PADS电路设计简易教程

PADSVX.2.2电路设计简易教程1.软件介绍对于从事硬件设计的工程师和技术人员，一定熟知AD,CadenceSPB和PADS三款软件，各软件具有各自的特点，就PADS而言，它是MentorGraphics公司一款板级电路设计套件，从前端原理图设计到后端PCB设计，具有强大的交互式布局布线功能，能够高效的完成设计。下面简要说明电路设计中主要软件的功能：PADSLogic：设计输入工具，用来完成原理图设计，原理图库和元器件在PADSLogic中进行。PADSLayout：PCB设计工具，用来实现简单的电路板的布局布线操作，PCB封装库在PADSLayout中进行。PADSRouter：PCB设计工具，用来实现高密度，高速布线等操作，可与PADSLayout配合操作。2.板级电路设计流程板级电路设计流程相对比较简单，首先根据客户的需求确定电路方案，进行元器件的选型，确定元器件之后即可开始设计原理图，在设计原理图之前，需要绘制原理图符号，制作封装，之后形成原理图，对设计好的原理图进行DRC检验，确保没有违反设计规则，接下来生成网标，将生成的网标导入PCB设计软件中，摆放期间，绘制连线，对于高速信号线或者阻抗控制的信号进行约束，其他的信号设置一些基本的设计规则即可，之后布完线进行DRC检查，若无错误，或者已经清楚的一些错误可以忽略，最后产生加工文件gerber。2.1电路方案在该演示设计中，设计的需求是模拟一压力传感器，我们知道压力传感器的基本原理是采用惠斯通电桥，当受到压力之后，压阻器的阻值发生改变，从而使得传感器的输出电压发生变化，如下图1所示。图1压力传感器之惠斯通电桥因此，我们可以采用可编程电阻代替传感器中的电阻，可编程电阻的型号为AD5252，其它的电阻可以采用固定阻值的电阻，通常为4.99k。2.2原理图设计在确定电路的设计方案之后，即可进行原理图设计，由于新选择的期间AD5252没有对应的符号，需要绘制原理图符号。打开PADSLogic软件，选择Tools-PartEditor,如下图2所示：图2PADS原理图符号创建之后选择File-New:CAEDecal确定，绘制区出现四行字符，点击DecalEditingToolbar展开工具栏，选择CAEDecalWizard，如图３所示：图３向导创建原理图符号根据所选芯片的datasheet，设置引脚数量和排列，确定，保存所创建的CAEDecal，之后再点击File-New:PartType，点击EditElectrical，创建Part如图４所示：图４创建Part选项卡在这里，主要需要设置pins选项卡，点击Addpin按钮，添加所有引脚，在Gate选项卡中添加CAEDecal，在PCBDecals中指定(Assign)PCBDecal，确定后如图5所示：图5原理图符号保存之后，选择File-ExitPartEditor返回原理图设计界面，在该界面点击AddPart，选择刚才保存的库路径，之后选择AD5252，添加至原理图中。现在将所有的元器件都添加到原理图中，点击AddConnection进行连线，对于电阻电容的阻值等信息的显示可以通过右键属性进行设置，在这里需要注意电源地的添加方式，添加电源的方式是在连线中通过右键添加power或ground，并且通过右键Alternate进行选择不同的电源和地，完整的原理图如图6所示。图6模块原理图在设计好原理图之后，一般情况需要进行DRC检查，貌似PADSLogic软件并没有直接的DRC检查选项（有待确定），但是在生成网标的过程中会检查一些错误，生成网标的方式是Tools-LayoutNetlist，之后可以根据输出窗口的提示，打开报告文件，确保没有错误。2.3PCB设计在进行PCB设计之前需要的准备工作前面已经基本做完，主要是PCB封装的制作，网标的生成，此外还需要板子形状的定义，一般情况下，在企业中，板子的形状由机械工程师输出.dxf文件定义，只需导入到PADSLayout中即可，该演示设计是在在设计中自定义板子的形状。由于前面为说明PCB封装的制作方法，在这里说明PCB封装的制作，根据datasheet提供的尺寸参数进行绘制，图示中采用的单位为mm，具体的制作可以使用向导来制作。打开PADSLayout软件，点击菜单Tools-PCBDecalEditor,如下图7所示。图7器件尺寸图和创建封装在打开的向导中选择mm单位，设置pin脚间距，轮廓尺寸，填写其它相应的数据，最终生成的PCB封装如图8所示：至此，常见PCB封装制作完成，保存即可。图8向导制作封装与约束设置在完成以上操作之后，可以导入网标进行布局布线操作了，导入网标的方式是File-Import选择.asc文件，导入之后可以进行元器件的摆放，由于该演示设计中的器件数量少，简单放置即可。在进行布线之前，设置板子的层叠结构，点击菜单Setup-LayerDefinition，在这里设置2层电气层即可，此外，设置布线的一些规则，点击Setup-DesignRules，点击default，Clearance设置线宽，线距等其他间距参数，参数的设置应更具实际的板子大小，以及信号线的种类，对于电源线一般会选择比较宽的线，对于线到shape的距离等都需要重新设置。接下来开始布线，在PADSLayout中无Boardoutline的情况下可以布线，但是切换到LayoutRouter中时需要Boardoutline，所以，绘制一个矩形框outline将器件围起来，定义板子的外形尺寸。布线可以在PADSLayout和Router中进行切换。布线结束之后，进行铺铜，铺铜操作是在PADSLayout中进行的，点击DraftingToolbar，在出现的工具栏中选择灌铜(CopperPour)，设置铺铜的线宽，铺铜的层以及网络，点击确定，沿着板子的形状绘制一个矩形，绘制结束之后未显示出铜箔，还需点击菜单Tools-PourManger进行Flood填充，该操作流程如图9所示：图9铺铜设置在绘制完PCB后，需要进行DRC检查，点击Tools-VerifyDesign,分别检查Clearance，Connectivity等选项，Start之后会显示检查结果，若有错误，需要进一步修改，直至没有错误出现。在检查完DRC之后需要的操作时丝印的调整，将丝印调整至合适的大小并放置在合适的位置，最终的PCB文件如图10所示：图10模块的PCB图3.2制作加工文件我们知道，在PCB加工厂无法直接处理PCB文件，我们需要产生加工制造的gerber文件，下面说明gerber文件的产生流程。点击File-CAM,出现CAM设置的对话框，点击Add出现如下对话框，设定DocumentName，选择Type，设置输出文件名称，在这里采取了默认的名称，最后点击下面图11所示的图标Layers，设置需要输出的对象。图11gerber输出方式按照相同的方法将其它各层都制作成相应的Document，如图12所示图12需要产生的gerber文件设置全部选中之后，点击Run即可生成所有的gerber文件如图13所示。图13产生的gerber文件打开CAM350，将生成的gerber文件导入，进行检查，导入之后我们可以看到如图14：图14CAM350导入gerber左边为gerber的各个层叠，右边为钻孔表，其中列出了钻孔的大小和钻孔的数量，以及孔是否需要plated，将各层分别检查无误之后即可送到加工厂制作。3.总结我个人接触PADS不足一月，书写过程中难免有错误，还请包涵，当然了，该文档的初衷依旧是给刚接触该软件的设计师提供一个粗略的引导，方便在设计环节中从网上快速的找到解决方案。对于硬件电路设计来讲，严谨始终是重中之重，犯错成本太高，需要按照一定的流程执行，确保每个环节的正确。整个文档从原理图设计到PCB设计只描述设计流程，并没有涉及到设计技巧，设计的技巧来自于熟练程度，在我们会使用一款软件进行做事情时，才会琢磨怎么做会更高效更可靠，我最早接触AD软件，后来采用Cadence软件，学习了cadence板级设计软件，最近和其它公司的合作，需要采用PADS软件设计，因此又学习了PADS软件的操作，事实上，在熟悉了其它软件的情况下，学习一款新的软件并不是难事，只要设计流程清楚了，只需要按部就班的查找哪个功能的使用情况，以上内容是经过一块六层板的设计之后，想写点东西做个总结，所涉及的项目有保密性，因此采取了简单的小模块进行说明设计流程。2019.01.13上海