Concevoir votre PCB

Configuration de l’environnement de conception PCB

Une étape logique après la création et la vérification du document schématique consiste à créer et concevoir le PCB. Utilisez la commande File » New » PCB pour créer un nouveau document PCB. Il est recommandé de configurer le PCB en définissant l’origine (1), les unités, la taille de la grille (2), ainsi que l’affichage des couleurs et la visibilité des couches requises dans le panneau View Configuration panel (3).

Le panneau Inspector affiche des informations sur l’ensemble de la structure du PCB pour la couche sélectionnée.

Pour définir l’origine, utilisez les options suivantes dans le menu déroulant :

• Set - utilisez pour définir un emplacement dans l’espace de conception comme nouvelle origine (relative) et définir ses coordonnées sur (0,0).
• Reset - utilisez pour réinitialiser l’origine et les coordonnées définies.
• Absolute Origin - utilisez pour rétablir l’origine relative à l’origine absolue par défaut située à l’extrême inférieur gauche de l’espace du document.
• Current Origin - utilisez pour rétablir l’origine relative à l’origine absolue par défaut située à l’extrême supérieur gauche de l’espace du document.
• New Location - utilisez pour ouvrir la boîte de dialogue  Jump To Location (décrite dans l’option Jump  ci-dessous).

La couche active est indiquée en bas de l’espace de conception, où toutes les couches créées sont affichées conformément aux paramètres de visibilité définis (4). Vous pouvez passer d’une couche à l’autre de manière séquentielle à l’aide de Ctrl+Shift+Mouse Wheel.

Utilisez les commandes Add Components Layer Pair et Add Mechanical Layer (5) dans le panneau View Configuration pour ajouter de nouvelles couches. La création de nouvelles couches de signal n’est possible que dans le Layer Stack Manager, qui est décrit plus loin sur cette page.

Les paramètres système de l’éditeur sont configurés dans les préférences de l’éditeur PCB, accessibles via la commande File » System Preferences (6).

Transfert des modifications entre le schématique et le PCB

Pour assurer une synchronisation réussie entre le schématique et le PCB, le projet doit être vérifié afin de détecter les erreurs et les avertissements. Utilisez la commande Project | Validation | Validate PCB Project (1) ou cliquez avec le bouton droit sur le nom du projet dans le panneau Projects pour valider le projet et accéder à une liste des violations, ou recevoir une notification de compilation/validation réussie dans le panneau Messages panel (2) si aucune erreur ni aucun avertissement n’a été trouvé.

Vous pouvez importer les modifications depuis le schématique à l’aide du bouton Project | Validation | Import Changes (3). La boîte de dialogue Engineering Change Order dialog (4) s’ouvre, dans laquelle vous pouvez valider les modifications à l’aide de la commande Validate Changes. La commande Execute Changes est utilisée pour appliquer les modifications effectuées.

Géométrie de la carte et empilage

En règle générale, la conception d’un PCB commence par la définition des dimensions globales. Vous pouvez modifier les dimensions et la géométrie du PCB à l’aide des commandes déroulantes Home | Board | Board Shape  (1).

Pour définir la structure interne de la carte, ouvrez le Layer Stack Manager en choisissant Home | Board | Layer Stack Manager ou sélectionnez Options » Layer Stack Manager dans le menu contextuel (2).

Dans le Layer Stack Manager, vous pouvez utiliser des empilages de couches prédéfinis (d’une structure à deux couches jusqu’à une structure à 16 couches), à partir du menu déroulant Home |Settings | Presets (1), ou créer votre propre empilage à l’aide des commandes Home | Layers | Add et Layer Up/Layer Down (2).

L’onglet Via Types (3) vous permet de créer de nouveaux vias et de définir leur type (traversant, borgne, enterré). Par défaut, seuls les trous traversants (Thru) sont créés dans cet onglet, tandis que les autres types sont ajoutés à l’aide du bouton Add dans la zone Home | Via Types du ruban et des champs First Layer/Last Layer dans le panneau Inspector (4).

Les modifications de l’empilage PCB ne sont pas appliquées au document PCB tant que l’empilage de couches n’a pas été enregistré.

Règles et contraintes de conception

Une étape importante de la configuration de la conception PCB est la définition des règles et contraintes de conception.

Les règles de conception sont définies dans le PCB Rules and Constraints Editor (1) (Home | Design Rules | Design Rules), où toutes les règles sont séparées selon leur domaine d’application et leur objectif. Chaque règle peut s’appliquer à tous les objets du PCB, ainsi qu’à une classe d’objets, voire à un seul objet (2). Les nouvelles règles sont créées à l’aide de la commande New Rule , accessible depuis le menu contextuel du volet de gauche (3).

Vous pouvez copier les règles, les enregistrer dans un fichier distinct et les importer depuis d’autres projets (3).

La création de classes s’effectue dans le Object Classes Explorer (1) (Home | Design Rules | Classes) à l’aide de la commande Add Class dans le menu contextuel (2). La colonne de gauche contient tous les nets, composants, etc. disponibles, qui peuvent être inclus dans la nouvelle classe. La colonne de droite contient les objets appartenant à la classe sélectionnée. Les objets sont déplacés en sélectionnant l’objet dans la colonne de gauche puis en sélectionnant le bouton souhaité qui apparaît entre les deux colonnes.

La création de classes de paires différentielles s’effectue de la même manière ; toutefois, il est nécessaire de transférer les informations concernant les paires différentielles données depuis le schématique (voir ci-dessus pour l’application des directives).

Toutes les règles de conception spécifiées sont affichées dans le panneau PCB Rules and Violations panel (3). Sélectionnez une règle dans la zone Rule Classes pour afficher les règles de cette classe.

Cependant, si les nets n’ont pas été définis comme paires différentielles dans le schématique, vous pouvez également le faire dans l’éditeur PCB. Pour cela, ouvrez le panneau PCB panel puis sélectionnez Differential Pairs Editor ou sélectionnez-le dans le menu déroulant View | PCB | PCB (1). Utilisez le bouton Add (2) pour ajouter une paire différentielle. Dans la boîte de dialogue Differential Pair qui s’ouvre, configurez les nets électriques comme nets positifs ou négatifs de paire différentielle et attribuez-leur un nom.

Dans la boîte de dialogue Design Rule Checker (DRC) dialog (Home | Design Rules | Run DRC » Design Rule Check), vous pouvez configurer la vérification des règles de conception pour la carte. Toutes les règles existantes sont répertoriées et les colonnes Online (pendant la conception) et Batch (crée un rapport facultatif) indiquent le type de vérification qui sera effectué. Il est recommandé de spécifier le nombre minimal de règles à vérifier en ligne afin de préserver l’efficacité du système. Il est recommandé de configurer la vérification de Clearance (dans Electrical), Differential Pairs Routing et Width (dans Routing) pour Online .

Placement des composants

Les composants transférés depuis le schématique seront regroupés et répartis de la même manière que dans les documents schématiques, c’est-à-dire par feuilles. Vous pouvez utiliser l’outil Cross Probe (1) pour naviguer entre les documents schématiques et PCB. Utilisez les touches de raccourci Shift+C pour supprimer la sélection si nécessaire.

Pour accéder rapidement à n’importe quel composant, vous pouvez utiliser le mode Components du panneau PCB dans lequel différentes classes de composants sont présentées dans la zone supérieure, y compris les classes système (par exemple selon la couche de la carte sur laquelle les composants sont placés) et les classes définies par l’utilisateur (par exemple générées par les feuilles schématiques sur lesquelles les composants sont placés). Dans la zone inférieure, les composants sont regroupés selon la catégorie sélectionnée (2).

Si vous devez placer un composant directement sur la carte, vous pouvez le faire glisser ou utiliser la commande Place depuis le panneau Libraries (3). Ces composants ne seront pas connectés au schématique ; par conséquent, cette méthode de placement n’est utilisée que lorsqu’il est nécessaire de placer un élément mécanique, tel qu’un dissipateur thermique.

Routage de la carte

Avant de commencer le routage, vous devez définir les paramètres nécessaires des conducteurs, des espacements et des vias. Ces étapes sont exécutées à partir des différentes règles de routage fournies dans le PCB Rules and Constraints Editor. Ces règles déterminent les dimensions minimales, maximales et préférées des pistes et des trous, ainsi que l’espacement minimal entre les éléments topologiques.

Les commandes de routage et de suppression de pistes se trouvent dans la zone Routing de l’onglet Home tab. Leurs menus déroulants respectifs contiennent diverses options (1).

Le raccourci clavier Shift+Space modifie le style de routage pendant le routage actif. Vous pouvez utiliser la touche Tab pour mettre en pause et sélectionner des paramètres dans le panneau Inspector (2) si vous devez modifier les paramètres de piste pendant le routage. Vous pouvez également modifier le style des angles, l’épaisseur, les paramètres des vias, etc. Les options de style de routage sont 45 degrés, 45 degrés avec un arc, 90 degrés, et 90 degrés avec un arc ou un angle.

Polygones

Les polygones sont créés à l’aide de la commande Polygon Pour Cutout dans le menu déroulant Home | Pour | Polygon Pour . Pendant le placement, utilisez le raccourci clavier Shift+Space pour parcourir les modes d’angle disponibles.

Vous pouvez déplacer un polygone sélectionné et repourer les polygones à l’aide des commandes du menu déroulant. Le nom, la couche et le net sont configurés dans le panneau Inspector (2).

Lorsque des modifications sont apportées à un polygone, une boîte de dialogue s’ouvre dans laquelle vous pouvez choisir de repourer le polygone modifié. Vous pouvez également utiliser la commande Repour (4) dans le panneau Inspector.

Vous pouvez connecter le polygone aux pastilles à l’aide de la liste déroulante Connect Style dans la règle PolygonConnect de l’éditeur PCB Rules and Constraints Editor.

Vérification des règles de conception

Même les projets les plus simples nécessitent des vérifications de PCB. Les erreurs qui pourraient passer inaperçues seront détectées grâce au système éprouvé d’analyse des règles et de détection des violations.

Sélectionnez le bouton Run DRC pour lancer la vérification des règles. (La liste déroulante comprend également une commande pour Reset Error Markers (1)).

Une fois la vérification terminée, vous pouvez consulter les violations de règles détectées dans le Design Rules Verification Report (2), le panneau Messages (3) et le panneau PCB Rules And Violations panel (4).

Dans le panneau PCB Rules And Violations, sélectionnez une règle dans la zone Rules pour afficher toutes les violations de cette règle dans la zone Violations du panneau. Double-cliquez sur une violation pour mettre en évidence la violation sur le PCB. Lorsque vous double-cliquez sur une violation dans le panneau, la boîte de dialogue Violation Details s’ouvre afin que vous puissiez voir la violation en détail.

Raccourcis

L’éditeur PCB dispose de son propre ensemble de raccourcis clavier. Parmi les raccourcis clavier couramment utilisés dans l’éditeur PCB figurent :

• Q – permet de basculer entre les unités métriques et impériales (mm/mil).
• 1/2/3 – permet de basculer entre les modes d’affichage du PCB (Board Planning Mode/2D/3D).
• F9 – permet d’effectuer la validation du projet actif.
• B – permet de placer un modèle 3D.
• F – permet de placer un remplissage.
• N – permet de placer une région.
• A – permet de placer un arc.
• E – permet de placer un cercle.
• L – permet de placer une ligne.
• S – permet de placer une chaîne de texte.
• P – permet de placer une pastille ou un trou de montage.
• V – permet de placer un via.
• R – permet de commencer le routage interactif.
• D – permet d’ouvrir la vérification des règles de conception.
• M – permet d’ouvrir l’outil Measure.
• F1 – permet d’ouvrir la documentation pertinente.
• Shift+F1 – permet d’ouvrir la liste des raccourcis pour la commande interactive en cours (l’image ci-dessous montre la liste pour le routage interactif).

La liste des commandes varie selon les types de documents actifs.

Cliquez sur View | Shortcuts pour ouvrir le panneau Shortcuts . Utilisez les commandes en haut du panneau pour trier par nom, catégorie d’actions à exécuter ou ordre alphabétique.