电工布线秘籍:PCB系列教程

知乎上一直有个问题:你最想得到海贼王中的哪个恶魔果实。很多人想要响雷果实、闪闪果实,猥琐男想要透明果实,但对于电子工程师来讲,最实用的果实,可能就是:线线果实。

电工的恶魔果实-布线-PCB系列教程1-13_要求

用线线果实,肯定能很方便地布线,而布线是完成PCB产品设计的重要步骤,在整个PCB设计的过程中,布线是工作量最大,要求最高的环节。关于布线的要求与规范,网上可以搜到大把的诸如“布线规范XX条”,“PCB设计规则XX条”的文章。然而脱离了应用范围,空谈布线规范没有任何意义。



本案例使用的电路板,对于布线的要求,只有一条:连通就行。只要所有的线都连通,电路板就能工作。在此基础上,知道把电源线画的宽一点,整体布线美观一点,就够了。

双面板的布线都放在Top Layer 与Bottom Layer,习惯上称为红层与蓝层。

布线操作的快捷键是“PT”或“Ctrl+W”,鼠标图案变为十字,靠近焊盘时会被自动吸附。

左键点击焊盘,则相同网络的焊盘高亮,同时白色的预拉线指引走线前进的方向。空心的线是软件自动规划的走线轨迹,按下空格可以改变走空心线的方向。按下左键,走线变为实心,按下“Backspace”可以让实心线变回空心线的状态。

电工的恶魔果实-布线-PCB系列教程1-13_自动布线_03

规划好从起点焊盘到目标焊盘的路径后,点击目标焊盘,即可完成一段布线。光标仍然是十字形,便于连续布线。点击右键或者按下“Esc”键退出布线状态。

布线过程中按下Tab键,修改线的粗细。线的粗细会影响阻抗,与电流的大小与有关。本案例中建议“+5”电源线与“GND”地线线宽为0.5mm,其它信号线的宽度为0.2mm。

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在确定板框的环节,使用“PL”在禁止布线层画了线条。如果在红层用“PL”画线条,看上去与布线有些相似,但实际上不同。布线的线上有网络的名称,而线条上没有网络名称。布线的全称是“交互式布线连接”,能够边走线边放置过孔。

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细心的同学,可能会发现:在设计规则下,有布线拓扑与布线优先级的规则;软件的布线菜单下,有自动布线的功能。是否可以使用自动布线的功能,来代替手工布线呢?不推荐自动布线。

在没有设置出良好规则的情况下,自动布线的效果是很差的。下图是参考手动布线与自动布线的对比,可以发现自动布线走出的线一点也不整齐美观。

那么自动布线的规则是否完全没有用呢?也不一定。当设计好规则以后,在特定的情况下,自动布线确实比手动布线效率高很多。但前提是,设计好规则。能够设计好规则的高手,其手动布线的能力也一定很强,否则无法设计好规则。

在学习阶段,要求一律使用手工布线。

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对于非常简单的线,可以使用单根线的自动布线加快进度。例如下图,网络“NetR22-2”的预拉线只有一段,很近,一眼就能看出走线方式,可以按下“Ctrl+W”进入布线状态,然后按下“Ctrl+鼠标左键”,则可以自动单根布线。这个方法并非百分之百有效。

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随着技术的进一步发展,自动布线功能也变得越来越智能。现在最新的工具已经可以实现自动修整走线。相信以后的工具,会越来越完善,让电路板的设计也越来越顺手。

当然,如果自动布线功能真的很强大了,对于电子工程师来说,也不一定是好事。轻松归轻松,行业准入门槛降低,反而有可能导致工程师挣不到钱。

单层布线,有些线无论如何也走不通,可以使用过孔,切换到另外一个走线层。红层与蓝层是不同的走线层,犹如一楼与二楼的区别。在布线时按小键盘区域的“*”可切换层,也可以用ctrl+shift+滚轮的方式切换层。此2种方法都可以一边布线一遍换层,效率较高。

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单独放置过孔,快捷键是“PV”而不是“PP”。在放置固定孔的环节中,使用“PP”放置的是位于多层的焊盘。过孔是导电孔,而焊盘用于器件焊接,两者外形相似,但属性不一样。

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如同布局一样,布线也一定要整齐美观。横平竖直可能看上去好一点,但是同一层的信号线,一边不要出现直角。具体的规范以后再提吧,总之不要走的太乱。布线时,不同网络的线会有交叉,谁给谁让路,要综合考虑。以下布线共参考。

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话说,都能挑恶魔果实了,还画什么板子?挑个金金果实,造黄金,或者幸运果实,去玩老虎机,不香吗?

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