内容简介
《Cadence印刷电路板设计:Allegro PCB Editor设计指南(第2版)》基于Cadence Allegro 最新的设计平台,通过设计行业相关专家的经验分享、实例剖析,详细介绍了整个印刷电路设计的各个环节,以期对提高整个行业的设计水平有所帮助。
《Cadence印刷电路板设计:Allegro PCB Editor设计指南(第2版)》最大的特点是介绍了Cadence Allegro 平台下PCB设计所有的工具,既对基本的PCB设计工具进行了介绍,也介绍了最新的工具,例如,全局布线环境(GRE)、射频设计、团队协同设计等。
《Cadence印刷电路板设计:Allegro PCB Editor设计指南(第2版)》也介绍了Cadence 最新的设计方法,例如,任意角度布线和针对最新的Intel 的Romely平台下BGA 弧形布线的支持,以及最新的埋阻、埋容技术。
《Cadence印刷电路板设计:Allegro PCB Editor设计指南(第2版)》适合从事PCB设计的工程师参考学习。
这一版中更新了CadenceSPB 17.0的内容。
作者简介
吴均,高速PCB设计公司——一博科技副总经理兼研发总监,十五年高速设计与仿真经验,擅长IT通信设备的高速PCB设计与SI、PI仿真,曾在深圳、北京、上海、成都主讲多场《高速电路设计的挑战与解决方案》,受到业内人士的广泛赞誉。
目录
第1 章 PCB设计介绍…………………………………………………………………………………..1
1.1 PCB 设计的发展趋势………………………………………………………………………………..1
1.1.1 PCB 的历史……………………………………………………………………………………………1
1.1.2 PCB 设计的发展趋势………………………………………………………………………………1
1.2 PCB 设计流程简介…………………………………………………………………………………….4
1.3 高级PCB 设计工程师的必备知识……………………………………………………………..5
1.4 基于Cadence 平台的PCB 设计………………………………………………………………..5
第2 章 Allegro SPB 平台简介………………………………………………………………………..8
2.1 Cadence PCB 设计解决方案……………………………………………………………………….8
2.1.1 PCB Editor技术………………………………………………………………………………………..9
2.1.2 高速设计……………………………………………………………………………………………….12
2.1.3 小型化…………………………………………………………………………………………………..14
2.1.4 设计规划与布线……………………………………………………………………………………. 14
2.1.5 生产制造选件……………………………………………………………………………………….. 15
2.1.6 模拟/射频设计………………………………………………………………………………………. 17
2.1.7 团队协作设计……………………………………………………………………………………. …..18
2.1.8 PCB Autorouter技术………………………………………………………………………………. 18
2.2 Allegro SPB 软件安装………………………………………………………………………………….18
第3 章原理图和PCB交互设计……………………………………………………………………… 21
3.1 OrCAD Capture 平台简介……………………………………………………………………………. 21
3.2 OrCAD Capture 平台原理图设计流程………………………………………………………….. 25
3.2.1 OrCAD Capture 设计环境…………………………………………………………………………..25
3.2.2 创建新项目………………………………………………………………………………………………28
3.2.3 放置器件并连接……………………………………………………………………………………….29
3.2.4 器件命名和设计规则检查…………………………………………………………………………30
3.2.5 跨页连接………………………………………………………………………………………………….33
3.2.6 网表和Bom ……………………………………………………………………………………………..34
3.3 OrCAD Capture 平台原理图设计规范…………………………………………………………….35
3.3.1 器件、引脚、网络命名规范………………………………………………………………………35
3.3.2 确定封装…………………………………………………………………………………………………..36
3.3.3 关于改板时候的器件名问题………………………………………………………………………36
3.3.4 原理图可读性与布局…………………………………………………………………………………37
3.4 正标与反标………………………………………………………………………………………………….38
3.5 设计交互……………………………………………………………………………………………………..41
第4 章 PCB Editor 设计环境和设置…………………………………………………………………..44
4.1 Allegro SPB 工作界面…………………………………………………………………………………….44
4.1.1 工作界面与产品说明…………………………………………………………………………………44
4.1.2 选项面板………………………………………………………………………………………………….47
4.2 Allegro SPB 参数设置……………………………………………………………………………………49
4.3 Allegro SPB 环境设置……………………………………………………………………………………53
第5 章封装库的管理和设计方法……………………………………………………………………..63
5.1 PCB 封装库简介……………………………………………………………………………………………63
5.2 PCB 封装命名规则…………………………………………………………………………………….69
5.3 PCB 封装创建方法实例……………………………………………………………………………..70
5.3.1 创建焊盘库……………………………………………………………………………………………71
5.3.2 用Pad Designer 制作焊盘………………………………………………………………………72
5.3.3 手工创建PCB封装…………………………………………………………………………………84
5.3.4 自动创建PCB封装………………………………………………………………………………..89
5.3.5 封装实例以及高级技巧………………………………………………………………………….93
5.4 PCB 封装库管理……………………………………………………………………………………….98
第6 章 PCB设计前处理………………………………………………………………………………..100
6.1 PCB 设计前处理概述………………………………………………………………………………..100
6.2 网表调入…………………………………………………………………………………………………100
6.2.1 封装库路径的指定………………………………………………………………………………..101
6.2.2 Allegro Design Authoring/Capture CIS 网表调入………………………………………..102
6.2.3 第三方网表……………………………………………………………………………………………104
6.3 建立板框………………………………………………………………………………………………….106
6.3.1 手动绘制板框………………………………………………………………………………………..106
6.3.2 导入DXF 格式的板框…………………………………………………………………………….110
6.4 添加禁布区…………………………………………………………………………………………….. 112
6.5 MCAD-ECAD 协同设计……………………………………………………………………………… 115
6.5.1 第一次导入Baseline的机械结构图………………………………………………………….115
6.5.2 设计过程中的机械结构修改………………………………………………………………….117
6.5.3 设计结束后建立新的基准(Re-Baseline)………………………………………………122
第7 章约束管理器……………………………………………………………………………………….123
7.1 约束管理器(Constraint Manager)介绍…………………………………………………… 123
7.2 物理约束(Physical Constraint)与间距约束(Spacing Constraint)……………. 128
7.2.1 Physical 约束和Spacing 约束介绍……………………………………………………………128
7.2.2 Net Group 和Net Class…………………………………………………………………………….128
7.2.3 建立Net Class…………………………………………………………………………………………129
7.2.4 为Class添加对象…………………………………………………………………………………..130
7.2.5 设置Physical 约束的Default 规则………………………………………………………….131
7.2.6 建立扩展Physical约束…………………………………………………………………………..133
7.2.7 为Net Class添加Physical 约束………………………………………………………………134
7.2.8 设置Spacing约束的Default 规则………………………………………………………….135
7.2.9 建立扩展Spacing 约束…………………………………………………………………………135
7.2.10 为Net Class添加Spacing约束…………………………………………………………….136
7.2.11 建立Net Class-Class间距规则……………………………………………………………..137
7.2.12 层间约束(Constraints By Layer)………………………………………………………..137
7.2.13 Same Net Spacing 约束…………………………………………………………………………138
7.2.14 区域约束…………………………………………………………………………………………….138
7.2.15 Net 属性………………………………………………………………………………………………141
7.2.16 Component 属性和Pin 属性…………………………………………………………………142
7.2.17 DRC 工作表………………………………………………………………………………………….142
7.2.18 设计约束……………………………………………………………………………………………….143
7.3 实例:设置物理约束和间距约束………………………………………………………………..144
7.3.1 Physical 约束设置…………………………………………………………………………………….145
7.3.2 Spacing 约束设置…………………………………………………………………………………….147
7.4 电气约束(Electrical Constraint)……………………………………………………………….148
7.4.1 Electrical 约束介绍…………………………………………………………………………………..148
7.4.2 Wiring 工作表………………………………………………………………………………………….149
7.4.3 Impedance 工作表…………………………………………………………………………………..153
7.4.4 Min/Max Propagation Delays 工作表………………………………………………………….154
7.4.5 Relative Propagation Delay 工作表…………………………………………………………….156
7.4.6 Total Etch Length 工作表………………………………………………………………………….158
7.4.7 Differential Pair 工作表……………………………………………………………………………159
7.5 实例:建立差分线对…………………………………………………………………………………164
第8 章 PCB布局…………………………………………………………………………………………….168
8.1 PCB 布局要求…………………………………………………………………………………………….168
8.2 PCB 布局思路…………………………………………………………………………………………….171
8.2.1 接口器件,结构定位……………………………………………………………………………….171
8.2.2 主要芯片布局………………………………………………………………………………………….172
8.2.3 电源模块布局………………………………………………………………………………………….174
8.2.4 细化布局…………………………………………………………………………………………………174
8.2.5 布线通道、电源通道评估………………………………………………………………………..175
8.2.6 EMC、SI、散热设计………………………………………………………………………………….178
8.3 布局常用指令…………………………………………………………………………………………….180
8.3.1 摆放元件…………………………………………………………………………………………………180
8.3.2 按照Room 放置器件……………………………………………………………………………….183
8.3.3 按照Capture CIS 原理图页面放置器件…………………………………………………….186
8.3.4 布局准备…………………………………………………………………………………………………188
8.3.5 手动布局…………………………………………………………………………………………………191
8.4 其他布局功能…………………………………………………………………………………………….195
8.4.1 导出元件库……………………………………………………………………………………………..195
8.4.2 更新元件(Update Symbols)…………………………………………………………………..196
8.4.3 过孔阵列(Via Arrays)……………………………………………………………………………197
8.4.4 模块布局和布局复用……………………………………………………………………………….198
第9 章层叠设计与阻抗控制…………………………………………………………………………..202
9.1 层叠设计的基本原则………………………………………………………………………………….202
9.1.1 PCB 层的构成………………………………………………………………………………………….202
9.1.2 合理的PCB层数选择………………………………………………………………………………203
9.1.3 PCB 层叠设置的常见问题………………………………………………………………………..204
9.1.4 层叠设置的基本原则……………………………………………………………………………….205
9.2 层叠设计的经典案例………………………………………………………………………………….205
9.2.1 四层板的层叠方案…………………………………………………………………………………..205
9.2.2 六层板的层叠方案…………………………………………………………………………………..206
9.2.3 八层板的层叠方案…………………………………………………………………………………..207
9.2.4 十层板的层叠方案…………………………………………………………………………………..208
9.2.5 十二层板的层叠方案……………………………………………………………………………….208
9.2.6 十四层以上单板的层叠方案…………………………………………………………………….210
9.3 阻抗控制……………………………………………………………………………………………………210
9.3.1 阻抗计算需要的参数……………………………………………………………………………….210
9.3.2 利用Allegro软件进行阻抗计算………………………………………………………………..213
第10 章电源地处理……………………………………………………………………………………….217
10.1 电源地处理的基本原则…………………………………………………………………………….217
10.1.1 载流能力……………………………………………………………………………………………….218
10.1.2 电源通道和滤波…………………………………………………………………………………….220
10.1.3 直流压降……………………………………………………………………………………………….220
10.1.4 参考平面……………………………………………………………………………………………….221
10.1.5 其他要求……………………………………………………………………………………………….221
10.2 电源地平面分割……………………………………………………………………………………….222
10.3 电源地正片铜皮处理………………………………………………………………………………..226
10.4 电源地处理的其他注意事项……………………………………………………………………..231
10.4.1 前期Fanout …………………………………………………………………………………………..231
10.4.2 散热问题……………………………………………………………………………………………….233
10.4.3 接地方式……………………………………………………………………………………………….235
10.4.4 开关电源反馈线设计……………………………………………………………………………..237
第11 章 PCB布线的基本原则与操作……………………………………………………………….241
11.1 布线概述及原则……………………………………………………………………………………….241
11.1.1 布线中的DFM要求………………………………………………………………………………241
11.1.2 布线中的电气特性要求………………………………………………………………………….244
11.1.3 布线中的散热考虑…………………………………………………………………………………246
11.1.4 布线其他总结………………………………………………………………………………………..246
11.2 布线规划………………………………………………………………………………………………….246
11.2.1 约束设置……………………………………………………………………………………………….246
11.2.2 Fanout ……………………………………………………………………………………………………247
11.2.3 布线………………………………………………………………………………………………………251
11.3 手动布线………………………………………………………………………………………………….253
11.3.1 添加走线……………………………………………………………………………………………….253
11.3.2 布线编辑命令………………………………………………………………………………………..260
11.3.3 时序等长控制………………………………………………………………………………………..265
11.4 各类信号布线注意事项及布线技巧……………………………………………………………268
第12 章全局布线环境(GRE)……………………………………………………………………….274
12.1 GRE 功能简介……………………………………………………………………………………………274
12.1.1 新一代的PCB布局布线工具……………………………………………………………………275
12.1.2 自动布线的挑战……………………………………………………………………………………..275
12.1.3 使用GRE 进行布局规划的优.点……………………………………………………………..276
12.2 GRE 高级布局布线规划……………………………………………………………………………..278
12.2.1 GRE 参数设置…………………………………………………………………………………………279
12.2.2 处理Bundle……………………………………………………………………………………………281
12.2.3 规划Flow………………………………………………………………………………………………284
12.2.4 规划验证……………………………………………………………………………………………….287
12.3 高级布局布线规划流程……………………………………………………………………………..290
12.4 高级布局布线规划实例……………………………………………………………………………..292
12.5 自动互连技术Auto-I.XX……………………………………………………………………………..297
12.5.1 Flow 的快速创建及连接…………………………………………………………………………..297
12.5.2 自动Breakout 的应用……………………………………………………………………………..300
第13 章 PCB 测试…………………………………………………………………………………………….306
13.1 测试方法介绍……………………………………………………………………………………………..306
13.2 加测试点的要求………………………………………………………………………………………….308
13.3 加入测试点………………………………………………………………………………………………….308
13.4 测试点的生成步骤……………………………………………………………………………………….315
第14 章后处理和光绘文件输出…………………………………………………………………………317
14.1 DFX概述………………………………………………………………………………………………………317
14.1.1 可制造性要求(DFM)……………………………………………………………………………..318
14.1.2 可装配性要求(DFA)………………………………………………………………………………319
14.1.3 可测试性要求(DFT)………………………………………………………………………………319
14.2 丝印(Silkscreen)………………………………………………………………………………………319
14.2.1 丝印调整………………………………………………………………………………………………….320
14.2.2 丝印设计常规要求……………………………………………………………………………………321
14.3 丝印重命名及反标注……………………………………………………………………………………322
14.3.1 器件编号重命名(Rename)……………………………………………………………………..322
14.3.2 反标(Back Annotation)…………………………………………………………………………..325
14.4 工程标注………………………………………………………………………………………………………325
14.4.1 尺寸标注……………………………………………………………………………………………………326
14.4.2 技术说明文档资料(Drill 层相关生产需求说明)……………………………………….332
14.5 输出光绘前的检查流程………………………………………………………………………………….335
14.5.1 基于Check List 的检查………………………………………………………………………………..335
14.5.2 Display Status 检查……………………………………………………………………….335
14.5.3 报表检查…………………………………………………………………………………………336
14.6 光绘输出……………………………………………………………………………………….338
14.6.1 钻孔文件…………………………………………………………………………………339
14.6.2 CAM 输出………………………………………………………………………………………..343
14.7 其他……………………………………………………………………………………………….349
14.7.1 valor 检查所需文件……………………………………………………………………349
14.7.2 3D 视图…………………………………………………………………………………………..349
14.7.3 打印PDF……………………………………………………………………………………………350
第15 章 PCB 设计的高级技巧…………………………………………………………………….357
15.1 Skill 二次开发……………………………………………………………………………………………357
15.2 团队协同设计……………………………………………………………………………………………361
15.3 设计数据导入导出……………………………………………………………………………………..366
15.4 无盘设计…………………………………………………………………………………………………..371
15.5 背钻设计……………………………………………………………………………………………………..373
15.6 DFA可装配性设计……………………………………………………………………………………..378
15.7 走线跨分割检查(Segments over Voids)…………………………………………………..381
15.8 Extracta …………………………………………………………………………………………………….382
15.9 优化(Gloss)…………………………………………………………………………………………384
15.10 Data Tips………………………………………………………………………………………………….388
15.11 3D Viewer ………………………………………………………………………………………………389
15.12 任意角度走线………………………………………………………………………………………..391
15.13 超级蛇形线……………………………………………………………………………………………393
15.14 Ravel 语言……………………………………………………………………………………………..393
15.15 差分对的返回路径的过孔………………………………………………………………………395
15.16 Shape 编辑应用模式……………………………………………………………………………….396
15.17 Time Vision——High Speed Product Option …………………………………………………398
第16 章高速PCB 设计……………………………………………………………………………………400
16.1 高速PCB 设计理论………………………………………………………………………………….400
16.1.1 高速PCB 设计定义………………………………………………………………………………..400
16.1.2 高速PCB 相关的一些基本理论………………………………………………………………402
16.1.3 高速PCB 设计基本原则…………………………………………………………………………409
16.2 信号完整性仿真……………………………………………………………………………………….410
16.2.1 普通信号完整性问题……………………………………………………………………………..410
16.2.2 时序问题(Timing)……………………………………………………………………………..412
16.2.3 GHz 以上串行信号问题………………………………………………………………………….414
16.3 电源完整性仿真设计……………………………………………………………………………….416
16.3.1 直流电源问题………………………………………………………………………………………..416
16.3.2 交流电源问题………………………………………………………………………………………..417
16.4 板级EMC 设计…………………………………………………………………………………………420
16.4.1 板级EMC 设计的关注点……………………………………………………………………….420
16.4.2 Cadence 的EMC设计规则……………………………………………………………………..423
第17 章 DDR3的PCB 设计实例……………………………………………………………………..425
17.1 DDR3介绍…………………………………………………………………………………………………425
17.1.1 Fly-By 设计……………………………………………………………………………………………428
17.1.2 动态ODT………………………………………………………………………………………………430
17.1.3 其他更新……………………………………………………………………………………………….430
17.2 DDR3 PCB 设计规则…………………………………………………………………………………..431
17.2.1 时序规则……………………………………………………………………………………………….431
17.2.2 电源设计要求及层叠、阻抗方案……………………………………………………………433
17.2.3 物理、间距规则…………………………………………………………………………………….434
17.2.4 电气规则……………………………………………………………………………………………….446
17.3 DDR3布局…………………………………………………………………………………………………..454
17.3.1 放置关键器件…………………………………………………………………………………………454
17.3.2 模块布局…………………………………………………………………………………………………456
17.4 布线…………………………………………………………………………………………………………..459
17.4.1 电源处理………………………………………………………………………………………………….459
17.4.2 Fanout ………………………………………………………………………………………………………462
17.4.3 DDR3布线……………………………….
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