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从原理图过渡到布局的技巧

通过PCB层堆叠将原理图数据传输到布局中

在你的房子里重塑一个房间是一个常见的项目,许多房主采取。他们会花很多时间想象他们想要的东西,挑选颜色和配件,以及购买新的家具和电器。但在所有这些准备工作之后,为了让梦想成为现实,最终还是要有人开始施工。如果没有抡起锤子,锯下几块2 × 4的木板,所有的计划都将付之一炬。

在PCB设计领域,我们也有类似的过程。电路板首先作为示意图开始,用逻辑符号和绘制的网线来说明电路。尽管原理图确实对组件和网络进行了建模,以创建它们的连接性,但它并不是实际的硬件设计。

在过去,大多数电气工程师会创建他们的原理图,然后将其发送给其他人进行物理布局。然而,时代变了,越来越多的工程师除了捕获原理图外,还开始自己做PCB布局。现在PCB布局过程的一部分是将设计数据从原理图过渡到布局。如果这是你发现自己面临的工作,这里有一些关于数据传输过程的技巧以及一些通用的PCB布局信息可以帮助你。

捕获逻辑和布局PCB之间的区别

如果你花时间只和PCB原理图,而不是电路板布局,你可能没有意识到这两个环境是多么的不同。原理图上的逻辑是可视化的,必须清晰地创建,以便其他人可以阅读和使用。

虽然在创建原理图时,整洁确实很重要,但它并不像PCB布局中的整洁和精度那么重要。如果你在一个示意图中有两个相互重叠的符号,你会得到一个混乱的示意图。但两个组件重叠在一个布局将创造一个巨大的问题,制造板,它可能无法建成。

另一个区别是,示意图符号通常必须放在网格上,以便容易地将网连接到它们的引脚上。然而,在布局方面,这些引脚最终可能会脱离网格,这取决于组件的构建方式。在CAD系统中,一些物理部件根本不匹配正常的工作网格,并且布局工具被设计为与离网格的引脚和连接一起工作。同样,布局的关键是保持可制造的间隙,而原理图需要整洁和网格上的可读性。

也许设计师进入PCB布局的最大转变是开始从三维角度思考。虽然拥有3D布局工具确实有助于进行三维思考,但我指的是对设计的感知;将一个人的观点从简单的原理图上的符号放置到有深度的实际板上需要考虑。例如,在原理图中,您将为设计创建高速逻辑,但在布局中,您将实际设计高速板。这将包括配置您的层堆叠,以创建带状线结构,将高速传输线夹在两个平面层之间,以获得最佳的信号完整性性能。

现在,使用3D布局工具,特别是具有2D和3D交叉探测、弯曲区域可视化和碰撞检测等功能的工具,您不必让3D图像完全停留在您的想象中。与快板3D画布您可以放心地检查您的设计,并直观地显示外壳保护和机械团队与您一起工作。

Allegro设计入口示意图和属性编辑器

编辑选定原理图部分的属性

准备将你的设计从原理图过渡到布局

为了有一个干净的布局数据库,你需要确保你的原理图是干净的,准备好了。这里有一些步骤,你应该通过,以确保你已经准备好过渡到布局:

  • 完整的示意图这并不一定意味着在设计过程中原理图不会改变,毕竟ECO是一种生活方式。但这确实意味着,该原理图应该是未来的改变不会完全改变布局的意图。

  • 生产部分:确保在布局之前已经更新了原理图上的所有临时和发展部分。如果您无法做到这一点,请确保留出空间来容纳可能仍在进行中的任何PCB占位变化。

  • 重复的线路:检查并删除在复制和粘贴操作期间创建的任何不需要的电路,同时捕获原理图。最后一件事,你想在布局是试图适合的部分在板上,不属于那里在第一个地方。

  • 文本确保所有必要的公司标识文字、设计说明、网络名称和参考标志都正确无误。

  • 设计规则检查(drc)即使你的原理图不需要像布局那样遵循物理间隙规则,它仍然需要正确地捕获其连接。大多数原理图捕获工具提供drc来帮助您查找原理图中的问题,下面您可以看到Cadence Allegro中的原理图捕获菜单示例。在将数据传输到布局之前,请确保运行这些检查并纠正原理图中的任何问题。

在Allegro Design Entry工具中的DRC菜单

节奏快板中的DRC设置菜单

使用这两种工具,PCB数据转换过程

现在您的原理图已经完成并通过了检查,是时候将信息输入到布局数据库中了。为了完成布局到原理图的转换,您需要执行以下一些任务:

  • PCB的足迹:为了成功地为布局数据库生成原理图中的网络列表连接,您将需要PCB占地面积数据。如果您已经使用在线组件符号创建了原理图,那么很可能已经下载了包含该符号的足迹数据。但是,如果您的原理图有来自其他来源的符号,则需要检查这些符号是否指向正确的足迹。您还需要确保这些内存占用数据文件可供PCB数据库访问。如果没有,你要么把它们拉到设计中,要么自己构建它们。

  • 创建网络列表:所有不同的原理图工具都有不同的实现机制,但其过程本质上是相同的。在为特定的原理图和布局数据库设置了配置之后,您将开始从原理图创建PCB网表。该网表通常包含布局数据库的以下数据:

    • 具有引用指示符和占用空间名称的组件。

    • 销信息。

    • 从引脚到引脚的网络连接。

    • 组件和净属性。

    • 设计规则和高速约束。

  • 创建PCB布局数据库:如果不存在,则需要创建一个新的布局数据库。这一过程将包括以下任务:

    • 创建一个板轮廓和层堆叠。

    • 拉入或构建PCB占地面积和其他所需的设计对象,如过孔。

    • 设置电路板的参数和附加设计规则。

  • 导入网表:在PCB布局数据库中,您现在将导入刚刚在原理图中创建的网表。同样,不同的工具将有不同的机制来实现这一点,但是将网表连通性注入布局数据库的最终目标是相同的。

  • 检查错误即使进行了所有的设置和原理图检查,仍然可能存在一些您没有预料到的数据库问题。这方面的一个经典例子是一个原理图符号,它没有与物理占用相同数量的引脚。这是组件上未使用引脚的常见情况,它可能对电路板的最终操作没有任何影响。但为了避免在设计布局过程中不断弹出警告,最好现在就纠正它。

祝贺您,此时您应该已经成功地将原理图连接数据传输到PCB布局中。现在可以开始在布局中放置部件并对其进行路由。

3D布局底部的截图

布局上的组件,放置和路由

为了得到最好的结果,使用最强大的工具

PCB布局涉及许多步骤,并同步布局的原理图只是第一步。除了位置和路线,您还将管理电路板的配电网络,并设计规则,以满足PCB制造,组装和测试的要求。您还将处理高速设计约束,并最终将布局数据传输回原理图,以便更新和注释参考指示符和其他设计信息。

如果你想了解更多关于Cadence如何帮助你的设计过程,我们有大量的在线资源供你学习重要的主题,如:

所有这些都是从这些基础开始的:知道如何正确地构建你的原理图,并充分利用布局工具。

为了成功地完成这些任务,您需要最先进和最强大的工具PCB设计系统可用。Allegro PCB Designerfrom Cadence具有我们在这里讨论的所有功能,并且可以在您的下一个设计中使用。它不仅会为您提供所需的原理图和布局工具,而且Allegro还会让您访问电路仿真和电源和信号完整性分析工具,以及许多其他特性和功能。

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