對于PCB的設計， AD提供了詳盡的10種不同的設計規則，這些設計規則則包括導線放置、導線布線方法、元件放置、布線規則、元件移動和信號完整性等規則。根據這些規則， Protel DXP進行自動布局和自動布線。很大程度上，布線是否成功和布線的質量的高低取決于設計規則的合理性，也依賴于用戶的設計經驗。

對于具體的電路可以采用不同的設計規則，如果是設計雙面板，很多規則可以采用系統默認值，系統默認值就是對雙面板進行布線的設置。

本章將對Protel DXP的布線規則進行講解。

6.1 設計規則設置

進入設計規則設置對話框的方法是在PCB電路板編輯環境下，從Protel DXP的主菜單中執行菜單命令Desing/Rules ……，系統將彈出如圖6-1所示的PCB Rules and Constraints Editor(PCB設計規則和約束 ) 對話框。

圖6-1 PCB設計規則和約束對話框

該對話框左側顯示的是設計規則的類型，共分10類。左邊列出的是Desing Rules( 設計規則 ) ，其中包括Electrical (電氣類型)、 Routing (布線類型)、 SMT (表面粘著元件類型)規則等等，右邊則顯示對應設計規則的設置屬性。

該對話框左下角有按鈕Priorities ，單擊該按鈕，可以對同時存在的多個設計規則設置優先權的大小。

對這些設計規則的基本操作有：新建規則、刪除規則、導出和導入規則等。可以在左邊任一類規則上右擊鼠標，將會彈出如6-2所示的菜單。

在該設計規則菜單中， New Rule是新建規則； Delete Rule是刪除規則； Export Rules是將規則導出，將以 .rul為后綴名導出到文件中； Import Rules是從文件中導入規則； Report ……選項，將當前規則以報告文件的方式給出。 圖6 — 2設計規則菜單

下面，將分別介紹各類設計規則的設置和使用方法。

6.2 電氣設計規則

Electrical (電氣設計)規則是設置電路板在布線時必須遵守，包括安全距離、短路允許等4個小方面設置。

1 ． Clearance (安全距離)選項區域設置

安全距離設置的是PCB 電路板在布置銅膜導線時，元件焊盤和焊盤之間、焊盤和導線之間、導線和導線之間的最小的距離。

下面以新建一個安全規則為例，簡單介紹安全距離的設置方法。

( 1 )在Clearance上右擊鼠標，從彈出的快捷菜單中選擇New Rule ……選項，如圖6-3所示。

圖6-3 新建規則

系統將自動當前設計規則為準，生成名為Clearance_1的新設計規則，其設置對話框如圖6-4所示。

圖6-4 新建Clearance_1設計規則

( 2 )在Where the First object matches選項區域中選定一種電氣類型。在這里選定Net單選項，同時在下拉菜單中選擇在設定的任一網絡名。在右邊Full Query中出現InNet ( )字樣，其中括號里也會出現對應的網絡名。

( 3 )同樣的在where the Second object matches選項區域中也選定Net單選項，從下拉菜單中選擇另外一個網絡名。

( 4 )在Constraints選項區域中的Minimum Clearance文本框里輸入8mil 。這里Mil為英制單位， 1mil=10 -3 inch, linch= 2.54cm 。文中其他位置的mil也代表同樣的長度單位。

( 5 )單擊Close按鈕，將退出設置，系統自動保存更改。

設計完成效果如圖6-5所示。

圖6-5 設置最小距離

2 ． Short Circuit (短路)選項區域設置

短路設置就是否允許電路中有導線交叉短路。設置方法同上，系統默認不允許短路，即取消Allow Short Circuit復選項的選定，如圖6- 6所示。

圖6-6 短路是否允許設置

3 ． Un-Routed Net (未布線網絡)選項區域設置

可以指定網絡、檢查網絡布線是否成功，如果不成功，將保持用飛線連接。

4 ． Un-connected Pin (未連接管腳)選項區域設置

對指定的網絡檢查是否所有元件管腳都連線了。

6.3 布線設計規則

Routing (布線設計)規則主要有如下幾種。

1 ． Width (導線寬度)選項區域設置

導線的寬度有三個值可以供設置，分別為Max width (最大寬度)、 Preferred Width (最佳寬度)、 Min width (最小寬度)三個值，如圖6-7所示。系統對導線寬度的默認值為10mil ，單擊每個項直接輸入數值進行更改。這里采用系統默認值10mil設置導線寬度。

圖6 -7 設置導線寬度

2. Routing Topology (布線拓撲)選項區域設置

拓撲規則定義是采用的布線的拓撲邏輯約束。 Protel DXP中常用的布線約束為統計最短邏輯規則，用戶可以根據具體設計選擇不同的布線拓撲規則。 Protel DXP提供了以下幾種布線拓撲規則。

Shortest ( 最短 ) 規則設置

最短規則設置如圖6-8所示，從Topology下拉菜單中選擇Shortest選項，該選項的定義是在布線時連接所有節點的連線最短規則。

圖6 -8 最短拓撲邏輯

Horizontal (水平)規則設置

水平規則設置如圖6- 9所示，從Topoogy下拉菜單中選擇Horizontal選基。它采用連接節點的水平連線最短規則。

圖6-9 水平拓撲規則

Vertical (垂直)規則設置

垂直規則設置如圖6-10所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Vertical選項。它采和是連接所有節點，在垂直方向連線最短規則。

圖 6-10 垂直拓撲規則

Daisy Simple (簡單雛菊)規則設置

簡單雛菊規則設置如圖 6-11所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Daisy simple選項。它采用的是使用鏈式連通法則，從一點到另一點連通所有的節點，并使連線最短。

圖 6-11簡單雛菊規則

Daisy-MidDriven (雛菊中點)規則設置

雛菊中點規則設置如圖6-12所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Daisy_MidDiven選項。該規則選擇一個Source (源點)，以它為中心向左右連通所有的節點，并使連線最短。

圖 6-12雛菊中點規則

Daisy Balanced (雛菊平衡)規則設置

雛菊平衡規則設置如圖6-13所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Daisy Balanced選項。它也選擇一個源點，將所有的中間節點數目平均分成組，所有的組都連接在源點上，并使連線最短。

圖 6-13雛菊平衡規則

Star Burst (星形)規則設置

星形規則設置如圖6-14所示，從Tolpoogy下拉菜單中選擇Star Burst選項。該規則也是采用選擇一個源點，以星形方式去連接別的節點，并使連線最短。

圖 6-14 Star Burst (星形)規則

3. Routing Rriority (布線優先級別)選項區域設置

該規則用于設置布線的優先次序，設置的范圍從0~100 ，數值越大，優先級越高，如圖6-15所示。

圖 6-15 布線優先級設置

4. Routing Layers (布線圖)選毆區域設置

該規則設置布線板導的導線走線方法。包括頂層和底層布線層，共有32個布線層可以設置，如圖6-16所示。

圖 6-16 布線層設置

由于設計的是雙層板，故Mid-Layer 1到Mid-Layer30都不存在的，該選項為灰色不能使用，只能使用Top Layer和Bottom Layer兩層。每層對應的右邊為該層的布線走法。

Prote DXP提供了11種布線走法，如圖6 -17所示。

圖 6-17 11 種布線法

各種布線方法為： Not Used該層不進行布線； Horizontal該層按水平方向布線 ;Vertical該層為垂直方向布線； Any該層可以任意方向布線； Clock該層為按一點鐘方向布線； Clock該層為按兩點鐘方向布線； Clock該層為按四點鐘方向布線； Clock該層為按五點鐘方向布線； 45Up該層為向上45 °方向布線、 45Down該層為向下 45 °方法布線； Fan Out該層以扇形方式布線。

對于系統默認的雙面板情況，一面布線采用 Horizontal 方式另一面采用 Vertical 方式。

5 ． Routing Corners (拐角)選項區域設置

布線的拐角可以有45 °拐角、 90 °拐角和圓形拐角三種，如圖6－18所示。

圖 6－18 拐角設置

從Style上拉菜單欄中可以選擇拐角的類型。如圖6 －16中Setback文本框用于設定拐角的長度。 To文本框用于設置拐角的大小。對于90 °拐角如圖6－19所示，圓形拐角設置如圖6－20所示。

圖 6－19 90 °拐角設置

圖 6－20 圓形拐角設置

6 ． Routing Via Style (導孔)選項區域設置

該規則設置用于設置布線中導孔的尺寸，其界面如圖6－21所示。

圖 6 －21 導孔設置

可以調協的參數有導孔的直徑via Diameter和導孔中的通孔直徑Via Hole Size ，包括Maximum (最大值)、 Minimum (最小值)和Preferred (最佳值)。設置時需注意導孔直徑和通孔直徑的差值不宜過小，否則將不宜于制板加工。合適的差值在10mil以上。

6.4 阻焊層設計規則

Mask (阻焊層設計)規則用于設置焊盤到阻焊層的距離，有如下幾種規則。

1 ． Solder Mask Expansion (阻焊層延伸量)選項區域設置

該規則用于設計從焊盤到阻礙焊層之間的延伸距離。在電路板的制作時，阻焊層要預留一部分空間給焊盤。這個延伸量就是防止阻焊層和焊盤相重疊，如圖6 — 22所示系統默認值為4mil,Expansion設置預為設置延伸量的大小。

圖 6 — 22 阻焊層延伸量設置

2 ． Paste Mask Expansion (表面粘著元件延伸量)選項區域設置

該規則設置表面粘著元件的焊盤和焊錫層孔之間的距離，如圖6 — 23所示，圖中的Expansion設置項為設置延伸量的大小。

圖 6 — 23 表面粘著元件延伸量設置

6.5 內層設計規則

Plane (內層設計)規則用于多層板設計中，有如下幾種設置規則。

1 ． Power Plane Connect Style (電源層連接方式)選項區域設置

電源層連接方式規則用于設置導孔到電源層的連接，其設置界面如圖6 — 24所示。

圖 6 — 24 電源層連接方式設置

圖中共有5項設置項，分別是：

Conner Style 下拉列表：用于設置電源層和導孔的連接風格。下拉列表中有 3 個選項可以選擇： Relief Connect (發散狀連接)、 Direct connect (直接連接)和 No Connect (不連接)。工程制板中多采用發散狀連接風格。
Condctor Width 文本框：用于設置導通的導線寬度。
Conductors 復選項：用于選擇連通的導線的數目，可以有 2 條或者 4 條導線供選擇。
Air-Gap 文本框：用于設置空隙的間隔的寬度。
Expansion 文本框：用于設置從導孔到空隙的間隔之間的距離。

2. Power Plane Clearance (電源層安全距離)選項區域設置

該規則用于設置電源層與穿過它的導孔之間的安全距離，即防止導線短路的最小距離，設置界面如圖6 — 25所示，系統默認值20mil。

圖 6 — 25 電源層安全距離設置

3 ． Polygon Connect style (敷銅連接方式)選項區域設置

該規則用于設置多邊形敷銅與焊盤之間的連接方式，設置界面如圖6 — 26所示。

圖 6 — 26 敷銅連接方式設置

該設置對話框中Connect Style 、 Conductors和Conductor width的設置與Power Plane Connect Style選項設置意義相同，在此不同志贅述。

最后可以設定敷銅與焊盤之間的連接角度，有90angle(90 ° ) 和45Angle ( 45 °)角兩種方式可選。

6.6 測試點設計規則

Testpiont (測試點設計)規則用于設計測試點的形狀、用法等，有如下幾項設置。

1 ． Testpoint Style (測試點風格)選項區域設置

該規則中可以指定測試點的大小和格點大小等，設置界面如圖6 — 27所示。

圖 6 — 27 測試點風格設置

該設置對話框有如下選項：

Size文本框為測試點的大小， Hole Size文本框為測試點的導孔的大小，可以指定Min (最小值)、 Max (最大值)和 Preferred (最優值)。
Grid Size文本框：用于設置測試點的網格大小。系統默認為1mil大小。
Allow testpoint under component 復選項：用于選擇是否允許將測試點放置在元件下面。復選項Top 、 Bottom等選擇可以將測試點放置在哪些層面上。

右邊多項復選項設置所允許的測試點的放置層和放置次序。系統默認為所有規則都選中。

2 ． Testpoint Usage (測試點用法)選項區域設置

測試點用法設置的界面如圖6 — 28所示。

圖 6 — 28 測試點用法設置

該設置對話框有如下選項：

Allow multiple testpoints on same net復選項：用于設置是否可以在同一網絡上允許多個測試點存在。
Testpoint 選項區域中的單選項選擇對測試點的處理，可以是Required ( 必須處理 ) 、 Invalid (無效的測試點)和 Don't care (可忽略的測試點)。

6.7 電路板制板規則

Manufacturing (電路板制板)規則用于對電路板制板的設置，有如下幾類設置：

1. Minimum annular Ring (最小焊盤環寬)選項區域設置

電路板制作時的最小焊盤寬度，即焊盤外直徑和導孔直徑之間的有效期值，系統默認值為10 mil。

2 ． Acute Angle (導線夾角設置)選項區域設置

對于兩條銅膜導線的交角，不小于90 °。

3 ． Hole size (導孔直徑設置)選項區域設置

該規則用于設置導孔的內直徑大小。可以指定導孔的內直徑的最大值和最小值。

Measurement Method下拉列表中有兩種選項： Absolute以絕對尺寸來設計， Percent以相對的比例來設計。采用絕對尺寸的導孔直徑設置對話框如圖6 — 29所示(以mil為單位)。

圖 6 — 29 導孔直徑設置對話框

4 ． Layers Pais (使用板層對)選項區域設置

在設計多層板時，如果使用了盲導孔，就要在這里對板層對進行設置。對話框中的復選取項用于選擇是否允許使用板層對( layers pairs )設置。

小結

本章中，對Protel DXP提供的10種布線規則進行了介紹，在設計規則中介紹了每條規則的功能和設置方法。這些規則的設置屬于電路設計中的較高級的技巧，它設計到很多算法的知識。掌握這些規則的設置，就能設計出高質量的PCB電路。

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總結

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