采用自动的方法进行PCB设计和生成布线图,以及到一个什么样的程度,取决于很多因素。每一种方法都有它最合适的使用范围以供选择。
1.PCB手工设计
手工设计PCB是用户直接在PCB软件中根据原理图进行手工放置元件、焊盘、过孔等,并进行线路连接的操作过程,手工设计的一般步骤如下:
⑴规划印制电路板。
⑵放置元件、焊盘、过孔等图件。
⑶元件布局。
⑷手工布线。
⑸电路调整。
⑹输出PCB。
对于简单的单面板和双面板,用手工进行设计是首选的方法,它也可以成功地运用于复杂性比较高的电路的单一产品或小批量产品的生产。手工设计具有很高的 机动性和人类所有可能的独创性。然而,对于高复杂度的数字电路板,特别是包含100 个以上集成电路的板子,很难通过手工设计实现。手工方法在质量、时间以及所需的培训人员方面也都受到了限制。在世界范围内,很大比例的印制电路板的设计和 布线图的生成仍然通过手工完成。完全的手工方法不需要任何投资,所以更多地被采用,尽管它可以实现的部分已变得越来越少,特别是在数字印制电路板的设计 中。
2. PCB自动设计
全自动印制电路板的设计和布线图的生成是非常有价值的,它要求标准化输入,具有少量的简单的实施规范。对于设计包含150 个以上集成电路的高精度复杂的数字电路板以及难度极大的多基板而言,它是一个理想的工具。总的设计时间可以从几周减少到几天,并且可以得到一个几乎完美的 结果。对于大量印制电路板的设计而言,需要有一个严格的时间表,这是很重要的,同时要求调试和矫正达到最少,这就使CAD 时常成为首选的方法。布线图的自动绘制也比手工绘制或胶带粘贴方法具有更高的精确度。模拟印制电路板通常不使用自动设计,因为它不同于数字电路,大多数模 拟印制电路板很难简化各种设计条件,很难生成一个直观而简单的实施规范表。
CAD 设备的大量投资总是要求系统得到充分的利用。如果电路板中的集成电路数少于20 个、离散元器件的数量超过50% ,或者只需要很少量的印制电路板,则使用CAD 几乎是没有效果的。
对关键信号的布线需要考虑在布线时控制一些电参数,比如减小分布电感和EMC等,对于其它信号的布线也类似。所有的EDA厂商都会提供一种方法来控制这些参数。在了解自动布线工具有哪些输入参数以及输入参数对布线的影响后,自动布线的质量在一定程度上可以得到保证。
应该采用通用规则来对信号进行自动布线。通过设置限制条件和禁止布线区来限定给定信号所使用的层以及所用到的过孔数量,布线工具就能按照工程师的设计 思想来自动布线。如果对自动布线工具所用的层和所布过孔的数量不加限制,自动布线时将会使用到每一层,而且将会产生很多过孔。
在设置好约束条件和应用所创建的规则后,自动布线将会达到与预期相近的结果,当然可能还需要进行一些整理工作,同时还需要确保其它信号和网络布线的空间。在一部分设计完成以后,将其固定下来,以防止受到后边布线过程的影响。
采用相同的步骤对其余信号进行布线。布线次数取决于电路的复杂性和你所定义的通用规则的多少。每完成一类信号后,其余网络布线的约束条件就会减少。但 随之而来的是很多信号布线需要手动干预。现在的自动布线工具功能非常强大,通常可完成100%的布线。但是当自动布线工具未完成全部信号布线时,就需对余 下的信号进行手动布线。
手动布线在现在和将来都是印刷电路板设计的一个重要过程,采用手动布线有助于自动布线工具完成布线工作。