跳到主要内容

PCB设计中的网格管理,以达到最大效果

你能捕捉到什么

  • PCB设计中使用网格的起源。

  • 使设计网格为您在原理图捕获和PCB布局工作。

  • 设计给你两个世界最好的工具。

一个类似城市的电路板的3D插图

PCB设计CAD工具中使用的网格与城市网格平面图有一些相似之处

在网格上建造城市的做法已经存在很长时间了,可以追溯到公元前17世纪的巴比伦等古代地方。设计城市的原则,使用街区或地段之间的直线街道和相交的直角今天仍然在使用。网格化的城市以更容易步行、导航和当新的城市街区添加时的适应性而闻名。

有趣的是,网格化的城市规划给其居民带来的好处与在PCB设计CAD工具中使用网格的好处非常相似。有了CAD工具设计网格,您可以更容易地处理部件和网络,找到您的方法在设计周围,并根据需要添加新的电路。当然,还有许多其他的好处,我们将看看在PCB设计中管理网格如何利用这些好处,以帮助您进行设计。

寻找网格原点

找到网格的起源通常需要在PCB设计工具中打开一个菜单,但与其立即跳到工具中,不如让我们先从历史上看看网格。使用网格纸并不是什么新鲜事。我记得当我还是个孩子的时候,我看着爸爸在那张有线条的漂亮的纸上画出电子符号、后院棚屋的图表,甚至是火车模型的布局。使用网格纸来绘制示意图是很自然的,这样可以保持符号大致相同的大小和对齐。画在餐巾纸上的电路的波浪状外观可能有某种有机的魅力,但有时很难读懂。

由于最初的PCB设计是手工制作的,所以使用网格进行布局是非常关键的。设计师要做的第一件事是将一张透明网格材料放在光台上,然后在上面铺上多层聚酯薄膜来创建设计。以网格为基础,设计师将用胶带粘住称为娃娃的形状,以代表第一层聚酯薄膜上的组件。接下来,用彩色铅笔在洋娃娃上面的聚酯薄膜层上绘制轨迹。最后,洋娃娃的衬垫和彩色铅笔线将被定制尺寸的不透明点和胶带覆盖,用于光还原。所有这些工作都在透明网格的指导下进行,以确保保持正确的大小和间距。

早期的CAD工具大多基于网格系统,因此将手工粘贴布局转换为PCB设计工具对设计师来说是一个相当正常的过程。然而,一些早期的系统在能力和功率方面受到限制,它们的网格设置和操作非常基础。这给设计师带来了很多头疼的问题,他们有时会直接关闭网格,这导致在整个设计过程中出现更多的DRC错误。幸运的是,今天使用的工具,如原理图捕获和Cadence Allegro中的PCB布局系统,有大量的网格选项,使PCB设计师的任务更容易。让我们首先看看管理网格设置如何有助于原理图捕获。

Cadence原理图捕获工具中的网格显示菜单的截图

Cadence Allegro原理图捕获系统中的网格显示菜单

PCB设计中的网格管理如何帮助您设计原理图

有几种合适的方法网格的管理可以帮助您在从库符号开始的原理图捕获工具中工作。你的原理图的基础将是你放在上面的符号,它们必须是准确的。这些符号不仅必须正确地创建它们的外观和电气属性,而且还必须在原理图环境中正确地设置它们。这包括一些东西,如它们被绘制的大小,它们的电气属性,当然还有它们的网格设置。

必须设置符号的引脚网格设置,以便符号引脚正确地落在原理图表网格上。改变引脚网格设置可能会迫使零件改变其在原理图上的比例,这是不可取的。因此,重要的是要有一个符号标准,以便您的所有符号位置彼此匹配,并且所有用户都可以轻松地从您的公司库中提取这些符号。大多数原理图捕获系统已经为其符号引脚网格设置了默认设置,几乎适用于所有情况。这个默认设置还使它更容易与供应商符号和第三方库服务连接。有关设置原理图库的更多信息,请参阅以下内容原理图符号规则。

您还可以设置网格,并在处理原理图表时控制网格的显示方式。通过操纵这些设置,你可以帮助自己放置符号和画网。网格可以显示为点或线,也可以设置为引脚网格的多个。如果您不想看到网格,甚至可以禁用它的显示。所有这些设置都可以帮助你创建原理图,以及这本电子书理解图表可以给你更多有用的信息。

接下来,我们将研究PCB布局,其中网格可以帮助您完成基本的手动放置和路由任务,也可以用于更高级的任务,如自动对齐组件。

PCB布局和使网格为您工作

与原理图一样,PCB布局的基础是您为其创建的组件用地模式占用。您可以根据需要设置所使用的单元,并指定一个网格设置,以便轻松地从组件数据表中重新创建占位。

通过在工作时根据需要更改网格,您可以轻松地将大头针、文本或其他对象移动到正确的位置。大多数工具,如Cadence Allegro,也会提供额外的功能,如设置网格范围和偏移量。这将帮助您精确地放置对象,您也可以在编辑对象时手动输入对象的确切位置值。

一旦你的PCB足迹库准备好了,你就可以准备好放置和路由你的设计,管理你的网格也可以是一个真正的帮助。PCB布局网格可以帮助您进行以下设计:

  • 位置:设置放置网格可以帮助你以最好的模式组织你的组件。许多设计人员也会在布局过程中根据他们所使用的组件组来改变他们的网格,以获得与电路密度相匹配的最佳部件布局。路由网格通常与放置网格分离,这使您能够设置部件之间的路由通道。

  • 间距:系统的设计规则会警告你不要把组件或轨迹彼此放得太近。然而,使用网格将帮助你更快地放置和路由,因为当你遇到一个网格外的对象时,不必不断地重新调整你的工作。五密线和空间将非常容易布线使用五密网格保持他们的间距正确。

  • 对齐:使用网格可以帮助您对齐组件的位置,这将最终为您在板上提供更多的空间。一长排终端电阻可能会丢弃其他部件的放置或路由通道,如果他们没有彼此对齐。正如你可以在上面的视频中看到的,Cadence Allegro的高级放置实用程序将与网格一起工作到下一个水平。通过向用户提供自动对齐组件位置的能力,您可以获得完美对齐的组件,就像您将它们全部手动放置在网格上一样。

一旦你习惯了管理你的网格,你就可以把你的位置和路径效率提高到一个更高的水平。欲知更多有关提高印刷电路板布局效率的其他方法,请参阅以下电子书:

Cadence Allegro PCB Designer中的3D PCB布局截图

使用正确定义的网格有助于生成这样的PCB布局

PCB设计工具,给你最好的两个世界

正如我们所看到的,学习管理PCB设计网格的最佳方法将给您带来最佳的总体结果。您可以保持您的设计整齐有序,而不需要经常纠正小小的DRC错误,并且您可以放心,您的库符号和足迹将与您的示意图和布局相匹配。

关键是使用最佳质量的PCB设计工具,旨在给他们的用户最大的动力和灵活性。这些工具不仅为您提供了原理图捕获和PCB布局所需的网格选项,而且还提供了许多其他特性和功能。

最好的一个PCB设计系统是高性能设计和仿真工具的Cadence家族。快板PCB设计者具有我们在这里讨论的所有不同的网格功能。使用Allegro,您将能够设置您的原理图或布局与自定义网格,这将给您的优势,您需要在复杂的PCB设计。

如果你想了解更多关于Cadence如何为你提供解决方案,跟我们和我们的专家团队谈谈