铜显示模式 :po (循环改变)
切换实时drc检查:防止错误:drp,关闭检查:dro,提示:drw
drc验证时要使全部pcb可见
CAM
来源:oschina
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