Protel DXP佈線規則設置

對於 PCB 的設計， Protel DXP 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、導線佈線方法、元件放置、佈線規則、元件移動和信號完整性等規則。根據這些規則， Protel DXP 進行自動佈局和自動佈線。很大程度上，佈線是否成功和佈線的質量的高低取決於設計規則的合理性，也依賴於用戶的設計經驗。

    對於具體的電路可以採用不同的設計規則，如果是設計雙面板，很多規則可以採用系統默認值，系統默認值就是對雙面板進行佈線的設置。

本章將對 Protel DXP 的佈線規則進行講解。

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 （佈線類型）、 SMT （表面粘着元件類型）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，將會彈出如圖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 爲後綴名導出到文件中； 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佈線時必須遵守，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 電路板在佈置銅膜導線時，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爲例，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爲準，生成名爲 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。在這裏選定 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，其中括號裏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 文本框裏輸入 8mil 。這裏 Mil 爲英制單位， 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 複選項的選定，如圖6- 6 所示。

圖6-6 短路是否允許設置

3 ． Un-Routed Net （未佈線網絡）選項區域設置
可以指定網絡、檢查網絡佈線是否成功，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 佈線設計規則
Routing （佈線設計）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，分別爲 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爲 10mil ，單擊每個項直接輸入數值進行更改。這裏採用系統默認值 10mil 設置導線寬度。

圖6 -7 設置導線寬度

2. Routing Topology （佈線拓撲）選項區域設置
    拓撲規則定義是採用的佈線的拓撲邏輯約束。 Protel DXP 中常用的佈線約束爲統計最短邏輯規則，用戶可以根據具體設計選擇不同的佈線拓撲規則。 Protel DXP 提供了以下幾種佈線拓撲規則。

• 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，該選項的定義是在佈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。它採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。它採和是連接所有節點，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。它採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，並使連線最短。
  
  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），以它爲中心向左右連通所有的節點，並使連線最短。
  
  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，並使連線最短。
  
  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。該規則也是採用選擇一個源點，以星形方式去連接別的節點，並使連線最短。
  
  圖 6-14 Star Burst （星形）規則

3. Routing Rriority （佈線優先級別）選項區域設置
該規則用於設置佈線的優先次序，設置的範圍從 0~100 ，數值越大，優先級越高，如圖 6-15 所示。

圖 6-15 佈線優先級設置

4. Routing Layers （佈線圖）選毆區域設置
該規則設置佈線板導的導線走線方法。包括頂層和底層佈線層，共有 32 個佈線層可以設置，如圖 6-16 所示。

圖 6-16 佈線層設置

由於設計的是雙層板，故 Mid-Layer 1 到 Mid-Layer30 都不存在的，該選項爲灰色不能使用，只能使用 Top Layer 和 Bottom Layer 兩層。每層對應的右邊爲該層的佈線走法。

Prote DXP 提供了 11 種佈線走法，如圖 6 -17 所示。

圖 6-17 11 種佈線法

各種佈線方法爲： Not Used 該層不進行佈線； Horizontal 該層按水平方向佈線 ;Vertical 該層爲垂直方向佈線； Any 該層可以任意方向佈線； Clock 該層爲按一點鐘方向佈線； Clock 該層爲按兩點鐘方向佈線； Clock 該層爲按四點鐘方向佈線； Clock 該層爲按五點鐘方向佈線； 45Up 該層爲向上 45 °方向佈線、 45Down 該層爲向下 45 °方法佈線； Fan Out 該層以扇形方式佈線。

對於系統默認的雙面板情況，一面佈線採用 Horizontal 方式另一面採用 Vertical 方式。

5 ． Routing Corners （拐角）選項區域設置
佈線的拐角可以有 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 文本框用於設定拐角的長度。 To 文本框用於設置拐角的大小。對於 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
該規則設置用於設置佈線中導孔的尺寸，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，否則將不宜於制板加工。合適的差值在 10mil 以上。

6.4 阻焊層設計規則

Mask （阻焊層設計）規則用於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
該規則用於設計從焊盤到阻礙焊層之間的延伸距離。在電路板的製作時，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 所示系統默認值爲 4mil,Expansion 設置預爲設置延伸量的大小。

圖 6 — 22 阻焊層延伸量設置

2 ． Paste Mask Expansion （表面粘着元件延伸量）選項區域設置
該規則設置表面粘着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 設置項爲設置延伸量的大小。

圖 6 — 23 表面粘着元件延伸量設置

6.5 內層設計規則
Plane （內層設計）規則用於多層板設計中，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於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：用於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：用於設置導通的導線寬度。
• Conductors 複選項：用於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：用於設置空隙的間隔的寬度。
• Expansion 文本框：用於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
該規則用於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
該規則用於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。
最後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）規則用於設計測試點的形狀、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 文本框爲測試點的大小， Hole Size 文本框爲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：用於設置測試點的網格大小。系統默認爲 1mil 大小。
• Allow testpoint under component 複選項：用於選擇是否允許將測試點放置在元件下面。複選項 Top 、 Bottom 等選擇可以將測試點放置在哪些層面上。

右邊多項複選項設置所允許的測試點的放置層和放置次序。系統默認爲所有規則都選中。

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 複選項：用於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）規則用於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
電路板製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，系統默認值爲 10 mil 。

2 ． Acute Angle （導線夾角設置）選項區域設置
對於兩條銅膜導線的交角，不小於 90 °。

3 ． Hole size （導孔直徑設置）選項區域設置
該規則用於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。採用絕對尺寸的導孔直徑設置對話框如圖 6 — 29 所示（以 mil 爲單位）。

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，就要在這裏對板層對進行設置。對話框中的複選取項用於選擇是否允許使用板層對（ layers pairs ）設置。

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