Progettazione del layout del PCB

Impostazione dell'ambiente di progettazione PCB

Un passaggio logico dopo aver creato e verificato il documento dello schema è creare e progettare il PCB. Usare il comando File » New » PCB per creare un nuovo documento PCB. È buona norma configurare il PCB definendo l'origine (1), le unità, la dimensione della griglia (2), nonché la visualizzazione dei colori e la visibilità dei layer richiesti nel pannello View Configuration (3).

Il pannello Inspector visualizza informazioni sull'intera struttura del PCB per il layer selezionato.

Per definire l'origine, usare le seguenti opzioni nel menu a discesa Home | Grids and Units | Origin : 

• Set - usare per definire una posizione nello spazio di progettazione come nuova origine (relativa) e impostarne le coordinate su (0,0).
• Reset - usare per reimpostare l'origine e le coordinate definite.
• Absolute Origin - usare per riportare l'origine relativa all'origine assoluta predefinita nell'angolo inferiore sinistro estremo dello spazio del documento.
• Current Origin - usare per riportare l'origine relativa all'origine assoluta predefinita nell'angolo superiore sinistro estremo dello spazio del documento.
• New Location - usare per aprire la finestra di dialogo Jump To Location  (descritta nell'opzione Jump  qui sotto).

Il layer attivo è specificato nella parte inferiore dello spazio di progettazione, dove tutti i layer creati vengono visualizzati in base alle impostazioni di visibilità definite (4). È possibile passare da un layer all'altro in sequenza usando Ctrl+Shift+Mouse Wheel.

Usare i comandi Add Components Layer Pair e Add Mechanical Layer (5) nel pannello View Configuration per aggiungere nuovi layer. La creazione di nuovi signal layer è possibile solo nel Layer Stack Manager, descritto più avanti in questa pagina.

Le impostazioni di sistema per l'editor vengono configurate nelle Preferenze del PCB Editor, accessibili tramite il comando File » System Preferences (6).

Trasferimento delle modifiche tra schema e PCB

Per una sincronizzazione corretta tra schema e PCB, il progetto deve essere controllato per errori e avvisi. Usare il comando Project | Validation | Validate PCB Project (1) oppure fare clic con il pulsante destro sul nome del progetto nel pannello Projects per convalidare il progetto e accedere a un elenco di violazioni oppure ricevere una notifica di compilazione/convalida riuscita nel pannello Messages (2) se non sono stati trovati errori o avvisi.

È possibile importare le modifiche dallo schema usando il pulsante Project | Validation | Import Changes (3). Si apre la finestra di dialogo Engineering Change Order (4), nella quale è possibile convalidare le modifiche usando il comando Validate Changes. Il comando Execute Changes viene usato per applicare le modifiche effettuate.

Geometria della scheda e stackup

Di norma, la progettazione del PCB inizia con la definizione delle dimensioni complessive. È possibile modificare dimensioni e geometria del PCB usando i comandi a discesa Home | Board | Board Shape  (1).

Per determinare la struttura interna della scheda, aprire il Layer Stack Manager scegliendo Home | Board | Layer Stack Manager oppure selezionare Options » Layer Stack Manager dal menu del clic destro (2).

Nel Layer Stack Manager, è possibile usare stack di layer predefiniti (da una struttura a due layer fino a una struttura a 16 layer), dal menu a discesa Home |Settings | Presets (1), oppure creare uno stack personalizzato usando i comandi Home | Layers | Add e Layer Up/Layer Down (2).

La scheda Via Types (3) consente di creare nuove via e definirne il tipo (Thru, Blind, Buried). Per impostazione predefinita, in questa scheda vengono create solo via passanti (Thru), mentre gli altri tipi vengono aggiunti usando il pulsante Add nella regione Home | Via Types della barra multifunzione e i campi First Layer/Last Layer nel pannello Inspector (4).

Le modifiche allo stack del PCB non vengono applicate al documento PCB finché lo stack dei layer non viene salvato.

Regole e vincoli di progettazione

Una fase importante della configurazione della progettazione PCB è la definizione delle regole e dei vincoli di progettazione.

Le regole di progettazione sono definite nel PCB Rules and Constraints Editor (1) (Home | Design Rules | Design Rules), dove tutte le regole sono separate in base all'area di applicazione e allo scopo. Ogni regola può essere applicata a tutti gli oggetti del PCB, così come a una classe di oggetti, o persino a un singolo oggetto (2). Le nuove regole vengono create usando il comando New Rule accessibile dal menu del clic destro del riquadro sinistro (3).

È possibile copiare le regole, salvarle in un file separato e importarle da altri progetti (3).

La creazione delle classi viene eseguita nell'Object Classes Explorer (1) (Home | Design Rules | Classes) usando il comando Add Class nel menu del clic destro (2). La colonna di sinistra contiene tutte le net, i componenti, ecc. disponibili che possono essere inclusi nella nuova classe. La colonna di destra contiene gli oggetti che appartengono alla classe selezionata. Gli oggetti vengono spostati selezionando l'oggetto nella colonna di sinistra e quindi selezionando il pulsante desiderato che appare tra le due colonne.

La creazione di classi di coppie differenziali viene eseguita allo stesso modo; tuttavia, è necessario trasferire dallo schema le informazioni relative alle coppie differenziali indicate (vedere sopra per l'applicazione delle direttive).

Tutte le regole di progettazione specificate vengono visualizzate nel pannello PCB Rules and Violations (3). Selezionare una regola nella regione Rule Classes per visualizzare le regole di quella classe.

Tuttavia, se le net non sono state definite come coppie differenziali nello schema, è possibile farlo anche nel PCB editor. Per farlo, aprire il pannello PCB quindi selezionare Differential Pairs Editor oppure selezionarlo dal menu a discesa View | PCB | PCB (1). Usare il pulsante Add (2) per aggiungere una coppia differenziale. Dalla finestra di dialogo Differential Pair che si apre, configurare le net elettriche come net positive o negative della coppia differenziale e assegnare loro un nome.

Nella finestra di dialogo Design Rule Checker (DRC) (Home | Design Rules | Run DRC » Design Rule Check), è possibile configurare il controllo delle regole di progettazione per la scheda. Tutte le regole esistenti sono elencate e le colonne Online (durante la progettazione) e Batch (crea un report facoltativo) indicano il tipo di controllo che verrà eseguito. Si consiglia di specificare il numero minimo di regole da controllare online per mantenere efficiente il sistema. Si consiglia di configurare il controllo di Clearance (in Electrical), Differential Pairs Routing e Width (in Routing) Online .

Posizionamento dei componenti

I componenti trasferiti dallo schema verranno raggruppati e suddivisi nello stesso modo dei documenti schematici, cioè per fogli. È possibile usare lo strumento Cross Probe (1) per navigare tra documenti schematici e PCB. Usare i tasti di scelta rapida Shift+C per rimuovere la selezione, se necessario.

Per accedere rapidamente a qualsiasi componente, è possibile usare la modalità Components del pannello PCB, in cui diverse classi di componenti sono presentate nell'area superiore, incluse classi di sistema (ad esempio in base al layer della scheda su cui i componenti sono posizionati) e classi definite dall'utente (per esempio generate dai fogli schematici su cui i componenti sono posizionati). Nella regione inferiore, i componenti sono raggruppati in base alla categoria selezionata (2).

Se è necessario posizionare un componente direttamente sulla scheda, è possibile trascinarlo oppure usare il comando Place dal pannello Libraries (3). Tali componenti non saranno collegati allo schema; pertanto, questo metodo di posizionamento viene usato solo quando è necessario posizionare un elemento meccanico, come un dissipatore.

Instradamento della scheda

Prima di iniziare l'instradamento, è opportuno definire i parametri necessari di conduttori, spaziature e via. Questi passaggi vengono eseguiti tramite le varie regole di instradamento disponibili nel PCB Rules and Constraints Editor. Queste regole determinano le dimensioni minime, massime e preferite di piste e fori, nonché la distanza minima tra gli elementi topologici.

I comandi di instradamento e rimozione delle piste si trovano nella regione Routing della scheda Home. I rispettivi menu a discesa contengono varie opzioni (1).

La scorciatoia da tastiera Shift+Space cambia lo stile di instradamento durante l'instradamento attivo. È possibile usare il tasto Tab per mettere in pausa e selezionare i parametri nel pannello Inspector (2) se è necessario modificare i parametri della pista durante l'instradamento. È inoltre possibile modificare lo stile degli angoli, lo spessore, i parametri delle via, ecc. Le opzioni per lo stile di instradamento sono 45 gradi, 45 gradi con arco, 90 gradi e 90 gradi con arco o angolo.

Poligoni

I poligoni vengono creati usando il comando Polygon Pour Cutout nel menu a discesa Home | Pour | Polygon Pour . Durante il posizionamento, usare la scorciatoia da tastiera Shift+Space per scorrere le modalità d'angolo disponibili.

È possibile spostare un poligono selezionato e rieseguire il pour dei poligoni usando i comandi nel menu a discesa. Il nome, il layer e la net vengono configurati nel pannello Inspector (2).

Quando vengono apportate modifiche a un poligono, si apre una finestra di dialogo in cui è possibile scegliere di rieseguire il pour del poligono modificato. È anche possibile usare il comando Repour (4) nel pannello Inspector.

È possibile collegare il poligono ai pad utilizzando il menu a discesa Connect Style nella regola PolygonConnect nel PCB Rules and Constraints Editor.

Design Rule Checking

Anche i progetti più semplici richiedono controlli del PCB. Gli errori che potrebbero passare inosservati verranno individuati dal consolidato sistema di analisi delle regole e rilevamento delle violazioni.

Selezionare il pulsante Run DRC per avviare il controllo delle regole. (Il menu a discesa include anche un comando per Reset Error Markers (1)).

Al termine del controllo, è possibile visualizzare le violazioni delle regole rilevate nel Design Rules Verification Report (2), nel pannello Messages (3) e nel PCB Rules And Violations panel (4).

Nel pannello PCB Rules And Violations, selezionare una regola nell'area Rules per visualizzare tutte le violazioni di quella regola nell'area Violations del pannello. Fare doppio clic su una violazione per evidenziare la violazione sul PCB. Quando si fa doppio clic su una violazione nel pannello, si apre la finestra di dialogo Violation Details così da poter visualizzare la violazione in dettaglio.

Scorciatoie

L'editor PCB dispone di un proprio set di scorciatoie da tastiera. Alcune delle scorciatoie da tastiera più comunemente utilizzate nell'editor PCB includono:

• Q – usare per passare tra unità metriche e imperiali (mm/mil).
• 1/2/3 – usare per passare tra le modalità di visualizzazione del PCB (Board Planning Mode/2D/3D).
• F9 – usare per eseguire la convalida del progetto attivo.
• B – usare per posizionare un modello 3D.
• F – usare per posizionare un riempimento.
• N – usare per posizionare una regione.
• A – usare per posizionare un arco.
• E – usare per posizionare un cerchio.
• L – usare per posizionare una linea.
• S – usare per posizionare una stringa di testo.
• P – usare per posizionare un pad o un foro di montaggio.
• V – usare per posizionare una via.
• R – usare per iniziare il routing interattivo.
• D – usare per aprire il controllo delle regole di progettazione.
• M – usare per aprire lo strumento Measure.
• F1 – usare per aprire la documentazione pertinente.
• Shift+F1 – usare per aprire l'elenco delle scorciatoie per il comando interattivo corrente (l'immagine sotto mostra l'elenco per il routing interattivo).

L'elenco dei comandi varia a seconda dei tipi di documenti attivi.

Fare clic su View | Shortcuts per aprire il pannello Shortcuts . Utilizzare i controlli nella parte superiore del pannello per ordinare per nome, categoria delle azioni da eseguire o ordine alfabetico.