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如何使用protel电路设计软件设计高速PCB

Rob_51b 来源:21IC 作者:21IC 2020-12-06 17:08 次阅读

为继续增进大家对电路设计软件的认识,本文将基于protel电路设计软件讲解如何设计高速PCB

电路设计软件存在意义在于设计电路,缺少电路设计软件,电路设计将变得十分麻烦。对于电路设计软件,小编在往期系列文章中已有诸多介绍。为继续增进大家对电路设计软件的认识,本文将基于protel电路设计软件讲解如何设计高速PCB。如果你对电路设计软件具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。

一、问题的提出

在高速电路设计中, 电路板线路上的电感与电容会使导线等效成为一条传输线。端接元件的布局不正确或高速信号的错误布线都会引起传输线效应问题, 从而使系统输出不正确的数据、电路工作不正常甚至完全不工作。基于传输线模型,归纳起来,传输线会对电路设计带来信号反射、串扰、电磁干扰、电源与接地噪声等不良效应。

为了设计出能够可靠性工作的高速PCB 电路板,必须对设计进行充分细致的考虑,解决布局布线时可能产生的一些不可靠的问题,缩短产品的研发周期,提高市场竞争力。

探讨使用PROTEL 设计软件实现高速电路印制电路板设计的过程中,需要注意的一些布局与布线方面的相关原则问题,提供一些实用的、经过验证的高速电路布局、布线技术,提高了高速电路板设计的可靠性与有效性。结果表明,该设计缩短了产品研发周期,增强市场竞争能力。

二、高频系统的布局设计

在电路的PCB 设计中, 布局是一个重要的环节, 布局结果的好坏将直接影响布线的效果和系统的可靠性,这在整个印制电路板设计中最耗时也最难。高频PCB 的复杂环境使得高频系统的布局设计很难用学到的理论知识来进行,它要求布板的人必须有丰富的高速PCB 制板经验, 这样才能在设计过程中少走弯路, 提高电路工作的可靠性与有效性。在布局的过程中,应当从机械结构、散热、电磁干扰、将来布线的方便性、美观性等方面综合考虑。

首先, 在布局之前先对整个电路进行功能划分,将高频电路与低频电路分开、模拟电路与数字电路分开, 每个功能电路以芯片为中心尽量靠近布置,其连线越短越好,以避免导线过长所导致的传输延迟,提高电容的去耦效果。此外,还要注意管脚与电路元件以及其他管子之间的相对位置和方向,以减少相互之间的影响。所有的高频元器件应远离机壳和其他金属板以减小寄生耦合

其次, 布局时应注意元器件之间的热影响和电磁影响,这些影响对高频系统尤为严重,应采取远离或隔离、散热和屏蔽措施。大功率整流管和调整管等应该装有散热器,并要远离变压器。电解电容器之类的怕热元件应该远离发热元件,否则电解液会被烤干,造成电阻增大、性能变差,影响电路的稳定性。在布局时应该留有足够的空间来安排防护结构,并防止引入各种寄生耦合。为防止印刷电路板上线圈之间的电磁耦合,两个线圈应呈直角放置,为了减小耦合系数。还可以采用立板隔离的方法。最好直接用其元件的引线焊接在电路上,引线越短越好,不要用接插件和焊片,因为相邻焊片间存在分布电容和分布电感。晶体振荡器、RIN、模拟电压、参考电压信号走线周围避免放置高噪声元器件。

最后,在保证内在质量和可靠性的同时,兼顾整体的美观,进行合理的电路板规划,元器件应平行或垂直板面,并和主要的板边平行或垂直。元器件在板面上分布应尽量均匀,密度一致。这样,不但美观而且装焊容易,易于批量生产。

三、高频系统的布线

在高频电路中,连接导线的电阻、电容、电感和互感的分布参数是不可忽视的, 从抗干扰的角度考虑,合理布线就是要设法减小电路中的线阻、分布电容、杂散电感,把由此产生的杂散磁场降低到最小的程度,从而使电路的分布电容、漏磁通、电磁互感以及其他由噪声所引起的干扰得到抑制。

PROTEL 设计工具在国内的应用已经相当普遍,然而,不少设计者仅仅关注于“布通率”,对PROTEL设计工具为适应器件特性的变化所做的改进并未用于设计中,这不仅使得设计工具资源浪费较为严重,更使得很多新的器件的优异性能难以发挥。

下面介绍PROTEL99 SE 工具能提供的一些特殊功能。

(1)高频电路器件管脚间的引线弯折越少越好,最好采用全直线,需要弯折时,可用45°折线或圆弧弯折, 这样可以减少高频信号对外发射和相互间的耦合。用PROTEL 布线时可在“Design”菜单“rules” 中的“RouTIng Corners” 中选择45-Degrees或Rounded。也可以用shift+space 键进行线形的快速切换。

(2) 高频电路器件管脚间的引线越短越好。

PROTEL 99 满足布线最短化的最有效的手段是在自动布线前对个别重点的高速网络的进行布线预约。在“Design”菜单“rules”中的“RouTIng Topology”

中选择shortest。

(3)高频电路器件管脚间的引线层间交替越少越好。即元件连接过程中所用的过孔越少越好。

一个过孔可带来约0.5pF 的分布电容,减少过孔数能显著提高速度。

(4)高频电路布线,要注意信号线进距离平行走线所引入的“交叉干扰”即串扰。若无法避免平行分布,可在平行信号线的反面布置大面积“地”

来大幅度减少干扰。同一个层内的平行走线几乎无法避免,但是在相邻的两个层,走线的方向务必取为相互垂直, 这在PROTEL 中不难做到但却容易忽视。在“Design” 菜单“rules” 中的“RouTIngLayers”中Toplayer 选择Horizontal,BottomLayer 选择VerTIcal。除此之外,在“place”中提供了“Polygonplane”

的功能,即多边形栅格铜箔面,如果在放置时,就把多边形取为整个印制电路板的一个面, 并把此敷铜与电路的GND 连通,这样就能提高高频抗干扰能力,还对散热、印板强度等有较大的好处。

(5)对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围的措施。在“Tools”中提供了“outline selectedobjects”, 利用此功能可以自动地对所选定的重要信号线进行“包地”处理(如振荡电路LT 和X1)。

(6)一般电路电源线与接地线设置要比信号线宽,可以利用“Design”菜单中的“Classes”对网络进行分类,分为电源网络与信号网络,结合布线规则的设置就可以方便的进行电源线与信号线的线宽切换。

(7)各类走线不能形成环路,地线也不能形成电流环路。如果产生环路电路,将在系统中产生很大的干扰。对此可以采用菊花链的布线方式,能有效避免布线时形成环路、分枝或者形成树桩,但是也会带来不容易布线的问题。

(8)根据各种芯片的资料和设计,估算该电源线路所通过的电流,确定所需要的导线宽度。根据经验公式可以得到:W(线宽)≥L(mm/A)×I(A)。

根据电流大小,尽量加大电源线宽度,减少环路电阻。同时,使电源线、地线的走向与数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。需要时,电源线、接地线上可加用铜线绕制铁氧体而成的高频扼流器件,用来阻断高频噪声的传导。

(9)同一网络的布线宽度应该保持一致,线宽的变化会导致线路特性阻抗的不均匀, 当传输的速度较高时,就会出现反射,在设计中应该尽量避免。同时加大平行线的线宽,当线的中心距不超过3 倍线宽时, 则可保持70%的电场不互相干扰,称为3W 原则。这样可以克服平行线带来的分布电容与分布电感的影响。

四、电源线与地线的设计

为了解决高频电路引进的电源噪声和线路阻抗带来的压降, 必须充分考虑高频电路中的电源供电系统的可靠性。一般有两种解决方案:一是采用电源总线技术进行布线; 二是采用单独的电源供电层。相比较而言,后者的制作工艺比较复杂,费用也比较昂贵。所以,可以采用网络式的电源总线技术进行布线,使得每个元件属于不同回路,网络上每条总线上的电流趋于平衡,减小线路阻抗引起的压降问题。

高频发射功率比较大,可以采用大面积敷铜,就近寻找低阻值接地面多点接地。因为,接地引线的感抗与频率和长度成正比, 工作频率高时将增加共地阻抗, 从而将增大共地阻抗产生的电磁干扰,所以要求地线的长度尽量短。尽量减小信号线的长度,增大地面回路的面积。

在芯片的电源与地端设置一个或者几个高频去耦电容, 为集成片的瞬变电流提供就近的高频通道, 使电流不至于通过环路面积较大的供电线路,从而大大减小了向外辐射的噪声。要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作为去耦电容。用大容量的钽电容或聚脂电容而不用电解电容作为电路充电的储能电容。因为电解电容的分布电感较大,对高频无效。使用电解电容时,要与高频特性好的去耦电容成对使用。

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    本人有多年的硬件及PCB layout设计经验,深厚的电子专业水平和硬件设计能力,熟悉产品开发流程,现想利用业余时间承接电路设计PCB 设计,PCB layout。设计软件有pads
    发表于 05-16 19:18

    承接电路PCB设计,PCB Layout !

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    发表于 05-16 19:16

    承接电路设计PCB设计,PCB Layout !

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    发表于 05-16 19:09

    想获取protel99se的破解软件电路设计与仿真软件

    想获取protel99se的破解软件电路设计与仿真软件
    发表于 08-18 19:00

    几款主流pcb软件の比较

    原理图设计软件:会ORCAD就可以了,支持的Netlist超多,基本是业界标准。 PCB Layout 软件 1、Protel,现在推Altium Designer。国内低端设计的主流,国外基本没人
    发表于 07-04 11:26

    几款主流pcb软件の比较

    。简单易学,适合初学者,容易上手;占用系统资源较多,对电脑配置要求较高。在国内使用protel的人还是有相当的市场的,毕竟中小公司硬件电路设计还是低端的居多,不过建议各位尽早接触学习别的功能更优秀的软件
    发表于 12-03 16:02

    学生~~求问Protel2004问题及pcb问题

    今天晚上上了4个小时的protel2004 软件学习的课,做完想到几个问题,大家帮我解决么??{:4_106:}1.EWB系列的软件设计的原理图的直接粘贴复制到protel2004的原理图么
    发表于 10-26 00:09

    电路设计与制版Protel99高级应用

    电路设计与制版Protel99高级应用
    发表于 09-11 19:05 76次下载

    Protel.DXP.电路设计100例

    Protel.DXP.电路设计100例
    发表于 06-14 10:29

    大家用什么软件设计PCB?

    大家用什么软件设计PCB?
    发表于 12-28 14:53

    PCB电路板设计软件

    本专题为大家提供了各大主流PCB电路板设计软件PCB印制电路板设计软件学习教程,具体有protel,powerpcb,Allegro,orcad,cam350等PCB设计软件,极大的帮助PCB
    发表于 12-22 17:07
    <b>PCB</b><b>电路</b>板设计<b>软件</b>

    基于PROTEL高速PCB设计

    探讨使用PROTEL设计软件实现高速PCB设计的过程中,需要注意的一些布局与布线方面的相关原则问题.
    发表于 12-10 00:03 1037次阅读

    Protel软件电路设计中的应用

    Protel就是一套建立在PC环境下的EDA开发工具,本文主要阐述了Protel软件在电子时钟电路设计中的应用。
    发表于 11-03 16:24 3700次阅读
    <b>Protel</b><b>软件</b>在<b>电路设计</b>中的应用

    几款主流pcb软件比较

    。简单易学,适合初学者,容易上手;占用系统资源较多,对电脑配置要求较高。在国内使用protel的人还是有相当的市场的,毕竟中小公司硬件电路设计还是低端的居多,不过建议各位尽早接触学习别的功能更优秀的软件
    发表于 07-21 08:58

    Protel与AutoCAD电路辅助设计

    随着新型器件和集成电路应用越来越广泛,电路也越来越复杂,从而也就推动了电路设计自动化软件的不断发展,使其功能越来越强大。 ProtelPROTEL TECHNOLOGY公司推出的专用于电路设计
    发表于 06-23 14:40 414次下载
    <b>Protel</b>与AutoCAD<b>电路</b>辅助设计

    非常电路设计PROTEL 99SE之原理图设计

    非常电路设计PROTEL 99SE之原理图设计:很详细的介绍protel 99se软件的使用方法及操作技巧,是一本很好的学习protel 99se的教程。
    发表于 04-24 23:02 504次下载

    Protel 99 for Windows在电路设计中的应用

    Protel 99 for Windows在电路设计中的应用:Protel 99是Protel公司于1999年正式推出的以独特的设计管理和协作技术(PDM)为核心的具有Advanced Schematic 99、PCB 99、Route 99、PLD 99、SIM 99及Integrity
    发表于 04-23 22:47 174次下载
    <b>Protel</b> 99 for Windows在<b>电路设计</b>中的应用

    高速PCB设计指南的高密度(HD)电路设计

    高速PCB设计指南的高密度(HD)电路设计   本文介绍,许多人把芯片规模的BGA封装看作是由便携式电
    发表于 03-21 18:24 747次阅读

    protel电路设计教材

    protel电路设计教材 从基础开始,以实用为基准,详细介绍了如何使用Protel软件制作电路原理图、印制电路板图、元件符号...
    发表于 03-02 16:06 4623次下载

    设计PROTEL99SE软件有2个以上电路板块的简易方法

    设计PROTEL99SE软件有2个以上电路板块的简易方法 PROTEL99SE软件是常用于PCB设计和PCB抄板过程的电路设计软件,利用该软件进行PCB设计时,如果有多个相同的电路块,可以
    发表于 01-23 11:31 1228次阅读

    青越峰PCB软件设计平台开发设计

    青越峰PCB软件设计平台开发设计replyview]青越峰PCB软件设计平台.rar[/hide]
    发表于 12-18 11:04

    Protel 99实现逻辑电路设计

    Protel 99实现逻辑电路设计:介绍可鳊程逻辑器件(PLD)应用和相应软件的发展;使用EDA 工具Protel 99的PLD设计简单逻辑电路的一般方法。关键词Protel 99 PLD CUPL语言 众所周知,
    发表于 11-01 10:13 615次下载

    Protel Pcb 软件在高频电路布线中的技巧

    Protel Pcb 软件在高频电路布线中的技巧:数字器件正朝着高速,低耗,小体积,高抗干扰性的方向发展,这一发展趋势对印刷电路板的设计提出了很多新要求。Protel 软件在国内的
    发表于 05-31 19:12 66次下载
    <b>Protel</b> <b>Pcb</b> <b>软件</b>在高频<b>电路</b>布线中的技巧

    电路设计抄板软件

    ,其元件预览、任意角度放置、走线及自动捕捉网格、元素中心功能可与PROTEL媲美,文件格式与主流电路设计软件兼容。 支持任意层盲埋孔、自制元件、矢量字符等,是一款功能强大的独立软件。精度达到高频板要求
    发表于 05-22 09:35

    Bitmap to Protel PCB工具软件

    Bitmap to Protel PCB工具: .Qfq733 { display:none; } Bitmap to Protel PCB工具将BMP图像转成PCB格式文件。该软件运行Win平台,非常实用,工程应用软件1.这个软件可以将一幅BMP
    发表于 04-24 08:50 79次下载
    Bitmap to <b>Protel</b> <b>PCB</b>工具<b>软件</b>

    Protel 99 SE电路设计与仿真技术 (电子书)

    Protel 99 SE是当今最流行的电子电路计算机辅助设计(电子CAD)软件之一。本书由浅入深系统地介绍了 Protel 99 SE的实用功能,包话:工程库文件的管理、系统菜单和工具栏的管理、简单
    发表于 04-18 10:13

    Protel 99SE电路设计技术入门与应用

    Protel是目前国内最流行的通用EDA软件,它是将电路原理图设计、PCB板图设计、电路仿真和PLD设计等多个实用工具软件组合后构成的EDA工作平台,是第一个将EDA软件设计成基于Windows的
    发表于 04-08 15:54 1.9w次下载
    <b>Protel</b> 99SE<b>电路设计</b>技术入门与应用

    运用SPECCTRAQuest实现高速图像处理电路设计

    运用SPECCTRAQuest实现高速图像处理电路设计 本文介绍了以TMS320C6701为核心的高速处理电路PCB设计。通过利用Cadence的SPECCTRAQuest软件对关键信号进行仿真,
    发表于 03-28 18:07 522次阅读

    Protel for Windows v2.5 PCB 软件

    Protel for Windows v2.5 PCB 印刷电路板自动设计经典软件,Windows英文版本改进版印板图设计软件,功能强大。
    发表于 03-21 11:50 64次下载

    Protel 99SE电路设计技术入门与应用

    `&lt;font face=&quot;Verdana&quot;&gt;Protel是目前国内最流行的通用EDA软件,它是将电路原理图设计、PCB板图
    发表于 02-28 23:58

    Protel DXP电路设计及应用教程 pdf

    的设计与印制电路板的设计方法和操作步骤、电路仿真和PCB信号分析。在讲解过程中,以实例贯通《Protel DXP电路设计及应用教程》,并把Protel&nbsp;DXP的各项功能结合起来,以便使读者能尽快
    发表于 12-02 09:59

    Protel DXP电路设计及应用教程

    Protel DXP电路设计及应用教程是本解析Protel DXP电路设计应用的实例教程。《Protel DXP电路设计及应用教程》从实用角度出发,详细讲解了电路原理图的设计与印制电路板的
    发表于 12-02 09:58 727次下载
    <b>Protel</b> DXP<b>电路设计</b>及应用教程

    protel dxp 电路设计制版100例

    se或其他版本的软件,也完全可以参考《Protel DXP电路设计制版100例》进行学习。此外,《Protel DXP电路设计制版100例》还配有一张光盘,光盘中存放的是《Protel DXP电路设计
    发表于 11-22 13:36

    protel dxp 电路设计制版100例

    protel dxp 电路设计制版100例:是一本介绍如何使用Protel DXP进行电路设计制版的图书,《Protel DXP电路设计制版100例》共包括100个实例,每个实例都有详细的制作步骤、制作方法及制作
    发表于 11-22 13:33 706次下载
    <b>protel</b> dxp <b>电路设计</b>制版100例

    电路设计与制版-Protel 99高级应用

    电路设计与制版-Protel 99高级应用
    发表于 12-09 23:19 238次下载
    <b>电路设计</b>与制版-<b>Protel</b> 99高级应用

    protel电路设计教程

    protel电路设计教程
    发表于 12-09 23:10 82次下载
    <b>protel</b><b>电路设计</b>教程

    Protel 99电路设计与应用

    Protel 99电路设计与应用
    发表于 03-12 02:00 697次下载

    非常电路板设计 ProtelPCB

    非常电路板设计 ProtelPCB
    发表于 03-12 01:18 47次下载

    电路设计与制板:Protel DXP入门与提高

    电路设计与制板:Protel DXP入门与提高
    发表于 03-12 01:16 164次下载

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