- PADS PCB設計指南
- 龍虎
- 6704字
- 2024-05-10 12:24:13
1.2.2 菜單欄
PADS Layout與PADS Logic一樣擁有名稱相同的6個菜單欄,簡單介紹如下(與PADS Logic功能相同的菜單項不再贅述)。
1.文件
該菜單如圖1.30所示,其中“生成PDF”“歸檔”“報告”“打印設置”“庫”等選項與PADS Logic相似,“導入”選項參考2.3.1小節,“CAM”“CAM Plus”選項參考11.9節。

圖1.29 新建PCB文件后的默認原點坐標
2.編輯
該菜單如圖1.31所示,其中與OLE對象相關的選項與PADS Logic相同,此處不再贅述。

圖1.30 文件菜單

圖1.31 編輯菜單
(1)移動(Move):當需要移動的對象處于選中狀態時,執行該命令后將處于移動狀態,此時對象將粘在光標上并隨之移動,在合適位置單擊即可完成移動操作,相應快捷鍵為“Ctrl+E”。
(2)刪除(Delete):當需要刪除的對象處于選中狀態時,執行該選項即可刪除。需要注意的是:在正常模式下,你只能刪除非電氣對象。所謂“電氣對象”是指與網絡表內容相關的項(主要包括元件與相關的網絡連接關系),正常情況下,原理圖與PCB文件中的元件與網絡連接形式應該完全相同(也稱為“同步”),而具體的連接關系也會體現在網絡表中。如果你在PCB文件中將電氣對象刪除,原理圖與PCB文件中的元件與網絡連接關系不再相同(也稱為“不同步”)。為避免PCB設計過程中的意外修改導致不同步現象,PADS Layout僅允許在工程變更指令(Engineering Change Order,ECO)模式下才能進行電氣對象的刪除操作,因為該模式下可以將“針對電氣對象的所有更改操作”記錄到文件中,后續只要將其導入到PADS Logic即可完成同步(有關“ECO模式”詳情見5.7節),而“非電氣對象”是指與網絡表無關的對象。例如,文本、2D線、銅箔、板框、過孔、導線等,即便將其刪除也不會影響原理圖與PCB文件的同步狀態。
(3)屬性管理(Attribute Manager):該選項可以查詢、添加、編輯、刪除當前PCB文件中所有元件、網絡、封裝、管腳、過孔等對象的屬性值(不是屬性)。以查詢PCB文件中的所有電阻器是否設置高度(Height)屬性為例,首先執行該選項進入“屬性管理器”窗口,在“查看”組合框內的“篩選條件”文本框中輸入“R*”,表示搜索所有參考編號以大寫字母“R”為前綴的對象,單擊“應用篩選條件”按鈕后,下方“元器件”標簽頁中將列出匹配的元器件,同時列出了當前設計文件中的所有可用屬性,你只需要查看元器件是否存在“Geometry.Height”列,并確保其屬性值不為“<無>”(此例為“60mil”,你也可以從中編輯屬性值)即可,如圖1.32所示。

圖1.32 篩選元器件
電阻器默認添加的屬性有很多,如果你只想在“屬性管理器”對話框中顯示“Height”屬性,單擊“屬性”組合框中的“顯示”按鈕即可彈出如圖1.33所示“顯示屬性”窗口,在“屬性”列表中僅勾選“Geometry.Height”項,再單擊“確定”按鈕即可。
(4)屬性辭典(Attribute Dictionary):該選項能夠查詢、創建、編輯、刪除屬性(不是屬性值),執行該選項后即可彈出如圖1.34所示“屬性辭典”對話框。以創建“Designer”屬性為例,單擊“新建”按鈕即可彈出圖1.35所示“屬性特性”對話框,在“屬性”文本框中輸入“Designer”后,你還需要設置該屬性的類型,以避免后續給該屬性輸入無意義的值。例如,當設置類型為“編號(Number)”時,還會要求設置編號的范圍,如果你給該屬性輸入的編號不在此范圍或其他字符(例如,漢字),PADS Layout將會報錯。此處將“Designer”屬性的類型設置為“自由文本(Free Text)”,表示可以接受字符串作為屬性值,如圖1.35a所示。
另外,你還需要給創建的屬性設置至少一個“對象”,表示該屬性可以應用到哪些對象。例如,“Height”屬性可以分配給元件對象,但對網絡、網絡類等對象無效(當然,這只是從邏輯與實用的角度來講,從操作的角度來講,新建的屬性也能夠分配給其他對象)。此處將“Designer”屬性的對象設置為“元件”(表示僅作用于元件),如圖1.35b所示,如此一來,“Designer”屬性僅會出現在圖1.32所示“屬性管理器”對話框內的“元器件”標簽頁,從中你可以為某元器件設置相應的屬性值。

圖1.33 “顯示屬性”對話框

圖1.34 “屬性辭典”對話框

圖1.35 “屬性特性”對話框
值得一提的是,你還可以在元器件的“對象屬性”對話框中進行添加屬性或編輯屬性值。以給電阻(R1)添加“Designer”屬性為例,在PADS Layout中選擇R1后執行【右擊】→【屬性】,即可彈出“對象屬性”對話框,單擊“添加”按鈕后即可出現一個新的空行,從中選擇“Designer”屬性并輸入想要的屬性值(此處為“longhu”)即可,相應的效果如圖1.36所示。

圖1.36 “對象屬性”對話框
(5)查找(Find):該選項可以查找PCB文件中所有存在的設計對象,詳情見1.4.5小節。
(6)亮顯/取消亮顯(Highlight/UnHighlight):“亮顯”選項能夠以某種顏色(取決于顏色設置)顯示處于選中狀態的對象,以便設計者定位與識別。通常情況下,當你選中某個對象時,該對象會以某種顏色顯示(取決于顏色設置),但這種顯示顏色在該對象退出選中狀態時會取消,而“亮顯”狀態則不然,對象設置為高亮顯示后將一直維持該狀態(無論對象是否處于選中狀態),除非使用“取消亮顯”命令撤消亮顯狀態。
(7)篩選條件(Filter):在正式選擇對象前,你可以預先確定想要選擇對象所屬的類別,以避免在“包含眾多錯綜復雜設計對象的”PCB文件中錯誤選擇無關的對象,有助于提升設計效率,詳情見1.4節。
(8)全選(Select All):該選項可以選中當前PCB文件中的所有對象,相應的快捷方式為“Ctrl+A”。需要注意的是,最終選擇的對象仍然取決于篩選條件。例如,當前篩選條件為過孔類別,則執行該選項后僅會選中當前PCB文件中的所有過孔。
(9)循環選擇(Cycle):該選項僅在某個對象處于選中狀態時才有效,如果多個對象重疊放置,你可以通過多次執行該選項依次循環選中每一個對象,相應的快捷鍵為“Tab”,詳情見1.4節。
(10)特性(Properties):該選項僅在某個對象處于選中狀態時才有效,相當于選中對象后執行【右擊】→【特性】。順利執行該選項后即可彈出相應的“特性”對話框,不同對象擁有的特性會有所差異,相應“特性”對話框中可供顯示與修改的信息亦不盡相同。以電阻(R1)為例,相應的“元器件特性”對話框如圖1.37所示。
(11)標注(Markups):執行該選項后即可彈出如圖1.38所示“標注”對話框,從中可以對PCB設計進行備注。例如,PCB某個區域存在高度限制,為了方便其他工程師獲得該信息,只需要從“標注”對話框中使用“添加標注”命令(即2D線繪制命令)標記該區域(例如,繪制一個矩形)并輸入相應的備注即可。

圖1.37 “元器件特性”對話框

圖1.38 “標注”對話框
3.查看
該菜單主要用來對工作區域進行視圖控制、窗口與工具欄的顯示或隱藏等操作,如圖1.39所示。

圖1.39 查看菜單
(1)選擇(Selection):該選項能夠將選中的對象最大化顯示在工作區域中,相應快捷鍵為“Alt+Z”。
(2)底層視圖(Bottom View):在大多數PCB設計過程中,一般將頂層放在最上面,而底層放在最下面。也就是說,PADS Layout中多個板層的疊加視角默認是從頂層往底層觀看的效果,這也是大多數工程師比較熟悉的方式。但是如果實在有必要,你也可以采用底層視圖方式顯示各板層,相應的區別如圖1.40所示。

圖1.40 頂層視圖與底層視圖
(3)簇(Clusters):所謂的“簇”是指某些存在連接關系的元件(你可以理解為功能模塊),其主要用于PCB布局。該選項用來切換簇的視圖模式,只有當PCB文件中包含簇對象時才有效,詳情見9.7.1小節。
(4)網絡(Nets):該選項能夠有選擇地顯示或隱藏網絡的顏色,以方便PCB布局布線,詳情見9.4節。
(5)安全間距(Clearance):執行該選項后即可彈出如圖1.41所示“查看安全間距”對話框,從中可以查看PCB文件中兩個項目(items)之間的最小間距,可以支持包括板框(Board Outlines)、焊盤(Pads)、過孔(Vias)、跳線(Jumpers)、導線(Traces)、2D線(2D Lines)、銅箔(Copper)、元件外框(Component Outlines)的項目,而跳線外框(Jumper Outlines)、文本(Text)、淚滴(Teardrops)并非有效的項目。
在具體查看最小間距之前,首先應該確定針對“項目到項目”“網絡到項目”還是“網絡到網絡”,之后在PCB文件中依次單擊對象,相應的對象將會出現在“選定的項目1”與“選定的項目2”中(此例為“管腳”與“過孔”),“最小安全間距”項中將顯示兩個項目的最小安全間距。“平移至最小安全間距標記”復選框僅對“網絡到項目”與“網絡到網絡”有效,將其勾選后,如果已經確定兩個有效的查看對象,包含兩個對象的視圖將會自動平移到工作區域正中央以便設計者觀察。值得一提的是,當查看操作針對“項目與項目”時,在兩個項目之間還會自動生成尺寸標注(具體樣式可單擊“選項”按鈕進行設置,詳情見8.8節)。

圖1.41 “查看安全間距”對話框
(6)選擇報告(Selection Report):該選項能夠生成當前選中的(1個或多個)對象的報告。例如,選中電阻R1后執行該選項即可彈出如圖1.42所示report.rep文件。

圖1.42 report.rep文件
(7)PADS 3D:如果PCB中的元件已經被分配3D模型或設置高度屬性(Geometry.Height),你就可以利用該選項查看整個PCB設計的3D視圖,圖1.43所示為PADS自帶PCB文件preview.pcb的3D視圖,利用鼠標可以縮放或平移視圖,拖動左下角的立方體即可控制觀察視角,其他操作自行摸索即可,本書不再贅述。

圖1.43 PADS 3D查看器
(8)工具欄(Toolbars):該選項能夠顯示或隱藏工具欄,當對應工具欄的圖標處于凹陷狀態時,表示該工具欄已經顯示,再單擊一次即可將其隱藏。
4.設置(Setup)
在正式進行PCB設計之前,通常都需要根據項目的需求完成一些配置,本書統稱為預處理操作。例如,PCB疊層數量是多少呢?是否需要盲埋孔?需要跳線嗎?設計規則怎么設置?等等,該菜單包含預處理操作相關的選項入口,如圖1.44所示。
(1)焊盤棧(Pad Stacks):大多數PCB都會使用一定數量的過孔,不同規格過孔的載流量、成本、寄生參數也有所不同,你可以通過該選項完成過孔配置操作,詳情見6.3節。
(2)鉆孔對(Drill Pairs):當PCB中使用了盲孔與埋孔時,你就要設置鉆孔對。鉆孔對的作用就是限制PCB中的過孔能從哪一層通到哪一層。例如,在十層板PCB設計過程中,你僅指定了“第1層到第4層”鉆孔對(即盲孔),當通過“焊盤棧”選項添加“第1層到第5層”的過孔時,PADS Layout將會提示“對過孔分配的鉆孔對無效(Invalid drill pair assignment for a via)”,除非你再指定一個“第1層到第5層”的鉆孔對,詳情見6.4節。

圖1.44 設置菜單
(3)跳線(Jumpers):一些對成本非常敏感的產品(例如,玩具、遙控器等)會優先選擇單面PCB,但不可避免會出現無法完全連通的情況,此時會選擇使用跳線來代替過孔,詳情見6.5節。
(4)項目整合(Project Integration):該選項僅對PADS Designer(PADS中的另一款原理圖設計工具,原來的名稱為ViewDraw或DxDesigner)有效,本書不涉及。
(5)設計規則(Design Rules):該選項能夠為PCB中的設計對象設置各種設計規則,以方便設計出符合要求的PCB,詳情見第7章。

圖1.45 設置原點時出現的提示對話框
(6)電氣網絡(Electrical Nets):該選項能夠將多個有關聯的網絡定義為電氣網絡,以便為其分配設計規則,詳情見7.3節。
(7)層定義(Layer Definition):該選項能夠配置PCB疊層的各種參數,詳情見6.2節。
(8)設置原點(Set Origin):原點是PCB文件中所有對象的參考坐標,每一個新建的PCB文件都存在默認的原點,你也可以根據實際需求進行原點的重新設置。選擇該選項后即可進入原點設置狀態,在合適的位置單擊即可彈出類似圖1.45所示對話框,如果單擊“是”按鈕,即表示接受選擇的坐標作為新的原點。
(9)顯示顏色(Display Colors):該選項用來設置PCB文件中所有對象的顯示顏色,詳情見6.6節。
5.工具(Tools)
該菜單包含PCB封裝編輯器(PCB Decal Editor)、同步PADS Layout與PADS Router、選項(Options)、自定義(Customize)等選項,如圖1.46所示。
(1)PCB封裝編輯器:該選項可以進入PCB封裝編輯器環境以創建或修改元件封裝,詳情見3.7節。
(2)簇布局(Cluster Placement):該選項可以自動創建新簇,并在板框內對簇與元件進行布局,詳情見9.7.3小節。

圖1.46 “工具”菜單
(3)簇管理器(Cluster Manager):該選項能夠查看與管理簇與聯合(Union),你可以將一個簇(或聯合)移入到另一個簇(或聯合)中,也能夠打散、刪除、編輯簇,詳情見9.7.2小節。
(4)分散元器件(Disperse Component):當PADS Layout第一次通過網表導入PCB封裝時,大量PCB封裝會以原點為中心重疊放在一起,不便于選擇與PCB布局,所以通常情況下會對元器件進行分散操作。如果PCB文件中已經繪制板框,元器件將在板框外附近分散分布。執行該選項后即可彈出圖1.47所示的窗口,單擊“是”按鈕即可進行元器件分散操作,圖1.48所示為PADS自帶previewdispersed.pcb文件中分散元器件的效果。

圖1.47 確定開始分散元器件操作的對話框

圖1.48 分散元器件后的效果
(5)長度最小化(Length Minimization):從圖1.48可以看到,PCB封裝管腳之間未布線的網絡會使用飛線(flightline/ratsnest)連接,如果某個網絡與多個PCB封裝管腳存在連接關系,飛線以什么次序依次連接相關的管腳呢?這取決于設置的拓撲(Topology)類型。但是很多時候,默認的飛線連接次序會讓布局變得很“難受”,使用該選項即可優化飛線的連接。以圖1.49a所示三個電阻并聯的網絡連接為例,雖然R1與R2之間距離最近,但是默認的飛線仍然先將R1與最遠的R3連接。當你移動R1與R2的位置時,飛線的連接次序仍然保持不變,如圖1.49b所示。執行“長度最小化”選項后,R1相關的飛線將會自動與最近的R2連接,如圖1.49c所示。當你對R1與R2進行位置移動時,飛線也會實時計算最小長度并進行相應的調整,如圖1.49d所示。

圖1.49 長度最小化的飛線連接
很明顯,“長度最小化”選項并不改變飛線的連接關系,但是需要特別注意的是,如果希望該選項有效,不能將拓撲設置為“受保護(protected)”類型,詳情見7.1.2小節。
(6)推擠元器件(Nudge Components):該選項可以將PCB文件中所有重疊的元件以設置的安全間距重新放置,詳情見9.5.6小節。
(7)PADS Designer:PADS Logic能夠使用“工具”菜單中的“PADS Layout”選項與PADS Layout鏈接,從而方便快速地完成原理圖與PCB文件之間的正向與反向標注。如果你使用的原理圖繪制工具為PADS Designer,則可以使用該選項完成PADS Designer項目文件與PADS Layout設計之間的正向與反向標注,詳情見5.6.2小節。
(8)分析(Analysis):在高速PCB設計過程中,工程師可能還需要進行信號完整性(Signal In tegrity,SI)、電源完整性(Power Integrity)、熱焊盤(Thermal)等分析,該選項可以將當前設計傳遞到PADS中的Hyperlynx軟件以進行仿真分析,本書不涉及。
(9)制造(Manufacturing):該選項能夠將當前設計傳遞到PADS中的CAMCAD Professional軟件以進行額外處理,本書不涉及。
(10)DFM分析(DFM Analysis):該選項能夠將當前設計傳遞到PADS中DFMA軟件以進行可制造性分析,本書不涉及。
(11)PADS Router:雖然你可以在PADS Layout中進行布線操作,但是PADS Router卻更擅長此道,而且很多高級布線操作很難在PADS Layout中完成,所以工程師經常需要在兩個工具中來回切換。該選項能夠打開如圖1.50所示的“PADS Router鏈接”對話框,你可以通過“操作”組合框選擇直接啟動PADS Router打開當前PCB文件(以便進行手工或自動布線),也可以選擇在前臺或后臺進行自動布線。“選項”組合框只是匯集多個可能會影響布線的選項(以方便你配置),只需要選中某項再單擊“設置”按鈕即可進入相應的設置對話框(PADS Layout其他地方也存在相應的配置入口)。“布線策略”組合框中的“設置”按鈕可以調用PADS Router中“布線策略”的配置入口,因為布線策略僅對自動布線才有效(PADS Layout中并無相應的配置入口),詳情見12.3節。

圖1.50 “PADS Router鏈接”對話框
(12)PartQuest設置:PartQuest是Mentor Graphics公司的元器件研究門戶引擎,可以鏈接到元器件供應商數據庫中,你可以將使用到的元器件對應的原理圖與PCB封裝直接下載并應用到設計中,能夠避免管腳映射錯誤、封裝錯誤等原因影響產品開發進度,本書不涉及。
(13)覆銅平面管理器(Pour Manager):看到過很多PCB上的大片銅箔嗎?這些銅箔對應的網絡通常是公共地(多層板內部也可能會存在大面積銅箔,相應的網絡可以是公共地或電源),該選項用于對覆銅平面進行灌銅與填充,詳情見11.3節。
(14)裝配變量(Assembly Variants):該選項能夠方便地從PCB設計中創建不同版本的裝配文件,詳情見11.9.6小節。
(15)驗證設計(Verify Design):當PCB布局布線完成后,所有的網絡是否都已經連接完畢呢?所有對象是否都符合設計規則呢?對于比較復雜的項目而言,使用肉眼檢查幾乎是不可能完成的任務,該選項則能夠逐項自動驗證PCB文件是否滿足要求,詳情見11.8節。
(16)對比測試點(Compare Test Points):該選項可以對比兩個文件中的測試點是否一致,詳情見11.5.3小節。
(17)DFT審計(DFT Audit):可測試設計(Design For Testability,DFT)是指產品設計時應該考慮“如何以簡單的方法對產品的性能與加工質量進行檢測”,DFT較好的產品設計能夠簡化生產過程中檢測準備工作,提高測試效率,降低測試成本,并且更容易發現缺陷和故障,繼而保證產品的質量穩定性與可靠性,詳情見11.5.4小節。
(18)對比/ECO(Compare/ECO):該選項用于對比原理圖或PCB文件以獲得差異報告,也能夠生成ECO文件用于正向或反向標注,詳情見第5章。
(19)ECO選項(ECO Options):PADS Layout僅允許在ECO模式下進行網絡表項相關的更改,這些更改之處可以保存到.eco文件中供后續反向標注使用,該選項可以指定更改操作如何寫入到.eco文件,詳情見5.7節。
(20)宏(Macros):宏可以記錄操作執行的步驟,你可以通過創建宏以簡化冗余操作,從而提升設計效率,詳情見12.4節。
(21)基本腳本(Basic Scripts):該選項允許你為某些特定功能創建自定義腳本,以便快捷地執行某些功能。其中還包含了一些預定義腳本,涉及的坐標文件創建相關操作詳情見11.9.5小節。
(22)選項(Options):該選項用來對PCB設計過程中的環境進行調整,詳情見第8章。