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PCB Editor是一种规则驱动型环境,这意味着当您执行设计更改操作时(例如,放置线路、移动元件或在电路板上自动布线),软件将监控每项操作并检查设计是否仍然符合设计规则。如果不符合,则该错误将被立即高亮显示为违规。在开始制作电路板之前设置设计规则,有助于您专注于设计任务,因为您知道任何设计错误均会立即被标记出来,提醒您注意。
请在PCB Rules and Constraints Editor 对话框中配置设计规则,如下图所示(Design » Rules )。这些规则被分为十类,并且可以进一步细分为设计规则类型。
在PCB Rules and Constraints Editor对话框中,所有PCB设计要求均被配置为规则/约束。
布线宽度设计规则
设计规则参考:宽度
布线宽度由您运行Interactive Routing 命令并单击某个网络时软件自动选择的相关布线宽度设计规则控制。
进行规则配置时,基本方法是针对大部分网络设置最低优先级的规则,然后针对有特殊宽度要求(例如,电源网络)的网络添加更高优先级的规则。即使多项规则同时适用于一个网络,仍不会引起问题;因为,软件总是寻找并仅应用最高优先级的规则。
例如,本教程中的设计包括一些信号网络和两个电源网络。可以将信号网络的默认布线宽度规则配置为0.25毫米。将规则范围设置为All后,该规则将适用于设计中的所有网路。尽管All的范围同样适用于电源网络,但是可以通过添加第二条优先级更高的规则,使其仅适用于这些网络,其范围为InNet('12V')或InNet('GND')。下图所示为上文两项规则的概要;详见以下由两个可折叠部分组成的图片。
已经定义了两条Routing Width设计规则,即适用于All网络的最低优先级的规则,以及适用于12伏网络或GND网络内对象的更高优先级的规则。
Routing Width和Routing Via Style设计规则包括Min、Max和Preferred设置。如果想在布线过程中有一定的灵活性,请使用上述配置;例如,当您需要收缩某条布线时,或者在电路板的狭窄区域使用更小的过孔时。您可以在布线过程中,通过按快捷键3,循环显示布线宽度,或者通过按快捷键4,循环显示过孔尺寸,在线完成上述操作。您还可以在布线过程中,使用其他技术对布线宽度和过孔尺寸进行编辑;我们稍后将在布线章节对其进行更详细地讨论。
在整个设计中按照所需尺寸定义某项单一规则时,应避免使用Min和Max设置。否则,意味着您放弃了软件监控各设计对象尺寸是否满足任务要求的功能。
配置适用于信号网络的Routing Width Rule
将PCB激活后,打开PCB Rules and Constraints Editor。
每个规则类别均将显示在对话框的Design Rules 文件夹中(左侧)。双击Routing 类别,以扩展该类别并查看相关布线规则,然后双击Width 以显示当前定义的宽度规则。
单击一次现有Width规则,以将其选定。当您单击规则时,对话框右侧将显示该规则的设置,包括:在顶部显示规则的Where The Object Matches (也被称为规则的范围——即,该规则的适用范围),以及以下所示规则的Constraints 。
由于该规则适用于设计中的大部分网络(信号网络),因此请确认Where The Object Matches 是否已设置为All。将添加一条适用于电源网络的额外规则。
按照如下所示编辑Width设置:Min Width = 0.2毫米,Preferred Width = 0.25毫米,Max Width = 0.25毫米。请注意,各项设置显示在对话框底部的个别层中。您还可以按层进行要求配置。
此时,规则已完成定义。单击Apply 将其保存并保持对话框打开。
此时,Routing Width默认设计规则已完成配置。
添加一条适用于电源网络的Routing Width Rule
下一步是再添加一条设计规则,以指定电源网络的布线宽度。如果在添加和配置该规则时尚未打开,则打开PCB Rules and Constraints Editor对话框。
在对话框左侧Design Rules树中选择现有Width后,右键单击并选择New Rule ,以添加一条新的Width约束规则,如下文动画所示。
将出现一条名为Width_1的新规则。在Design Rules树中单击新规则,以配置其属性。
单击右侧的Name 字段,并在字段中输入名称Width_Power。
在Where The Object Matches 部分单击下拉菜单,并从列表中选择Custom Query。对话框将纳入一个编辑框,以便输入定制查询。
单击Query Builder 按钮,以打开Query Builder对话框 ,然后将其配置为目标对象:InNet('12V')或InNet('GND')。
单击Add first condition text ,选择Belongs to Net,然后将Condition Value 设置为12V。
单击Add another condition ,选择Belongs to Net,然后将Condition Value 设置为GND。
两个状态说明之间将出现AND运算符;单击该运算符,并从下拉菜单中选择OR。
单击OK 按钮,以接受查询并返回规则对话框。
设置规则的Constraints。将Min Width / Preferred Width / Max Width 值设置为0.25 / 0.5 / 0.5,以确保电源网络布线宽度范围为0.25毫米~0.5毫米,如下图所示。
该Width规则适用于电源网络。
单击Apply 以保存规则并保持对话框打开。
当有相同类型的多条规则时,PCB编辑器使用规则Priority,确保应用优先级最高的相关规则。
如果您正在添加规则:
当添加一条新规则时,将赋予其最高优先级,并且
当一个规则被复制时,副本的优先级将低于源规则。
通过单击对话框底部的Priorities 按钮来改变优先级。
定义Electrical Clearance Constraint
设计规则参考:Clearance Constraint
下一步是定义属于不同网络的电气对象如何彼此靠近。
请按照Electrical Clearance Constraint处理该要求。对于本教程,所有对象之间的间距最好为0.25毫米。
请注意,将数值输入Minimum Clearance 字段后,该数值将自动应用于对话框底部栅格区域中的所有字段。当需要根据对象类型定义间距时,您仅需在栅格区域内进行编辑。
请在对象之间定义电气间距约束。将Constraints切换为Advanced,以显示所有对象类型。
请注意,Electrical Clearance Constraint有两个对象选择字段:即,Where The First Object Matches 和Where The Second Object Matches 。这是因为该规则为二元规则,因此适用于两个对象。
定义Electrical Clearance Constraint
展开Design Rules树中的Electrical 类别,然后展开Clearance规则类型。
单击选择现有Clearance约束。请注意,该规则有两个查询字段;因为该规则为二元规则。规则引擎通过设置Where The First Object Matches ,检查适用的每个对象,并对照适用Where The Second Object Matches 设置的对象进行检查,以确认其满足规定的Constraints 设置。对于该设计,将对该规则进行配置,以定义All对象之间的单一间距。
在对话框的Constraints 区域,将Minimum Clearance 设置为0.25毫米,如上图所示。
单击Apply 以保存该规则并保持对话框打开。
定义Routing Via Style
设计规则参考:Routing Via Style
As you route and change layers, a via is automatically added. In this situation, the via properties are defined by the applicable Routing Via Style design rule. If you place a via from the Place menu, its values are defined by the in-built default primitive settings. For the tutorial, you will configure the Routing Via Style design rule.
当您进行布线和层更改时,软件将自动添加一个过孔。在此情况下,将通过相关Routing Via Style设计规则,定义过孔属性。如果从Place 菜单放置一个过孔,其数值将按照内置默认基元设置定义。对于本教程,您将配置Routing Via Style设计规则。
单个布线过孔适用于本设计中的所有网络。
定义Routing Via Style Design Rule
扩展Design Rules树中的Routing 类别,然后扩展Routing Via Style规则类型并选择RoutingVias默认设计规则。
由于电源网络极有可能在电路板进行单面布线,因此无需针对信号网络定义一条布线过孔样式规则,或者针对电源网络定义另一条布线过孔样式规则。将规则设置编辑为本教程前面建议的数值——即,Via Diameter =1毫米,Via Hole Size =0.6毫米。将所有字段(Min、Max、Preferred)均设置为相同尺寸。
单击OK 保存更改,并关闭PCB Rules and Constraints Editor对话框。
本地保存PCB文件。
现有设计规则违规
您可能已经注意到,晶体管焊盘上显示有一项违规。右键单击一项违规行为,并在右键单击菜单中选择Violations ,如下图所示。详细信息显示,有一项:
Clearance Constraint违规
MultiLayer上的Pad与MultiLayer上的Pad之间
其中,间距为0.22毫米,小于规定值0.25毫米。
右键单击一项违规,以检查其违反了哪一条规则和违规状态。在此图中,显示使用单层模式,其中Top Layer为活动层。
我们将简要讨论并解决该违规。如果觉得违规标记令人分心,您可以通过运行Tools » Reset Error Markers 命令将其清除。该命令仅清除了标记,而并未隐藏或删除实际错误。当您下次执行运行在线DRC的编辑操作时(例如,移动元件),或者当您运行批DRC时,该错误将会被再次标记。
审查Design Rules
软件创建的默认新电路板将包括一些并非每项设计都需要的规则,并且许多其他设计规则需要进行调整以适应您的设计要求。基于此原因,需要审查设计规则。可以在PCB Rules and Constraints Editor中,完成上述审查。在左侧选项树的顶部选择Design Rules ,然后在Attributes 栏中扫描所有规则,并迅速找到任何需要调整其数值的规则。
电路板同样默认使用英制单位。如果您的电路板使用公制单位,则会有很多规则值(例如,阻焊层扩展量),将进行四舍五入转换(例如,由4密尔转换为0.102毫米),或者最小阻焊层默认值将由10密尔转换为0.254毫米。虽然该最小有效数字(例如,0.002毫米)在涉及输出生成时无足轻重,但是如果其对您造成困扰,则您可以在设计规则中编辑这些设置。
审查设计规则时,请注意栏顺序可根据需要进行更改。
禁用冗余规则
当您创建一块新电路板时,其将包含您设计中可能不需要的默认设计规则。例如,当您创建一块新电路板时,其将包括该设计中不需要的Assembly 和Fabrication Testpoint 类型设计规则。
如果尚未打开,请打开PCB Rules and Constraints Editor。
单击Testpoint 类别,并禁用四项Testpoint类型规则(清除Enabled 栏中的复选框)。如果未完成上述操作,则您将在本教程后续部分遇到测试点违规。
设计规则还可以导出并以.RUL文件保存,然后导入后续PCB设计。为此,请右键单击PCB Rules and Constraint Editor左侧选项树,以打开Choose Design Rules对话框。使用标准Windows选择技术,选择您想要导出的规则,然后单击OK 以导出所选规则。