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Cadence印刷電路板設計:Allegro PCB Editor設計指南(第2版)

( 簡體 字)
作者:吳均,王輝,周佳永類別:1. -> 電子工程 -> 電路設計 -> Cadence
譯者:
出版社:電子工業出版社Cadence印刷電路板設計:Allegro PCB Editor設計指南(第2版) 3dWoo書號: 42802
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缺書
NT售價: 395

出版日:11/1/2015
頁數:572
光碟數:0
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 版 )
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ISBN:9787121273971
作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 
作者序:

譯者序:

前言:

序 言 “PCB 設計是一個遺憾的藝術!”這是投身到這個領域以來我最深切的感悟。PCB 作 為產品硬件開發中物理實現的關鍵載體,其設計交付是電、熱、結構、可制造性、成本、 周期等多方面需求實現的綜合博弈和相互妥協的結果。對已設計交付使用的PCB進行檢視, 都可發現只要需求方降低規格,PCB 可以設計得更完美。“沒有最好,只有更好!”我相信 這是業界優秀工程師的追求和境界。 隨著電子行業的蓬勃發展,中國不但成為了PCB 的制造中心,其實也是PCB 的設計 中心。要說國內PCB 行業最缺什么?我認為是人,有沉淀、積累、不浮躁以及富有鉆研精 神的人。在我參加的多次國內外PCB 相關研討交流活動中,最大的感觸是:“我們很年輕, 而國外同行多為頭發花白的老者!”年輕代表著朝氣、有闖勁,具有持續發展的潛力,后繼 有人;但明顯缺乏與科技發展同步的沉淀與傳承,基礎構建薄弱。 簡單、智能、安全、準確以及高清的信息交互是人們的持續追求,導致PCB 設計在高 速、高頻、高密、高可靠性、環保等方面面臨著挑戰,一個個心理設計極限和認識被打破。 PCB 設計仍是充滿著挑戰的崗位!為了獲得最優化的PCB 工程解決方案,必須要培養具有 扎實的綜合技能和優秀的PCB 設計駕馭能力的PCB 設計師來支撐。 PCB 設計工程師人才培養的最佳途徑是設計實踐。在國內電子行業蓬勃發展的大環境 下,實踐機會并不缺乏,而具有實踐基礎的指導書籍卻不多見。 我第一次看到這本書稿的標題時,本以為這是常規的工具軟件使用指導書,但完整閱 讀完后,“PCB 設計工程師的紅寶書!”這是我的第一反應。書中以Allegro PCB 設計軟件 平臺使用為架構,PCB 基礎設計知識介紹為輔助,并結合一博科技公司成功的實踐流程、 理念、經驗積累,圖文并茂,將PCB 如何成功設計交付完整系統地呈現出來。我認為無論 是對PCB 設計初學者還是經驗豐富的高手,本書都具有非常高的指導作用和參考價值。 有幸與本書的陳蘭兵先生、湯昌茂先生以及其他所有的作者相識多年,他們在PCB 設 計這個行業上均至少奮斗了十幾年,常常為極具挑戰和代表性的PCB 提供設計工程解決方 案。在繁忙的本職工作之余,精心打造本書,這是他們的心血結晶,也是對PCB 設計行業 的一種分享和回饋。 推薦此書給有志于PCB 設計領域的廣大讀者,通過此書打開一扇門,充實和夯實中國 PCB 設計師隊伍,共同迎接世界級的挑戰! IPC 設計師理事會中國分會主席 黃文強 2012 年5 月于深圳 前 言 1936 年奧地利人保羅·愛斯勒(Paul Eisler)第一個在收音機裝置內實現了印制電路 板,從而奠定了當今印制電路板的制造基礎。在這四分之三個世紀的發展過程中,隨著 新材料、新工藝的不斷應用,相應的制造技術越來越成熟,在解決高密度互連和嵌入式 元器件的實現后,似乎走到一個瓶頸階段,而綠色環保成為當今關注的主題,但是整個 印制電路板設計技術和方法卻面臨更多的挑戰。 21 世紀進入了高度信息化社會,在產業中印制電路板是一個不可缺少的重要支柱。 印制電路板是電子元器件的唯一支撐體,電子信息領域中的一切互連和裝備必須依賴印 制電路板得以實現。傳統印制電路板設計是以電路原理圖為基礎,實現電路設計者所需 要的連接和實現功能。而當今電子設備要求高性能化、多功能化和小型化,高速大容量 電路設計、低功耗設計和高密度互連設計變得更加重要,從而融合多學科的印制電路板 設計技術成為高端電子產品最關鍵技術之一,成為整個產品開發設計的一個重要環節。 因此印制電路板不是畫出來的,是基于產品功能和性能要求而設計出來的,在實現產品 功能和降低成本的同時,也更加注重可制造性、可測試性和可靠性設計。尤其是近代EDA 設計工具的發展,不斷豐富和完善印制電路板設計理念和方法,從而把部分印制電路板 設計工作提到原理圖設計的前面,成為產品的系統級設計的一部分,這使印制電路板設 計變得更加復雜,也顯得更加重要。另一個重要的趨勢是芯片、封裝和印制電路板的協 同設計,從而形成緊密配合的硬件設計和物理實現的產業鏈。專業的設計團隊同時還面 臨不斷縮短的設計周期壓力,從而推動印制電路板設計從個人設計向平臺建設的發展, 印制電路板設計平臺的建設也變得更加重要。 回憶中國印制電路板走過的歷程,今天它已在世界印制電路板發展史上寫下了光輝的 一頁。2010 年中國印制電路板產值近300 億美元,幾乎占全球一半的市場份額,已經成為 全球印制電路板第一生產大國。而更重要的是,隨著本土通信、消費電子產品公司在全球 的市場飛速突破,以及全球化設計發展的推動,中國已經成為全球的印制電路板設計中心, 這將推動整個行業的技術發展和設計水平提升。 本書基于Cadence Allegro 最新的設計平臺,通過設計行業相關專家的經驗分享、實 例剖析,詳細介紹了整個印制電路設計的各個環節,以期對提高整個行業的設計水平有 所幫助,可供廣大設計工程師參考。在此也特別對Cadence 和一博科技的大力支持表示 感謝! 本書第1~6、8~12、14、16、17 章由一博科技的吳均、湯昌茂以及一博科技相關技術 專家主持編寫,第13 章及第15 章的部分內容由周佳永編寫,第7、18、19 章、附錄及第 15 章的部分內容由王輝編寫。在本書的編寫過程中,第7 章使用了系列叢書中《Allegro 系統級封裝設計》中黃冕編寫的內容,并在此內容基礎上添加了PCB 設計常用的電氣規則 約束。第15 章的PCB 設計高級技巧中關于Ravel 語言部分,由Cadence 全球服務部門的 單堅編寫。這一部分也是Cadence 進行二次編程的關鍵改變,讓二次開發變得更加簡單, VIII 有興趣的工程師可以看一下。第18 章小型化部分的分類資料由沈宣江提供。第19 章射頻 設計,主要資料及審核由Cadence 研發總部專家肖定如完成。本書可以說是一本綜合使用 Allegro PCB Editor 的參考書,隨書附帶了一張光盤,主要是書中用的實驗數據和由庫源電 氣提供的使用視頻,還提供了由北京耀創和東好科技提供的一些使用文檔。由于時間有限, 書中可能有些不足的地方,歡迎廣大讀者指正,聯系郵箱地址為sip.apd@gmail.com。 陳蘭兵 2012 年春于上海
內容簡介:

Allegro PCB Editor 是Cadence PCB設計解決方案的核心,被許多大公司選用作為PCB設計的核心平臺,在中國也有非常廣泛的應用客戶群。本書主要是結合筆者十多年的實際設計經驗,以PCB設計流程為主線,介紹基于Allegro SPB平臺的PCB設計過程和方法,此次更新是基于最新版本寫作的。

目錄:

第1 章 PCB設計介紹.......................1
1.1 PCB 設計的發展趨勢......................1
1.1.1 PCB 的歷史.......................1
1.1.2 PCB 設計的發展趨勢....................1
1.2 PCB 設計流程簡介.......................4
1.3 高級PCB 設計工程師的必備知識..................5
1.4 基于Cadence 平臺的PCB 設計..................5
第2 章 Allegro SPB 平臺簡介....................8
2.1 Cadence PCB 設計解決方案....................8
2.1.1 PCB Editor技術......................9
2.1.2 高速設計.......................12
2.1.3 小型化........................14
2.1.4 設計規劃與布線.....................14
2.1.5 生產制造選件......................15
2.1.6 模擬/射頻設計......................17
2.1.7 團隊協作設計......................18
2.1.8 PCB Autorouter 技術...................18
2.2 Allegro SPB 軟件安裝.....................18
第3 章 原理圖和PCB交互設計..................21
3.1 OrCAD Capture 平臺簡介....................21
3.2 OrCAD Capture 平臺原理圖設計流程................25
3.2.1 OrCAD Capture 設計環境..................25
3.2.2 創建新項目......................28
3.2.3 放置器件并連接.....................29
3.2.4 器件命名和設計規則檢查..................30
3.2.5 跨頁連接.......................33
3.2.6 網表和Bom ......................34
3.3 OrCAD Capture 平臺原理圖設計規范................35
3.3.1 器件、引腳、網絡命名規范................35
3.3.2 確定封裝.......................36
X
Contents
3.3.3 關于改板時候的器件名問題................36
3.3.4 原理圖可讀性與布局...................37
3.4 正標與反標........................38
3.5 設計交互..........................41
第4 章 PCB Editor 設計環境和設置.................44
4.1 Allegro SPB 工作界面.....................44
4.1.1 工作界面與產品說明...................44
4.1.2 選項面板.......................47
4.2 Allegro SPB 參數設置.....................49
4.3 Allegro SPB 環境設置.....................53
第5 章 封裝庫的管理和設計方法..................63
5.1 PCB 封裝庫簡介.......................63
5.2 PCB 封裝命名規則......................69
5.3 PCB 封裝創建方法實例....................70
5.3.1 創建焊盤庫......................71
5.3.2 用Pad Designer 制作焊盤..................72
5.3.3 手工創建PCB封裝....................84
5.3.4 自動創建PCB封裝....................89
5.3.5 封裝實例以及高級技巧..................93
5.4 PCB 封裝庫管理.......................98
第6 章 PCB設計前處理......................100
6.1 PCB 設計前處理概述.....................100
6.2 網表調入..........................100
6.2.1 封裝庫路徑的指定....................101
6.2.2 Allegro Design Authoring/Capture CIS 網表調入..........102
6.2.3 第三方網表......................104
6.3 建立板框..........................106
6.3.1 手動繪制板框.....................106
6.3.2 導入DXF 格式的板框..................110
6.4 添加禁布區........................112
6.5 MCAD-ECAD 協同設計....................115
6.5.1 第一次導入Baseline的機械結構圖..............115
XI
目 錄
6.5.2 設計過程中的機械結構修改................117
6.5.3 設計結束后建立新的基準(Re-Baseline)............122
第7 章 約束管理器........................123
7.1 約束管理器(Constraint Manager)介紹..............123
7.2 物理約束(Physical Constraint)與間距約束(Spacing Constraint).....128
7.2.1 Physical 約束和Spacing 約束介紹...............128
7.2.2 Net Group 和Net Class..................128
7.2.3 建立Net Class.....................129
7.2.4 為Class添加對象....................130
7.2.5 設置Physical 約束的Default 規則...............131
7.2.6 建立擴展Physical約束..................133
7.2.7 為Net Class添加Physical 約束................134
7.2.8 設置Spacing約束的Default 規則...............135
7.2.9 建立擴展Spacing 約束..................135
7.2.10 為Net Class添加Spacing約束...............136
7.2.11 建立Net Class-Class間距規則................137
7.2.12 層間約束(Constraints By Layer)..............137
7.2.13 Same Net Spacing 約束..................138
7.2.14 區域約束......................138
7.2.15 Net 屬性.......................141
7.2.16 Component 屬性和Pin 屬性................142
7.2.17 DRC 工作表......................142
7.2.18 設計約束......................143
7.3 實例:設置物理約束和間距約束................144
7.3.1 Physical 約束設置....................145
7.3.2 Spacing 約束設置....................147
7.4 電氣約束(Electrical Constraint)................148
7.4.1 Electrical 約束介紹....................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 實例:建立差分線對.....................164
XII
Contents
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,結構定位...................171
8.2.2 主要芯片布局.....................172
8.2.3 電源模塊布局.....................174
8.2.4 細化布局.......................174
8.2.5 布線通道、電源通道評估..................175
8.2.6 EMC、SI、散熱設計...................178
8.3 布局常用指令........................180
8.3.1 擺放元件.......................180
8.3.2 按照Room 放置器件...................183
8.3.3 按照Capture CIS 原理圖頁面放置器件.............186
8.3.4 布局準備.......................188
8.3.5 手動布局.......................191
8.4 其他布局功能........................195
8.4.1 導出元件庫......................195
8.4.2 更新元件(Update Symbols)................196
8.4.3 過孔陣列(Via Arrays)..................197
8.4.4 模塊布局和布局復用...................198
第9 章 層疊設計與阻抗控制....................202
9.1 層疊設計的基本原則.....................202
9.1.1 PCB 層的構成.....................202
9.1.2 合理的PCB層數選擇..................203
9.1.3 PCB 層疊設置的常見問題..................204
9.1.4 層疊設置的基本原則...................205
9.2 層疊設計的經典案例.....................205
9.2.1 四層板的層疊方案....................205
9.2.2 六層板的層疊方案....................206
9.2.3 八層板的層疊方案....................207
9.2.4 十層板的層疊方案....................208
9.2.5 十二層板的層疊方案...................208
9.2.6 十四層以上單板的層疊方案................210
XIII
目 錄
9.3 阻抗控制..........................210
9.3.1 阻抗計算需要的參數...................210
9.3.2 利用Allegro軟件進行阻抗計算...............213
第10 章 電源地處理.......................217
10.1 電源地處理的基本原則....................217
10.1.1 載流能力......................218
10.1.2 電源通道和濾波....................220
10.1.3 直流壓降......................220
10.1.4 參考平面......................221
10.1.5 其他要求......................221
10.2 電源地平面分割......................222
10.3 電源地正片銅皮處理....................226
10.4 電源地處理的其他注意事項..................231
10.4.1 前期Fanout ......................231
10.4.2 散熱問題......................233
10.4.3 接地方式......................235
10.4.4 開關電源反饋線設計..................237
第11 章 PCB布線的基本原則與操作................241
11.1 布線概述及原則......................241
11.1.1 布線中的DFM要求..................241
11.1.2 布線中的電氣特性要求..................244
11.1.3 布線中的散熱考慮...................246
11.1.4 布線其他總結.....................246
11.2 布線規劃..........................246
11.2.1 約束設置......................246
11.2.2 Fanout .......................247
11.2.3 布線........................251
11.3 手動布線.........................253
11.3.1 添加走線......................253
11.3.2 布線編輯命令.....................260
11.3.3 時序等長控制.....................265
11.4 各類信號布線注意事項及布線技巧................268
XIV
Contents
第12 章 全局布線環境(GRE)..................274
12.1 GRE 功能簡介.......................274
12.1.1 新一代的PCB布局布線工具................275
12.1.2 自動布線的挑戰....................275
12.1.3 使用GRE 進行布局規劃的優點...............276
12.2 GRE 高級布局布線規劃....................278
12.2.1 GRE 參數設置....................279
12.2.2 處理Bundle......................281
12.2.3 規劃Flow......................284
12.2.4 規劃驗證......................287
12.3 高級布局布線規劃流程....................290
12.4 高級布局布線規劃實例....................292
12.5 自動互連技術Auto-I.XX...................297
12.5.1 Flow 的快速創建及連接..................297
12.5.2 自動Breakout 的應用..................300
第13 章 PCB 測試........................306
13.1 測試方法介紹.......................306
13.2 加測試點的要求......................308
13.3 加入測試點........................308
13.4 測試點的生成步驟......................315
第14 章 后處理和光繪文件輸出..................317
14.1 DFX概述........................317
14.1.1 可制造性要求(DFM)..................318
14.1.2 可裝配性要求(DFA)..................319
14.1.3 可測試性要求(DFT)..................319
14.2 絲印(Silkscreen)......................319
14.2.1 絲印調整......................320
14.2.2 絲印設計常規要求...................321
14.3 絲印重命名及反標注....................322
14.3.1 器件編號重命名(Rename)................322
14.3.2 反標(Back Annotation).................325
XV
目 錄
14.4 工程標注........................325
14.4.1 尺寸標注......................326
14.4.2 技術說明文檔資料(Drill 層相關生產需求說明)........332
14.5 輸出光繪前的檢查流程....................335
14.5.1 基于Check List 的檢查..................335
14.5.2 Display Status 檢查...................335
14.5.3 報表檢查......................336
14.6 光繪輸出........................338
14.6.1 鉆孔文件......................339
14.6.2 CAM 輸出......................343
14.7 其他..........................349
14.7.1 valor 檢查所需文件...................349
14.7.2 3D 視圖.......................349
14.7.3 打印PDF......................350
第15 章 PCB 設計的高級技巧...................357
15.1 Skill 二次開發.......................357
15.2 團隊協同設計.......................361
15.3 設計數據導入導出......................366
15.4 無盤設計........................371
15.5 背鉆設計........................373
15.6 DFA可裝配性設計......................378
15.7 走線跨分割檢查(Segments over Voids)..............381
15.8 Extracta ..........................382
15.9 優化(Gloss).......................384
15.10 Data Tips........................388
15.11 3D Viewer ........................389
15.12 任意角度走線.......................391
15.13 超級蛇形線........................393
15.14 Ravel 語言........................393
15.15 差分對的返回路徑的過孔..................395
15.16 Shape 編輯應用模式....................396
15.17 Time Vision——High Speed Product Option ............398
第16 章 高速PCB 設計......................400
16.1 高速PCB 設計理論.....................400
XVI
Contents
16.1.1 高速PCB 設計定義...................400
16.1.2 高速PCB 相關的一些基本理論...............402
16.1.3 高速PCB 設計基本原則..................409
16.2 信號完整性仿真......................410
16.2.1 普通信號完整性問題..................410
16.2.2 時序問題(Timing)..................412
16.2.3 GHz 以上串行信號問題..................414
16.3 電源完整性仿真設計....................416
16.3.1 直流電源問題.....................416
16.3.2 交流電源問題.....................417
16.4 板級EMC 設計.......................420
16.4.1 板級EMC 設計的關注點.................420
16.4.2 Cadence 的EMC設計規則................423
第17 章 DDR3的PCB 設計實例..................425
17.1 DDR3介紹........................425
17.1.1 Fly-By 設計......................428
17.1.2 動態ODT......................430
17.1.3 其他更新......................430
17.2 DDR3 PCB 設計規則....................431
17.2.1 時序規則......................431
17.2.2 電源設計要求及層疊、阻抗方案..............433
17.2.3 物理、間距規則....................434
17.2.4 電氣規則......................446
17.3 DDR3布局........................454
17.3.1 放置關鍵器件.....................454
17.3.2 模塊布局......................456
17.4 布線..........................459
17.4.1 電源處理......................459
17.4.2 Fanout .......................462
17.4.3 DDR3布線......................463
17.5 信號完整性和電源完整性仿真設計................467
17.5.1 信號完整性仿真....................467
17.5.1.1 定義仿真模板.................. 467
17.5.1.2 加載零件IBIS模型................ 468
17.5.1.3 編輯互連線模型................. 471
XVII
目 錄
17.5.1.4 仿真設置................... 474
17.5.2 仿真結果展示.....................475
17.5.2.1 時鐘信號(800MHz) ................475
17.5.2.2 控制信號(800Mbps) ................477
17.5.2.3 地址、命令信號(800Mbps) .............478
17.5.3 電源完整性仿真.................... 480
17.5.3.1 PowerDC仿真結果展示...............480
17.5.3.2 PowerSI仿真結果展示...............482
第18 章 小型化設計.......................485
18.1 小型化設計的工藝流程....................485
18.1.1 HDI 技術......................485
18.1.2 埋入零件......................491
18.2 實例:盲、埋孔設計....................491
18.3 盲、埋孔設計的其他設置...................495
18.4 埋入零件設計的基本參數設置..................498
18.4.1 實例:埋入零件....................501
18.4.2 埋入零件生產數據輸出..................505
第19 章 射頻設計........................509
19.1 RF PCB 設計背景......................509
19.2 RF PCB 設計的特點.....................511
19.3 RF PCB 設計流程......................511
19.4 Analog/RF 設計常用的命令..................520
附錄 幫助文件使用說明......................541
參考資料............................553
序: