高频电子线路CAD9.ppt
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1、第9章 Allegro PCB系统互联设计平台,9.1 概 述 9.2 Allegro环境下PCB板设计介绍 9.3 Allegro使用的文件类型与项目目录 9.4 使用项目管理器Project Manager 9.5 系统环境要求和安装 9.6 小 结 9.7 习 题,Chap 9 绪 论,基本内容: Cadence公司开发了很多功能强大的电子线路CAD软件。Cadence Allegro系统互连平台能够与其他平台合作,进行跨集成电路、封装和PCB的高效率、高性能协同设计工作,该平台的约束驱动设计流程和协同设计方法能够优化集成电路、封装和印制电路板之间的系统互连,从而避免硬件返工,降低成本和
2、缩短设计周期,加快产品上市时间。 基本要求: 了解Allegro软件体系及其高速PCB设计软件的基本特点,为后面章节的进一步学习打下基础。,9.1 概 述,Cadence Design Systems是全球最大的电子设计自动化产品、程序方案服务和设计服务供应商,它提供很多EDA设计软件和服务,运行软件的系统平台比较多,如Unix,Windows等。它所提供的各种EDA软件,可以完成电子设计的所有任务,包括专用集成电路ASIC设计、FPGA设计和PCB板设计。在仿真、电路图设计自动布局布线、板图设计及验证等方面有着绝对的优势。 Cadence公司的产品之一:Allegro系统互连平台,它运行于W
3、indows系统。该系统平台集合了所有现有的Cadence面向IC封装和PCB设计的技术。 本章内容主要集中于PCB板设计。,Allegro的产品系列,Allegro软件在15.0版及之前,产品包装常使用PSD名称,含义是PCB系统设计。 15.2版之后,Allegro 的产品包装有重新的分类及定义。由于自15.2版起强调的是S-P-B ( Silicon-Package-Board 芯片-封装-板图),所以改称为SPB。 Allegro根据不同用户情况划分为各种软件包系列,价格各不相同,每个软件包含有多种软件。,Allegro 14.2版本,14.2版本中最高端的套装产品称为PCB Desi
4、gn Expert,它的功能最强,包括高速信号线的电气、物理特性的设定等; 其次,称为PCB Designer,它除了缺少高速信号的电气设定外,和PCB Design Expert 功能相同;低端产品称为PCB Studio,它没有高速信号线特性设定,没有加测试点,不能用公司的skill语言;另外,为用户需要,又提供了PCB Studio Performance,它是加在Studio上的一个选择项,最终能使Studio和PCB Designer功能相同。,表9-1展示15.0版和15.2版部分软件的对应名称,Allegro 15.2版本,Allegro分成200及600系列,200系列是指PC
5、B Design Studio,600系列是指PCB Design Expert。Allegro自己的电路图设计及输入软件称为Concept HDL,合并OrCAD公司后,也使用它的Capture CIS。 SPB 15.5 版的软件又进行了一些互相组合,表9-2是与之前所用名称的一些对照。,9.2 Allegro环境下PCB板设计介绍,从整体上看,电路板的设计及生产流程一般为: (1) 产品规格(Specification)设计,即“做什么”。此项工 作要根据市场及用户要求,考虑具体应用设备,弄清产品目标,讨论而定。 (2) 电子工程师收到电子部分的详细规格说明后,设计确定电子电路图及板子外
6、观尺寸。 (3) 布局工程师与电子工程师合作,根据详细的电子电路图及板子尺寸规范,设计PCB板图,最后得到制版文件。 (4) 制版工厂根据设计文件,生产PCB样板。 (5) 电子工程师收到样板,安装元件并调试。 (6) 验证正确,既可批量生产PCB板;否则,需要修改规格说明或修改布局,重新生成PCB制版文件。,在这过程中,利用 Allegro进行PCB板基本设计工作一般要用到下面五个工具:,(1) Project Manager 项目管理器。 (2) Allegro Design Entry HDL电路原理图输入工具,简称为DE HDL。 (3) Allegro PCB Editor布局拉线工
7、具,简称为PCB Editor,用户利用它摆放器件,产生工艺文件。在使用中,还可应用自动拉线工具Allegro PCB Router。 (4) Design Sync 板图设计数据同步工具,用于DE HDL和PCB Editor间数据的传送和一致性对照。 (5) Constraint Manager约束管理器,用于定义电气规则,可在DE HDL或PCB Editor中启动。,注意:Allegro以前版本与此可能不一致。,9.2.1 预备工作部分,硬件开发人员根据规格要求,使用CIS或是HDL软件工具绘制、修改线路图,取得电子设计图。线路图范例如图9.1所示。,图9.1 89C51单片机扩接外部
8、RAM线路图示例,此例为一个单片机(ATMEL公司89C51)外扩一片32K8位字节长度RAM(NEC公司uPD43256)电路,电路中所用锁存器为National Semiconductor公司的74HC373。电路板结构外形示例下图所示:,Allegro生成文件一般为AutoCAD的DXF文件形式。系统提供有封装零件库,但对于库内找不到的特殊零件,其封装往往需要开发人员根据有关资料自己构建设计,两者综合而形成下一步设计PCB板的工作中要使用的封装零件库。 以Design Entry CIS为例,可以将该零件所对应的封装填入PCB Footprint Property 中。系统在处理信号网络
9、表(netlist)时,会从PCB Footprint Property 取得设计电路板所需的封装资料。 使用Design Entry CIS或Design Entry HDL绘制并修改好的线路图,经检查无误后,就可以产生用于Allegro制版的讯号节点表文件(netlist files)。,9.2.2 PCB设计部分,此为电路板设计流程中最重要的环节,在PCB Editor中完成。一般而言,要做的工作有: (1) 读取电子电路/PCB板外形结构设计数据资料。 (2) 摆放零件。 (3) 拉线/摆放测试点。,可通过菜单项FileImportDXF读入PCB板外形结构设计数据。 可通过菜单项Fi
10、leImportLogic读入Design Entry CIS或Design Entry HDL或第三方类型电路板设计数据。 可通过菜单项FileImportPADS或PCAD读入此两种格式的电路板焊盘数据文件。还有其他一些Import选择项。,读取电子电路/PCB板外形结构设计数据资料,用户可以根据线路图所产生的BOM文件,取得用于PCB板摆放元件(Layout)时所需要的零件(在Layout中所需要的零件称为Symbol)封装(Foot print)资料。若该零件不在现有的Layout 零件库内,则需要根据该零件之封装资料,建立该新的Layout零件。 提示:对照而言,画线路图时所使用到的
11、零件称为Part,其外形封装称为Package。,读取电子电路/PCB板外形结构设计数据资料。,一般先摆放确定位置的零件,如固定螺丝孔等。 随后按照主次先放重要零件, 最后放次要零件。 摆放过程中,还要考虑电路图中各级零件的前后次序,以免拉线不合理或拉线过长。,摆放零件,在拉线之前,一般已输入拉线规则,如线宽、安全线距以及线长等,系统可以利用它自动检测。 拉线可分为人工拉线和自动拉线。 人工拉线比较费事,如果设计人员技术水平足够,效果应该不错。 自动拉线要利用Auto Router拉线软件,效果不一定很好,有可能导致结果为多层板,使用过多的过孔,经常要利用人工进行再修改。拉线完毕后,经常需要在
12、各条信号线上安放测试点,以备将来检测板子之用。最后,对于设计的板子,还要人工进行修板,例如,将90转折线改为45、线条拉直等。,拉线/摆放测试点,9.2.3 PCB设计的后处理部分,有3项工作: (1) 文字面处理 (2) 底片处理 (3) 报表处理,文字面处理,第一部分为零件序号重排(Rename)。由于设计出的电路板上的零件序号(RefDes,即Reference Designator)是线路图上的序号,与这些零件在电路板上的位置无关,为了使工程师能根据零件序号快速地找到某个零件,可以按照零件在电路板上的位置,依顺序重排它们的序号;而重排后的新零件序号要传回电子线路图并加以修改,以使线路图
13、与电路板的数据保持一致。这种回传的动作称为Back Annotation(反标)。 第二部分为整理文字层面。主要整理的内容为:将零件以外的相关信息加入文字层面(Silkscreen Layer),例如:公司名、板子名和编号以及版本等信息。调整这些文字方向,以便辨认。重放零件序号位置,以免被零件挡住或者被过孔截掉。,底片处理,底片处理分为5类,是PCB生产工序所需的最终资料。 走线层。给出各层走线图形。底片图的数量根据走线层数而定。多层情况下,有:面层TOP、底层BOTTOM、电源层VCC、地线层GND、中间层IN等。 丝印文字层。只有表面一层底片。给出零件编号、极性、方向等,便于安装检查和调试
14、。 阻焊层。为保证焊接质量,防止误焊,避免氧化,要在板上无需焊接的部位涂敷防焊材料。本类底片图形给出相应形状,有底和面上2层,即MASK_TOP和MASK_BOT。 涂锡层 (Pastemask Layer)。最后的组装工厂在往电路板上放置表面贴装SMD零件之前,均要求SMD零件的焊盘PAD上面要有一层焊锡。此底片图给出相应的需焊锡部位尺寸。在生产PCB板时,需要利用此底片。只有正面1层,即PAST_TOP。 钻孔图(Drill Map)。提供电路板工厂作为钻孔的参考依据,底片图名DRILL。底片文件均采用Gerber公司格式,常称为Gerber文件,也有称其为Artwork文件。,报表处理,
15、产生该电路板相关的报表,提供给后续的工厂作业人员在工作上必要的信息,目前常用的报表有下列4 种: 零件列表(Bill Of Material Report)。 零件坐标列表(Component Location Report)。 讯号节点列表(Net List Report)。 测试点列表 (Testpin Report)。,9.3 Allegro使用的文件类型与项目目录,(1) 用于记录运行信息 (2) 与具体正在设计的PCB板有关的文件 (3) 支持的报告文件和输入/输出文件类型,用于记录运行信息,具体正在设计的PCB板有关的文件,支持的报告文件和输入/输出文件类型,项目目录,设计每个线路
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