Altium designer设计经验谈——常用规则的使用(二)

文章目录

  • 前言
  • 三、规则设置介绍——走线规则
    • 1、Routing——>Width 线宽
    • 2、Routing——>Topology 拓扑
  • 四、规则设置介绍——平面层规则
    • 1、Plane——>电源层连接样式 Power Plane Connect Style
    • 2、Plane——>电源层间距距离 Power Plane Clearance
    • 3、Plane——>多边形样式 Polygon Connect Style
  • 总结


前言

在使用Altium designer软件PCB绘制电路中,要充分发挥自动化辅助工具的“自动化”性能,一旦应用得当,AD软件都会按照设置参数严格规范走线的宽度和间距、敷铜的区域和样式、焊盘的形状和孔径、过孔的大小和尺寸。

好处不仅如此,好的规则设置还会让加工和生产环节减少不必要的麻烦,更有意义的是,规则可以由设计团队共同维护,更好地让所有产品设计品质统一。

上一节介绍了PCB绘图中的规则——电气规则《Altium designer设计经验谈——常用规则的使用(一)》
请回看之前的分享,本节继续介绍其他规则。

三、规则设置介绍——走线规则

在PCB编辑上方菜单栏里,点选Design(设计)——>Rules(规则),弹出规则设置,

常用的规则有Electrical(电气规则)、Routing(走线)、Plane(平面)。本节介绍电气规则Routing(走线)和Plane(平面);
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1、Routing——>Width 线宽

在这里能规定线径的最小值、最大值、和推荐值三个参数,还可以规定线径尺寸适用的范围,例如某些网络、元件、甚至是某些焊盘,这个功能给自动布线提供了方便。

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如图+3.3V网络规定最小线径是10mil,最宽200mil,推荐30mil。

线径规范的总体原则是小线径考虑电流允许值和机械强度,大线径考虑回流焊散热情况。

表格中是常见回路使用的线径,需要指出的是,有的功率元件虽然使用了小型焊盘,但是不能以焊盘大小决定线径,例如在DCDC电源中,SW输出端连接储能电感,此处是大电流充放电回路,需要足够的走线宽度保证功率输出。下图U1的8脚SW端与功率电感之间使用了多边形(红色框内)
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回路类型线径适用范围
大电流回路多边形地线、DCDC开关回路、供电桥接
电源线30mil以上24V 12V 5V 3.3V供电回路
小功率20mil150mW小型继电器线圈回路、达林顿晶体管ULN2003的集电极、警示灯、通行指示器的MOS开关管回路漏极和源极、5W以下轴流风扇
数字回路10mil单片机IO引脚、施密特反相器、三态门、比较器、RS232通讯芯片 、RS485通讯芯片 、CAN总线通讯芯片,光耦
电压采样回路20mil以下DCDC转换器反馈回路、MOS管电流采样回路、LDO调整端分压电阻
单独地线回路同电源正极回路除了大面积地线之外的单独地线回路

不允许设计出让焊盘散热不均匀的走线,这会导致出现“曼哈顿现象”,影响产品质量。
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2、Routing——>Topology 拓扑

这指的是各个网络节点之间的走线规范,默认选择shortest,即最短原则。

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四、规则设置介绍——平面层规则

在平面规则中,有三个子项目,分别是电源层连接样式 Power Plane Connect Style、电源层距离 Power Plane Clearance、多边形样式 Polygon Connect Style

1、Plane——>电源层连接样式 Power Plane Connect Style

在此,有三种样式选择,缓和连接、直接连接和不连接,下图就是缓和连接,焊盘和周围敷铜是靠十字短线连接的。

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这样既能保证电气连接,又能保证不会散热过快导致焊接失败。实际效果是这样的:
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两个参数需要设置:air gap间隔 设为10mil,conducter width导线宽度设为10mil
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2、Plane——>电源层间距距离 Power Plane Clearance

这个距离是不同层的安全距离,一般设为20mil
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3、Plane——>多边形样式 Polygon Connect Style

多边形有缓和连接、直接连接和不连接三种。

使用多边形最多的两个场景一个是地线敷设、另一个是大电流的走线,而根据元件的焊盘特点、网络的不同,需要单独设计多边形连接的的方式。
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其中以PolygonConnect_Via为例,过孔单设为直接连接,因为过孔不是焊盘,不需要考虑焊接情况。在Polygon Connect Style下单独设PolygonConnect_Via子项,将VIA过孔设为直接连接。

规则条件

注意,上面黄框where the first object matches 选项为all,意思是第一对象匹配的范围是“全部”,在where the second object matches里,在custom query定制查询框,选择的是IsVia,再在下面的连接样式中选择了Direct Connect直接连接。

合起来的意思是:在所有情况下,对于过孔这类对象,连接方式为直接连接。

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以PolygonConnect_Net2为例,在第一对象匹配的定制查询框中,设置了5个网络的名称,InNet(‘NetC3_1’) Or InNet( ‘NetF1_2’ )Or InNet( ‘NetF1_1’ )Or InNet(‘+12V’) Or InNet(‘NetC1_1’),他们直接的关系相是OR,也就是平行相等的关系,第二对象匹配的范围是ALL.即全部情况,下面的连接样式中选择了Direct Connect直接连接。

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这个规则的表达意思是:这五种网络,全部设置为直接连接,没有任何前提条件。

以PolygonConnect_Componet1为例,在第一对象匹配的定制查询框中,设置InNet(‘+48V’),第二对象匹配的范围是元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、C32和C65, 下面的连接样式中选择了Relief Connect缓和连接。
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这个规则表达的意思是:在+48V网络范围里,只有这8种元件的连接方式是导线宽为40mil,空隙为10mil的缓和连接方式。

一般来说,就属多边形的规则细分项目最多,原因之一是电路网络种类多,个别网络对电流的要求不同;

第二是元器件的焊盘封装大小形状各不相同,为了适应回流焊的工艺要求,连接方式必然要做个性化调整;

第三是多边形应用场景越来越多,不仅限于之前的地线网络,俗称“铺地”,进来也应用于大电流、开关电路等场合,随着产品复杂程度增高,多边形的应用场景会更多。

总结

1、上节介绍了Electrical(电气规则),本节介绍PCB常用另外两个规则:走线规则和平面层规则;

2、走线规则常用的包括Width 线宽 和Topology 拓扑 ;平面层规则包括电源层连接样式 Power Plane Connect Style、电源层间距距离 Power Plane Clearance和多边形样式 Polygon Connect Style;

3、多边形的规则细分项目最多,因为不同回路要求电流大小不同,连接方式必然要做个性化调整;

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