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Mentor Expedition PCB中文版教程
Mentor Expedition PCB Job Flow概述 Mentor Expedition PCB 的生成主要由三个过程组成：其一是原理图的生成，其二是根据已 经生成的原理图产生一个 PCB 模板文件，第三步是在 PCB 模板文件的基础上进行布局和布线。当 然，在这个过程中始终贯穿始终的是 Expedition 中心库的操作。 下面就对这三个过程的操作步骤进行简要的说明。原理图的产生无论是原理图还是 PCB 的设计，都是由 Project 进行管理的，它指定了设计文件所在位置。 所以，首先要生成一个新的 Project 文件。 产生新的 ProjectNote : Mentor Design Capture 是 原理图输入工具。要新产生一个 Project 文件，我们可以利用 Design Capture 提供的向导过程来实现。 首先要执行 Design Capture。进入 Design Capture 后，执行 Project-&New 会自动出现 Project 生成向导，只要一步一步跟随该向导过程即可完成 Project 的生成。原理图文件的生成 Project 生成后，下一步就是要在该 Project 中添加原理图设计文件。此时我们可以执行 File 菜单下的 New 命令，系统会弹出设计文件类型选择对话框，此时可以选择 Schematic 类型， OK 之后即生成一个空的原理图设计文件，该文件在存盘后才会加入到 Project 中。Workspace 浏览器用 于设计文件及其层次的管理 和检查。 Workspace 浏览器 Project 库的设置 原理图生成对话框 库数据是按目录方式 进行存放的，并由 Central Library (中心库)进行集中的 管理。原理图中的符号都是 从中心库内的符号库中提取 的，每一个 Project 都要与 一个中心库相关联。所以首 先我们必须先为原理图设计 指定一个库，然后才能从库 中提出原理图符号。 要设定中心库，我们 可以在 Design Capture 中执行 Project 菜单下的 Settings 命令，并在 Central Library 栏中给 Project 指定一个中心库。Mentor 提供了 vbcore 这个系统中心库，我们的设计可以将 中心库路径指向 vbcore，当然也可以指向一个新的中心库。 中心库指定完毕后，我们就可以从中 心库中提出符号并放入原理图中。原理图符号的放置 原理图中有两种放置符 号的方法。其一是用 Place Symbol 命令，这时会有 Symbol Menu 对话框出现，你 可以从库的列表中选择一个原 理图符号放入原理图中。 另外一种方法是用 Place -&Device 来放置原理图符号， 它不同于 Place-&Symbol 。首 先要在 Place-&Device 对话框 中选择一个符号库分区，此时 下方会出现当前库中所包含的 数据。选择一个 Part umber ， 按下 Place 按钮即可在原理图中放置符号。除此而外，它还将 Part Database(元件数据库)中的属性 标注在符号上。CDB 网表的生成原理图输入完成后，可以执行工具菜单下的 Compiling CDB 来生成 PCB 设计需要的 CDB 网 表。至此，原理图设 计全部完成。从已生成的原理图设计生成 PCB 模板文件原理图设计完成后，网表已经生成。 这时我们就可以从 CDB 网表出发生成 PCB 模板文件，文件生成过程由 Job Management Wizard 命令完成。 ( 位于 Start menu -& program -& Mentor2000 -& Expedition PCB 下 )在 Welcome 对话框中，选择 Create 命 令，按 Next 键继续。在 Create 对话框中，必须在 Source Project 栏中给出指定的 Project 的全路径，按 Next 键继续。在下来的 Create 对话框中的 New PCB Design 栏中，可以指定一个 PCB 设计文件 的全路径及 PCB 设计模板。指定完之后，在接下来的 Create 对话框中的默认设置会选中 Compile CDB 和 Forward Annotation，这时你可以按 Start or Continue Process 键来执行上述所选中的两个操作， 也可以按下 Finish 按钮来跳过这两个操作，并将 Forward Annotation 操作留到 PCB 中执行。最后，在 Summary 对话框中会显示 Wizard 操作的一些信息，关闭对话框之后整个过程就完 成了。PCB 设计第二步完成之后，系统已经生成了 PCB 模板文件，这时可在此模板的基础上进一步完成 PCB 设计。 从原理图读取数据 ---- Forward Annotation 首先，打开已生成的 PCB 文件，可执行 Expedition PCB ( Program -& Mentor 2000 -& Expedition PCB )，进入 PCB 环境后，用 File -& open 命令 来打开该 PCB 文件。此时系统有 可能会提示要进行 Forward Annotation ,以便将 PCB 设计、 CDB 数据库及中心库进行正确连接。 在回答 Yes 之后，系统会打开 PCB 模板文件，并出现 Project Integration 对话框，此 时框内设置都已默认，如无改动可直接执行 Forward Annotate 。 当库中或原理图中出现错误时，系统会报告 Forward Annotate Failed ，此时你可执行 File 菜单下的 File viewer 来查看错误信 息。当库和原理图皆无错时，系 统会报告 Forward Annotation has completed successfully。确 认并关闭 Project Integration 之后即进入布局、布线。Setup parameters ( PCB 参数的设置 )在布局和布线之前，必须设置 Setup parameters。 在 PCB 中，从 Setup 菜单下执行 Setup parameters，系统会弹出 Setup Parameters 设置框。 首先，切换到 General 栏。在 此处可设置当前 PCB 设计的层数，其步 骤如下：1、在 Number of Phsical Layers 输入栏中指定设计层数。2、单击 Remap Layers… 进行层数的重新设置，确认之后即完成层数设置。在 Planes 栏中设置信号层或是敷铜层。其设置方法如下：1、在 Plane Assignments 列表中选择指定层。 2、在指定层的 Layer Description 中指定当前层的类型。(Signal 还是 Plane) 3、若指定层是敷铜层，则下方 Excluded Nets 栏中会显示所有信号，从中选择一个或多个要 做为敷铜的信号，并将其置于右方的 Included Nets 栏中。当然多敷铜信号之间要指定间距。在 Vias 栏中要为当前设计指定一个布线中默认的过孔。在 Layer stackup 栏中，可以根据加工工艺给当前设计指定板的堆迭定义，用户可以 用这些设置进行板级的信号完整性分析。通常会给出这些参数的默认值。在 Buried Resistors， Test Points，Rise Time 栏中可设定 PCB 板是否允许埋入电阻，以及测试点通常的一些设置，可以默认它。Display Control (显示控制) 显示控制对话框共有三部分。Place & Route (布局、布线设置)1、 Enabled Placement Layers 指定允许布局的器件层，并默认顶 底层都能放置器件。层，2、 Trace 和 Pads 是板上走线、焊盘显示与否的一对总控开关。 3、下部是各层走线和焊盘的显示控制，它可决定指定层中的走线和焊 否显示，及其显示 颜色。 General 的设置 其显示控制和前面一样，也分为是否显示和颜色的选择。 Parts 的设置 是关于元件显示方面的设置，也分为是否显示和颜色的选择。 盘是PCB 参数和显示设置完成之后，就可以进行板框和布线框的设置Board Outline and Route Border 板边框和布线框的设置PCB 模板文件默认有矩形板边框和布线框。如果要自己定制板边框和布线框，可以选择绘 图状态，并对现有板边框和布线框进行修改或直接执行 Edit à Place à Board Outline。绘图模式通常布线框比板边框要内缩一些，当然布线框亦可以是板边框。放置布线框的命令是 Edit à Place à Router Border。板框和布线框设置完后，接着要为布局和布线设置控制参数Edit Control 设置( Setup -& Edit Control )该设置共分七栏。我们主要对四部分进行设置。Generl (通用设置)这里我们应该关注的是 Enable Routing & direction bias 。Enable Layer 设定允许走线的层。 Bias 设定走线方向。若某一层为敷铜层则显示为 nP ( n 为层数 )。Routes 设置Routes 部分是对走线方式的设置，通常可以默认。 Vias 部分是对设计中加入过孔的控制。Pad Entry 设置这里可以指定走线接入指定焊盘的方式及是否允许在指定焊盘下打孔。Grids 设置Placement related grids 设定元件及跳线器布局或移动所采用的格点精度。Routed related grids 设定走线、过孔及绘图的最小格点精度。 通常在布局布线前应对元件、跳线器、过孔和绘图设定一组适合的格点精度，布线精度应设为 0 (无网格布线)。Net classes and clearnces 设置( 网络类及间距的设置)在布线之前，应大致对 PCB 网 线进行分类，如无特殊要求全部网线默 认属于 Default 类。通常 PCB 设计要求 电 源、地线以粗线方式走线，时钟要进行 等延迟走线，所以相同规则的网线可以 归于一类，即网络类( Net Class )。在 Net Classes 部分，我们可以 用 New 按钮来为当前设计新生成一个 网 络类，并在其右边的 Attributes 栏中为 这个网络类指定一个布线时所用的过孔。同时我们还可在 Width & Impedance by layer 部分为该网 络类在每一层上指定一布线的线宽规则。Clearance 部分General Clearance Rules 设定了一些系统默认的间距规则，如器件间间距等。这些间距 设置通常会被覆盖。 在 Clearance Rules for Net Classes 中可以为所定义的网络类指定一组布线间距规则。 Net Classes to Net Classes Rules 允许设计人员指定不同网络类在特定层上遵守的布线 间距规则。Net Properties 设置在 Net Classes and Clearance 中我们定义了网络类， 它是一组具有相同设计规则的网 线的总称。 Net Properties 则 为网络类指定具体的网线，即将具 体的网线加入到网络类中去。单击每一条网线的属性，从 下拉列表中选择指定网络类的类名，Apply 之后就将该网线加入到指定的网络类中去了。当然，这里也可以为网线设置一些其它的属性，例如布线最大长度或最大延迟，差分对 走线以及最大允许的窜扰值等。下面我们就可以进行布局器件布局 Mentor 不允许随意从封装库中提取封装并放在板上，而必 须和原理图设计一致。 在板边框放置完之后，可以通过执行 Place 菜单下的 Place Parts and Cells… 来放置 器件封装，这时系统会自动进入布局环境，并出现 Place Parts and Cells 对话框，这里有两 种方法放置器件，一种是直接在 PCB 设计中放入器件，另一种是 通过和原理图的交互来进行放置。 这里我们对直接放置进行说明。选择 Unplaced 选项并在 Criterion 中选择 Ref Des 来显示未放置的器件。 通过 Include All 或 Include Selected 键可将器件放入 Active 栏中，处于 Active 栏中的器件才可以放入 PCB 板中。 Active Layer：允许布局的器件层Active angle：当前器件放置时的旋转角度 Action：放置还是从板上删除器件(Place、UnPlace 或是 Find) Method；手工放置还是依次放置(Manual 或 Sequence) 在 Active 中选择器件后，按 Apply 键即可在板框内放置器件。 器件全部放置到板上之后，可以选择器件进行移动，旋转等操作。Route (布线) 单击 Route Mode 按钮即可进入布线模式。布线模式Expedition 中布线可分为(Interactive Route)交互式布线和(Auto Route )自动布线。交 互式布线包含 Plow(单根走线)， Multi-Plow(组线走线)，Route(简单走线)，Tune(匹配走线)。Plow AutoRouteMulti-PlowRouteTune通常对一些电源、地线以及有些特殊要求的走线要先用交互式走线，然后对剩余的网线用自 动走线。敷铜层及敷铜产生敷铜区域 从菜单中选择 Route à Planes à Place shape，系统会自 动进入绘图状态并出现 Properties 对话框，这时你已处于放置敷铜 区域的状态。在 Layer 栏中选择所要放置敷铜区域的层， Net 栏指定了敷 铜的网线属性， Hatch Type 为填充模式。 设置完之后，就可以在 PCB 板上用绘图方法来画出敷铜区域。当然，在绘制敷铜区域时，系 统会自动加亮所属网线、过孔和焊盘，在多敷铜区域进行分割时可以以加亮的走线、过孔和焊盘为 依据。 敷铜处理 敷铜区域放置后，我们可以执行 Route à Planes à Processor 来进行区域敷铜。 具体设置请参照 Help。设置完成并确认之后，系统就绘自动进行敷铜。 Post Processing (后处理) 后处理可以产生加工印制板所需的光绘数据(Gerber)以及钻孔数据。 丝印数据的产生 执行 Output -& Silkscreen Generator…会出现一个对话框，其中你可 以选择生成顶层或底层丝印数据，并且在 Top side silkscreen for selected cell types 和 Bottom side silkscreen for selected cell types 中选择所要生成丝印 的数据类型。通常我们为顶层生成丝印数据，丝印 类型可以包括 silkscreen Reference Designator Top(顶层参考标号)， silkscreen Outline Top (顶层器件边框)以及 Board Outline(板边框)。 设置完成后，OK 即可生成丝印数据。这个数据以后要包含在光绘数据中。钻孔数据执行 Output-&Nc Drill…就会出现 Nc Drill Generation…对话框，OK 后系统会自动生成钻孔数 据。光绘数据的产生执行 Output -& Gerber… 就会出现 Gerber Output 对话框。 Parameters 栏用于指 定所要生成光绘数据的文件， Contents 栏用于确定每一个 文件所 包含的内容。按下 Process Checked Output Files 后即可 生成光绘数据。Central Library 即中心库的操作Expedition 的所有库数据都是由中心库进行管理的。它把整个库按 Symbol、Part Database Cell 和 IBIS 进行分区管理，其管理层次如下：中心库符号库符号库 1符号库 2Part Database 库分区Part Database 库 1 Part Database 库 2Cell 库分区Cell 库 1 Cell 库 2 Cell 库 nIBIS 库分区Symbol 库文件名后缀：slb Part Database 库文件名后缀：pdb Cell 库文件名后缀：cel Ibis 库文件名后缀：ibs 既然中心库管理 Expediton 的库数据，那么如何新生成一个用户自己的中心库呢？中心库的产生1、调用 Library Manager 执行 Start -& Programs à Mentor2000à Library Manager 2、在 Library Manager 中执行 File à New，系统会弹出 Select a new central Library 对 话框，选择一个已有的空目录作为中 心库的目录。 3、确认后即在空目录中生成中心库的 层次目录。LibraryPart DatabaseSymbolCellIbis ModelPadStacksLayout Template中心库的设置 1、执行 Edit à Property Verification 这其中的设置通常情况下可以不动，它主要是决定设计类型的。例如：PCB 设计，Analog 设计或系统设计。 2、执行 Edit à Partition Editor 该命令以分类形式显示 当前各分区的库文件及所含库 数据的大小。你可以通过系统 提供的 New Partition 命令来为 当前中心库产生新的库文件(包 括符号库，封装库，元件数据 库及 Ibis 模型库)，也可以删除库文 件。 中心库编辑器 一旦为中心库生成好各类型的库文件，就可以通过库编辑器来为这些库文件产生新的库数据 并对已有库数据作出修改。 符号库编辑器 执行 Library Manager 中 的 Symbol Editor，系统会进入 原理图符号编辑器。此时你要选择符号库文 件以便向其中加入新的符号。 执行 FileàOpen，在 Partition Open 输入栏中用下拉 列表选择一个符号库文件，确 认后出现 该库文件所含符号库的数据列表，双击符号名后即可打开该符号进行编辑。 符号库文件已经打开了，我们可以为其新产生一个符号。此时，可以执行 File à New à Symbol ，系统会弹出 Symbol New 对话框，选择符号类型并键入符号名后即进入符号编辑 状态。 Expedition 中符号是由 Pin(管脚)和图形组成的，图形显示了符号的轮廓，管脚与外部信号进行连接。 所以，可以用绘图工具画出符号的轮廓，并在适合的位置加入管脚。绘图可以用 Placeà Line ， Place à Rectangle 等命令进行，放置管脚要用 Place à Pin 。 管脚放置后要加入属性，其属性有&Pin name& (管脚名)，&Pin number& (管脚号)及&Pin Sequence& (管脚序号，用于模拟电路设计)。要为管脚加入属性，我们可以双击管脚，这时系统会弹 出该管脚的属性框，在 Text 栏中，下拉 Type 列表，从中选出&Pin Name&，同时在 Value 栏中为管脚指定一个管脚名， 同理可加入&Pin number&及&Pin Sequence&对于管脚而言，&Pin name&必须指定管脚名，而&Pin number& 及&Pin Sequence&可以指定，也可以不指定。 图形及管脚都放置完后，就要为整个符号加入属 性。此时，你可以双击空白处，系统会弹 出 Properties 对话框，在 Text 栏中按照管脚加入属性 的方法为符号加入如下属性：&Part Name&，&Part label&，&Ref Designator&，&Instance Name&。其中 &Part Name&，&Part number&，&Ref Designator&及 &Instance Name&是必须的，此时你可以指定&Part Name&，&Part number&的具体值，而&Instance Name& 则是当符号放入原理图中时系统自动分配， & Ref Designator&是做 Project Integration 时由 PCB 反标注 的。 指定完符号属性后，可以用 File à Save 将它存储起来。 封装库编辑器 在 Library Manager 中 单击 Cell Editor 即可进入封装生成器。在 Partition 下拉列表 中选择一个封装库文件，此时在 Package cells 部分会出现该库文件现有的封装。 按一下 New Cell 按钮就会出现封装生成向导。当 Create New Cell 激活 时，就应在 Cell Name 栏中给出封装名；当 Create Cell from PDB data 被激 活时，你就要从 Undefined Cell 列表 中指定一个封装。 接着必须给出封装管脚 数，PCB 设计的层数， 封装所属类型已及安装类型。给定这些参数后，按 Next 就会出现 Place Pins 对话 框。在此必须为每一个管脚指定其所有的 Padstack 名(焊盘堆) 。下一步就是要在封装编辑器中放入管脚。 放置管脚有两种方法，一种是参数化放 置，即按照 Pin Sequence 中指定的放置顺序 以及 指定的行、列数和间距进行放置。另一种是模 板放置(Pattern Place)，此时你可以在 Pattern type 下拉列表中指定一种封装类型，并在下方 出现的图形中 填入一些具体的间距值，然后按 Place，系统 会自动按指定封装管脚的排列顺序及间距将管 脚 放入封装编辑器中。 然后在 Cell Editor 中执行 EditàPlaceàPlacement Outline 及 EditàPlace àsilkscreen Outline 为该封装加入封装外形及丝印边框。同理放入 silkscreen Part number 和 silkscreen Ref Des 。存盘后就完成了封装的制作。Part Database Editor (元件数据库编辑器)在 Library Manager 中单击 Part Database Editor 即进入元件数据库编 辑器。在 Partition 下拉到列表中选择一 个元件数据库文件名，此时在 Parts listing 部分会显示该元件数据库中已 有的数据。 按 New 键后会在 Part listing 中会出现一空白行，其中&Part number& 和&Part name&默认 &new&。 指定&Part Name&与&Part number& 具体的参数。在&Reference des prefix& 中给出参考标号前缀后，单击 Pin Mapping 键后进入 Pin mapping 对话框。 在 Assign Symbol 栏中单击 Import 键，即出现 Import 对话框。在 Symbol 栏 中从指定符号库文件中选择一符号名，同时在 Cell 栏中也选择一指定封装名，接着在 Symbol 栏中的 Import options 部分选择 Create new gate information ,并在 Create gate options 中指定 cell 所封装的符号数目， 并选择 Include Pin properties 。如果符号管脚上定义了&Pin number&，那也可选择 Include Pin number mapping 。 这时在下方的 Physical 栏 中就可进行 Pin name 和 Pin number 的对应。确认后即完 成一个元件的对应，即一个原理 图符号和一个封装通过元件数据 库进行对应。 右图所示为 Import Symbol and Cell 对话框下图所示为管脚名和管脚号的对应。Padstacks Editor (焊盘堆编辑器)在 Expedition 的封装编辑器中，每个管脚其实就对应着一个 Padstack，对于通孔管脚而言， 该 PadStack 除了包含孔之 外，还要包含每一物理层上 所对应的焊盘，而表面贴器 件的管脚，其 Padstack 仅 包含顶层或顶层及其它一些 物理层上的焊盘。 通常而言，做一个新 的 Padstack 所需要的元素 有孔和焊盘(依各物理层不同 而不同)。 先介绍一下 Hole(孔) 的产生。在 Padstack Editor 选择 Holes 栏，单击 Names 栏中的 new ，会在 Hole Name 列表的最下 方出现一默认的孔名 Rnd 。我们可以通过选择 Hole size-Finished 中的&Round&、&Square&和&Slot& 来确定孔的几何尺寸及公差。单击&Hole name&可以修改孔名。 File-&Save 之后即已生成指定的孔。 切换到 Pads 栏，同样在 Names 栏中按 new 键。此时在 Pad Names 列表的最下方出现一 默认名为&Round&的焊盘名，在右方的常用焊盘形状列表中选择一种焊盘外形，Pad Parameters 栏用于为指定形状的焊盘给出具体参数值。 Hole 和 Pads 做好后，我们就可以用它们生成 Padstack 了。此时我们可以切换到 Padstack 栏。单击 Padstack Name 中的 New 键，会在 Padstack Names 列表的最后出现一默认名为&new&的 Padstack 名。指定 Padstack 名之后，要在右边 Properties 栏中指定 Padstack 的类型。然后，将 Available Pads 中所列焊盘填入 Pads 栏中，即为各物理层指定焊盘。若是通孔 Padstack 还需在 Available holes 中指定一给定大小的孔名。这样，一个完整的 Padstack 就完成了。Library Services(库数据输入/输出)在 Library Manager 中单击 Library Services，会出现一对话框。它有 Parts、cell、 Symbols、Padstack 和 Ibis Models 五个部分。Operation 中选择输入/输出数据，数据 输入/输出到一个中心库还是一个 ASCII 文件。 Import from/Export to 指定输入/输出数据的库名或 ASCII 文件名。根据所指定操 作，可以在左右的两个库文件之间进行数据的输入和输出。 特别提到一点，如果输入或输出的 数据是元件数据库，则会一起进行相应的 符号，封装及 Padstack 的输入和输出。
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