Mentor Graphics高速電路板設計——基于Expedition Enterprise ( 簡體 字) |
| 作者：黃捷 等 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電路設計 -> 其它 |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 37641
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NT售價： 345 元 |
| 出版日：1/24/2014 |
| 頁數：412 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787302344162 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
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| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：序
利用全面的PCB設計和分析技術，增強中國電子行業競爭力
PCB(印刷電路板)是現代科學最重要的發明之一，但是PCB設計卻是起源于在繪圖桌上的手工制作。經過不斷地反復試做與演進，計算機輔助設計（CAD）專用設備問世，軟件不斷地更新，但是因為最終產品越來越復雜，PCB設計的難度從不曾下降，而設計和制造領域各自為營的工作方式，也造成各個環節的孤立與分離。
1981年，一家真正洞悉未來設計發展走向的公司問世，這個局面才被打破。明導公司(Mentor Graphics)致力于推動電子設計自動化，現在也成為EDA(Electrical Design Automation)領域的領頭羊。作為PCB系統設計領域的技術領跑者，為了應對日趨復雜的電路板、封裝等PCB設計領域面臨的挑戰，明導公司在PCB設計軟件的研發投入非常之高，并且不斷推出先進的技術和產品，推出一系列可擴展設計解決方案，不但縮短了設計時間，而且降低了設計成本與風險。
明導公司面向產品設計的全流程來研發軟件工具，從原理圖設計、布局、布線，直到仿真、制造，都同時考慮進來，并且專注于流程整合與數據交換。最終可以幫助客戶以公司的知識產權管理作為核心，展開自頂向下的模塊化設計與設計重用。
十年前明導公司就開始將PCB工具從桌面的單人工具向系統級PCB設計流程推動，而PCB設計軟件一直是Mentor Graphics 公司支柱之一，全球市場份額一直維持在第一位，尤其是在電子系統設計最核心的四大領域占據了絕對優勢：
（1） 產品知識數據管理與ERP(企業資源管理)或是PLM(產品生命周期管理)接合；
（2） PCB Layout (Schematic, Placement, Routine)；
（3） PCB高速信號分析 (High Speed Simulation)；
（4） 以及PCB 生產制造分析與管理。
明導公司近年來一直推動“從工具應用邁向價值鏈集成”的工作方法。這樣的方法已被證明能對企業真正產生幫助，而且與組織分工相結合。
1. 整合式系統平臺
傳統上，PCB 相關的EDA工具被視作單一工具，僅小規模應用于電子相關的工程師群組之中，但是如何簡化工具之間的相互信息傳遞，減少溝通的時間與成本就成了重要課題。明導公司領先業界將客戶需求、系統規劃、硬件設計、布局布線、設計限制、仿真調研、制造可行性、元器件管理等整合在一個平臺。縱向上，上游IC設計公司可以和下游PCB板廠緊密結合，橫向上，幫助部門內部同步工作或是跨部門機構進行協作，系統與系統整合交換數據(PLM/ERP/Supply Chain)，這些獨特的能力很快就能夠讓企業流程產生質的變化。
2. 推動協同綜合效益
要實現前沿設計，下一代PCB系統技術必須繼續發展，滿足跨領域專業知識的要求，并擴大團隊協作; 設計復雜的PCB系統需要設計團隊的齊心協力，也需要借助于企業的知識產權，例如基于公司或是產品級別的元器件庫的優選件推薦，以及可自由定義從原理圖出發的線路布線關系的重用設計。要支持這樣的用戶需求，需要針對PCB設計流程進行數據管理優化，并且強化工具本身的基礎結構。明導公司現在的解決方案就能夠將全球多重庫進行單一化與同步，并且能與PDM(產品數據管理)結合進行工程變更管理(Engineering Change)，或是將過程設計(WIP, Work In Progress)納入管理。這一解決方案專注于部門與部門、功能與功能的協作，可以成為企業協作的新標準。
3. 需求拉動式階段推動方法
新系統與新工具的引入，是企業規劃中最有爭議性與最有潛在風險的地方。如何無風險地引入新工具，同時兼顧數據與流程的轉移，一直都是明導公司的強項。利用工作方法論、客戶需求和急迫性，逐步進行工具訓練、知識轉移、數據遷移、界面交互到流程切換，再加上風險管理與質量控制，以及對于企業負責任的引導與防護，則大部分的風險都可以事先規避。明導公司是最早進入中國的EDA系統商，在中國支持跨國公司的本地化，本地公司的國際化方面有豐富的經驗。我們也一直和國家科研機構及高校進行緊密合作，在工具引進流程優化、數據轉換、人員學習計劃實施、加快學習曲線等方面有大量的積累。明導公司目前擁有中國最大的系統級設計工具的技術支持團隊，也有完整的售后技術服務團隊，重點支持使用中文的客戶群。
4. 價值鏈加成工作方法
產品設計有三個最重要的價值鏈，分別掌握工具與數據流的結合后對于企業能產生巨大的綜合效益:
（1） 需求、產品到市場的價值鏈： 明導公司近年將目光從工具向上提升到流程的結合，最新的趨勢是利用標準化的工具檢查方法使得工程師能及早確定設計符合規范，早期預防后端的可能的錯誤。
（2） 芯片功能、設計能力到制造能力的價值鏈： 今天所有的設計都圍繞主動器件也就是芯片來工作，而芯片還不能單獨工作，所以從芯片的設計、封裝到器件的連接如果能和上游共同緊密合作，對于產品功能的設計與空間規劃的優化都有比較好的綜合效益。
（3） 多功能多學科綜合管理： PCB設計不再是單獨學科能夠獨力完成的，PCB設計也不限于單板單芯片的獨立功能，多板系統需要從系統的高度管理多項計劃，包括: PCB多板管理、系統需求跟蹤、三維系統裝配、系統級信號完整性仿真(多板信號完整性仿真)、線束管理、軟件管理、多平臺工具集成(機構、電子、軟件、熱管理)，這些都是今天重要的議題。
明導公司推出的解決方案讓企業有機會提早與上游共同規劃產品功能，與下游共同工作，減少溝通成本，增加企業競爭力。
獲悉奧肯思公司的高級工程師黃捷等的《Mentor Graphics高速電路板設計——基于Expedition Enterprise》圖書即將完稿出版，我感到非常高興。
如同前面所提到的設計挑戰： 電子產品越來越復雜，而系統性能方面的要求卻在不斷提高，小型化、高可靠、低成本、更短的產品上市周期以及更快的產品更新換代。為了提高機械電子產品設計的整體應用水平，用先進的電子設計手段迎接市場競爭的挑戰，必須推廣普及成熟的高端FPGA系統，復雜程度較高的PCB設計系統，高速電路仿真分析和數模電路設計分析等，在設計環境中引入EDA的仿真和驗證，實現設計電路的性能評估和優化，同時形成工程圖紙、項目設計數據等規范化管理。為了滿足這些需求，Mentor Graphics 推出了高度集成化、協同化、智能化的完整電子系統設計平臺——Expedition Enterprise，現在已經是第7.9版，已經證明能協助客戶從容解決各種設計挑戰。
作為一本介紹Expedition基礎技術的書籍，它的出版可幫助廣大電子設計師掌握Mentor Graphics 最新的PCB設計方法和技術，快速將Expedition Enterprise應用到實際電子產品研發，意義重大。在此我對黃捷等所有作者和參編人員表示誠摯的感謝！
Mentor Graphics公司全球副總裁兼亞太區總裁
2014年1月
前言
進入21世紀，中國電子行業的發展突飛猛進，不僅產品設計復雜程度不斷提高，同時管理規模也逐漸增大。EDA技術貫穿整個電子設計流程，從IC加工到整機的可靠性分析，從電纜仿真到SoC設計，每個領域都有EDA的身影。EDA技術作為電子設計中不可分割部分，已經成為電子設計工程師必備技能之一。
由于工作的關系，筆者經常與國內的電子設計工程師進行交流，很多人問： 什么軟件才是全世界最強大的PCB設計工具？
進入EDA行業以來，筆者接觸Mentor Graphics公司的PCB和系統仿真設計軟件多年，對其特點和功能有比較全面的了解。作為全球最大的系統級EDA廠商，Mentor Graphics公司在新技術研發上的長期大量投入，不斷創新的EDA工具得到了國際國內電子研發企業和設計人員的廣泛認可，其全流程設計工具可以幫助設計師快速高質量地完成電子產品設計，所以筆者也將它推薦給所有關注流程、效率、質量和協同設計環境的工程人員使用。其中Expedition Enterprise系列產品集成了Mentor Graphics公司的最新技術，可以說是業界最強大的PCB設計仿真工具。
十幾年前當筆者剛從學校畢業進入工作崗位時，第一次接觸的EDA工具還是在工作站上才能運行的大型PCB設計軟件，而現在已經有EDA公司開始通過iOS或者Android平臺發布EDA工具或者輔助App。也許不久的將來，我們能夠像電影《鋼鐵俠》中的Tony Stark一樣，只要用手在空氣中作出各種動作，就能夠控制和操作EDA軟件，快速直觀地完成電子產品設計！
有些電子工程師說： Expedition Enterprise功能很多，“高端大氣上檔次”，但是屬于“高富帥”類型，不知道如何入門，而且在市面上比較難于找到一本能夠從操作入手，深入淺出的操作指南。誠然，由于Expedition Enterprise主要應用于企業級電子研發企業和大型科研院所，通常都是通過系統專業化的培訓來掌握其使用和操作。為了能夠更好地普及Expedition Enterprise，筆者和同事們根據多年培訓和使用經驗，編寫了這本覆蓋了軟件基本操作和高級應用的書籍，希望能為更多的電子設計工程師提供學習指導和幫助。
《Mentor Graphics高速電路板設計——基于Expedition Enterprise》一書由筆者和AcconSys(奧肯思)公司幾位同事合力完成，其中第1~3章、第11章為黃捷編寫； 第4~6章為劉丹編寫； 第7~10章為陳驍編寫； 第12、13章為曾海青編寫； 第14~16章為李帥編寫； 附錄A~C為李揚編寫。
本書的出版得到了Mentor Graphics 公司中國區大學計劃經理向進、清華大學出版社盛東亮編輯的支持和幫助，以及AcconSys(奧肯思)公司多位同事的幫助，在此一并表示感謝！由于EDA技術發展迅猛，而筆者水平有限，書中難免存在疏漏，歡迎讀者批評指正。
黃捷2014年1月
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內容簡介：本書立足于EDA工程師的需要，全面系統地介紹了Mentor Graphics公司高速電路板設計軟件Expedition Enterprise使用方法、設計實例，以及實現高效設計的技巧。全書共包含16章正文及3個附錄，循序漸進地介紹了Expedition Enterprise的設計流程與實戰案例，包括中心庫管理、原理圖開發環境、原理圖設計、PCB設計環境、PCB布局布線、設計檢查以及生產制造文件輸出等電路板設計開發過程的關鍵內容。此外，本書還結合Expedition Enterprise的特色功能，介紹了團隊協同設計、射頻設計、元器件信息庫管理等提高團隊設計管理能力的方法。
本書內容專業性強、知識全面。為提高學習效果和便于快速動手實踐，特別制作了配套視頻講解。適合作為普通高校EDA課程的教材，尤其適合作為從事Expedition Enterprise設計的工程師的工具書。
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目錄：序Ⅰ
前言Ⅴ
第1章高速電路板設計
1.1PCB歷史發展回顧
1.2PCB設計技術發展
第2章Expedition Enterprise設計流程
2.1Mentor Graphics公司
2.2Expedition Enterprise協同設計平臺
2.3Expedition Enterprise高速PCB設計流程
第3章中心庫管理
3.1中心庫的基本概念
3.2中心庫結構
3.3中心庫管理工具Library Manager設計環境
3.4創建中心庫
3.5創建焊盤庫
3.5.1焊盤編輯器(Padstack Editor)
3.5.2焊盤堆疊(Padstacks)
3.5.3焊盤圖形(Pads)
3.5.4孔(Holes)
3.5.5自定義焊盤及鉆孔符號(Custom Pads & Drill Symbols)
3.5.6表貼焊盤(Pin拟SMD)創建流程
3.5.7通孔焊盤(Pin拟Through)創建流程
3.5.8安裝孔焊盤(Mounting Hole)和過孔(Via)創建流程
3.6創建封裝庫
3.6.1封裝編輯器(Cell Editor)
3.6.2Package Cell Properties封裝屬性編輯
3.6.3Edit Graphics封裝圖形編輯
3.6.4表貼封裝SOP48創建流程
3.6.5通孔封裝創建流程
3.7創建符號庫
3.7.1符號庫介紹
3.7.2符號編輯器(Symbol Editor)
3.7.3Symbol Editor常用操作
3.7.4使用Symbol Wizard創建元器件符號
3.8創建器件庫
3.8.1器件編輯器(Part Editor)
3.8.2器件創建流程
3.8.3創建多封裝器件
3.8.4定義可交換引腳
第4章原理圖創建與編輯
4.1DxDesigner設計環境
4.1.1DxDesigner用戶界面
4.1.2DxDesigner主要菜單功能
4.2原理圖工程環境設置
4.2.1Project設置
4.2.2Schematic Editor設置
4.2.3Graphical Rules Checker設置
4.2.4Navigator設置
4.2.5Display設置
4.2.6DxDesigner Diagnostics設置
4.2.7Cross Probing設置
4.2.8其他設置
4.3創建原理圖工程
4.4添加原理圖圖框
4.5放置與編輯元器件
4.5.1放置元器件
4.5.2復制元器件
4.5.3刪除元器件
4.5.4查找元器件
4.5.5替換元器件
4.5.6 旋轉和翻轉元器件
4.5.7改變元器件顯示比例
4.5.8對齊元器件
4.6添加與編輯網絡/總線
4.6.1添加網絡
4.6.2編輯網絡
4.6.3添加總線
4.6.4編輯總線
4.7添加與編輯圖形/文字
第5章層次化以及派生設計
5.1層次化設計
5.1.1自頂向下設計
5.1.2自底向上設計
5.2原理圖設計復用
5.2.1工程內及工程間設計復用
5.2.2基于中心庫的設計復用
5.3派生設計
5.3.1DxDesigner派生管理設置
5.3.2創建派生管理工程
5.3.3輸出派生管理工程文檔
5.3.4Expedition PCB派生管理設置
第6章設計項目檢查和打包
6.1原理圖設計檢查與校驗
6.1.1DxDesigner Diagnostics
6.1.2Design Rule Check
6.2原理圖設計打包
6.2.1Packager設置
6.2.2從DxDesigner打包信息到Expedition PCB
6.2.3特殊元件信息打包
6.3產生BOM表
6.4輸出PDF原理圖
第7章PCB設計環境
7.1Expedition PCB設計環境
7.1.1Expedition PCB用戶界面
7.1.2Expedition PCB主要菜單
7.1.3Expedition PCB基本功能鍵
7.2Expedition PCB功能操作
7.2.1基本操作模式
7.2.2平移和縮放
7.2.3筆畫操作(Stroke)
7.2.4操作對象選擇
7.2.5高亮標識對象
7.2.6查找對象
7.3創建PCB工程
7.3.1新建PCB工程
7.3.2Expedition PCB工程文件結構
7.3.3前向標注
7.4Expedition PCB顯示與控制
7.4.1激活Display Control菜單
7.4.2Display Control界面
7.4.3Layer標簽頁
7.4.4General標簽頁
7.4.5Part標簽頁
7.4.6Net標簽頁
7.4.7Hazard標簽頁
7.4.8Groups標簽頁
7.5Setup Parameters參數設置
7.5.1Setup Parameters界面
7.5.2General標簽頁
7.5.3Via Definitions標簽頁
7.5.4Layer Stackup標簽頁
7.6Editor Control編輯控制
7.6.1激活Editor Control菜單
7.6.2Editor Control界面
7.6.3Common Settings公共設置項
7.6.4Place標簽頁
7.6.5Route標簽頁
7.6.6Grids標簽頁
第8章創建電路板
8.1創建PCB板框
8.1.1導入DXF文件創建板框
8.1.2導入IDF文件創建板框
8.1.3在Expedition PCB中繪制板框
8.2繪圖模式基本操作
8.2.1繪制圖形
8.2.2圖形編輯命令
8.3繪制布線邊框
8.4放置安裝孔
8.5設置原點
8.6設置禁布區
第9章PCB布局
9.1高速PCB布局
9.1.1布局的總體原則
9.1.2工藝要求的考慮
9.1.3功耗原則的考慮
9.1.4電磁兼容原則的考慮
9.2交互式布局
9.2.1常規布局
9.2.2使用命令行(Key拟in)進行布局
9.2.3原理圖與PCB交互布局
9.2.4Cluster布局
9.2.5Room布局
9.2.6極坐標布局
9.3布局調整
9.3.1元器件移動
9.3.2元器件旋轉
9.3.3元器件鎖定
9.3.4元器件對齊
9.3.5元器件翻面
9.3.6元器件移除
9.4元器件分組
9.5布局優化
9.5.1元器件交換
9.5.2門交換
9.5.3引腳交換
9.5.4差分對交換
9.6自動交換
9.7放置結構件與圖框
第10章PCB布線
10.1高速PCB布線
10.2布線設置
10.2.1PCB層數設置
10.2.2單位設置
10.2.3過孔設置
10.2.4布線層設置
10.2.5蛇形線參數設置
10.2.6焊盤引出線規則設置
10.2.7布線模式設置
10.3手動布線
10.3.1強制布線模式(Forced Plow)
10.3.2智能布線模式(Route Plow)
10.3.3角度布線模式(Angle Plow)
10.3.4添加過孔
10.3.5總線布線(Multi Plow)
10.3.6Hug Trace
10.3.7圓弧布線
10.3.8Breakout Traces和Teardrops
10.4半自動布線
10.4.1扇出(Fanout)
10.4.2布線(Route)
10.4.3平滑處理(Gloss)
10.4.4繞線(Tune)
10.5自動布線
10.6布線調整
10.6.1走線推擠和過孔移動
10.6.2走線換層
10.6.3圓弧倒角
10.6.4改變走線寬度
10.7間距測量
第11章平面及敷銅
11.1電源、地平面處理方法
11.2敷銅參數設置
11.2.1Plane Classes Parameters
11.2.2Plane Assignments
11.3添加敷銅
11.3.1設置敷銅屬性
11.3.2繪制敷銅外形
11.4編輯敷銅
11.4.1編輯敷銅外形
11.4.2設置敷銅外形的處理優先級
11.4.3通過Plane Editing Sketch修正敷銅外形
11.5敷銅禁布區
11.6定義Plane No Connect Area
11.7定義Routed Pins
11.8產生負片敷銅數據
11.9刪除敷銅數據
第12章約束規則設定
12.1CES介紹
12.2CES環境介紹
12.3CES主要功能菜單
12.4CES約束設置
12.4.1CES基本設置
12.4.2PCB層疊及物理參數設置
12.4.3物理約束規則
12.4.4約束方案Schemes
12.4.5網絡類Net Classes
12.4.6間距規則Clearance
12.4.7約束類創建
12.4.8電氣約束規則
12.4.9噪聲約束規則
12.5常用約束規則
12.5.1區域規則設置
12.5.2差分信號設置
12.5.3總線及等長設置
12.5.4復雜拓撲結構設置
第13章設計規則檢查
13.1設計規則檢查流程
13.2DRC檢查Batch DRC
13.2.1DRC控制參數設置
13.2.2連通性和特殊規則設置
13.2.3Batch DRC方案
13.3查看DRC結果
13.4設計庫一致性檢查
13.4.1檢查本地庫與中心庫一致性
13.4.2更新本地庫封裝和焊盤
13.5設計狀態報告
第14章可制造性與可測試性設計
14.1可制造性與可測試性設計
14.2可加工性設計DFF
14.2.1DFF分析項設置
14.2.2DFF規則設置
14.2.3DFF分析和結果查看
14.3可測試性設計DFT
14.3.1測試點焊盤設置
14.3.2測試點間距規則設置
14.3.3手工添加測試點
14.3.4自動添加測試點
14.4測試探針設置
第15章尺寸標注
15.1參數設置
15.2尺寸標注
第16章生產數據文件
16.1生產數據文件處理流程
16.2產生絲印層信息
16.2.1產生絲印控制選項
16.2.2產生絲印層
16.3產生鉆孔數據及鉆孔表
16.3.1鉆孔信息輸出選項設置
16.3.2產生鉆孔文件和鉆孔表
16.4產生光繪文件
16.4.1設置光繪機格式
16.4.2輸出光繪文件
16.4.3檢查Gerber數據
16.5產生DXF文件
16.6產生ODB++文件
16.7生產數據文件驗證比較
16.7.1生產數據文件的驗證
16.7.2光繪文件比較
附錄ARF射頻電路設計指南
A.1RF 混合電路設計
A.2EE Flow中的RF設計流程
A.3RF原理圖設計
A.3.1RF元器件庫的配置
A.3.2RF原理圖工具欄
A.3.3RF原理圖設計
A.4原理圖與電路板圖RF參數的相互傳遞
A.5RF版圖設計
A.5.1RF版圖工具箱
A.5.2RF單元的3種類型
A.5.3Meander添加及編輯
A.5.4RF Control Pane
A.5.5創建用戶自定義的RF形狀
A.5.6RF Via
A.5.7RF Group
A.5.8其他RF編輯功能
A.6和RF仿真工具連接并傳遞數據
A.6.1連接RF仿真工具
A.6.2板圖RF數據傳遞
A.6.3原理圖RF數據傳遞
附錄B多人協同設計指南
B.1原理圖多人協同設計
B.1.1協同設計的思路
B.1.2原理圖多人協同設計操作流程
B.2PCB多人協同設計
B.2.1實時協同軟件配置
B.2.2PCB多人協同設計操作流程
附錄CDxDataBook應用指南
C.1DxDataBook介紹
C.2配置DxDataBook環境
C.2.1配置ODBC數據源
C.2.2創建DxDataBook配置文件
C.3DxDataBook在DxDesigner中的使用
C.4元器件屬性的校驗和更新
參考文獻 |
| 序： |
