PCB布線(xiàn)

2020-08-13

長(cháng)期以来，将原理(lǐ)图网络转换為(wèi)印刷電(diàn)路板上的物(wù)理(lǐ)走線(xiàn)一直是布局工程师的职责。过去这通常是手动完成的，设计人员会在网格状的聚酯薄膜片上以放大的尺寸绘制和重新(xīn)绘制電(diàn)路。准备就绪后，这些電(diàn)路图将用(yòng)不透明的胶带覆盖并进行光还原处理(lǐ)，以创建所需的制造工具。多(duō)年以来，对新(xīn)電(diàn)子产品的性能(néng)要求迫使人们不得不使用(yòng)无法通过胶带准确创建的较小(xiǎo)的板元件。加上许多(duō)其他(tā)原因，迫使電(diàn)路板设计发展到了新(xīn)的水平。进入PCB设计CAD系统。

随着这些系统的引入，实现了许多(duō)新(xīn)的好处。首先，设计人员可(kě)以从原理(lǐ)图数据自动转换為(wèi)布局数据，而无需手动输入電(diàn)子表格的连接性。另一个优点是，可(kě)以自动检查并维护電(diàn)路板上物(wù)體(tǐ)之间的间隙容差，例如走線(xiàn)到走線(xiàn)或走線(xiàn)到焊盘。在胶带固定板上，估计了这些间隙，如果需要，可(kě)使用(yòng)Exacto刀(dāo)修整一点胶带，以留出更多(duō)空间。

使用(yòng)PCB设计CAD工具，生产的工作量呈指数增長(cháng)。但是，一切都变了，不久，不断发展的電(diàn)子技术开始需要越来越多(duō)的PCB设计工具，尤其是在布線(xiàn)领域。

在印刷電(diàn)路板布局中将迹線(xiàn)连接在一起可(kě)能(néng)会很(hěn)有(yǒu)趣。有(yǒu)时，将線(xiàn)迹拖拉并钩在一起以完成蚊帐甚至是导流的。但是，越来越多(duō)的允许以最少的规则进行基本布線(xiàn)的更简单的電(diàn)路板设计正在消失。代替仅连接点，高速设计规则，严格的制造要求和其他(tā)约束需要更多(duō)的关注。

这是设计人员现在面临的一些電(diàn)路板布線(xiàn)挑战：

缩短设计时间：為(wèi)了保持竞争优势，需要尽可(kě)能(néng)减少電(diàn)路板的设计时间。另外，必须将電(diàn)路板旋转保持在最低限度，以减少原型设计费用(yòng)。这给设计人员带来了更大的压力，使他(tā)们不得不在第一时间正确完成布線(xiàn)。

多(duō)种设计约束：一次，板上的每个网络都具有(yǒu)相同的走線(xiàn)宽度和间距规则，但電(diàn)源和接地除外，后者必须更宽。设计规则的这种非常简单的用(yòng)法现已被用(yòng)于多(duō)个网的不同宽度和间距规则所取代，在某些情况下，还用(yòng)于板的不同區(qū)域。

分(fēn)析期望：為(wèi)了第一次正确完成跟踪路由，布局设计人员需要提前知道如何配置他(tā)们的设计。除PCB布線(xiàn)工具外，这还需要仿真和分(fēn)析工具。

复杂的路由要求：当今高速板上的许多(duō)路由都需要特定的路由模式或拓扑。例如，较旧的DDR内存路由需要使用(yòng)T拓扑路由模式，而DDR3和DDR4需要逐终端终止拓扑。除此之外，还有(yǒu)必须一起布線(xiàn)的差分(fēn)对，必须配置為(wèi)匹配板层堆叠的受控阻抗線(xiàn)以及许多(duō)其他(tā)要求。

要成功地布線(xiàn)印刷電(diàn)路板，您需要的不仅仅是高级布線(xiàn)功能(néng)。布線(xiàn)在您放置一条轨迹之前就已经开始很(hěn)久了，因此，我们将从PCB设计工具还应该具有(yǒu)的其他(tā)一些重要功能(néng)开始列出该清单：

電(diàn)路仿真：SPICE工具不仅可(kě)以通过在构建原型之前揭示设计问题来使设计更快地推向市场，而且还可(kě)以帮助您进行布線(xiàn)。大多(duō)数高速，高密度设计的走線(xiàn)布線(xiàn)都紧密地包装在一起。这对于信号定时，阻抗控制和许多(duō)其他(tā)原因都是必不可(kě)少的。但是，当您不得不撕裂并重新(xīn)路由被错误捕获的跟踪时，它可(kě)能(néng)会使整个设计失去平衡。使用(yòng)電(diàn)路仿真工具，您可(kě)以从一开始就使用(yòng)正确的原理(lǐ)图数据。

组件放置有(yǒu)助于和检查：正确地路由跟踪始于正确放置组件。这意味着需要注意部件之间的适当间距，電(diàn)路板必须通过可(kě)制造性检查，并且信号路径必须得到优化。与電(diàn)路模拟器一样，必须精简布線(xiàn)以纠正组件放置问题，这会对您承受不起的整个设计产生连锁反应。

设计规则和约束：您不仅需要控制多(duō)个网络和區(qū)域的走線(xiàn)宽度和间距，而且还需要管理(lǐ)许多(duō)其他(tā)设计参数。约束管理(lǐ)器，如上面PCB设计工具的Cadence系列所示，将使您可(kě)以控制设计和電(diàn)气的所有(yǒu)物(wù)理(lǐ)属性。您可(kě)以设置走線(xiàn)長(cháng)度，長(cháng)度匹配，差分(fēn)对以及许多(duō)其他(tā)规则和约束。

分(fēn)析工具：在分(fēn)析路由的有(yǒu)效性之前等待构建原型，就像在马逃跑后关上仓门。最佳的设计过程是与PCB设计系统中的嵌入式分(fēn)析工具配合使用(yòng)，以在布線(xiàn)时检查信号和電(diàn)源完整性。这样，您就可(kě)以在工作时进行实时更正，而不必稍后重新(xīn)设计電(diàn)路板。

有(yǒu)了这些功能(néng)，您就可(kě)以很(hěn)好地进行電(diàn)路板布線(xiàn)。以下是一些最有(yǒu)用(yòng)的路由工具：

手动交互式路由：无论如何，您将始终需要手动连接一些跟踪。您的设计工具应允许使用(yòng)各种编辑选项轻松完成此操作，以补充您的工艺路線(xiàn)。

幻灯片路由：要快速清理(lǐ)痕迹，抓住痕迹片段并将其拉到所需位置的能(néng)力非常宝贵。更好的是，它将在滑动时将其他(tā)设计对象（例如通孔和走線(xiàn)）移开。

扇出布線(xiàn)：也称為(wèi)逸出布線(xiàn)，此自动功能(néng)可(kě)以通过快速将迹線(xiàn)从高引脚数的零件中拉出并将其连接至过孔而大有(yǒu)帮助。

差分(fēn)对布線(xiàn)：差分(fēn)对必须在布線(xiàn)对之间以一致的间距布線(xiàn)。这些路由器与设计约束中针对線(xiàn)宽和间距值设置的差异对规则结合使用(yòng)。

总線(xiàn)路由：这是另一个有(yǒu)用(yòng)的功能(néng)，您可(kě)以在其中捕获一组跟踪并将它们一起路由。

自动路由：自动路由可(kě)以采用(yòng)多(duō)种形式，从单迹線(xiàn)路由到完整批量自动路由，可(kě)以根据用(yòng)户的需要路由整个電(diàn)路板。

迹線(xiàn)调整：这些路由器还可(kě)以与设计约束条件结合使用(yòng)，并在迹線(xiàn)中添加较小(xiǎo)的蛇形線(xiàn)段，以增加其总長(cháng)度。

清理(lǐ)路由：有(yǒu)很(hěn)多(duō)工具可(kě)以清理(lǐ)您板上的路由。有(yǒu)些会斜切痕迹的角落，而另一些会消除不必要的微动和分(fēn)段。您还可(kě)以在连接到过孔的迹線(xiàn)中添加泪滴功能(néng)，或者对布線(xiàn)进行光泽处理(lǐ)以使其更具表现力。