大致可以分为以下几个步骤:规划电路印制板、载入网络表和元器件布局、制定设计规则、布线、DRC校验与PCB文件输出。
1.平板电脑定制方案中规划印制电路板
平板电脑定制方案中在进行设计之前要对PCB进行初步的规划,如采用几层板、确定PCB物理尺寸等。在一般设计中,如果是单层和两层的PCB,建议开发者自己布线;如果是多层板,建议开发者通过专门的制板公司布线,它们的工程师使用这些软件的技术非常娴熟,布线经验丰富,不仅可以极大地缩短开发周期,还可以大大降低制板风险。
PCB的物理尺寸需要根据功能和使用元器件的数量、功耗等进行预估,PCB的面积不仅要满足放置元器件的需要,还要留出足够的空间摆放元器件、布线,并能满足散热和工装等需求。原则上讲,PCB的物理尺寸越小越好,但太小会导致散热不良,并容易产生相互干扰。PCB的形状一般由产品外形决定,通用的测试板可设计为矩形,长宽比为3︰2或4︰3。当电路板超过150 mm时,还需要考虑PCB本身的强度问题。
2.平板电脑定制方案中载入网络表和元器件布局
平板电脑定制方案中网络表是原理图与PCB设计之间的桥梁,载入网络表后,电路图将以元器件封装和预拉线的形式存在。在进行元器件布局时,一般可以使用自带的自动布局器,不过在实际应用中往往还需要自己手工布局,对元器件的位置进行适当的调整。元器件的布局一般遵循功能模块化分区原则,还应当由开发者与布线人员共同核定。在进行元器件布局时,一定要注意如下一些事项。
(1)应该预留出PCB的各种固定安装孔,固定安装孔附近不允许布线,应该在禁止布线层中标明。
(2)对于结构固定的元器件布局,如电源插座、指示灯、开关等元器件,放置好后要将其位置锁定,使它以后不会被误移。
(3)高频元器件容易出现电磁干扰,在布线时,应设法使连线尽可能最短,同时增加元器件之间的距离。
(4)质量太大的元器件必须使用支架固定,对于一些质量过大或发热量大的元器件,必须考虑它对周围元器件的影响,并采取加装散热片等措施减小干扰和热辐射的影响。
(5)不要将发热的元器件排放在一起,长期热效应会导致元器件损坏;不要将发热的元器件与热敏元器件摆放过近,这样会导致热敏元器件失效。
(6)可调节元器件的布局应该充分考虑其结构要求,使之能够处在可正常调节的位置,尤其是在安装后的机外调节。
(7)电路板元器件布局应该均匀分布,疏密得当,不要过密,其布局结构和原理图的摆放类似。
(8)数字电路和模拟电路应分开布局,独立接地;高压电路要与其他电路分开,并至少预留10 mm的距离。
3.平板电脑定制方案中制定设计规则
设计规则包括布线宽度、导孔孔径、安全间距等,在自动或手工布线过程中,系统会对布线过程进行在线检查,这就需要根据实际需要不断修改规则。
4.布线
布线包括自动布线和手工布线,通常由设计者先对关键或重要的线路进行手工布线,然后启动系统的自动布线功能布线,最后对布线的结果进行修改。
自动布线规则的主要设置项有布线间距、走线宽度、过孔类型/大小、SMD引脚扇出、网络拓扑、布线优先级、布线层走线方向设定等。布线间距、走线宽度、过孔类型/大小与SMD引脚扇出设置通常采用英制mil为单位,mil是一个对极小物理量量化的单位,1000 mil=2.54 cm。
一般信号线的布线间距、走线宽度、过孔的类型/大小、SMD 引脚扇出应设置为:布线间距与走线宽度为6~12 mil;直通过孔直径为20 mil;外盘直径为30 mil,SMD引脚扇出长度为100 mil。
如果开发者要自己布线,请遵循下列原则。
(1)高频信号线一定要短,不可以有锐角(或90°直角),尽量用圆弧线,两根线之间的距离不宜平行、过近,否则会导致寄生电容过大。
(2)如果是双面板,一面的线布成横线,另一面的线布成竖线,尽量不要布成斜线。
(3)如果自动布线无法完成所有线,则建议开发者首先手工将比较复杂的线布好,将布好的线锁定后,再使用自动布线功能。
(4)加工的最小线宽与厂家的工艺有关,一般线宽设计为0.3 mm,间隔也为0.3 mm(8~10 mil)。平板电脑定制方案中电源线或者大电流线应该有足够宽度,一般需要60~80 mil。焊盘一般应为64 mil,如果是单面板,为防止铜盘脱落,焊盘尽量做得大一些,线也尽量粗一些。
(5)敷铜和屏蔽。铜膜线的地线应该在电路板的周边,同时将电路上可以利用的空间全部使用铜箔作为地线,增强屏蔽能力,防止寄生电容。多层板因内层作为电源层和地线层,会有一定的屏蔽效果。大面积敷铜应改用网格状,防止浸焊时板子内部产生气泡和因热应力作用而弯曲。
(6)连接地线。电路图上的地线表示电路中的零电位,并作为电路中其他各点的公共参考点。但在实际电路中,由于地线阻抗的存在,必然会带来共阻抗干扰。因此,在布线时,不能将具有地线符号的点随意连接在一起,这可能引起有害的共线耦合,从而影响电路的正常工作。设计中尽量考虑电路中的各功能模块自成独立回路,互不干扰,互不影响。
5.平板电脑定制方案中DRC校验与PCB文件输出
平板电脑定制方案中PCB设计完成后,还要对PCB进行DRC(Design Result Check)校验,以确保没有违反设计规则的错误发生。在实际中,要根据 DRC 校验后给出检查报告表,对不正确的地方逐条进行修正和调整,直到没有错误和警告为止,最后按照 PCB 厂家要求的格式输出相应的PCB文件。