元件上板及封装优化方案

①在主菜单中依次单击“文件（F ）”→“New”→“PCB”，在工程EP2C5T144C8.PrjPcb 中新建PCB 文档，命名为EP2C5T144C8.PcbDoc，如图4.91 所示。

②选中EP2C5T144C8.SchDoc 文档，单击鼠标右键选择对文档进行编译，如图4.92 所示。

图4.91　新建EP2C5T144C8.PcbDocB 文档

图4.92　对EP2C5T144C8.SchDoc 进行编译

③选中EP2C5T144C8.PrjPcb 工程，单击鼠标右键选择对工程进行编译，如图4.93 所示。

图4.93　对工程EP2C5T144C8.PrjPcb 进行编译

图4.94　导入工程变化

图4.95　工程更改对话框

图4.96　器件检测界面

图4.97　器件检测错误信息显示界面

④导入元件网表到PCB。在主菜单中依次单击“设计（D）”→“Import changes from EP2C5T144C8.PrjPCB”，如图4.94 所示；启动“工程更改顺序”对话框，如图4.95 所示。单击图4.95 所示界面中的“执行更改”按钮后，软件首先进行元件及其连线网络检测及添加（如图4.96 所示），可以将原理图中所有属性正确的元件封装及相关管脚连接网络添加到PCB 板框外。在图4.96 的下方有一个选择项“仅显示错误”勾选后，“工程更改顺序”对话框中还可以报告所有错误信息，如图4.97 所示。

在图4.96 所示的对话框中单击【关闭】按钮，可以得到如图4.98 所示的PCB 板框外所有元器件封装及相应的预拉连线；在图中还可以看见软件一共生成4 张“Room”，每一张“Room”代表一张子图。

图4.98　元件网络预拉生成图

图4.99　power.SchDoc

图4.100　power.SchDoc 中的元器件

图4.101　电容C5 元件属性

现在观察一下power.SchDoc 文件中的电容，如图4.99 所示，这个图中有许多电容元件，光是3.3 V 与地之间的电容就有10 只。这些电容的封装均为过孔式，如图4.100 所示。这些器件本身没有什么问题，但是在设计上有缺点。原因是这些电容体积太大，根据器件有效滤波的规定，EP2C5T144C8 器件不管是端口电源还是内核电源都应该有有效电容进行滤波，且一定在相应的电源和地附近进行；EP2C5T144C8 有144 个管脚，要想在布线上达到良好的滤波效果，就必须将电容的封装改成贴片式的。常用的电容中，0.01 μF 可能的封装有0603、0805 ；10 μF 的封装有3216、3528、0805 ；100 μF 的有7343；320 pF 封装有0603 或0805 ，那么选择哪些封装比较好呢？ 电容本身的大小与封装形式无关，封装与标称功率有关。贴片的封装主要有：0201 配1／20 W、 0402 配1／16 W、 0603 配1／10 W、0805 配1／8 W、1206 配1／4 W。电容电阻外形尺寸与封装的对应关系是：

电容尺寸越小，价格越高，因此在这里可以将所有的电容封装均改为C0805。由于对电阻来说，本设计中使用的也是过孔式，所以也建议改为贴片式，封装均采用J1⁃0603。(www.xing528.com)

⑤元件封装的修改。在原理图power.SchDoc 中选中C5元件，双击，打开元件属性对话框，如图4.101 所示。在对话框右下方的模型属性中，封装属性为RAD⁃0.3，这是需要修改的。单击下方的【ADD】按钮，进入图4.102 所示添加新模型对话框，再单击【确定】按钮，进入图4.103 所示封装修改对话框。在图4.103 所示对话框中依次单击“封装模型”→“名称”改为“C0805”，然后单击【确定】关闭对话框，这时可以看见元件属性中封装改为“C0805”，如图4.104 所示。接下来将所有的这张子图上电容元件封装均改为“C0805”，并编译，重新生成导入元件网表到PCB，生成元件网表如图4.105 所示。

图4.102　添加新模型对话框

图4.103　封装修改对话框

图4.104　修改后的封装

图4.105　封装改后的元件网表

图4.106　主芯片上板

⑥元件上板。首先将核心芯片拖入电路板，如图4.106 所示。但是由于元件这种放置方式在布线时不好走线，于是需要调整该元件的放置方向。在该元件上单击鼠标右键，如图4.107 所示，在右键菜单中选择“特性”，打开元件特性对话框，如图4.108 所示。将对话框中左上角的“旋转”框设置为45°，单击【确定】按钮，关闭该对话框，元件的放置如图4.109所示。

图4.107　查找元件的特性菜单

图4.108　元件特性对话框

图4.109　元件方向更改后的状态

图4.110　元件的上板放置

其余元件封装放置方式按照图4.110 所示进行调整。放置原则是：电源放置在整个板子的左边，分别由电源经过稳压电路生成3.3 V 和1.2 V。板子中间是核心芯片，上下4 个20 脚接口，便于接外围电路模块。板子的右边是程序下载部分，支持芯片在线编程（JTAG 和ASP两种模式）。当然，主控芯片的底层放置了很多的电容，这样就可以保证对芯片电源的有效滤波，同时可以解决布线空间不足的问题。

此图元件元件布局的依据主要是：

•总的连线尽可能短，关键信号线最短，采取分模块布局比较合理。

•交叉线最少，过孔最少，因此可根据信号流向的模块相近原则布局。

•模拟信号与数字信号分开，减少干扰的影响。

•按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近集中原则。

•遵照“先大后小，先难后易”等的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。

•IC 去耦电容的布局要尽量靠近IC 的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短。

•发热元件不能紧邻导线和热敏元件；高热器件要均衡分布。

提示：如果元件上板后，所有元件都是绿色的，而且在元件的放置过程中，已经保证提供了元件空间的有效安全间距，还不能解决问题，可在主菜单中依次单击“工具”→“复位错误标志”，这样在不知道问题具体出在哪儿的情况下，就可以暂时解除布线规则冲突带来的困扰。