Altium Designer 21 (九)PCB设计的布线操作

文章目录

一、鼠线的打开与关闭二、层的管理 1、层的打开与关闭 2、层的颜色设置

三、元素的显示与隐藏四、多根走线的操作五、PCB设计中的敷铜处理 1、局部敷铜 2、异形敷铜 3、敷铜脚本 4、全局敷铜 5、设计中的敷铜-Cutout

六、PCB扇孔原则 扇孔推荐及缺陷做法 扇孔拉线

七、STM32核心部分的布线 1、CPU信号走线 2、CPU电源走线

八、晶体的走线九、TF卡的PCB布线十、USB接口的PCB布线十一、其他PCB布线要点 1、走线间距满足3W原则。 2、修铜。 3、GND孔的放置 4、减小信号环路面积

十二、整板电源供电走线要求 常用电流参数表(参考):

一、鼠线的打开与关闭

规则设置之后,我们需要对布局好的PCB开 始进行布线,布线之前,我们应该要了解常 用的PCB布线操作,不至于在设计的时候因 为不懂软件操作而卡壳。 鼠线:鼠线又叫飞线: 指两点间表 示连接关系的线。鼠线有利 于理清信号的流向,有逻辑 地进行布线操作。在进行 PCB布线时,可以选择性地对某类网络或某个网络的鼠线进行打开与关闭。

选择性显示或关闭:

进行了鼠线打开操作之后,鼠线还是无法显示,可以从如下两个方面检查。 (1)检查鼠线显示层是否被打开:按快捷键“L”,检查如图所示的界面中的“Connection Lines”选项是否勾选,如果没有勾选请勾选。

(2)在PCB对象编辑窗口中,请选择“Nets”,不要选择“From-To Editor”或者其他

二、层的管理

1、层的打开与关闭

在做多层板的时候,经常需要单独用到某层或者多层的情况,这种情况就要用到层的打开与关闭功能。按快捷键“L”,可以对单层或者多层进行打开与关闭操作,使能即打开,不使能即关闭。

2、层的颜色设置

为了设计时方便识别层属性,可以对不同层的线路默认颜色进行设置。还是按快捷键“L”,进入层与颜色管理器:

三、元素的显示与隐藏

在设计的时候,为了很好地识别和引用,有时候会执行关闭走线、显示过孔或隐藏铜皮等操作,从而可以更好地对其中单独一个元素进行分析处理。 按快捷键“Ctrl+D”,进入“View Options”设置界面:

四、多根走线的操作

为了达到快速走线的目的,有时可以采取总线走线的方法,即多条走线。 在走线状态下按“Tab”键,可以进行多条走线间距。

五、PCB设计中的敷铜处理

所谓敷铜,就是将PCB上闲置的空间作为基准面,然后用固体铜填充,这些铜区又称为灌铜,敷铜的意义如下。 (1)增加载流面积,提高载流能力。 (2)减小地线阻抗,提高抗干扰能力。 (3)降低压降,提高电源效率。 (4)与地线相连,减小环路面积。 (5)多层板对称敷铜可以起到平衡作用。 在PCB设计中,敷铜应用很广泛。在Altium Designer中,敷铜的操作、敷铜设置、敷铜的编辑修正等很值得我们分析研究。

1、局部敷铜

对于PCB设计中的一些电源模块,因为考虑到电流的大小载流,需要加宽载流路径,走线的话,因为路径上含有过孔或者其他阻碍物,不会自动避让,不方便进行DRC处理,这个时候可以用到局部敷铜。

2、异形敷铜

很多情况下,有一个圆形的板子或者非规则形状的板子,需要创建一个和板子形状一模一样的敷铜,该怎么处理呢?下面来说明下异形敷铜的创建。 “工具-转换-从选择的元素创建区域”

3、敷铜脚本

由于Altium Designer高版本的铜皮设置网络,无法直接设定铜皮网络,需要选择然后给予网络,然后再重新灌铜下,步骤相 凡亿教育脚本文件。具体使用方法可以参考下面步骤: 1)百度找到“PCB联盟网”,在联盟网的搜素框中搜索关键词“脚本”,下载敷铜脚本文件。 2)运行Altium Designer 菜单命令“文件- 运行脚本”,打开脚本文件加载对话框 3)选择脚本对话框的左下角命令“浏览- 来自文件”,选择下载的脚本文件“FY_AD_Tools.PrjScr”,加载完成之后,选择其中的“FY_Main.Pas”,即可完成本脚本的调用。

4、全局敷铜

全局敷铜一般在整板敷铜好之后进行,可以系统地对整个板子的敷铜进行优先级设置、重新敷铜等操作。 “工具-敷铜-敷铜管理器”,进入敷铜管理器:

5、设计中的敷铜-Cutout

有时在敷铜之后还需要去删除一些碎铜或尖岬铜皮,Cutout的功能就是禁止铜敷进放置Cutout区域,只针对敷铜有效,不作为独立的铜存在,放置完成后不用删除。 命令“放置-多边形铺铜挖空"

命令“放置-裁剪多边形铺铜”快捷键PY,编辑现有铜皮

六、PCB扇孔原则

在PCB设计中,过孔的扇出很重要,扇孔的方式会影响到信号完整性、平面完整性、布线的难度,以至于影响到生产的成本。 从扇孔的直观目的来讲,主要是两个。 (1)缩短回流路径,比如GND孔,就近扇孔可以达到缩短路径的目的。 (2)打孔占位,预先打孔是为了防止不打孔后面走线很密集的时候无法打孔下去,绕很远连一条线,这样就形成很长的回流路径了。这种情况进行高速PCB设计及多层PCB设计的时候经常遇到。预先打孔后面删除很方便,反之等走线完了再想去加一个过孔,很难,这时候通常的想法就是随便找条线连上便是,不能考虑到信号完整性,不太符合规范做法。

扇孔推荐及缺陷做法

推荐做法可以在内层两孔之间过线,参考平面也不会被割裂,反之不推荐做法增加了走线难度,也把参考平面割裂,破坏平面完整性。

扇孔拉线

扇孔不仅仅打孔,扇孔也会进行短线的拉线处理,所以有必要对扇孔的拉线的一些要求进行说明。 (1)为满足国内制板厂的生产工艺能力要求,常规扇孔拉线线宽大于或等于4mil(0.1016mm)(特殊情况可用3.5mil,即0.0889mm);小于这个值会极大挑战工厂的生产能力,报废率提高。 (2)不能出现任意角度走线,任意角度走线会挑战工厂的生产能力,很多在蚀刻铜线时出现问题,推荐45°或135°走线

七、STM32核心部分的布线

1、CPU信号走线

对于核心部分的信号走线,一般来讲都是布线密度最大的地方,我们PCB布线也是从这块开始布线的。这一块的布线我们尽量不要就近打孔,而是拉线出去到密度不是很大的地方进行打孔走线,如图所示如果我们过孔都打在我们CPU核心旁,容易导致底层布线通道比较少,阻碍我们的的布线。这个时候我们尽量采取总线布线的方式从CPU管脚拉出,然后再CPU外比较空旷的地方再进行打孔层走线,以防走线全部堵在CPU周边,无法走通。同时我们应保证总线和总线之间最好是有GND线的隔离,确保GND的灌铜和连续性。

2、CPU电源走线

对于电源走线,首先我们应该了解此处电源的大小,结合“20mil过载1A”这个经验值,来确定走线的宽度。其次走线我们尽量先经过电容之后才进去IC的管脚供电,这样能够充分的保证电容的滤波效果。

八、晶体的走线

(1)、布局整体紧凑,一般放置在主控的同一侧,靠近主控IC。 (2)、布局时尽量使电容分支短(目的:减小寄生电容)。 (3)、晶振电路一般采用π形滤波形式,放置在晶振的前面。 (4)、走线采取类差分走线。 (5)、晶体走线需加粗处理:8~12mil。晶振按照普通单端阻抗线走线即可。 (6)、对信号采取包地处理,每隔50mil放置一个屏蔽地过孔。 (7)、晶体晶振本体下方所有层原则上不准许走线,特别是关键信号线(晶体晶振为干扰源)。 (8)、不准许出现Stub线头,防止天线效应,出现额外的干扰

九、TF卡的PCB布线

1、VCC_SD的电容需要靠近卡座引脚放置进行滤波,遵循先大后小的原则。走线经过大电容再经过小电容,再进入管脚供电。 2、TF卡尽量放置在板边,方便插拔,ESD器件要靠近TF卡来放置,走线需要先经过ESD器件再进入SD卡,不要打孔穿。 3、TF卡走线为单端线,控制阻抗50欧姆。 4、所有的信号线尽量走在同一层,这样有利于信号的一致性,走线与高频信号隔开,空间准许的情况下,单根包地,空间紧张的情况下整组进行包地处理,走线需要有完整的参考平面。 5、TF卡的时钟信号,与其他信号线的间距保证20mil左右,有空间的情况下,包地处理。 6、组内数据线不要相差太大,需要控制400mil以内,走线总长度不要太长尽量控制在12.5 inch之内,以提高稳定 性和兼容性。 7、TF卡所有的信号线要做等长处理,以时钟线为目标线,误差控制在300mil以内即可。

十、USB接口的PCB布线

1、USB的D+与D-要走差分,阻抗控制为90欧姆,并包地处理,总长度最好不要超过1800mil;等长方式类似HDMI的绕线。 2、为了抑制电磁辐射,USB的差分线优先走在内层:并保证走线有一个完整的参考平面,不然走线跨分割,会造成阻抗不连续并增加外部噪声对差分线的影响; 3、USB差分在走线的时候,尽可能的减少换层过孔过孔会造成线路阻抗的不连续,在每次打孔换层的地方加一对回流地过孔,用于信号回流换层。 4、若USB两边定位柱接的是保护地,分割的时候保证与GND的距离是2MM,并在保护地区域多打孔,保证充分连接,并用磁珠与GND进行跨接。

十一、其他PCB布线要点

1、走线间距满足3W原则。

在走线时有时候不注意走线和走线太近,这样会容易引起走线和走线之间的串扰。处理完连通性之后,可以设置一个针对线与线间距的规则去协助检查。

2、修铜。

主要是对一些电路瓶颈的地方进行修整,然后还有就是尖岬铜皮的删除,一般通过放置Cutout进行删除。

3、GND孔的放置

根据需要在打孔换层或者易受干扰的地方放置GND孔,加强底层敷铜的GND的连接。

4、减小信号环路面积

走线经常会包裹一个很大的环路,环路会造成其对外辐射的面积增大,同样吸收辐射的面积也增大,走线优化的时候需要进行优化处理,减小环路面积,这个一般是按快捷键“Shift+s”单层显示之后人工检查。

十二、整板电源供电走线要求

从原理图中找出电源主干道,对主干道根据电源大小进行敷铜走线和添加过孔,不要出现主干道也像信号线一样只有一条很细的走线。这个可以类比于水管通水流:如果水流入口处太小,那么是无法通过很大的水流的,因为有可能因为水流过大造成爆管的现象;也不能入口的地方大,中间小,这种做法也有可能造成“爆管”的现象。这类比到电路板就是可能造成电路板烧坏。

所以,遇到电源转换或者电源走线,就得考虑它们的电流大小,根据电流大小来定义线宽大小,一般根据经验值来判定电源走线宽度: 20mil的走线过载1A电流,0.5mm的过孔过载1A电流。

常用电流参数表(参考):