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  • 中国市场10大芯片厂商排名出炉

    2006-10-31 16:45:00

    日前,市场调研公司iSuppli最新的中国10大半导体厂商排名出炉,与iSuppli前不久发布的全球10大半导体厂商排名相比,英特尔(Intel)在中国半导体市场仍然稳坐老大宝座,因其在PC微处理器市场独占鳌头;全球居第三的德州仪器(TI)在中国市场位居保持第二,它在数字信号处理器(DSP)、模拟和逻辑市场获得了较高的增长,因其拥有包括诺基亚和华为等主要OEM在内的大型知名客户。

    除了前两位发展稳定的芯片巨头,另有两家厂商在2005年中国芯片市场的表现格外显眼。意法半导体2005年在中国芯片市场的排名从2004年的第四上升至第三,在中国市场的销售额比2004年增长21%,达到18亿美元。2005年韩国三星电子在中国市场的排名亦有所上升,从2004年的第五位升至第四位。2005年三星电子在中国市场的半导体销售额比2004年增长28%,达到17亿美元,增幅是当年10大半导体供应商中最大的。反之,飞利浦半导体的排名从2004年的第三位下降至第五位,而日本东芝实现了温和增长,仍然排名第六。据iSuppli,2005年中国总体半导体需求达到370亿美元,约比2004年上升12.8%。

    iSuppli表示,在中国市场的成长率下降,近年来一直是全球主要半导体生产商的一个重大趋势。但是,MediaTek、Trident、MStar和Actions等中小型芯片供应商,却在2005年中国市场取得了超过40%的增长率。这些公司正在成为该产业新的增长动力。iSuppli预测这些公司2006年将保持其增长势头。

    iSuppli表示,第一季度中国的半导体需求旺盛,但在第二季度,手机供应链中的库存,以及DVD机和数字机顶盒等消费电子产品的库存有所上升。中国生产的DVD机和数字机顶盒等消费电子产品主要面向出口。

  • 绿色电子制造技术兴起

    2006-10-31 16:36:00

        今年7月1日,欧盟RoHS指令实施;8月14日,国家环保总局等四部委发布了《废弃家用电器和电子产品污染防治技术政策》;2007年3月1日,由信息产业部等七部委颁布的《电子信息产品污染控制管理办法》也将实施。这些法规的出台和实施不仅使电子产品制造商需要对现有的生产线进行环保升级,而且相关产业链的设计公司、半导体厂商、OEM厂商、EMS供应商以及下游分销商也要考虑如何面对此次“环保大考”。在近日于北京举办的“2006国际电子环保标准与循环经济论坛”上,来自政府部门、行业协会、研究咨询机构的领导和专家解读了中外电子环保法规、产业趋势与对策、新技术的应用等,亦使企业从全球电子环保产业中寻找到全新的发展机遇和经济增长点。

      政府加强推进环保立法

      为应对这场“环保大考”,推进电子环保产业的发展,显然需要立法先行。目前,国家各相关部门正在抓紧起草有关的管理法规。国家环保总局污染控制司固体废物及有毒化学品管理处处长于飞介绍,信息产业部等七部委颁布了《电子信息产品污染控制管理办法》,主要针对电子信息产业的生产原料使用环节进行规范;国家发改委牵头拟定的《废旧家电及电子产品回收处理管理条例》,已经报请国务院审定;国家环保总局正在起草有关电子污染管理办法,对拆解利用处置废弃的电器产品的行为进行规范和监督管理。

      针对明年3月实施的《电子信息产品污染控制管理办法》,信息产业部经济体制改革与经济运行司体制改革与市场处处长黄建忠介绍,《电子信息产品污染控制管理办法》提出了“渐进推进”的工作思路,制定电子信息产品污染控制管理重点目录的工作日前已正式启动。黄建忠表示,目录管理是适合中国特色电子信息产品污染控制的一个模式,第一批目录有可能在明年9月出台,第一批目录的产品纳入同样遵循“渐进推进”的原则。

      近年来我国在电子废物回收利用管理方面采取了一些措施,进行了一些探索,取得了一定的经验和教训,但是,我国的电子废物回收利用工作仍呈现着若干问题,如电子废物回收尚未形成规范化的体系,相关的政策和管理制度尚没有健全等。国家发改委资源节约和环境保护司综合利用处副处长管世在此次会议上表示,《废旧家电及电子产品回收处理管理条例》年底有望出台,该草案实行生产者责任延伸制,回收处理实行市场化运作,国家给予一定的扶持。这将促进我国在电子废物回收管理的规范化操作,相关企业亦须做好准备。

      国家环保总局也将在相关方面加大工作力度。国家环保总局污染控制司固体废物及有毒化学品管理处处长于飞表示,国家环保总局将与相关部门互相配合,抓紧建立电子废物回收利用体系、完善监督管理机制、规范废旧电子电器产品市场、积极倡导探索和推广电子废物利用的新技术与新工艺等,以促进我国电子行业的健康可持续发展。

      带动相关新技术兴起

      随着电子环保法规及标准的出台与实施,将带动一些新技术与装备的应用,成就新的市场机会。国家环保总局科技标准司技术政策与标准处副处长王明良介绍,未来在鼓励电子环保发展技术和装备方面,主要有几个方面:一是代替Sn/Pb焊料和含溴阻燃剂的生产工艺、技术;二是CRT和LCD显示器的拆解、循环利用和处置的成套技术装备;三是废弃产品破碎、分选及无害化处置的技术和装备;四是鼓励开发、利用家用电器与电子产品无害化或低害化的生产原材料和生产技术;五是鼓励研究开发废弃电冰箱、空调器压缩机中CFCs制冷剂、润滑油的回收技术与装备。

      随着无铅化生产成为大势所趋,不仅带来了焊接温度增加、氧化、升降温控制等工艺挑战,当前电子组装小型化、高密度化、单位面积价值增大、工艺难度加大等趋势,也都必然导致返修工艺的应用,返修技术与设备成为亮点。

      芬泰上海有限公司销售支持及应用主任刘云兵介绍,无铅返修包括四方面的工序,一是旧元件的去除;二是旧焊料的去除;三是新焊料施加上去;四是新元件贴片和回流焊接。这其实是一个小型的SMT生产线全部的工序,面临的挑战是一个综合的、比其他单个设备所面临的挑战更大的一个挑战。刘云兵表示,为应对这一挑战,关键要点一是温度控制,二是贴片精度控制。芬泰(FINETECH)解决方案是冷热混合控制,一个管道输送冷水,一个管道输送热水,达到一个非常快速的温度控制。精度控制芬泰使用的是专利固定分光镜对位系统及独特的单点旋转结构。这个系统能够做到0.5微米定位精度,这是一个非常高的定位精度。

      报废PCB回收处理技术获突破

      作为附加值在电器中最高的附件之一,废旧线路板的处理技术一直是业内关注的焦点。北京航空航天大学粉体技术北京市重点实验室教授沈志刚作的题为“废印刷电路板回收处理技术进展”的最新报告吸引了大家的目光。

      沈志刚介绍,目前废旧线路板有三个处理技术,一个是热处理法,包括焚烧、裂解、直接冶炼等;二是化学处理,包括酸洗、溶蚀等;三是物理机械处理,包括粉碎和分选。目前,国际上推行的方法是物理方法,它具有投资少、环境污染小等特点。而粉碎的效率、研碎机的寿命、能否使金属材料与非金属材料剥离等,是粉碎技术的关键。

      目前在国际上物理机械方法是两种,一种用静电分选,还有一种是风选。静电分选是利用线路板的金属材料与非金属材料这两种材料的电性差别大来操作的,分选的精度大概是80%,德国、日本很多公司采用静电分选。但其成本是比风选要高。沈志刚表示,北航选择的是粉碎加风选分离,利用空气动力学原理设计的空气分选器,把空气流动变成一个流动稳定、流场均匀的空气流,利用均匀的空气流把金属和非金属分离,它的特点是分离精度高、产量大、处理成本低。这样用完全物理的方法,把废线路板,金属粉和非金属粉全部回收,没有二次污染。这对国内大量废旧线路板的回收无疑是一利好消息。

  • 技术升级推动电子元件公司业绩大增

    2006-10-31 16:35:00

       2006年中期基础元件上市公司业绩总体表现良好,加权的主营业务收入和净利润增幅分别达到41.54%和76.86%。通过对各家上市公司中报的具体考察,可以发现在元件企业业绩提升的原因中,除了行业景气回升的大背景外,多数元件上市公司还通过技术升级和产能扩张使得自身行业地位进一步提升,不仅最大限度地享受了景气回升的机遇,也使得长期的竞争力和发展能力得到了改善。

      以下我们对具体的产品分类进行分析。   
        半导体:收入快速增长

      主要半导体类上市公司上半年收入都保持快速增长,中报显示主要动力来自景气回升驱动的需求增长,以及上市公司开发的新产品拓展的新市场。从指标看,除上海贝岭外,其他公司净利润都有所增长,但实际上该指标略有失真,比如上海贝岭净利润下降主要原因是补贴收入同比减少了1229万元,实际上该公司主营业务利润和营业利润同比分别增长了34%和13%;而士兰微3821万元的净利润中有3300万元来自投资收益,扣除投资收益后公司的净利润同比下滑超过60%,包括开办费等一次性费用在内的各项费用过快增长侵蚀了净利润。但总体而言,收入的快速增长表明各家公司成长的基础依然坚实,但也须要提防一旦景气回落,费用的刚性增长会使净利润发生更大幅度地减少。

      磁性材料:整体发展前景乐观

      作为电子产品基础元件之一的磁性材料,在上半年由于需求旺盛,各家企业的收入均取得了较高增长,但是受到原材料特别是重油等能源价格的大幅上涨影响,毛利率普遍有所降低,致使各家公司净利润增长幅度低于收入增幅。从世界范围内看,我国由于劳动力成本低廉,原材料供应充足,加上全球电子产品制造业逐步向中国转移,所以中国的磁性材料生产整体上拥有一定的竞争优势,虽然产品档次与日本和欧洲的厂商相比仍有一定差距,但是本土企业特别是以几家上市公司为代表的龙头企业近年来不断提高技术水平,在磁材的各项技术指标方面稳步提升,从长期角度看,磁性材料上市公司的发展前景十分乐观。从短期看,随着未来原材料和燃料价格涨幅降低,上市公司的业绩有望进一步提升,投资价值值得关注。

      PCB:产能扩张与需求增长共助净利润提升

      PCB上市公司是各元件类上市公司中净利润增长幅度最大的,其中生益科技净利润同比增幅达到了385%,这主要是受益于公司的产能扩张以及产品结构升级。公司中报显示:“由于欧盟在今年7月完全实施RoHS指令,使一部分消费电子及家电产品放弃使用传统性能材料,而转用高性能产品,这一转变对公司的高性能产品呈现出极大的需求,从而推动整个系列产品走强……使公司整体的产销处于相对紧张的局面。”也正是因为这种原因,生益科技有可能在原材料价格大幅上涨的情况下提高产品价格,这使得公司毛利率同比增加了7.99个百分点,净利润增幅更是大大超过收入增幅。相比之下,超声电子和ST华发虽然收入也有较大增长,但都未能像生益科技一样把成本压力完全转移给下游企业,毛利率都有所降低,但由于费用控制良好所以净利润增幅也比较大。

      电容器:需求增长难掩激烈竞争

      上半年,4家主要的电容器上市公司主营业务收入均大幅增长,但毛利率却无一例外地出现了下滑,除丰华高科外,净利润增幅也都小于收入增幅,这表明电容器市场竞争依然十分激烈。从中报的披露看,各家上市公司均表示需求回升只是使得电容器价格维持稳定,不再如前几年那样持续下滑,但各厂家也没有能力把原材料和能源价格大幅上涨的成本压力转嫁给下游厂商,所以毛利率下滑明显。值得关注的是法拉电子,其毛利率只有微幅的降低,主要原因是公司在以前年度未雨绸缪,较早通过了ISO/TS16949质量体系认证和RoHS认证,从而得以进入汽车电子市场并保证出口不受影响,产品品质的升级维持了毛利率的相对稳定,净利润增幅基本上与收入增长同步。

      展望下半年乃至明年的元件市场,尽管各类元件都受益于行业景气而拉动收入在上半年大幅增长,但是也有部分企业对于下半年乃至2007年行业景气是否能够维持高位表示了担心,主要原因是美国经济特别是美国消费市场是否可以维持增速,前景不明。本轮IC行业的增长动力主要来自手机、LCD-TV等消费电子产品的快速增长,而美国的消费在全球市场中占据非常重要的地位,但是第二季度以来美国经济增长率下滑明显,作为前期消费信心主要支柱的房地产价格由升转降,所以以生益科技为代表的部分企业对于未来的行业景气表示了一定程度的担忧。此外人民币汇率波动幅度加大,升值速度略有加快,也为各厂家的出口业务带来一定压力。我们认为这种担心不无道理,但同时也要看到欧洲经济增长表现良好,而且当前上下游厂家的库存管理均远较2000年敏感和科学,行业景气波动特征将转变为短周期、小波动,所以对于未来的预期也不必过于悲观。
    (电子报)

  • 电视机成为电子产业新的增长点

    2006-10-31 16:33:00

       电视机市场过去一直在沉睡,至少从电子产品业务的角度来看是这样。

        不过,今天情况却大不相同了。新型平板电视机和背投电视机以及给这些电视机锦上添花的DVD系统和家庭影院音频系统已经成为电视机行业的主要收入来源,根据欧洲市场调查公司GfKMarketingServices的数据,2005年这些电视机和音频系统的收入已经高达850亿美元。

        根据Gartner的预测,将来电视机市场的主要收入来源可能是LCD,不过等离子和背投电视机也将有大幅增长(参见“不同类型电视机的全球份额(按调谐器分类)”)。

        随着电视机市场的苏醒,众多厂商涌入了这个大市场中的多个细分市场。一些分析师认为,将来可能很容易产生一些彻底改变电视机市场面貌的技术,并出现新的市场增长点。

        目前,出现了4种相互关联的重要发展趋势,在这些发展趋势的作用下,电视机成了电子产业中非常重要的一环。

        一是对更高画质的需求。目前,DVD已经能够实现接近影院质量的效果,同时,广播行业最终转向了高清格式,因此,能够尽显影像细微之处的显示器成为消费者目前所需。

        美国国家半导体公司显示器部产品线总监ToddWhitaker说:“新型电视机支持10位彩色显示,因此可显示10亿种颜色,而且这些电视机的刷新率达到了120Hz,这几乎是大多数计算机显示器的两倍。”

        二是对更大显示屏的需求。画质再高,如果不能展现在显示屏上,也没什么用。因此,消费者需要更大的显示屏和一些附加系统(如家庭影院音频系统),这样高质量影像才能更真实地显现出来,也才能更打动人。

        三是对更小体积的需求。回想CRT电视机盛行的时代,大显示屏电视机意味着在家中的地板上放置一个大小跟MiniCooper差不多的背投箱。相比之下,平板电视机可以悬挂在墙上,而且非CRT背投电视机非常薄,足可以放置在餐具柜上。IDC公司客户机与显示器项目副总裁BobO’Donnell说:“人们确实喜欢这种新型小体积电视机,因为这些电视机占用的空间比较小。”

        最后是对更低价格的需求。10年前,50英寸等离子电视机的价格达到了5位数,几乎是同样尺寸CRT电视机价格的5倍。不过,在这10年间,显示屏制造商在新工艺技术上大量投资,开发出了更高分辨率的大尺寸显示屏。与此同时,这些制造商还一直在改造旧的生产线,以生产尺寸较小的产品。Whitaker说:“各种尺寸显示屏的产能都在提高,这导致显示屏价格的不断下降。”

        电视机制造商在满足所有这些需求的同时,引起了一场购买狂潮。消费者不仅更换了家中主要的电视机,还购买了较小的平板电视机,安装在各个房间、如厨房和浴室中。现在,Gartner显示屏市场首席分析师O’Donovan说:“在一些高档社区,一些家庭每个主要房间都装有平板电视机并非不常见的事。”

        消费者在大量更换电视机,而且每个家庭拥有的电视机数量越来越多,这为各公司和多种技术打开了广阔的市场。相比之下,目前售出的LCD电视机大多数都是尺寸较小的型号,一般用于家中其他房间。不过O’Donovan认为,随着产能提高,大尺寸LCD电视机的价格会下降。

        多面下注
        目前,很多公司都在多面下注,涉足多个细分市场。例如,三星公司生产LCD、等离子和背投电视机,索尼、飞利浦和LGE这3家公司都至少生产两种类型的产品。每类电视机都有显示屏尺寸大小不一的多种型号,而且采用的技术也是种类繁多,这为各类厂商创造了大量商机。

        在背投电视机市场上,已经出现了独占优势的厂商,但是即使这样的市场也处于高度变化之中。2005年第四季度,索尼公司在这个市场上拥有53%的市场份额,但是今年第一季度,该公司的市场份额仅为31%了。

        这并不是说每种电视机都能带来高收入。根据O’Donovan的说法,很多会议室中使用的前投电视机在家庭中就没有流行起来。其中的问题是,与平板电视机和背投电视机不同,前投电视机需要在暗光下观看,因此需要能够调暗光线的专门房间。O’Donovan说:“这与大多数家庭使用电视机的方式正好相反,在家中,放置电视机的房间通常还作其他用途。”
        三星半导体公司LCD业务部副总裁JoeVirginia说,前投电视机未能在消费类市场上流行无碍大局,其他细分市场的火爆对电子产品行业的很多领域来说都是好消息。他说:“每种显示器技术都意味着一个复杂的价值链和供应链。上游是显示器使用的元器件和原材料供应商,下游是提供电路板、封装并进行市场营销的系统制造商。”
        对那些向显示屏组装厂商和电视机制造商提供芯片的半导体公司来说,目前的情形尤其有利。TI公司DLPHDTV项目经理GarySextro说:“电视机用到很多电路,如模数转换器、用于不同视频格式的解码器、音频放大器、数字放大器和电源控制电路,因此电视机市场的繁荣对很多公司来说都是有益的。”
     
       视频技术推动半导体行业创新
        以视频技术为核心的半导体公司业绩都相当好。专用视频处理芯片制造商SiliconImage的首席执行官SteveTirado介绍说,该公司的总收入在1999年时为2000万美元,到2005年已经增长到了2.12亿美元。

        Tirado说:“未来将出现按照家庭用户的要求提供的数字内容,这将导致对半导体芯片产生极大的需求。”SiliconImage公司的主要竞争对手GenesisMicrochips业绩也相当好,根据Hoovers公司的数据,去年该公司的销售收入增长了32%。

        国家半导体公司的Whitaker说,大型半导体公司也一样受益。他说:“视频技术是我们公司增长最快的一块,在我们20亿美元的年收入中占10%。”视频技术的发展还激起了国家半导体公司在关键领域的创新,如开发了新架构,以将视频信号转换成不同格式。

        ADI公司先进电视机部战略营销经理DougBartow说,ADI公司最近也设计了混合信号电路,用来解决视频处理领域一些最复杂的问题。实际上,ADI公司已经围绕视频应用重新调整了公司结构,由此可以看出视频技术对ADI多么重要。

        其他创新
        甚至平时变化不那么大的领域,如显示屏的电源管理,也出现了各种创新。例如,LCD的背光照明必须精确地照到显示屏上的像素。凌特公司电源产品部总经理StevePietkiewicz说,要进行这么精确的照明需要精确的电源管理。Pietkeiwicz解释说:“这与尖端半导体产品中的电源管理一样复杂,而且在显示屏中面对的不是1/4W,而是100W的照明问题。”
  • NEC和松下的手机合资公司成立

    2006-10-31 16:29:00

    NEC公司(简称NEC),松下电器产业有限公司(简称松下),松下移动通信有限公司(简称松下移动)合资成立的手机研发公司已经成立。新公司将依据三家公司达成的协议,共同进行手机开发以及通用软、硬件平台的开发。

      公司的资本金为1亿日元,NEC与松下移动各持有50%的股份。

      新公司的主要业务包括以下方面:
      - 通用软件平台的规划和开发;
      - 通用硬件平台的规划和开发;
      - 通用应用中央处理器(CPU)和LSI集成系统的设计和评估;
      - 关键部件的采购、设计和评估;
      - 评估主板的设计和制造;
      - 共同开发基于以上平台的手机;

      借助合资公司,NEC在通信与计算机领域的专业技术以及松下电器在消费电子与音视频产品上的优势将得以结合,从而为两家公司创造出协同效应。

      新合资公司成立后,NEC和松下移动通信仍将使用各自的品牌,分别进行各自手机产品的规划、开发、采购、制造与销售。

      新公司取名ESTEEMO,将于11月6日开始运作,大约雇用130位员工。
  • 印度印制电路产业初探

    2006-10-31 16:27:00

      印度是下一个中国和全球制造中心吗? 作为中国在南亚的最大贸易伙伴国,一个拥有超过10亿人口、300万平公里面积的大国和潜在的巨大市场,印度近年来以超过6%-7%的经济增长率引起了各方的关注。同时,印度悠久的历史和文明以及宗教等又使印度蒙上了一层神秘的面纱。

      2006年9月20-26日,应世界电子电路理事会WECC的成员之一、印度IPCA的邀请,CPCA首次组团赴印度参加印度印制电路展览会-IPCA EXPO并参观了印度的一家PCB工厂,对印度的印制电路产业及其发展以及印度风土人情有了一个感性的认识。

    一、印度和中国贸易往来

      印度是中国在南亚地区最大的贸易伙伴。据中国海关统计,2005年中国和印度双边贸易总额为186.9亿美元,同比增长37.4%。其中,中国对印度出口 89.3亿美元,同比增长50.5%;自印度进口 97.6亿美元,同比增长27.2%。中方逆差8.3亿美元。中国对印度出口的主要产品为电机、有机化学品、矿物燃料、矿物油及其产品、蚕丝、特种机织物等,自印度进口的主要产品为矿砂、钢铁、有机化学品、塑料及其制品、珠宝、棉花等。
    在PCB行业,中国与印度已经开始了贸易往来,虽然总额不大,但增长迅速,主要是PCB和CCL及部分专用设备和材料,但针对的基本为中低端市场。

    二、印度电子产业概况

      尽管与大陆电子产业产值相比,2004年中、印双方分为2,720亿和115亿美元,印度电子产业产值不及大陆产值的5%,但印度电子产业增长后劲较强,其电子产品成长率成长速度20%。In-Stat公司研究报告预期,在一个法治化且成熟的产业环境、持续的外商投资和不断成长的国内市场环境下,印度的出口额将从2005年的100.6亿美元,到2010年时成长超过350亿美元。根据印度软件协会(Nasscom)与管理咨询公司Booz Allen Hamilton所作的研究报告预期,印度国内的软件服务公司到2020年时将可创造出400亿美元的工程服务市场机会。
    印度电子市场的主要厂家有伟创立(Flextronics), 捷普(Jabil ) TVS电子,旭电(Solectron Centum),LG电子,Tata Infotech,三星(印度),Celetronix (印度),Bharat 电子等公司。新进入者有D-Link和WeP,Samtel和Tyco已经有一定影响力了,并且继续成为全球出口厂商。
    许多公司最近都宣布了在印度新增加或扩大投资的计划。IBM公司计划在未来三年内将在印度投资60亿美元,以推动其国内市场并提升其它营运业务;这还不包括该公司过去三年来已经投资于印度当地的20亿美元。此外,戴尔正在印度选择其基地,尽快建立其制造厂。英特尔则累计已投资7.5亿美元建立研发中心以稳固其市场,并且计划未来五年内向印度追加10亿美元投资,进一步提高研发能力和扩充市场。SAP公司在8月份宣称计划在未来5年向印度投资10亿美元,其中3.84亿用于研发设备。

    三、印度PCB产业成长迅速

      和印度电子产业相类似,印度PCB产业正处于起步快速发展阶段。根据IPCA数据,2005年印度PCB产值大约为2亿美元,2006年预计达到2.6亿美元,在全球424亿美元的总产值中所占比例较小,不到1%。

    1、 印度PCB市场需求

      印度电路板需求主要来自消费、工业、汽车与电信产业,不少跨国公司与EMS和ODM大厂是其需求的主要客户市场。如Solectron、Flextronics、Jabil Circuit、Elcoteq、Celectron、Arrow、Elipher和HP、LG、Philips、Samsung、Videocon等。
    据IPCA秘书长CHellappa的数据,印度PCB需求为6.5亿美元,出口7千5百万美元,其中4.65亿美元的缺口需要进口。印度大部分PCB的进口来自中国大陆、台湾、香港、韩国和美国。中国大陆和台湾的价格比本地的要低15%左右,但从美国和欧洲进口的价格,则比本地的要高20-35%。

  • protel99se 使用的60个问题和解答

    2006-10-31 15:51:00

    Q01、如何使一条走线至两个不同位置零件的距离相同?
    您可先在Design/Rule/High Speed/Matched Net Lengths的规则中来新增规则设定,最
    后再用Tools/EqualizeNet Lengths 来等长化即可。

    Q02、在SCHLIB中造一零件其PIN的属性,如何决定是Passive, Input, I/O, Hi-
    Z,Power,…..?在HELP中能找到说明吗?市面有关 SIM?PLD?的书吗?或贵公司有讲义?
    你可在零件库自制零件时点选零件Pin脚,并在Electrical Type里,可以自行设定PIN的
    属性,您可参考台科大的Protel sch 99se 里面有介绍关于SIM的内容。

    Q03、请问各位业界前辈,如何能顺利读取pcad8.6版的线路图,烦请告知
    Protel 99SE只能读取P-CAD 2000的ASCII档案格式,所以你必须先将P-CAD8.6版的格式
    转为P-CAD 2000的档案格式,才能让Protel读取。

    Q04、请问我该如何标示线径大小的那个平方呢
    你可以将格点大小设小,还有将字形大小缩小,再放置数字的平方位置即可。

    Q05、请问我一次如何更改所有组件的字型
    您可以点选其中一个组件字型,再用Global的方法就可以达成你的要求。

    Q06、我如何一次打印*.ddb里面的图setup printer\batch type\ 选择all documents我
    试过了无效
    你只须将这几张电路图做成阶层式的关系,在用All document打印即可。

    Q07、我所安装的是protel 99se service pack2的版本,日前在贵站下载service pack6
    安装,却出现以下的错误讯息而无法安装: Could not initialize installation.System
    DLLs corrupt or missing.连接到系统某个装置没有作用后来我又分别下载了service
    pack5、service pack4,也是出现同的样问题,不知道这是什么原因造成的?可否解答,谢
    谢。

    我们已经将service pack6、service pack5的安装程序更新了,经过我们的测试已经没
    有问题了,麻烦你再重新下载一次,如有不便之 处,请多见谅。 

    Q08、请问那有PROTEL98的中文菜单下载???
    目前在Protel98的环境下并无中文化的模式。 

    Q09、请问变更原理图零件接脚是否可以不经由LIB直接就可以移动接脚或更名
    在下一版本中将加入此一功能,敬请期待……..

      Q10、请问:如何一次修改多条线的宽度
    你必须先将要修改线宽的线段选取起来,然后再使用global的指令来作条件式集体变换
    的功能,就可以同时改变多条线的宽度。

    Q11、请问: PROTEL有没有A/D转换功能?
    你若用SIM的且有Model的零件来做的话,可以。 

    Q12、请问:怎么把PROTEL的PCB文档用P-CAD读进来?
    在PROTEL下,EXPORT成P-CAD2000 AXCII File(*.PCB)的格式再在P-CAD中Open它。

    Q13、请问:怎么把PROTEL的PCB文档用P-CAD读进来?
    在自己的ddb文件中(当前的项目文件或者另外专门为放这个库而建一个)导入
    (import)你要添加的.lib文件,然后在原理图编辑环境的"browse liberary"框
    的"add/move"对话框中加入刚才已经加入的那个.ddb文件,选ok后你就可以找到添加进去的
    库了。

    Q14、DOS版Protel软件设计的PCB文件为何在我的电脑里调出来不是全图?
    有许多老电子工程师在刚开始用电脑绘制PCB线路图时都遇到过这样的问题,难道是我
    的电脑内存不够吗? 我的电脑可有64M内存呀! 可屏幕上的图形为何还是缺胳膊少腿的
    呢?不错,就是内存配置有问题,您只需在您的CONFIG.SYS文件(此文件在C:\根目录下,
    若没有,则创建一个)中加上如下几行,存盘退出后 重新启动电脑即可。
      DEVICE=C:\WINDOWS\SETVER.EXE
      DEVICE=C:\WINDOWS\HIMEM.SYS
      DEVICE=C:\WINDOWS\EMM386.EXE 16000

    Q15、为何要将PCB文件转换为GERBER文件和钻孔数据后交PCB厂制板?
    大多数工程师都习惯于将PCB文件设计好后直接送PCB厂加工,而国际上比较流行的做法
    是将PCB文件转换为GERBER文件和钻孔数据后交 PCB厂,为何要"多此一举"呢?

    因为电子工程师和PCB工程师对PCB的理解不一样,由PCB工厂转换出来的GERBER文件可
    能不是您所要的,如您在设计时将元件的参数都 定义在PCB文件中,您又不想让这些参数显
    示在 PCB成品上,您未作说明,PCB厂依葫芦画瓢将这些参数都留在了PCB成品上。这只是一
    个例 子。若您自己将PCB文件转换成GERBER文件就可避免此类事件发生。

    GERBER文件是一种国际标准的光绘格式文件,它包含RS-274-D和RS-274-X两种格式,其
    中RS-274-D称为基本GERBER格式,并要同时附带D码文件才能完整描述一张图形;RS-274-X
    称为扩展GERBER格式,它本身包含有D码信息。常用的CAD软件都能生成此二种格式文件。

    如何检查生成的GERBER正确性?您只需在免费软件Viewmate V6.3中导入这些GERBER文
    件和D码文件即可在屏幕上看到或通过打印机打出。

    钻孔数据也能由各种CAD软件产生,一般格式为Excellon,在Viewmate中也能显示出
    来。没有钻孔数据当然做不出PCB了。

    Q16、PCB文件中如何加上汉字?
    在PCB文件中加汉字的方法有很多种,本人比较喜欢的方法还是下面将要介绍的:
    A.前提条件:您的PC中应安装有Protel99软件并能正常运行.
    B.步骤:将windows目录中的client99.rcs英文菜单文件copy 到另一目录下保存起来;
    下载 Protel99cn.zip 解包后将其中的 client99.rcs复制到windows目录下; 再将其他文件
    复制到D esign Explorer 99目录中;重新启动计算机后运行Protel99即会出现中文菜单,
    在放置|汉字菜单中可实现加汉字功能。

    Q17、在99SEPCB板中加入汉字没发加,但汉化后SE少了不少东西!
    可能是安装的文件与配置不正确。

    Q18、功能菜单显示不全?
    如果我们在打开某些对话框时显示不全(例如: Preferences选项),请点击File 左侧
    的大箭头,选择Preferences\Use Client System Font For All Dialogs中的"√"去掉。

    Q19、有时打开工具条,工具条不显示?
    在设计原理图时,有时打开设计工具条,工具条不显示,在File 左侧的大箭头中选取
    \customize\tools,将工具条的位置设定好。

    Q20、用Protel 低版本设计的原理图器件库,在Protel99 SE中不能编辑?
    因为Protel99 SE采用数据库的管理方式,它的库文件也是以数据库形式存在的,因此,
    我们先将原来的库文件在Protel99 SE下打开 ,存成.DDB文件,就可以进行编辑了。

    Q21、如何加载仿真和PLD库?
    在进行仿真分析和PLD设计时,必须使用仿真库和PLD库中的器件,库文件在\Design
    Explorer 99 SE\library\sch\目录中的sim.ddb和pld.ddb中。

    Q22、原理图的通用器件库叫什么名称?
    原理图的常用器件文件库是Miscellaneoous Devices.ddb。

    Q23、不能运行3D显示?
    将金山词霸从界面上卸载,就可运行3D显示。

    Q24、请问多层电路板是否可以用自动布线
    可以的,跟双面板一样的,设置好就行了。

    Q25、在protel中能否用orcad原理图
    需要将orcad原理图生成protel支持的网表文件,再由protel打开即可。

    Q26、填充时,假设布线规则中间距为20mil,但我有些器件要求100mil间距,怎样才能自动填
    充?
    可以在design-->rules-->clearance constraint里加。

    Q27、有没有设方孔的好办法?除了在机械层上画。
    可以,在Multi Layer上设置。

    Q28、99se的3d功能能更增进些吗?好像只能从正面看!其外形能自己做吗?
    3D图形可以用 Ctrl + 上,下,左,右 键翻转一定的角度。不过用处不大,显卡要好
    才行。

    Q29、可以在焊盘属性中修改焊盘的X和Y的尺寸
    可以。

    Q30、布线后有的线在视觉上明显太差,PROTEL这样布线有他的道理吗(电气上)
    仅仅通过自动布线,任何一个布线器的结果都不会太美观。 Q31、如何使用Protel 99se的PLD仿真功能?
    首先要有仿真输入文件(.si),其次在configure中要选择Absolute ABS选项,编译成功
    后,可仿真。看仿真输出文件。

    Q32、自动布线为什么会修改事先已布的线而且把它们认为没有布过重新布了而设置我也正
    确了?
    把先布的线锁定。应该就可以了。

    Q33、请问最新的PROTEL是什么版本?新的会在什时候推出?
    Protel DXP,第二季度晚些时候推出。

    Q34、我用99se6布一块4层板子,布了一个小时又二十分钟布到99.6%,但再过来11小时多
    以后却只布到99.9%!不得已让它停止了
    对剩下的几个Net,做一下手工预布,剩下的再自动,可达到100%的布通。

    Q35、如何利用protel的PLD功能编写GAL16V8程序?
    利用protel的PLD功能编写GAL16V8程序比较简单,直接使用Cupl DHL硬件描述语言就可
    以编程了。帮助里有实例。Step by step.

    Q36、请问PROTEL中画PCB板如何设置采用总线方式布线?
    Shift+空格。

    Q37、如何锁定一条布线?
    先选中这个网络,然后在属性里改。

    Q38、对于某些可能有较大电流的线,如果我希望线上不涂绿油,以便我在其上上锡,以增
    大电流。我该怎么设计?
    可以简单地在阻焊层放置您想要的上锡的形状。

    Q39、在PCB中有几种走线模式?我的计算机只有两种,通过空格来切换
    Shift+空格 , Shift+<, Shift+<

    Q40、protell99se能否打开orcad格式的档案,如不能以后是否会考虑添加这一功能?
    现在可以打开。

    Q41、请问在PROTEL99SE中倒入PADS文件,为何焊盘属性改了。
    这类问题,一般都需要手工做调整,如修改属性等。

    Q42、补泪滴可以一个一个加吗?
    当然可以

    Q43、3D的功能对硬件有什么要求?
    请把金山词霸关掉

    Q44、如何自动布线中加盲,埋孔?
    设置自动布线规则时允许添加盲孔和埋孔

    Q45、protel的执行速度太慢,太耗内存了,这是为什么?而如allegro那么大的系统,执行
    起来却很流畅!
    最新的Protel软件已不是完成一个简单的PCB设计,而是系统设计,包括文件管理、3D
    分析等。只要PIII,128M以上内存,Protel亦可运行如飞。

    Q46、在打开内电层时,放置元件和过孔等时,好像和内电层短接在一起了,是否正确
    内电层显示出的效果与实际的缚铜效果相反,所以是正确的

    Q47、protel99se6的PCB通过specctra interface导出到specctra10.1里面,发现那些没有
    网络标号的焊盘都不见了,结果specctra就 从那些实际有焊盘的地方走线,布得一塌糊
    涂,这种情况如何避免?
    凡涉及到两种软件的导入/导出,多数需要人工做一些调整。

    Q48、protel99se9层次图的总图用edit\export spread生成电子表格的时候,却没有生成各
    分图纸里面的元件及对应标号、封装等。如 果想用电子表格的方式一次性修改全部图纸的
    封装,再更新原理图,该怎么作?
    点中相应的选项即可。

    Q49、如何把敷铜区中的分离的小块敷铜除去
    在敷铜时选择"去除死铜"

    Q50、能告诉将要推出的新版本的PROTEL的名称吗?简单介绍一下有哪些新功能?Protel手
    动布线的推挤能力太弱!
    Protel DXP,在仿真和布线方面会有大的提高。

    Q51、如何去掉PCB上元件的如电阻阻值,电容大小等等,要一个个去掉吗,有没有快捷方

    用全局编辑,同一层全部隐藏

    Q52、powpcb的文件怎样用PROTEL打开?
    先新建一PCB文件,然后使用导入功能达到。

    Q53、在protel99se中设计Xilinx的CPLD,可否用vhdl语言?
    在protel99se中设计Xilinx的CPLD,使用vhdl语言,需要单独购买一个接口软件。在下
    一版本中,可直接用vhdl语言输入。

    Q54、新器件的封装库和原理图库哪里有?
    Protel站点有Protel的库研发中心,不断更新库资源。正版用户可以免费获得这些资
    源。

    Q55、protel的pld功能好象不支持流行的HDL语言?
    Protel PLD使用的Cupl语言,也是一种HDL语言。下一版本可以直接用VHDL语言输入。

    Q56、可不可以做不对称焊盘?拖动布线时相连的线保持原来的角度一起拖动?
    可以做不对称焊盘。拖动布线时相连的线不能直接保持原来的角度一起拖动。

    Q57、补泪滴后再铺铜,有时铺出来的网格会残缺,怎么办? V 那是因为你在补泪滴时
    设置了热隔离带原因,你只需要注意安全间距与热隔离带方式。也可以用修补的办法。

    Q58、用PROTEL画图,反复修改后,发现文件体积非常大(虚肿),导出后再导入就小了许
    多。为什么??有其他办法为文件瘦身吗?
    其实那时因为PROTEL的铺铜是线条组成的原因造成的,因知识产权问题,不能使用PADS
    里的"灌水"功能,但它有它的好处,就是可以自动删除"死铜"。致与文件大,你用WINZIP
    压缩一下就很小。不会影响你的文件发送。

    Q59、试用版的PROTEL99SE,画好原理图之后,用设计同步功能时出现一个Confirm对话框如
    下: v Confirm:    Can not execute all netlist macros. Do you want to
    continue anyway? V  | Yes | | No|
     选Yes之后完成了同步功能,但是有一个元件(LED)本来在原理图中是一端接+5V一端接
    一个电阻,可是在生成的板框中这个LED却什么都

    没接(两端无任何连线)。 请问这是为什么?
    这种错误的出现是因为原理图中的零件的Part number与该零件的Foorprint的Part
    number 不同所造成的。你可以在原理图中点击浏 览器中Edit,进入原理图零件编辑器,将
    该零件的Part number修改为Foorprint的Part number接可解决问题。

    Q60、怎样在PROTEL的PCB部分,加一个VIA变成Thermal?
    把这个VIA的信号定义成VCC或GND的信号(即内层的信号)便可。

  • [开发经验]PCB布板闲谈-转

    2006-10-31 15:49:00

       毕业4年以来,虽然其中有段时间在做嵌入式实时软件系统的驱动部分,可一直都挂着“硬件工程师”的头衔。其实有点惭愧,谈不上对硬件的有多深的造诣,除了有相当一部分时间设计硬件电路以外,更重要的也就是PCB布板。仔细想想,其中亲手布过的电路板,从简单的数字电视机顶盒前面板的单层板,到复杂一点的AT89C51为核心的工业控制类的双层板,无线扩频电台的基带双层板,高速FPGA的应用板,再到比较复杂的含有DDR MEMERY总线的四层板等不下20块,所幸的还有接触过的手机电路的8层板,所以,终归对PCB的布板有些想法。想法也罢,经验也罢,只要能够对读者的布板有所帮助的话,也就达到了我写这篇文章的目的。  

        一块优秀的电路板,除了在实现电路原理功能之外,还要考虑EMI,EMC,ESD,信号完整性等电气特性,也要考虑机械结构,大功耗芯片的散热问题,在这基础上再考虑电路板美观问题。所以,PCB板布线是门艺术,具体而言是门折衷的艺术。在开始学习摸索PCB布线之前,或许您会在各式各样的参考书中看见各式各样的PCB板布线的规则,即使许多规则在一定程度上会是有相同的内涵,可是在不同的实际布板实践中会有不同的侧重点,甚至规则之间会产生冲突。举个例子:规则一信号传输的路径越短越好,规则二是在高频布线要求阻抗匹配。在考虑布DDR MEMORY的总线时,SOP封装的MEMERY芯片不可能对所有的TRACK实现规则一,正确的做法是整体考虑阻抗匹配的条件下实现所有的TRACK相对最短。因此,实际布线中规则之间的不可兼得就会让读者布线过程中自觉的有效的利用这些规则时产生种种疑惑,甚至就陷入这样或者是那样的一般性的规则中不知所措。在这就需要强调一点――各种布线规则只是指导性的,要结合实际的布线过程去不断折衷以取得最大的效用。我想只要在实际布线中自觉注意这些规则,或多或少会对布线的效果有所帮助。 

    1. 模块化,结构化的思想不仅体现在硬件原理设计中,也要反映在布局布线效果中 

    如今的硬件平台的集成度越来越高,系统越来越复杂,自然而然也就要求无论是硬件原理图的设计中还是PCB布线中使用模块化,结构化设计的方法。如果接触过大规模的FPGA或是CPLD就知道,复杂IC的设计必然要求采用自上至下的模块化的设计方法。所以作为硬件工程师,在了解系统整体架构的前提下,首先应该在原理图和PCB布线设计中自觉融合模块化的设计思想。举个例子,数字电视机顶盒的硬件平台的主IC-QAMI5516中就有如下的几种模块: 

    ST20:主频180MHZ的32位RISC CPU 

    PTI:TRANSPORT STREAM的处理单元 

    DISPLAY:MPEG-2解码,显示处理单元 

    DEMODULATOR:QAM解调器 

    MEMORY INTERFACE:不同应用系统所需要不同的MEMORY的接口 

    STBUS:各个模块的数据通讯总线 

    PERIPHERALS:UART,SMARTCARD,IIC,GPIO,PWM等常用外设 

    AUDIO:音频输出接口 

    VEDIO:视频输出接口 

    QAMI5516模块化的设计过程,虽然不一定要求硬件工程师了解系统的方方面面,可是必然要求在设计硬件平台时,把在实际运用中使用到的IC不同模块的接口部分当作一个子系统来处理:例如音频部分电路和视频部分电路在布局布线的时候就应该在一个整体区域内进行。这样做,不仅延续了IC模块化设计的思路,而且可以方便在需要进行PCB板的物理分隔,减少不同模块之间的电气耦合,可以方便整个系统的调试。我们知道,硬件调试中最容易检查,处理电路原理设计中的错误的方法就是“头痛医头,脚痛医脚”,即上述的QAMI5516平台中,如果音频部分电路有问题,首先要做的就是检查校验音频模块。 

    模块化的思想还体现在系统总线的布线上,通常总线都区分为CONCROL BUS,DATA BUS,ADDR BUS,这三类。例如上面QAMI5516中SMI上使用的是一片16M的SDRAM,工作频率在100MHZ,这就要求这一组总线在布线过程中需要统一成一个整体来考虑阻抗匹配。在实际的布线过程中,不可能要把这些线布得七零八落吧。 

    模块化的思想也有利于PCB板的布局。 

    模块化的思想也有利于硬件系统的功能的扩展或是更改。 

    2. 站在整个系统的角度上,分析各个模块信号的性质,确定其在整个系统中占据的地位,从而确定模块在布局布线的优先级 

    布局对于整个系统具有重要的意义,这要求在实际的布线过程中,对于各个模块的具体处理有轻重缓急之分。一般的布局规则,都要求区分模块是模拟电路,还是数字电路,是高频电路还是低频电路,是主要的干扰源还是敏感的关键信号等等。因此,在布局之前必须仔细分析各个模块信号的性质包括模块的属性,功能,供电电源,具体信号的频率,电流的流向,电流强度等,以确定模块在PCB板上布局。通常,在机械结构确定的情况下,复杂的系统还会有N种不同的布局方式,这需要站在系统的角度上依照一些规则的折中来找出最优化的布局布线。 

    在数字模块中,都会有时钟,例如SDRAM的CLOCK,而时钟电路是影响EMC的主要因素。集成电路的大部分噪声都与时钟频率及其多次谐波有关。如果CLOCK信号是一个正弦波形式,如果处理不当,对系统会“贡献”一个该频率或是该频率的倍频的干扰源,如果是CLOCK信号是方波形式,则对系统“贡献”一个杂散频率的干扰源。同时,CLOCK还是一个容易受干扰的信号,如果CLOCK受到干扰,对数字系统的影响可想而知。因此,时钟电路模块是属于关键模块,在布局布线过程中优先各种规则考虑其布局布线。 

    类似的还有在现在许多的嵌入式硬件系统中的各种各样的中断模块。中断的触发有电平触发和边沿触发。曾经碰到过一个设置为上升沿触发的中断因外界的干扰而不断的被触发,最终导致了RTOS由于处理不过来而堵死的现象。 

    按照这一原则来分析二个简单的电路布局。在一个我接触到的手机硬件平台中,显示屏的亮度电路是通过一个PWM产生的不同脉宽信号,经过一个RC积分电路建立不同的背光灯电压来实现的。PWM信号和CLOCK相比,在对整个系统EMI的影响上在某种意义上是相同的。但是如果仔细分析一些,就应该知道,如果在布线时,IC的PWM信号在尽可能短的路径上建立模拟的电平后才在PCB板上传输,也就是说电阻和电容尽可能的靠近PWM管脚放置,这样可以使PWM对系统的干扰减小到最小。在手机硬件平台的设计中,RF部分和音频部分是系统的核心,这两部分的布线占据绝对核心的地位,在布线时置于优先考虑的地位。所以在实际布局布线中,这两个模块的信号线单独布在一中间层,并且在其邻层使用电源层和地层,把它屏蔽起来,同时其他模块尽量远离这两个模块,以免引入干扰。另外尝试着考虑这样一个细节:MIC输入很小的音频信号需要经过放大到一定的程度后再输入到AUDIO ADC中。我们知道抽象意义上的信道传输信噪比是衡量噪声对系统的影响。可以相互参照,一个小的噪声在音频信号放大之前就串扰就信道和在音频信号在放大之后才进信道对音频指标的影响。如果这信道的路径不得以经过一些强干扰源的区域,建议音频信号进行放大后再进行传输。 

    再比如在复杂系统的总线上通常会挂接类型的设备,如I2C总线可以挂127个从设备,在某些机顶盒硬件平台中通常会挂上DEMODULATOR,TUNER,E2PROM。这也要求对不同的设备对于分享总线的频率上加以区分,对于使用频率高的设备放在相对比较重要的位置上。例如在上述QAMI5516平台上的EMI接口同时使用了SDRAM,FLASH两种设备。基于对系统的理解,SDRAM放置的是实时操作系统的运行代码,FLASH是作为一种存储介质,在软件系统运行过程中SDRAM相对于FLASH有更多的读写操作,因此在布线过程中应该先考虑SDRAM的位置。 

    3. 注重电源完整性,布局布线中优先考虑电源和地线的处理 

    在任何电子系统中,干扰源对系统的干扰不外乎通过两种途径:一是通过导体的传递,二是通过电磁辐射经过空间的耦合。在频率较低的系统中主要是第一种路径,在高频系统中也有相当部分的干扰原因是通过导体的传递,其中比较明显的就是IC产生的噪声通过电源和地干扰整个系统。因此,电源的完整性或者说是电源质量对整个系统的抗干扰能力具有至关重要的意义。电源完整性实际上是信号完整性的一部分,然而考虑到电源对于所有系统的重要性,在此单独列出。要声明的是,在实际系统中,要做到这一点并不容易,系统中总会有各种不同频率的噪声。在电路设计和PCB布局布线中只是极力的减小各种频率的噪声,从而提高系统的抗噪声的整体性能。同时,在复杂系统中,减少系统的噪声不是更改一两电容的值就能够做到,而是需要注意电源滤波效果的累积。在手机硬件设计中,有专门的PMU来对管理对各个模块供电,然而PMU都是来自VBAT。无法想象,如果是敏感的音频运放的供电没有经过滤波的处理,直接取自VBAT,又或者,像给SDRAM供电的电路没有做滤波处理,任由这部分数字电路的开关噪声污染整个VBAT,会是有什么样的后果? 

    如果对电源完整性有了足够的重视,结合起前面说过的模块化和各个模块仔细分析后,这部分还是相对比较好处理。对于IC电源VCC通常的规则一般都会用旁路电容和去耦电容进行处理,并且在布板的时候尽量让这类电容靠近IC的电源输入处。如果在要求苛刻的系统中,还可以对不同的敏感频率采用LCCL电路(串接一个电感或是磁珠,并一个电解电容,并一个瓷片电容,再串一个小的电感,具体值需要依照相应频率确定)滤波。曾经做一个复杂的系统,由于在系统的DEMODULATOR上的一路核心电源上没有使用旁路电容,从而使DEMODULATOR的解调后的误码率高的无法忍受。对于系统中各种GND的处理,一般要求分析电流的回流路径。电流具有总是选择阻抗最小回流路径的性质。这是一个核心原则,可以通过这样一个事实来理解:在PCB布线中有“铺铜”这样的模式。“铺铜”经常会在网络GND上使用,所有的数字信号都可以抽象成一个最基本的门级电路,GND也就是信号回流路径的一部分。GND就是通过“铺铜”的方式,使信号的路径上的总阻抗变小。“就近接地”,“最小化接地阻抗”也正是基于这样的考虑。 

    上面只是抛砖引玉的讲述了这几年来鄙人在PCB板中的一些感触颇深的几点,有了这三个指导性原则,并结合具体的许多布线规则,剩下就是您的态度问题了。当然,毕竟能力和见识有限,其中难免有所偏颇,不足之处恳请指正。 
  • 印制电路板设计原则和抗干扰措施

    2006-10-31 15:39:00

      印制电路板(PC8)是电子产品中电路元件和器件的支撑件.它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电于技术的飞速发展,PGB的密度越来越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大.因此,在进行PCB设计时.必须遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。

    PCB设计的一般原则

    要使电子电路获得最佳性能,元器件的布且及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB.应遵循以下一般原则:

    1. 布局

    首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后.再确定特殊元件的位置。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。

    在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则:

    (1)尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。

    (2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

    (3)重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定,然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件,不宜装在印制板上,而应装在整机的机箱底板上,且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。

    (4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节,应放在印制板上方便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。

    (5)应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。

    根据电路的功能单元.对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:

    (1)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。

    (2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、

    整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

    (3)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观.而且装焊容易.易于批量生产。

    (4)位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3:2成4:3。电路板面尺寸大于200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。

    2.布线 布线的原则如下:

    (1)输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线,以免发生反馈藕合。

    (2)印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为 0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.通过 2A的电流,温度不会高于3℃,因此.导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路,尤其是数字电路,通常选0.02~0.3mm导线宽度。当然,只要允许,还是尽可能用宽线.尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路,尤其是数字电路,只要工艺允许,可使间距小至5~8mm。

    (3)印制导线拐弯处一般取圆弧形,而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外,尽量避免使用大面积铜箔,否则.长时间受热时,易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时,最好用栅格状.这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

    3.焊盘 焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于(d+1.2)mm,其中d为引线孔径。对高密度的数字电路,焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。

    PCB及电路抗干扰措施

    印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系,这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。

    1.电源线设计 根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。

    2.地线设计 地线设计的原则是:

    (1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而租,高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。

    (2)接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条,则接地电位随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能,接地线应在2~3mm以上。

    (3)接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。

    3.退藕电容配置 PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原则是:

    (1)电源输入端跨接10 ~100uf的电解电容器。如有可能,接100uF以上的更好。

    (2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可每4~8个芯片布置一个1 ~ 10pF的但电容。

    (3)对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,如 RAM、ROM存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。(4)电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。此外,还应注意以下两点:(1在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用附图所示的 RC 电路来吸收放电电流。一般 R 取 1 ~ 2K,C取2.2 ~ 47UF。(2)CMOS的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源。

  • PCB LAYOUT技术大全

    2006-10-31 15:37:00

    PROTEL相关疑问

    1.原理图常见错误:

    (1)ERC报告管脚没有接入信号:
    a. 创建封装时给管脚定义了I/O属性;
    b.创建元件或放置元件时修改了不一致的grid属性,管脚与线没有连上;
    c. 创建元件时pin方向反向,必须非pin name端连线。

    (2)元件跑到图纸界外:没有在元件库图表纸中心创建元件。

    (3)创建的工程文件网络表只能部分调入pcb:生成netlist时没有选择为global。

    (4)当使用自己创建的多部分组成的元件时,千万不要使用annotate.

    2.PCB中常见错误:

    (1)网络载入时报告NODE没有找到:

    a. 原理图中的元件使用了pcb库中没有的封装;

    b. 原理图中的元件使用了pcb库中名称不一致的封装;

    c. 原理图中的元件使用了pcb库中pin number不一致的封装。如三极管:sch中pin number 为

    e,b,c, 而pcb中为1,2,3。

    (2)打印时总是不能打印到一页纸上:
    a. 创建pcb库时没有在原点;

    b. 多次移动和旋转了元件,pcb板界外有隐藏的字符。选择显示所有隐藏的字符, 缩小pcb, 然后移动字符到边界内。

    (3)DRC报告网络被分成几个部分:
    表示这个网络没有连通,看报告文件,使用选择CONNECTED COPPER查找。
    另外提醒朋友尽量使用WIN2000, 减少蓝屏的机会;多几次导出文件,做成新的DDB文件,减少文件尺寸和PROTEL僵死的机会。如果作较复杂得设计,尽量不要使用自动布线。

      在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的, 在整个PCB中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布线、 双面布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前, 可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行, 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。

      自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定, 包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通, 然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。 并试着重新再布线,以改进总体效果。

      对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了, 它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用, 还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会, 才能得到其中的真谛。

    PCB LAYOUT注意事项

    1 电源、地线的处理

      既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、 地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质量。

      对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因, 现只对降低式抑制噪音作以表述:

    众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。
    尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5 mm
    对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)

      用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。

    2、数字电路与模拟电路的共地处理

      现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。

      数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。

    3、信号线布在电(地)层上

      在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。

    4、大面积导体中连接腿的处理

      在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。 5、布线中网络系统的作用

      在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进太小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。

      标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

    6、设计规则检查(DRC)

      布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面:

      线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。

      电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。

      对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。

    模拟电路和数字电路部分,是否有各自独立的地线。

      后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。
    对一些不理想的线形进行修改。

      在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。

      多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。概述
    本文档的目的在于说明使用PADS的印制板设计软件PowerPCB进行印制板设计的流程和一些注意事项,为一个工作组的设计人员提供设计规范,方便设计人员之间进行交流和相互检查。

    2、设计流程

    PCB的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤.

    2.1 网表输入

      网表输入有两种方法,一种是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能,选择Send Netlist,应用OLE功能,可以随时保持原理图和PCB图的一致,尽量减少出错的可能。另一种方法是直接在PowerPCB中装载网表,选择File->Import,将原理图生成的网表输入进来。

    2.2 规则设置

      如果在原理图设计阶段就已经把PCB的设计规则设置好的话,就不用再进行设置
    这些规则了,因为输入网表时,设计规则已随网表输入进PowerPCB了。如果修改了设计规则,必须同步原理图,保证原理图和PCB的一致。除了设计规则和层定义外,还有一些规则需要设置,比如Pad Stacks,需要修改标准过孔的大小。如果设计者新建了一个焊盘或过孔,一定要加上Layer 25。

    注意:
    PCB设计规则、层定义、过孔设置、CAM输出设置已经作成缺省启动文件,名称为Default.stp,网表输入进来以后,按照设计的实际情况,把电源网络和地分配给电源层和地层,并设置其它高级规则。在所有的规则都设置好以后,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理图中的规则设置,保证原理图和PCB图的规则一致。

    2.3 元器件布局
    网表输入以后,所有的元器件都会放在工作区的零点,重叠在一起,下一步的工作就是把这些元器件分开,按照一些规则摆放整齐,即元器件布局。PowerPCB提供了两种方法,手工布局和自动布局。

    2.3.1 手工布局
    1. 工具印制板的结构尺寸画出板边(Board Outline)。
    2. 将元器件分散(Disperse Components),元器件会排列在板边的周围。
    3. 把元器件一个一个地移动、旋转,放到板边以内,按照一定的规则摆放整齐。

    2.3.2 自动布局
      PowerPCB提供了自动布局和自动的局部簇布局,但对大多数的设计来说,效果并不理想,不推荐使用。2.3.3 注意事项

    a. 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起
    b. 数字器件和模拟器件要分开,尽量远离
    c. 去耦电容尽量靠近器件的VCC
    d. 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集
    e. 多使用软件提供的Array和Union功能,提高布局的效率

    2.4 布线
      布线的方式也有两种,手工布线和自动布线。PowerPCB提供的手工布线功能十分强大,包括自动推挤、在线设计规则检查(DRC),自动布线由Specctra的布线引擎进行,通常这两种方法配合使用,常用的步骤是手工—自动—手工。

    2.4.1 手工布线

    1. 自动布线前,先用手工布一些重要的网络,比如高频时钟、主电源等,这些网络往往对走线距离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求;另外一些特殊封装,如BGA,自动布线很难布得有规则,也要用手工布线。

    2. 自动布线以后,还要用手工布线对PCB的走线进行调整。

    2.4.2 自动布线
      手工布线结束以后,剩下的网络就交给自动布线器来自布。选择Tools->SPECCTRA,启动Specctra布线器的接口,设置好DO文件,按Continue就启动了Specctra布线器自动布线,结束后如果布通率为100%,那么就可以进行手工调整布线了;如果不到100%,说明布局或手工布线有问题,需要调整布局或手工布线,直至全部布通为止。

    2.4.3 注意事项

    a. 电源线和地线尽量加粗

    b. 去耦电容尽量与VCC直接连接

    c. 设置Specctra的DO文件时,首先添加Protect all wires命令,保护手工布的线不被自动布线器重布

    d. 如果有混合电源层,应该将该层定义为Split/mixed Plane,在布线之前将其分割,布完线之后,使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜

    e. 将所有的器件管脚设置为热焊盘方式,做法是将Filter设为Pins,选中所有的管脚,修改属性,在Thermal选项前打勾

    f. 手动布线时把DRC选项打开,使用动态布线(Dynamic Route)

    2.5 检查

      检查的项目有间距(Clearance)、连接性(Connectivity)、高速规则(High Speed)和电源层(Plane),这些项目可以选择Tools->Verify Design进行。如果设置了高速规则,必须检查,否则可以跳过这一项。检查出错误,必须修改布局和布线。

    注意:

      有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次。

    2.6 复查

      复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置;还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等。复查不合格,设计者要修改布局和布线,合格之后,复查者和设计者分别签字。 2.7 设计输出

      PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件。打印机可以把PCB分层打印,便于设计者和复查者检查;光绘文件交给制板厂家,生产印制板。光绘文件的输出十分重要,关系到这次设计的成败,下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。

    a. 需要输出的层有布线层(包括顶层、底层、中间布线层)、电源层(包括VCC层和GND层)、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(包括顶层阻焊和底层阻焊),另外还要生成钻孔文件(NC Drill)

    b. 如果电源层设置为Split/Mixed,那么在Add Document窗口的Document项选择Routing,并且每次输出光绘文件之前,都要对PCB图使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜;如果设置为CAM Plane,则选择Plane,在设置Layer项的时候,要把Layer25加上,在Layer25层中选择Pads和Viasc. 在设备设置窗口(按Device Setup),将Aperture的值改为199

    d. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上

    e. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Line

    f. 设置阻焊层的Layer时,选择过孔表示过孔上不加阻焊,不选过孔表示家阻焊,视具体情况确定

    g. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改动

    h. 所有光绘文件输出以后,用CAM350打开并打印,由设计者和复查者根据“PCB检查表”检查
    过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。简单的说来,PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看,过孔可以分成两类:一是用作各层间的电气连接;二是用作器件的固定或定位。如果从工艺制程上来说,这些过孔一般又分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型工艺完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现,成本较低,所以绝大部分印刷电路板均使用它,而不用另外两种过孔。以下所说的过孔,没有特殊说明的,均作为通孔考虑。

      从设计的角度来看,一个过孔主要由两个部分组成,一是中间的钻孔(drill hole),二是钻孔周围的焊盘区,见下图。这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然,在高速,高密度的PCB设计时,设计者总是希望过孔越小越好,这样板上可以留有更多的布线空间,此外,过孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加,而且过孔的尺寸不可能无限制的减小,它受到钻孔(drill)和电镀(plating)等工艺技术的限制:孔越小,钻孔需花费的时间越长,也越容易偏离中心位置;且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如,现在正常的一块6层PCB板的厚度(通孔深度)为50Mil左右,所以PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8Mil。


    二、过孔的寄生电容
     过孔本身存在着对地的寄生电容,如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于:
    C=1.41εTD1/(D2-D1)
    过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间,降低了电路的速度。举例来说,对于一块厚度为50Mil的PCB板,如果使用内径为10Mil,焊盘直径为20Mil的过孔,焊盘与地铺铜区的距离为32Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是:C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,这部分电容引起的上升时间变化量为:T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。从这些数值可以看出,尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显,但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换,设计者还是要慎重考虑的。

    三、过孔的寄生电感
      同样,过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感,在高速数字电路的设计中,过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感:
    L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指过孔的电感,h是过孔的长度,d是中心钻孔的直径。从式中可以看出,过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面的例子,可以计算出过孔的电感为:L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信号的上升时间是1ns,那么其等效阻抗大小为:XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略,特别要注意,旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔,这样过孔的寄生电感就会成倍增加。

    四、高速PCB中的过孔设计
      通过上面对过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB设计中,看似简单的过
    孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到:

    1、从成本和信号质量两方面考虑,选择合理尺寸的过孔大小。比如对6-10层的内
    存模块PCB设计来说,选用10/20Mil(钻孔/焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的板子,也可以尝试使用8/18Mil的过孔。目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了。对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗。

    2、上面讨论的两个公式可以得出,使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄
    生参数。

    3、PCB板上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量不要使用不必要的过孔。

    4、电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会
    导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗。

    5、在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。当然,在设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况,也有的时候,我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。特别是在过孔密度非常大的情况下,可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽,解决这样的问题除了移动过孔的位置,我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。

    一、印刷线路元件布局结构设计讨论

      一台性能优良的仪器,除选择高质量的元器件,合理的电路外,印刷线路板的元件布局和电气连线方向的正确结构设计是决定仪器能否可靠工作的一个关键问题,对同一种元件和参数的电路,由于元件布局设计和电气连线方向的不同会产生不同的结果,其结果可能存在很大的差异。因而,必须把如何正确设计印刷线路板元件布局的结构和正确选择布线方向及整体仪器的工艺结构三方面联合起来考虑,合理的工艺结构,既可消除因布线不当而产生的噪声干扰,同时便于生产中的安装、调试与检修等。

      下面我们针对上述问题进行讨论,由于优良“结构”没有一个严格的“定义”和“模式”,因而下面讨论,只起抛砖引玉的作用,仅供参考。每一种仪器的结构必须根据具体要求(电气性能、整机结构安装及面板布局等要求),采取相应的结构设计方案,并对几种可行设计方案进行比较和反复修改。印刷板电源、地总线的布线结构选择----系统结构:模拟电路和数字电路在元件布局图的设计和布线方法上有许多相同和不同之处。模拟电路中,由于放大器的存在,由布线产生的极小噪声电压,都会引起输出信号的严重失真,在数字电路中,TTL噪声容限为0.4V~0.6V,CMOS噪声容限为Vcc的0.3~0.45倍,故数字电路具有较强的抗干扰的能力。良好的电源和地总线方式的合理选择是仪器可靠工作的重要保证,相当多的干扰源是通过电源和地总线产生的,其中地线引起的噪声干扰最大。

      二、印刷电路板图设计的基本原则要求
      1.印刷电路板的设计,从确定板的尺寸大小开始,印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制,以能恰好安放入外壳内为宜,其次,应考虑印刷电路板与外接元器件(主要是电位器、插口或另外印刷电路板)的连接方式。印刷电路板与外接元件一般是通过塑料导线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即:在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。对于安装在印刷电路板上的较大的元件,要加金属附件固定,以提高耐振、耐冲击性能。
      2.布线图设计的基本方法
      首先需要对所选用元件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解;对各部件的位置安排作合理的、仔细的考虑,主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度,走线短,交叉少,电源,地的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后,就是各部件的连线,按照电路图连接有关引脚,完成的方法有多种,印刷线路图的设计有计算机辅助设计与手工设计方法两种。
      最原始的是手工排列布图。这比较费事,往往要反复几次,才能最后完成,这在没有其它绘图设备时也可以,这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很有帮助的。计算机辅助制图,现在有多种绘图软件,功能各异,但总的说来,绘制、修改较方便,并且可以存盘贮存和打印。
      接着,确定印刷电路板所需的尺寸,并按原理图,将各个元器件位置初步确定下来,然后经过不断调整使布局更加合理,印刷电路板中各元件之间的接线安排方式如下:
      (1)印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即,让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题。
      (2)电阻、二极管、管状电容器等元件有“立式”,“卧式”两种安装方式。立式指的是元件体垂直于电路板安装、焊接,其优点是节省空间,卧式指的是元件体平行并紧贴于电路板安装,焊接,其优点是元件安装的机械强度较好。这两种不同的安装元件,印刷电路板上的元件孔距是不一样的。
      (3)同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远,否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激,采用这样“一点接地法”的电路,工作较稳定,不易自激。
      (4)总地线必须严格按高频-中频-低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则,切不可随便翻来复去乱接,级与级间宁肯可接线长点,也要遵守这一规定。特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格,如有不当就会产生自激以致无法工作。调频头等高频电路常采用大面积包围式地线,以保证有良好的屏蔽效果。
      (5)强电流引线(公共地线,功放电源引线等)应尽可能宽些,以降低布线电阻及其电压降,可减小寄生耦合而产生的自激。
      (6)阻抗高的走线尽量短,阻抗低的走线可长一些,因为阻抗高的走线容易发笛和吸收信号,引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈元件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线,射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开,各自成一路,一直到功效末端再合起来,如两路地线连来连去,极易产生串音,使分离度下降。

      三、印刷板图设计中应注意下列几点
      1.布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下)。
      2.各元件排列,分布要合理和均匀,力求整齐,美观,结构严谨的工艺要求。
      3.电阻,二极管的放置方式:分为平放与竖放两种:
      (1)平放:当电路元件数量不多,而且电路板尺寸较大的情况下,一般是采用平放较好;对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取4/10英寸,1/2W的电阻平放时,两焊盘的间距一般取5/10英寸;二极管平放时,1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取4~5/10英寸。
      (2)竖放:当电路元件数较多,而且电路板尺寸不大的情况下,一般是采用竖放,竖放时两个焊盘的间距一般取1~2/10英寸。
      4.电位器:IC座的放置原则
      (1)电位器:在稳压器中用来调节输出电压,故设计电位器应满中顺时针调节时输出电压升高,反时针调节器节时输出电压降低;在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流折大小,设计电位器时应满中顺时针调节时,电流增大。电位器安放位轩应当满中整机结构安装及面板布局的要求,因此应尽可能放轩在板的边缘,旋转柄朝外。
      (2)IC座:设计印刷板图时,在使用IC座的场合下,一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确,并注意各个IC脚位是否正确,例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者左上角,而且紧靠定位槽(从焊接面看)。
      5.进出接线端布置
      (1)相关联的两引线端不要距离太大,一般为2~3/10英寸左右较合适。
      (2)进出线端尽可能集中在1至2个侧面,不要太过离散。
      6.设计布线图时要注意管脚排列顺序,元件脚间距要合理。
      7.在保证电路性能要求的前提下,设计时应力求走线合理,少用外接跨线,并按一定顺充要求走线,力求直观,便于安装,高度和检修。
      8.设计布线图时走线尽量少拐弯,力求线条简单明了。
      9.布线条宽窄和线条间距要适中,电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符;
      10.设计应按一定顺序方向进行,例如可以由左往右和由上而下的顺序进行

  • Protel99 SE Gerber File 输出说明

    2006-10-31 15:35:00

    现在要将demo.pcb 的图形资料,输出 Gerber File 及 Drill File (钻孔文件)

     

    在工作区按滑鼠右键,系统会弹出下拉式功能表,我们选择[New]

     

    在视窗中,我们选择 [CAM output configuration]

     

    在我们的专案计画 MyDesign1.ddb 中,会新增一个[CAMManager1.cam]的选项,我们点选并且开放这个图示

     

    选择我们要输出的LAYOUT档案,在这里是 DEMP.PCB

     

    进入 {Output Wizard}视窗,你可以依Wizard的指引,一步一步的设定,输出Gerber File,在这里我们点选 [Finish按钮,离开 {Output Wizard}视窗。

     

    按下滑鼠右键,点选[Insert Gerber]

     

    在[General]的选项中,我们要设定GERBER的格式,我们设定单位为英制(Inches),整数2,小数3

     

    在[Layers]部分,我们设定要输出的图层,在这里选择[TopLayer]及[BottomLayer]

     

    在Apertures,我们勾上 [Embedded apertures(RS274X) ], 输出的GERBER FILE里,内含Aperture的资料

     

    在[Advanced]里面,我们保持默认值。
    按下[OK],结束GERBER FILE的输出设定视窗。

    设定 Drill File 钻孔文件

     

    按滑鼠右键,选择 Insert NC Drill

     

    在这个钻孔资料设定视窗中,我们设定单位为英制,数字格式为2个整数,3个小数,数字尾不补零

     

    当我们都设定好GERBER及DRILL的格式后,人们就可以将其输出,按下滑鼠右键,选择Generate CAM Files,程式就会依据我们的设定,输出档案,存在档案夹 CAM for demo 中

     

    打开档案夹 CAM for demo

     

    在 CAM for demo的档案夹中,按下滑鼠右键选择[Export]输出

     

    在视窗中,选择你要储存的档案夹位置,按下[确定]即可

  • 电路设计常用软件介绍

    2006-10-31 15:28:00

      随着计算机在国内的逐渐普及,EDA(Electronic Design Automatic,电路设计自动化)软件在电路行业的应用也越来越广泛,但和发达国家相比,我国的电路设计水平仍然存在着相当大的差距。中国已走到了WTO的门口,随着WTO的加入,电路行业将会受到较大的冲击,许多从事电路设计工作的人员对EDA软件并不熟悉。笔者此文的目的就是让这些同业者对此有些了解,并以此提高他们利用电脑进行电路设计的水平。以下是一些国内最为常用的EDA软件。

    PROTEL

      PROTEL是PORTEL公司在20世纪80年代末推出的电路行业的CAD软件,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电路设计者的首选软件。它较早在国内使用,普及率也最高,有些高校的电路专业还专门开设了课程来学习它。几乎所有的电路公司都要用到它。早期的PROTEL主要作为印刷板自动布线工具使用,运行在DOS环境,对硬件的要求很低,在无硬盘286机的1M内存下就能运行。它的功能较少,只有电原理图绘制与印刷板设计功能,印刷板自动布线的布通率也低。现在的PROTEL已发展到PROTEL99(网络上可下载到它的测试版),是个庞大的EDA软件,完全安装有200多MB,它工作在Windows 95环境下,是个完整的全方位电路设计系统,它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计(包含印刷电路板自动布线)、可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能,并具有Client/Server (客户/服务器)体系结构,同时还兼容一些其它设计软件的文件格式,如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多层印制线路板的自动布线,可实现高密度PCB的100%布通率。想更多地了解PROTEL的软件功能或者下载PROTEL99的试用版,可以在Internet上访问它的站点:HTTP://WWW.PROTEL.COM。

    ORCAD

      ORCAD是由ORCAD公司于20世纪80年代末推出的EDA软件。它是世界上使用最广的EDA软件,每天都有上百万的电路工程师在使用它,相对于其它EDA软件而言,它的功能也是最强大的,由于ORCAD软件使用了软件狗防盗版,因此在国内它并不普及,知名度也比不上PROTEL,只有少数的电路设计者使用它。早在工作于DOS环境的ORCAD 4.0,它就集成了电原理图绘制、印制电路板设计、数字电路仿真、可编程逻辑器件设计等功能,而且它的界面友好且直观。它的元器件库也是所有EDA软件中最丰富的,在世界上它一直是EAD软件中的首选。ORCAD公司在去年7月与CADENCE公司合并后,更成为世界上最强大的开发EDA软件的公司,它的产品ORCAD世纪集成版工作于Windows 95与Windows NT环境下,集成了电原理图绘制,印刷电路板设计、模拟与数字电路混合仿真等功能。它的电路仿真的元器件库更达到了8500个,收入了几乎所有的通用型电路元器件模块。它的强大功能导致了它的售价不菲,在北美地区它的世纪加强版就卖到了7995美元,对ORCAD有兴趣的读者可以去访问它的站点:HTTP://WWW.ORCAD.COM或HTTP://WWW.CADENCE.COM或HTTP://PCB.CADENCE.COM。

    PSPICE

      PSPICE是较早出现的EDA软件之一,1985年就由MICROSIM公司推出。在电路仿真方面,它的功能可以说是最为强大,在国内被普遍使用。现在使用较多的是PSPICE 6.2,工作于Windows环境,占用硬盘空间20多M,整个软件由原理图编辑、电路仿真、激励编辑、元器件库编辑、波形图等几个部分组成,使用时是一个整体,但各个部分各有各的窗口。PSPICE发展至今,已被并入ORCAD,成为ORCAD-PSPICE,但PSPICE仍然单独销售和使用,新推出的版本为PSPICE 9.1,工作于Windows 9x/NT平台上,要求是奔腾以上CPU、32M内存、50M以上剩余硬盘空间、800×600以上显示分辨率,是功能强大的模拟电路和数字电路混合仿真EDA软件。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一个窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真,包括IGBT、脉宽调制电路、模/数转换、数/模转换等,都可以得到精确的仿真结果。对于库中没有的元器件模块,还可以自已编辑。它在INTERNET上的网址与ORCAD公司一样。

    EWB

     EWB(ELECTRONICS WORKBENCH EDA)软件是交互图像技术有限公司(INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd)在20世纪90年代初推出的EDA软件,但在国内开始使用却是近几年的事。现在普遍使用的是在Windows 95环境下工作的EWB 5.0,相对其它EDA软件而言,它是个较小巧的软件,只有16M,功能也比较单一,就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真,但你绝对不可小瞧它,它的仿真功能十分强大,几乎100%地仿真出真实电路的结果,而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具,它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片,器件库中没有的元器件,还可以由外部模块导入。在众多的电路仿真软件中,EWB是最容易上手的,它的工作界面非常直观,原理图和各种工具都在同一个窗口内,未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件。对于电路设计工作者来说,它是个极好的EDA工具,许多电路你无须动用烙铁就可得知它的结果,而且若想更换元器件或改变元器件参数,只须点点鼠标即可,它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用,利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。EWB的兼容性也较好,其文件格式可以导出成能被ORCAD或PROTEL读取的格式,该软件只有英文版,在中文版的Windows 98下它的一些图标会偏移两个位置(在Windows 95下正常),但不影响它的使用,它是笔者最喜欢的EDA软件之一(该软件在1999年第34期第15版有详细的介绍)。

    VISIO

      很多人会认为VISIO不是一个EDA软件,但笔者多年来所有的单片机程序流程图和电路测试流程图以及工艺流程图就是用它制作的,因此认为它也算是半个EDA软件。它是VISIO公司在1991年推出的用于制作图表的软件。在早期它主要用作商业图表制作,后来随着版本的不断提高,新增了许多功能。VISIO 4.0已是个多功能的流程图制作软件,进入国内后很受软件工作者的欢迎,现在国内普遍使用的是工作于Windows 95环境下的VISIO 5.0,完全安装容量将近100MB。它的界面很友好,操作也很简单,但却具有强大的功能,可以绘出各种各样的流程图,它不仅仅局限在商业、软件业和电路设计领域,也是所有软件设计者必不可少的工具,可以用它制作的流程图包括电路流程图、工艺流程图、程序流程图、组织结构图、商业行销图、办公室布局图、方位图……在微软公司的OFFICE 97中就集成了VISIO 4.0的组成部分。VISIO公司新近推出了VISIO 2000,它分为标准版,技术版,专业版和企业版。VISIO 2000被宣称为是世界上最快捷、最容易使用的流程图软件,并比以前的版本增加了更多的功能。VISIO只有英文版,但由于它的直观界面,即使英文不好的人也可以较快学会使用它,有兴趣的读者可以访问一下它的站点:HTTP://WWW.VISIO.COM。

      WINBOARD、WINDRAFT 和IVEX-SPICE

      WINDRAFT和WINBOARD是IVEX公司于1994年推出的电原理图绘制与印制电路板设计软件。由于它推出的时间较晚,因此一开始就是工作在Windows平台上,它的文件很小,WINDRAFT和WINBOARD 的安装盘都是两张软盘,其中WINDRAFT是用于电原理图绘制,WINBOARD用于印制电路板设计,其界面都直观友好,可以很快就学会操作。但它们的功能并不大,WINBOARD设计印制电路板时也只能手工布线,但由于它们的易学易用,仍有部分电路设计工作者使用它。IVEX公司在其后也不断地升级它的软件,在1999年11月30日将WINDRAFT升级到了WINDRAFT 3.03版,并推出了IVEX-SPICE β测试版。WINDRAFT 3.03仍是个小巧的软件,不到5M,IVEX-SPICE则有22M,是个电路仿真软件,工作在Windows 9x/NT平台上,要求在P-166的8M内存下,软件环境则要求在WINDRAFT 3.03版本以上,而对于WINBOARD软件IVEX公司似乎放弃了努力,笔者见到的最后版本是WINBOARD 2.03版。对IVEX公司有兴趣或想下载IVEX-SPICE测试版的读者可访问这个站点:HTTP://WWW.IVEX.COM。

  • 用PROTEL99制作印刷电路版的基本流程

    2006-10-31 15:25:00

    一、电路版设计的先期工作
      1、利用原理图设计工具绘制原理图,并且生成对应的网络表。当然,有些特殊情况下,如电路版比较简单,已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计,直接进入PCB设计系统,在PCB设计系统中,可以直接取用零件封装,人工生成网络表。
    2、手工更改网络表 将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上,没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致,特别是二、三极管等。

    二、画出自己定义的非标准器件的封装库
       建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB 库专用设计文件。

    三、设置PCB设计环境和绘制印刷电路的版框含中间的镂空等
       1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境,包括设置格点大小和类型,光标类型,版层参数,布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值,而且这些参数经过设置之后,符合个人的习惯,以后无须再去修改。
       2、规划电路版,主要是确定电路版的边框,包括电路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm 的螺丝可用6.5~8mm 的外径和3.2~3.5mm 内径的焊盘对于标准板可从其它板或PCB izard 中调入。
       注意:在绘制电路版地边框前,一定要将当前层设置成Keep Out层,即禁止布线层。

    四、打开所有要用到的PCB 库文件后,调入网络表文件和修改零件封装
       这一步是非常重要的一个环节,网络表是PCB自动布线的灵魂,也是原理图设计与印象电路版设计的接口,只有将网络表装入后,才能进行电路版的布线。
    在原理图设计的过程中,ERC检查不会涉及到零件的封装问题。因此,原理图设计时,零件的封装可能被遗忘,在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。
    当然,可以直接在PCB内人工生成网络表,并且指定零件封装。

    五、布置零件封装的位置,也称零件布局
       Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局。如果进行自动布局,运行"Tools"下面的"Auto Place",用这个命令,你需要有足够的耐心。布线的关键是布局,多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件,按住鼠标左键不放,拖住这个元件到达目的地,放开左键,将该元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐。使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件,然后旋转、展开和整理成组,就可以移动到板上所需位置上了。当简易的布局完成后,使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。
       提示:在自动选择时,使用Shift+X或Y和Ctrl+X或Y可展开和缩紧选定组件的X、Y方向。  
    注意:零件布局,应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。先布置与机械尺寸有关的器件,并锁定这些器件,然后是大的占位置的器件和电路的核心元件,再是外围的小元件。

    六、根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定
       假如板上空间允许则可在板上放上一些类似于实验板的布线区。对于大板子,应在中间多加固定螺丝孔。板上有重的器件或较大的接插件等受力器件边上也应加固定螺丝孔,有需要的话可在适当位置放上一些测试用焊盘,最好在原理图中就加上。将过小的焊盘过孔改大,将所有固定螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等。
       放好后用VIEW3D 功能察看一下实际效果,存盘。

    七、布线规则设置
    布线规则是设置布线的各个规范(象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则,可通过Design-Rules 的Menu 处从其它板导出后,再导入这块板)这个步骤不必每次都要设置,按个人的习惯,设定一次就可以。
    选Design-Rules 一般需要重新设置以下几点:
       1、安全间距(Routing标签的Clearance Constraint)
       它规定了板上不同网络的走线焊盘过孔等之间必须保持的距离。一般板子可设为0.254mm,较空的板子可设为0.3mm,较密的贴片板子可设为0.2-0.22mm,极少数印板加工厂家的生产能力在0.1-0.15mm,假如能征得他们同意你就能设成此值。0.1mm 以下是绝对禁止的。
       2、走线层面和方向(Routing标签的Routing Layers)
       此处可设置使用的走线层和每层的主要走线方向。请注意贴片的单面板只用顶层,直插型的单面板只用底层,但是多层板的电源层不是在这里设置的(可以在Design-Layer Stack Manager中,点顶层或底层后,用Add Plane 添加,用鼠标左键双击后设置,点中本层后用Delete 删除),机械层也不是在这里设置的(可以在Design-Mechanical Layer 中选择所要用到的机械层,并选择是否可视和是否同时在单层显示模式下显示)。
       机械层1 一般用于画板子的边框;
       机械层3 一般用于画板子上的挡条等机械结构件;
       机械层4 一般用于画标尺和注释等,具体可自己用PCB Wizard 中导出一个PCAT结构的板子看一下
       3、过孔形状(Routing标签的Routing Via Style)
       它规定了手工和自动布线时自动产生的过孔的内、外径,均分为最小、最大和首选值,其中首选值是最重要的,下同。
       4、走线线宽(Routing标签的Width Constraint)
       它规定了手工和自动布线时走线的宽度。整个板范围的首选项一般取0.2-0.6mm,另添加一些网络或网络组(Net Class)的线宽设置,如地线、+5 伏电源线、交流电源输入线、功率输出线和电源组等。网络组可以事先在Design-Netlist Manager中定义好,地线一般可选1mm 宽度,各种电源线一般可选0.5-1mm 宽度,印板上线宽和电流的关系大约是每毫米线宽允许通过1安培的电流,具体可参看有关资料。当线径首选值太大使得SMD 焊盘在自动布线无法走通时,它会在进入到SMD 焊盘处自动缩小成最小宽度和焊盘的宽度之间的一段走线,其中Board 为对整个板的线宽约束,它的优先级最低,即布线时首先满足网络和网络组等的线宽约束条件。下图为一个实例


       5、敷铜连接形状的设置(Manufacturing标签的Polygon Connect Style)
       建议用Relief Connect 方式导线宽度Conductor Width 取0.3-0.5mm 4 根导线45 或90 度。
       其余各项一般可用它原先的缺省值,而象布线的拓朴结构、电源层的间距和连接形状匹配的网络长度等项可根据需要设置。
       选Tools-Preferences,其中Options 栏的Interactive Routing 处选Push Obstacle (遇到不同网络的走线时推挤其它的走线,Ignore Obstacle为穿过,Avoid Obstacle 为拦断)模式并选中Automatically Remove (自动删除多余的走线)。Defaults 栏的Track 和Via 等也可改一下,一般不必去动它们。
       在不希望有走线的区域内放置FILL 填充层,如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布线层,要上锡的在Top 或Bottom Solder 相应处放FILL。
    布线规则设置也是印刷电路版设计的关键之一,需要丰富的实践经验。

    八、自动布线和手工调整
       1、点击菜单命令Auto Route/Setup 对自动布线功能进行设置
       选中除了Add Testpoints 以外的所有项,特别是选中其中的Lock All Pre-Route 选项,Routing Grid 可选1mil 等。自动布线开始前PROTEL 会给你一个推荐值可不去理它或改为它的推荐值,此值越小板越容易100%布通,但布线难度和所花时间越大。
       2、点击菜单命令Auto Route/All 开始自动布线
       假如不能完全布通则可手工继续完成或UNDO 一次(千万不要用撤消全部布线功能,它会删除所有的预布线和自由焊盘、过孔)后调整一下布局或布线规则,再重新布线。完成后做一次DRC,有错则改正。布局和布线过程中,若发现原理图有错则应及时更新原理图和网络表,手工更改网络表(同第一步),并重装网络表后再布。
       3、对布线进行手工初步调整
    需加粗的地线、电源线、功率输出线等加粗,某几根绕得太多的线重布一下,消除部分不必要的过孔,再次用VIEW3D 功能察看实际效果。手工调整中可选Tools-Density Map 查看布线密度,红色为最密,黄色次之,绿色为较松,看完后可按键盘上的End 键刷新屏幕。红色部分一般应将走线调整得松一些,直到变成黄色或绿色。
    九、切换到单层显示模式下(点击菜单命令Tools/Preferences,选中对话框中Display栏的Single Layer Mode)
       将每个布线层的线拉整齐和美观。手工调整时应经常做DRC,因为有时候有些线会断开而你可能会从它断开处中间走上好几根线,快完成时可将每个布线层单独打印出来,以方便改线时参考,其间也要经常用3D显示和密度图功能查看。
       最后取消单层显示模式,存盘。

    十、如果器件需要重新标注可点击菜单命令Tools/Re-Annotate 并选择好方向后,按OK钮。
       并回原理图中选Tools-Back Annotate 并选择好新生成的那个*.WAS 文件后,按OK 钮。原理图中有些标号应重新拖放以求美观,全部调完并DRC 通过后,拖放所有丝印层的字符到合适位置。
       注意字符尽量不要放在元件下面或过孔焊盘上面。对于过大的字符可适当缩小,DrillDrawing 层可按需放上一些坐标(Place-Coordinate)和尺寸((Place-Dimension)。
       最后再放上印板名称、设计版本号、公司名称、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工编号等信息(请参见第五步图中所示)。并可用第三方提供的程序来加上图形和中文注释如BMP2PCB.EXE 和宏势公司ROTEL99 和PROTEL99SE 专用PCB 汉字输入程序包中的FONT.EXE 等。

    十一、对所有过孔和焊盘补泪滴
       补泪滴可增加它们的牢度,但会使板上的线变得较难看。顺序按下键盘的S 和A 键(全选),再选择Tools-Teardrops,选中General 栏的前三个,并选Add 和Track 模式,如果你不需要把最终文件转为PROTEL 的DOS 版格式文件的话也可用其它模式,后按OK 钮。完成后顺序按下键盘的X 和A 键(全部不选中)。对于贴片和单面板一定要加。

    十二、放置覆铜区
       将设计规则里的安全间距暂时改为0.5-1mm 并清除错误标记,选Place-Polygon Plane 在各布线层放置地线网络的覆铜(尽量用八角形,而不是用圆弧来包裹焊盘。最终要转成DOS 格式文件的话,一定要选择用八角形)。下图即为一个在顶层放置覆铜的设置举例:

       设置完成后,再按OK 扭,画出需覆铜区域的边框,最后一条边可不画,直接按鼠标右键就可开始覆铜。它缺省认为你的起点和终点之间始终用一条直线相连,电路频率较高时可选Grid Size 比Track Width 大,覆出网格线。
       相应放置其余几个布线层的覆铜,观察某一层上较大面积没有覆铜的地方,在其它层有覆铜处放一个过孔,双击覆铜区域内任一点并选择一个覆铜后,直接点OK,再点Yes 便可更新这个覆铜。几个覆铜多次反复几次直到每个覆铜层都较满为止。将设计规则里的安全间距改回原值。

    十三、最后再做一次DRC
       选择其中Clearance Constraints Max/Min Width Constraints Short Circuit Constraints 和Un-Routed Nets Constraints 这几项,按Run DRC 钮,有错则改正。全部正确后存盘。

    十四、对于支持PROTEL99SE 格式(PCB4.0)加工的厂家可在观看文档目录情况下,将这个文件导出为一个*.PCB 文件;对于支持PROTEL99 格式(PCB3.0)加工的厂家,可将文件另存为PCB 3.0 二进制文件,做DRC。通过后不存盘退出。在观看文档目录情况下,将这个文件导出为一个*.PCB 文件。由于目前很大一部分厂家只能做DOS 下的PROTEL AUTOTRAX 画的板子,所以以下这几步是产生一个DOS 版PCB 文件必不可少的:
       1、将所有机械层内容改到机械层1,在观看文档目录情况下,将网络表导出为*.NET 文件,在打开本PCB 文件观看的情况下,将PCB 导出为PROTEL PCB 2.8 ASCII FILE 格式的*.PCB 文件。
       2 、用PROTEL FOR WINDOWS PCB 2.8 打开PCB 文件,选择文件菜单中的另存为,并选择Autotrax 格式存成一个DOS 下可打开的文件。
       3、用DOS 下的PROTEL AUTOTRAX 打开这个文件。个别字符串可能要重新拖放或调整大小。上下放的全部两脚贴片元件可能会产生焊盘X-Y大小互换的情况,一个一个调整它们。大的四列贴片IC 也会全部焊盘X-Y 互换,只能自动调整一半后,手工一个一个改,请随时存盘,这个过程中很容易产生人为错误。PROTEL DOS 版可是没有UNDO 功能的。假如你先前布了覆铜并选择了用圆弧来包裹焊盘,那么现在所有的网络基本上都已相连了,手工一个一个删除和修改这些圆弧是非常累的,所以前面推荐大家一定要用八角形来包裹焊盘。这些都完成后,用前面导出的网络表作DRC Route 中的Separation Setup ,各项值应比WINDOWS 版下小一些,有错则改正,直到DRC 全部通过为止。
       也可直接生成GERBER 和钻孔文件交给厂家选File-CAM Manager 按Next>钮出来六个选项,Bom 为元器件清单表,DRC 为设计规则检查报告,Gerber 为光绘文件,NC Drill 为钻孔文件,Pick Place 为自动拾放文件,Test Points 为测试点报告。选择Gerber 后按提示一步步往下做。其中有些与生产工艺能力有关的参数需印板生产厂家提供。直到按下Finish 为止。在生成的Gerber Output 1 上按鼠标右键,选Insert NC Drill 加入钻孔文件,再按鼠标右键选Generate CAM Files 生成真正的输出文件,光绘文件可导出后用CAM350 打开并校验。注意电源层是负片输出的。

    十五、发Email 或拷盘给加工厂家,注明板材料和厚度(做一般板子时,厚度为1.6mm,特大型板可用2mm,射频用微带板等一般在0.8-1mm 左右,并应该给出板子的介电常数等指标)、数量、加工时需特别注意之处等。Email发出后两小时内打电话给厂家确认收到与否。

    十六、产生BOM 文件并导出后编辑成符合公司内部规定的格式。

    十七、将边框螺丝孔接插件等与机箱机械加工有关的部分(即先把其它不相关的部分选中后删除),导出为公制尺寸的AutoCAD R14 的DWG 格式文件给机械设计人员。
    十八、整理和打印各种文档。如元器件清单、器件装配图(并应注上打印比例)、安装和接线说明等。

  • PROTEL绘图经验谈

    2006-10-31 14:59:00

      笔者使用protel多年,积累了一些用其绘制电路图的使用经验和技巧,现将这些经验和技巧成文,希望对大家用protel绘制电路图有所帮助。

    经验一:

      因为protel是专业电路设计软件,可供电子类各专业设计人员和广大电子爱好者使用,所提供的零件库包含了相当全面的元器件符号图。所以零件库数量很多,零件的数量更多,使初学者不知该到哪个零件库中去寻找所需的元器件。根据笔者的经验,载入protel的Schematic中的DEVICE.LIB和SYMBOLS.LIB可满足一般用户需求,两个零件库中含有二极管、三极管、电阻、电容、电感等常用元件。

    经验二:

      为了使用方便可将常用元件符号按汉字习惯名称命名。下面以电容为例说明具体命名方法:在元件编辑程序中找到电容的编号CAP,这时编辑区中可看到电容的电路符号图,group框中有电容的编号CAP,单击group框下的Add键出现命名新名对话框如图1所示。输入新名:电容,然后按OK键完成电容符号命名。可依同样方法完成三极管、二极管、电阻、电感等常用元件编号的重新命名。因为元件名称在元件库内容框中的排序是数字、字母、汉字,使用汉字命名元件名称可将新名称元件排列在元件内容的最后且在一起,寻找元件非常方便。返回Schematic环境前不要忘记存盘,否则前期命名工作将劳而无功。在电路图中放置元器件时,原来是通过单击Schlib标签或EDIT按钮转换到零件库编辑程序中查看编号所对应的电路符号,寻找所需元件。若你完成了常用元件的汉字命名工作就省略了此步,直接单击选中所需元件的汉字名称。由此可看出,采用前面介绍的元件编号的汉字重新命名方法可节省寻找时间,使摆放元件符号的效率提高数倍。

    经验三:

      元件摆放完成后的工作是进行导线连接。软件提供格、点两种格式的栅格,这一格式使你摆放导线和元件时上下左右移动必须以一个栅格为最小移动单位,元件容易摆放整齐,使你画的图纸规范(导线横平竖直)。当然,栅格格式是可选项,其默认值是栅格状态,在连接导线和摆放元件时劝你不要试图取消此项功能,否则会自找麻烦,增加绘图难度。

    经验四:

      通常绘制电路图的最后一项工作是编辑零件名称,包含放置元件的名称、序号、数值、管脚编号、管脚功能等,若要输入汉字名称可启动汉字输入法进行输入,根据笔者的使用经验,在你完成汉字名称输入后按OK键之前请先退出汉字输入法,否则经常会发生死机现象。这种现象的出现可能是英文版软件与汉字输入法不兼容而引起,如果绘制的图纸未存盘将前功尽弃,绘图工作不得不从头作起。所以奉劝读者养成绘图过程中随时存盘的习惯,尤其是在编辑零件名称前一定要进行存盘处理防止死机,节省绘图时间。

    经验五:

      完成所有摆放元件的名称编辑时,你会发现一些名称的位置不合适并且无法放到合适的位置,原因是软件默认状态为栅格状态,所以零件名称的摆放位置只能以栅格为移动单位。当你需要放置到栅格中位置才能使图纸美观时,可将栅格状态暂时取消,摆放后恢复,方法是找到View菜单中的Snap Grid项用鼠标左键单击即可取消栅格状态,完成各零件名称编辑摆放工作后恢复栅格状态,该键为复选键,处于选中状态时单击一次为取消,再单击一次为选中。

    经验六:

      电路图绘制完成后,读者可使用Schematic预置图纸格式打印,也可随需要自定义图纸格式打印。若要提高打印图纸的清晰度,可将栅格和底色清除,底色的清除方法是在Sheet项中设定图纸的底色为白色;去掉栅格的方法是将图2对话框Grids区块中Visible项清除(默认状态为选中)。这时就可打印出清晰并且带有图框、分区和标题栏的标准图纸。如选用标准图纸打印出的图纸尺寸大小不合适可用自定义方式设定图纸尺寸,不管是标准还是自定义图纸都可使用Schematic软件的自动缩放打印功能,选用了此项功能程序会将电路图缩放到刚好容纳于图纸中,在图3所示对话框中的Scale区块中的Scale to fit page 项就是自动缩放功能选择项,默认为选中。%号左边显示出电路图在图纸中占的比例,在这里读者应了解所占比例的含义,它包含了两种图纸尺寸的设定:电路图图纸尺寸与打印机纸张尺寸,当打印机纸张尺寸确定且选用了自动缩放功能,其所占比例大小只与两种图纸的宽高比例是否一致有关,与电路图图纸尺寸无关,当两种图纸的宽高比例一致时最大。

    经验七:

      打印普通电路图(普通电路图指产品说明书、插图等,它不需图框和标题栏)时,将图2中Show Reference Zone、Show Border、Title Block项全选掉。其中Show Reference Zone为显示分区坐标项、Show Border为显示图框项、Title Block为显示标题栏项。这时观看所画电路图是否充满图纸,若恰好充满图纸就可选掉栅格和底色后直接打印或通过剪贴板加入文件中。但一般情况是所画电路图仅占图纸的一部分,如果直接打印就使电路图在图纸中所占比例很小,加入文件时位图较大。改进方法是在使用前将图纸中未画电路图的多余部分剪裁掉。具体做法是将图纸的底色设置为深颜色,如深绿色。电路图全选中以便整体移动电路图,图纸用深色是为了移动电路图时容易看清图纸,然后选用自定义图纸方式,调整图纸宽度和高度使所画电路图恰好充满图纸,调整图纸宽度和高度需反复几次才能完成,每次调整数值后以电路图与图纸不分离为限,若两者分离电路图将不能移进图纸。调整完成后取消栅格和底色就可打印出最大比例的电路图,并使加入文件时的位图最小。标准图纸格式的调整方法同上,只是加上了图框和标题栏,但在缩小图纸后应防止电路图与标题栏重合。

    经验八:

      在电子产品电路图中绘出各关键点的信号波形图是电路图可读性与实用性的需要。由于电路中各种信号形态各异,历来是电路图绘制中的难题,如再考虑非线性失真状态下的不对称波形,更增加了绘画工作的难度。protel提供有一组普通绘画工具,但很少被电路图绘制者关注。而笔者使用该组工具不仅绘出了各种对称、非对称电信号波形,而且还结合软件中镜像、栅格、复制等功能为电工、电子、物理类教科书、实验指导书绘制了很多插图。下面就以正弦波、充放电波形为例介绍特殊波形电信号的绘制方法和经验。

      protel提供的普通工具组及功能按钮说明如图4所示。首先来画正弦波,正弦波应由曲线绘制,通常每一条曲线是由4个点所构成,选取4个点后即完成一条曲线。正弦波的画法有两种:一种是整体画,也就是正负半周一起画,具体操作是用鼠标左键单击画曲线工具按钮即进入画曲线状态,这时鼠标箭头上将多出一个十字状光标,移动光标依次选取4点,选取原则是依据栅格使1、4点在一条直线上(也可画一个坐标,1、4点同在水平坐标轴上),要根据正弦波波形对称与不对称来选取2、3点为对称点或不对称点。点的选取方法是将光标移到选定位置单击鼠标左键,选后如图5所示。若对所画波形不满意可用鼠标左键单击曲线任一部位使之出现操控点,用鼠标左键拖动操控点2或3上下左右移动到波形满意即可。此法的优点是画图简单,适用于正负半周波形差别不大的正弦波。另一种画正弦波的方法是正负半周分开画,以解决正负半周波形差别大但半周期相同的正弦波信号绘制问题,因前法拖动操控点2或3上下左右移动时相互间有牵连,会使半周期失去平衡。按这种方法选取4个点后如图6所示,从图中可看出除了点3、4合在一起外与前法相同,移动操控点2可使曲线符合要求,将分别绘制的正、负半周波形合在一起就能完成正、负半周期对称而波形差别较大的正弦波波形的绘制。比如图7为充放电波形,按该图下方的方法选取4个点后得到的一个波形,将它复制放置时利用镜像,即按Y键将波形图上下翻转后放于图中,即得到了充放电波形图。

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