В системе проектирования печатных плат Eagle полигоны используются для создания больших участков меди на плате, где не требуется прокладывать отдельные токопроводящие дорожки для сигналов. Чаще всего такие участки медной фольги электрически соединены с общим проводом питания схемы (земля, ground, GND). Иногда полигоны используются для создания широких шин питания (см. пример ATX Breakout Board [2]). Здесь приведены рекомендации по использованию и настройке полигонов (перевод статьи [1]). 

[Как использовать полигоны]

1. В редакторе печатной платы (PCB) кликните на кнопку с пиктограммой полигона: 

2. Убедитесь, что на верхней плашке меню для полигона выбран нужный слой. Например, для полигона на слое Top (верхняя поверхность платы) цвет слоя будет красный, для Bottom (нижняя поверхность платы) цвет слоя будет синий. 

Примечание: слой полигона можно поменять позже через его диалог свойств Properties. 

3. Нарисуйте на плате контур будущего полигона. Убедитесь, что контур получился замкнутый, иначе при генерации файлов Gerber будут проблемы. 

Новый полигон получит штриховой контур (как на последней картинке), и его внутренняя часть останется незакрашенной. 

4. Кликните на кнопку Ratnest: 

После этого полигон будет залит медью - как он будет выглядеть на готовой плате (то же самое можно проделать, если выполнить консольную команду rat). 

Полигон получен. Давайте теперь рассмотрим несколько способов его настройки. 

[Имя полигона]

Name. Иногда полезно сделать полигон частью существующего проводника или электрической цепи. Например, Вы захотели усилить дорожку силового питания. Для этого нужно нарисовать контур полигона прямо поверх усиливаемой дорожки (картинка слева).

После выполнения команды Ratnest от нового полигона остались только маленькие островки (картинка посередине). Это потому, что полигон еще не подключен к цепи усиливаемого проводника.

Для того, чтобы подключить полигон к той цепи, которой хотите (в данном примере нас интересует цепь VUSB усиливаемого проводника), сделайте правый клик мышью на край полигона, и выберите Name. В появившемся окошке диалога убедитесь, что выбран вариант "this Polygon", и в поле ввода "New name" введите имя цепи, к которой Вы хотите подключить полигон. 

Кликните OK.

[Свойства полигона]

Сделайте правый клик на край полигона, и выберите Properties. Откроется диалог "Polygon properties". Здесь можно настроить параметры полигона. Красными рамочками выделены наиболее важные свойства полигона.

Width. Это ширина линии периметра полигона. Эта линия видна, когда Вы рисуете полигон, или когда перетаскиваете его края. Ширина влияет на некоторые параметры, описанные далее. 

Pour. Здесь можно выбрать 2 варианта заливки полигона - сплошной (solid, такой вариант заливки используется чаще всего) или штрихованный (hatched). 

Когда выбран вариант hatched, то параметр Width будет влиять на ширину линии штриховки. Расстояние между линиями настраивается свойством "Mesh Distances". 

Isolate. Это зазор (clearance) между полигоном и соседними объектами, такими как другие проводники, выводы деталей или другие полигоны. 

Не указывайте здесь слишком малые зазоры. Малая ширина зазоров приводит к электрическим замыканиям после травления. 

Rank. Этот параметр задает приоритет полигона, когда его область будет пересекаться с другим полигоном. 

Чем меньше назначен Rank, тем больше у этого полигона будет приоритет, что можно увидеть на рисунке выше. Если Вы используете заливку всей платы медью, соединенной с землей (ground fill), то убедитесь, что у неё Rank больше, чем у всех полигонов, которые имеются на плате (чтобы остальные полигоны могли быть нарисованы отдельно, с изоляцией). 

Thermals. Здесь задается наличие термобарьера в точке пайки (pad) или на переходном отверстии (via). 

Когда использование термобарьеров включено, то контактная площадка для пайки будет соединена с полигоном тонкими линиями фольги, которые будут расходиться от центра площадки в 4 направлениях. Термобарьеры упрощают процесс пайки, потому что проще прогреть место пайки до температуры плавления припоя (тепло не будет рассеиваться быстро). Запрет термобарьеров приведет к тому, что контактная площадка будет соединена с полигоном напрямую. Чаще всего термобарьеры оставляют включенными, за исключением тех случаев, когда полигон используется как теплоотвод для активного элемента с большим рассеиванием мощности (например, линейный стабилизатор напряжения), или когда нужно максимально уменьшить электрическое сопротивление точки контакта с полигоном. 

[Как использовать заливки]

Ground plane - заливка медью, соединенная с общим проводом питания (GND). Такая заливка автоматически соединит все заземленные выводы компонентов на плате, что упрощает трассировку проводников. Это также улучшает экранирование, увеличивает стойкость всей конструкции к помехам. Как сделать заливку: 

1. Нарисуйте полигон (например, по всему контуру платы).

2. Дайте ему то же самое имя, как и общий провод на схеме (обычно это имя GND).

3. После добавления деталей и проводников выполните команду ratnest. Все детали, у которых выводы соединены с цепью GND, автоматически получат соединение с заливкой. 

Power plane - по сути то же самое, что и ground plane, отличие только в том, что эта заливка соединена не с шиной земли, а с шиной питания. Обычно power plane создается для проводников, которые должны иметь малые сопротивление/индуктивность, и/или которые проводят большой ток. 

Питание чипа несколькими напряжениями. Использование нескольких полигонов для питания под корпусом чипа - хорошая практика, особенно для микросхем логики CPLD и FPGA. 

Хотя здесь могут проходить и другие проводники, концентрические полигоны в виде буквы C дают и хороший доступ к силовому питанию, и некоторую свободу для прокладки остальных сигнальных трасс.

[Как удалить ненужные участки меди заливки]

Иногда остаются ненужные участки меди от заливки. Они могут быть как изолированными (как на примере ниже), так и подключенными к своей цепи Name. Как эти ненужные участки меди можно удалить?

Точная прокладка полигона. В некоторых случаях можно просто точнее нарисовать контур полигона, чтобы эти участки платы не попадали на полигон.

Orphans. Полигон автоматически удерживает зазор от проводников других сигналов, которые не принадлежат к его цепи Name. Поэтому может получиться так, что какой-то участок полигона окажется изолированным от основной цепи электрической схемы, которая задана в имени полигона Name. Удаление таких неподключенных участков можно задать параметром Orphans. Вы наверное заметили что в диалоге свойств полигона есть такой параметр, который мы не рассмотрели. Он задает удаление тех участков полигона, которые остались не подключенными к своей цепи.

Если задать параметр Orphans = Off (по умолчанию), то эти изолированные зоны полигона будут автоматически удалены. Если задать Orphans = On, то эти изолированные кусочки меди останутся. Если полигону присвоена какая-то своя отдельная цепь (так может произойти, если Вы не присвоили имя полигону Name, так что полигон оказался не принадлежащим ни к одной цепи схемы), которая изолирована от других электрически соединенных объектов, то все части полигона останутся нетронутыми, независимо от установки параметра Orphans.

Слои xRestrict. В Eagle есть 2 специальных слоя tRestrict и bRestrict (относящиеся к верхней и нижней поверхностям платы Top и Bottom соответственно, см. [4]), графика в которых может ограничить площадь заливки. Если нарисовать в этой области площадку, то она не будет залита медью полигона. Это очень полезно, к примеру, когда Вы не хотите иметь фольгу под металлическим корпусом кварцевого резонатора.

[Ссылки]

1. HOW-TO: Polygons and ground fills for PCBs in Eagle site:dangerousprototypes.com.
2. ATX Breakout Board site:dangerousprototypes.com.
3. Eagle: как сделать выходные файлы для фотоплоттера (GERBER) и для сверлильного станка (EXCELLON).
4. Eagle: назначение предопределенных слоев редактора печатной платы PCB Layout (файл *.brd).