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layout-placement

设计与创作

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更新于 10-28 16:16

技能介绍

用途

layout-placement 用于 KiCad 电路板的元件布局(placement)。布局决定了布线能实现的大部分结果:元件放错位置会导致走线过长、电流回路过大或焊盘不可达,后续布线无法弥补。良好的布局让每个承载快速变化电流的连接都有短而直接的路径,为其他连接保留通道,并以零错误通过布局 DRC( courtyards、间距、板边)。

该技能为实验性,基于少量小型 Nordic QFN 基准板开发,尚未通过电气、射频或制造签核。其脚本在简单规则下检查布局几何;当脚本结果与数据手册或厂商参考布局不一致时,应遵循数据手册和参考。

主要能力

  • 从原理图和网表读取每个元件的职责及其服务的引脚或元件。
  • 使用脚本 scripts/run.sh pin_sides.py <board> <IC> 打印每个引脚在封装上的边和位置。
  • 先放置并锁定机械固定元件,再根据引脚去向选择大型 IC 的旋转和位置。
  • 按连接对距离的容忍度排序放置:高频路径、去耦电容、时钟元件、大容量电容、串联电阻、磁珠、上拉电阻等。
  • 使用 scripts/local_search.py --conflicts 查找占用关键位置的元件并移动容忍距离的元件。
  • 使用 scripts/group_search.py 对竞争同一区域引脚的多个元件尝试顺序和位置。
  • 使用 scripts/placement_audit.py 测量 IC 引脚到其元件的距离,检查有序链(RF、滤波器)、厂商强制焊盘到引脚连接、每个 shunt 的节点焊盘是否在线或需要多长分支。
  • 使用 scripts/route_check.py 在顶层按两种顺序布线所有局部连接,再布线离开区域到板边的网络,检查可布线性。
  • 保存进度到配置的板文件:从项目根目录的 .backplane.json 解析规范路径(project 或显式 pcb),每组有意义的工作后即使未完成也保存到该确切文件,使用 SaveDocument 或 --save;读回保存路径并用 viewer_show 显示,验证查看器和历史引用该保存文件,报告任何不匹配。保留 <native-filename>.backplane.json 伴随文件。备份/中间文件分开保存;验证任何暂存输出并用备份提升回主文件。一个写入者拥有规范板文件;替代文件需要明确的实验请求。

使用方式

  1. 阅读电路:从原理图和网表写下每个元件的职责及其服务的引脚或元件。典型职责包括去耦电容、大容量电容、开关稳压器、晶体或谐振器、RF 链(pi 或 T 网络)、输入滤波器或 RC、电源间磁珠或链接、连接器/按钮/LED、上拉/串联端接。使用原理图给出的元件,不添加额外元件。
  2. 固定不可移动元件,然后定向 IC:先放置并锁定机械固定元件,再根据引脚去向选择每个大型 IC 的旋转和位置。
  3. 按连接容忍距离排序放置:依赖最短连接的元件先放,同时引脚周围空间空闲。
  4. 保持每个焊盘可达:为信号留出通道,保持细间距行前方区域空闲,为接地焊盘提供过孔位置,避免 courtyards 重叠,将元件与其引脚成一线(径向)放置。
  5. 检查、查看、修复:每组元件后保存并运行 kicad-cli pcb drc,修复所有 courtyard、间距和边缘错误;运行 scripts/placement_audit.py 测量距离;运行 scripts/route_check.py 检查可布线性;渲染板并检查链顺序和阻挡引脚的元件。

适用场景

适用于 KiCad 电路板的元件布局阶段,尤其是包含开关稳压器、晶体、RF 链、去耦电容等对布局敏感电路的板。技能中列举了常见出错情况:相邻引脚上的元件、开关引脚和稳压引脚相邻的稳压器、RF 匹配网络(pi 或 T)、跨两个 IC 引脚的两引脚元件(晶体、飞跨电容)等。

限制

  • 该技能为实验性,未通过电气、射频或制造签核。
  • 脚本仅在简单规则下检查布局几何;当脚本结果与数据手册或厂商参考布局冲突时,应遵循数据手册和参考。
  • route_check.py 是简单网格布线器;一种顺序失败的逃逸仍可弯曲、换层或从另一边缘离开,两种顺序都失败的逃逸是未解决而非不可能。
  • 匹配本身仍需厂商调谐或测量。
  • 其他具体功能、收费、价格、平台、效果或使用步骤在提供的资料中暂未提供。