Cadence印刷电路板设计：Allegro PCB Editor设计指南（第2版）

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《Cadence印刷电路板设计：Allegro PCB Editor设计指南（第2版）》基于Cadence Allegro 最新的设计平台，通过设计行业相关专家的经验分享、实例剖析，详细介绍了整个印刷电路设计的各个环节，以期对提高整个行业的设计水平有所帮助。《Cadence印刷电路板设计：Allegro PCB Editor设计指南（第2版）》最大的特点是介绍了Cadence Allegro 平台下PCB设计所有的工具，既对基本的PCB设计工具进行了介绍，也介绍了最新的工具，例如，全局布线环境（GRE）、射频设计、团队协同设计等。《Cadence印刷电路板设计：Allegro PCB Editor设计指南（第2版）》也介绍了Cadence 最新的设计方法，例如，任意角度布线和针对最新的Intel 的Romely平台下BGA 弧形布线的支持，以及最新的埋阻、埋容技术。《Cadence印刷电路板设计：Allegro PCB Editor设计指南（第2版）》适合从事PCB设计的工程师参考学习。这一版中更新了CadenceSPB 17.0的内容。

书籍目录

第1 章 PCB设计介绍...............................................................................................1

1.1 PCB 设计的发展趋势............................................................................................1

1.1.1 PCB 的历史.........................................................................................................1

1.1.2 PCB 设计的发展趋势..........................................................................................1

1.2 PCB 设计流程简介.................................................................................................4

1.3 高级PCB 设计工程师的必备知识.......................................................................5

1.4 基于Cadence 平台的PCB 设计..........................................................................5

第2 章 Allegro SPB 平台简介...................................................................................8

2.1 Cadence PCB 设计解决方案..................................................................................8

2.1.1 PCB Editor技术.....................................................................................................9

2.1.2 高速设计.............................................................................................................12

2.1.3 小型化.................................................................................................................14

2.1.4 设计规划与布线................................................................................................. 14

2.1.5 生产制造选件..................................................................................................... 15

2.1.6 模拟/射频设计.................................................................................................... 17

2.1.7 团队协作设计................................................................................................. …..18

2.1.8 PCB Autorouter技术........................................................................................... 18

2.2 Allegro SPB 软件安装..............................................................................................18

第3 章原理图和PCB交互设计................................................................................. 21

3.1 OrCAD Capture 平台简介........................................................................................ 21

3.2 OrCAD Capture 平台原理图设计流程.................................................................... 25

3.2.1 OrCAD Capture 设计环境......................................................................................25

3.2.2 创建新项目............................................................................................................28

3.2.3 放置器件并连接....................................................................................................29

3.2.4 器件命名和设计规则检查....................................................................................30

3.2.5 跨页连接................................................................................................................33

3.2.6 网表和Bom ...........................................................................................................34

3.3 OrCAD Capture 平台原理图设计规范......................................................................35

3.3.1 器件、引脚、网络命名规范.................................................................................35

3.3.2 确定封装.................................................................................................................36

3.3.3 关于改板时候的器件名问题.................................................................................36

3.3.4 原理图可读性与布局.............................................................................................37

3.4 正标与反标................................................................................................................38

3.5 设计交互....................................................................................................................41

第4 章 PCB Editor 设计环境和设置.............................................................................44

4.1 Allegro SPB 工作界面.................................................................................................44

4.1.1 工作界面与产品说明.............................................................................................44

4.1.2 选项面板................................................................................................................47

4.2 Allegro SPB 参数设置................................................................................................49

4.3 Allegro SPB 环境设置................................................................................................53

第5 章封装库的管理和设计方法................................................................................63

5.1 PCB 封装库简介.........................................................................................................63

5.2 PCB 封装命名规则.................................................................................................69

5.3 PCB 封装创建方法实例.........................................................................................70

5.3.1 创建焊盘库.........................................................................................................71

5.3.2 用Pad Designer 制作焊盘.................................................................................72

5.3.3 手工创建PCB封装.............................................................................................84

5.3.4 自动创建PCB封装............................................................................................89

5.3.5 封装实例以及高级技巧.....................................................................................93

5.4 PCB 封装库管理....................................................................................................98

第6 章 PCB设计前处理............................................................................................100

6.1 PCB 设计前处理概述............................................................................................100

6.2 网表调入...............................................................................................................100

6.2.1 封装库路径的指定............................................................................................101

6.2.2 Allegro Design Authoring/Capture CIS 网表调入...............................................102

6.2.3 第三方网表.........................................................................................................104

6.3 建立板框................................................................................................................106

6.3.1 手动绘制板框.....................................................................................................106

6.3.2 导入DXF 格式的板框........................................................................................110

6.4 添加禁布区........................................................................................................... 112

6.5 MCAD-ECAD 协同设计.......................................................................................... 115

6.5.1 第一次导入Baseline的机械结构图...................................................................115

6.5.2 设计过程中的机械结构修改............................................................................117

6.5.3 设计结束后建立新的基准（Re-Baseline）......................................................122

第7 章约束管理器....................................................................................................123

7.1 约束管理器（Constraint Manager）介绍............................................................ 123

7.2 物理约束（Physical Constraint）与间距约束（Spacing Constraint）................ 128

7.2.1 Physical 约束和Spacing 约束介绍.....................................................................128

7.2.2 Net Group 和Net Class........................................................................................128

7.2.3 建立Net Class......................................................................................................129

7.2.4 为Class添加对象...............................................................................................130

7.2.5 设置Physical 约束的Default 规则...................................................................131

7.2.6 建立扩展Physical约束......................................................................................133

7.2.7 为Net Class添加Physical 约束........................................................................134

7.2.8 设置Spacing约束的Default 规则...................................................................135

7.2.9 建立扩展Spacing 约束....................................................................................135

7.2.10 为Net Class添加Spacing约束......................................................................136

7.2.11 建立Net Class-Class间距规则.......................................................................137

7.2.12 层间约束（Constraints By Layer）.................................................................137

7.2.13 Same Net Spacing 约束....................................................................................138

7.2.14 区域约束..........................................................................................................138

7.2.15 Net 属性............................................................................................................141

7.2.16 Component 属性和Pin 属性...........................................................................142

7.2.17 DRC 工作表.......................................................................................................142

7.2.18 设计约束.............................................................................................................143

7.3 实例：设置物理约束和间距约束..........................................................................144

7.3.1 Physical 约束设置.................................................................................................145

7.3.2 Spacing 约束设置.................................................................................................147

7.4 电气约束（Electrical Constraint）.........................................................................148

7.4.1 Electrical 约束介绍...............................................................................................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 实例：建立差分线对.............................................................................................164

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，结构定位...........................................................................................171

8.2.2 主要芯片布局.......................................................................................................172

8.2.3 电源模块布局.......................................................................................................174

8.2.4 细化布局...............................................................................................................174

8.2.5 布线通道、电源通道评估...................................................................................175

8.2.6 EMC、SI、散热设计..............................................................................................178

8.3 布局常用指令..........................................................................................................180

8.3.1 摆放元件...............................................................................................................180

8.3.2 按照Room 放置器件...........................................................................................183

8.3.3 按照Capture CIS 原理图页面放置器件.............................................................186

8.3.4 布局准备...............................................................................................................188

8.3.5 手动布局...............................................................................................................191

8.4 其他布局功能..........................................................................................................195

8.4.1 导出元件库...........................................................................................................195

8.4.2 更新元件（Update Symbols）.............................................................................196

8.4.3 过孔阵列（Via Arrays）.......................................................................................197

8.4.4 模块布局和布局复用...........................................................................................198

第9 章层叠设计与阻抗控制......................................................................................202

9.1 层叠设计的基本原则..............................................................................................202

9.1.1 PCB 层的构成.......................................................................................................202

9.1.2 合理的PCB层数选择..........................................................................................203

9.1.3 PCB 层叠设置的常见问题...................................................................................204

9.1.4 层叠设置的基本原则...........................................................................................205

9.2 层叠设计的经典案例..............................................................................................205

9.2.1 四层板的层叠方案...............................................................................................205

9.2.2 六层板的层叠方案...............................................................................................206

9.2.3 八层板的层叠方案...............................................................................................207

9.2.4 十层板的层叠方案...............................................................................................208

9.2.5 十二层板的层叠方案...........................................................................................208

9.2.6 十四层以上单板的层叠方案...............................................................................210

9.3 阻抗控制..................................................................................................................210

9.3.1 阻抗计算需要的参数...........................................................................................210

9.3.2 利用Allegro软件进行阻抗计算..........................................................................213

第10 章电源地处理....................................................................................................217

10.1 电源地处理的基本原则........................................................................................217

10.1.1 载流能力.............................................................................................................218

10.1.2 电源通道和滤波.................................................................................................220

10.1.3 直流压降.............................................................................................................220

10.1.4 参考平面.............................................................................................................221

10.1.5 其他要求.............................................................................................................221

10.2 电源地平面分割....................................................................................................222

10.3 电源地正片铜皮处理............................................................................................226

10.4 电源地处理的其他注意事项................................................................................231

10.4.1 前期Fanout ........................................................................................................231

10.4.2 散热问题.............................................................................................................233

10.4.3 接地方式.............................................................................................................235

10.4.4 开关电源反馈线设计.........................................................................................237

第11 章 PCB布线的基本原则与操作.........................................................................241

11.1 布线概述及原则....................................................................................................241

11.1.1 布线中的DFM要求..........................................................................................241

11.1.2 布线中的电气特性要求.....................................................................................244

11.1.3 布线中的散热考虑.............................................................................................246

11.1.4 布线其他总结.....................................................................................................246

11.2 布线规划................................................................................................................246

11.2.1 约束设置.............................................................................................................246

11.2.2 Fanout ..................................................................................................................247

11.2.3 布线.....................................................................................................................251

11.3 手动布线................................................................................................................253

11.3.1 添加走线.............................................................................................................253

11.3.2 布线编辑命令.....................................................................................................260

11.3.3 时序等长控制.....................................................................................................265

11.4 各类信号布线注意事项及布线技巧.....................................................................268

第12 章全局布线环境（GRE）..................................................................................274

12.1 GRE 功能简介.........................................................................................................274

12.1.1 新一代的PCB布局布线工具…...........................................................................275

12.1.2 自动布线的挑战..................................................................................................275

12.1.3 使用GRE 进行布局规划的优.点.......................................................................276

12.2 GRE 高级布局布线规划.........................................................................................278

12.2.1 GRE 参数设置......................................................................................................279

12.2.2 处理Bundle.........................................................................................................281

12.2.3 规划Flow............................................................................................................284

12.2.4 规划验证.............................................................................................................287

12.3 高级布局布线规划流程.........................................................................................290

12.4 高级布局布线规划实例.........................................................................................292

12.5 自动互连技术Auto-I.XX.........................................................................................297

12.5.1 Flow 的快速创建及连接......................................................................................297

12.5.2 自动Breakout 的应用.........................................................................................300

第13 章 PCB 测试..........................................................................................................306

13.1 测试方法介绍...........................................................................................................306

13.2 加测试点的要求.......................................................................................................308

13.3 加入测试点................................................................................................................308

13.4 测试点的生成步骤....................................................................................................315

第14 章后处理和光绘文件输出....................................................................................317

14.1 DFX概述.....................................................................................................................317

14.1.1 可制造性要求（DFM）.........................................................................................318

14.1.2 可装配性要求（DFA）..........................................................................................319

14.1.3 可测试性要求（DFT）..........................................................................................319

14.2 丝印（Silkscreen）...................................................................................................319

14.2.1 丝印调整................................................................................................................320

14.2.2 丝印设计常规要求................................................................................................321

14.3 丝印重命名及反标注................................................................................................322

14.3.1 器件编号重命名（Rename）................................................................................322

14.3.2 反标（Back Annotation）......................................................................................325

14.4 工程标注.....................................................................................................................325

14.4.1 尺寸标注..................................................................................................................326

14.4.2 技术说明文档资料（Drill 层相关生产需求说明）..............................................332

14.5 输出光绘前的检查流程..............................................................................................335

14.5.1 基于Check List 的检查............................................................................................335

14.5.2 Display Status 检查..................................................................................335

14.5.3 报表检查......................................................................................................336

14.6 光绘输出....................................................................................................338

14.6.1 钻孔文件.............................................................................................339

14.6.2 CAM 输出.....................................................................................................343

14.7 其他.............................................................................................................349

14.7.1 valor 检查所需文件..............................................................................349

14.7.2 3D 视图........................................................................................................349

14.7.3 打印PDF.........................................................................................................350

第15 章 PCB 设计的高级技巧...............................................................................357

15.1 Skill 二次开发.........................................................................................................357

15.2 团队协同设计.........................................................................................................361

15.3 设计数据导入导出..................................................................................................366

15.4 无盘设计.................................................................................................................371

15.5 背钻设计....................................................................................................................373

15.6 DFA可装配性设计..................................................................................................378

15.7 走线跨分割检查（Segments over Voids）...........................................................381

15.8 Extracta ...................................................................................................................382

15.9 优化（Gloss）......................................................................................................384

15.10 Data Tips................................................................................................................388

15.11 3D Viewer ............................................................................................................389

15.12 任意角度走线.....................................................................................................391

15.13 超级蛇形线.........................................................................................................393

15.14 Ravel 语言...........................................................................................................393

15.15 差分对的返回路径的过孔.................................................................................395

15.16 Shape 编辑应用模式...........................................................................................396

15.17 Time Vision——High Speed Product Option .........................................................398

第16 章高速PCB 设计................................................................................................400

16.1 高速PCB 设计理论..............................................................................................400

16.1.1 高速PCB 设计定义............................................................................................400

16.1.2 高速PCB 相关的一些基本理论........................................................................402

16.1.3 高速PCB 设计基本原则....................................................................................409

16.2 信号完整性仿真....................................................................................................410

16.2.1 普通信号完整性问题.........................................................................................410

16.2.2 时序问题（Timing）.........................................................................................412

16.2.3 GHz 以上串行信号问题.....................................................................................414

16.3 电源完整性仿真设计...........................................................................................416

16.3.1 直流电源问题.....................................................................................................416

16.3.2 交流电源问题.....................................................................................................417

16.4 板级EMC 设计......................................................................................................420

16.4.1 板级EMC 设计的关注点..................................................................................420

16.4.2 Cadence 的EMC设计规则................................................................................423

第17 章 DDR3的PCB 设计实例................................................................................425

17.1 DDR3介绍...............................................................................................................425

17.1.1 Fly-By 设计.........................................................................................................428

17.1.2 动态ODT............................................................................................................430

17.1.3 其他更新.............................................................................................................430

17.2 DDR3 PCB 设计规则...............................................................................................431

17.2.1 时序规则.............................................................................................................431

17.2.2 电源设计要求及层叠、阻抗方案.....................................................................433

17.2.3 物理、间距规则.................................................................................................434

17.2.4 电气规则.............................................................................................................446

17.3 DDR3布局.................................................................................................................454

17.3.1 放置关键器件......................................................................................................454

17.3.2 模块布局...............................................................................................................456

17.4 布线..........................................................................................................................459

17.4.1 电源处理................................................................................................................459

17.4.2 Fanout .....................................................................................................................462

17.4.3 DDR3布线...............................................................................................................463

17.5 信号完整性和电源完整性仿真设计.........................................................................467

17.5.1 信号完整性仿真.....................................................................................................467

17.5.1.1 定义仿真模板...................................................................................................... 467

17.5.1.2 加载零件IBIS模型.............................................................................................. 468

17.5.1.3 编辑互连线模型.................................................................................................. 471

17.5.1.4 仿真设置.............................................................................................................. 474

17.5.2 仿真结果展示..........................................................................................................475

17.5.2.1 时钟信号(800MHz) ..............................................................................................475

17.5.2.2 控制信号(800Mbps) ............................................................................................477

17.5.2.3 地址、命令信号(800Mbps) .................................................................................478

17.5.3 电源完整性仿真...................................................................................................... 480

17.5.3.1 PowerDC仿真结果展示........................................................................................480

17.5.3.2 PowerSI仿真结果展示..........................................................................................482

第18 章小型化设计.........................................................................................................485

18.1 小型化设计的工艺流程.............................................................................................485

18.1.1 HDI 技术...................................................................................................................485

18.1.2 埋入零件..................................................................................................................491

18.2 实例：盲、埋孔设计.................................................................................................491

18.3 盲、埋孔设计的其他设置.........................................................................................495

18.4 埋入零件设计的基本参数设置.................................................................................498

18.4.1 实例：埋入零件......................................................................................................501

18.4.2 埋入零件生产数据输出..........................................................................................505

第19 章射频设计............................................................................................................509

19.1 RF PCB 设计背景.........................................................................................................509

19.2 RF PCB 设计的特点.....................................................................................................511

19.3 RF PCB 设计流程.........................................................................................................511

19.4 Analog/RF 设计常用的命令........................................................................................520

附录帮助文件使用说明.....................................................................................................541

参考资料.............................................................................................................................553

内容概要

吴均，高速PCB设计公司——一博科技副总经理兼研发总监，十五年高速设计与仿真经验，擅长IT通信设备的高速PCB设计与SI、PI仿真，曾在深圳、北京、上海、成都主讲多场《高速电路设计的挑战与解决方案》，受到业内人士的广泛赞誉。

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