模拟電(diàn)路的前5种PCB设计指南

2020-07-01

在设计较小(xiǎo)的印刷電(diàn)路板时，网络组织不会像较大的電(diàn)路板那样成為(wèi)大问题。使用(yòng)100个网或更少的网，通常可(kě)以跟踪重要信号。而且，電(diàn)源和地線(xiàn)通常很(hěn)容易从人群中脱颖而出。 

但是在较大的设计上，它可(kě)能(néng)会变得有(yǒu)些混乱。您可(kě)能(néng)正在处理(lǐ)電(diàn)路板上不同區(qū)域具有(yǒu)不同连接要求的多(duō)个電(diàn)源和接地网络。也可(kě)能(néng)会有(yǒu)数据和地址总線(xiàn)将从分(fēn)离中受益，以帮助针对特定的路由模式识别它们。对于其中有(yǒu)成千上万个网络的電(diàn)路板，如果没有(yǒu)工具的帮助，通常无法跟踪所有(yǒu)各种网络细节。

高速设计使问题进一步复杂化。除了多(duō)个電(diàn)源和接地网以及数据和地址总線(xiàn)，您还需要解决以下问题：

1、受控阻抗線(xiàn)。

2、时钟和其他(tā)敏感信号。

3、可(kě)能(néng)需要以特定長(cháng)度进行路由的网组。

4、具有(yǒu)特定路由拓扑要求的网。

5、差分(fēn)对路由。

所有(yǒu)这些高速网也可(kě)能(néng)具有(yǒu)不同的走線(xiàn)宽度和间距要求。最重要的是，它们可(kě)能(néng)具有(yǒu)特定的层分(fēn)配或限制以及单独的長(cháng)度和匹配的長(cháng)度要求。对于差分(fēn)对，还必须将它们布線(xiàn)在一起，并且彼此完全匹配，同时仍要保持其特定的宽度，间距以及与其他(tā)网络的间距。

您可(kě)能(néng)还会碰到電(diàn)路板的密集區(qū)域，在这些區(qū)域中必须减小(xiǎo)走線(xiàn)的宽度才能(néng)完成布線(xiàn)。这种类型的布線(xiàn)也称為(wèi)缩颈，在高引脚数设备（例如，球栅阵列（BGA））中，其布線(xiàn)方式非常紧凑，通常是必需的。 

在没有(yǒu)工具的帮助下，在这种情况下，设计人员必须手动更改走線(xiàn)的宽度才能(néng)连接走線(xiàn)。跟踪颈缩需要使用(yòng)新(xīn)的布線(xiàn)网格来进行跟踪并重新(xīn)定义跟踪间隔要求。从具有(yǒu)数百个引脚的BGA布線(xiàn)走線(xiàn)可(kě)能(néng)会导致设计人员进行大量繁琐的手工工作。

幸运的是，有(yǒu)一种PCB设计工具可(kě)以帮助设计人员组织工作并优化走線(xiàn)的方法。

使用(yòng)PCB Layout Net分(fēn)类有(yǒu)什么帮助？

在当今的PCB设计CAD系统中，您可(kě)以使用(yòng)设计规则和约束将跟踪布線(xiàn)要求分(fēn)配给设计中的各个网络。这将使您可(kě)以控制每个网络的走線(xiàn)宽度，间距，長(cháng)度和拓扑值，这些工具将通过在線(xiàn)设计规则检查為(wèi)您检查这些值。 

这将确保您的走線(xiàn)将满足您所需的路由要求。但是要注意的是，对于具有(yǒu)数千个蚊帐的電(diàn)路板，可(kě)能(néng)需要进行大量工作才能(néng)完成所有(yǒu)这些工作。这是设置网络分(fēn)类的真正帮助所在。

网络分(fēn)类或网络类别可(kě)让您将类似的网络分(fēn)组在一起，并為(wèi)其分(fēn)配规则集。例如，您将从為(wèi)所有(yǒu)网络分(fēn)配默认规则开始，然后為(wèi)電(diàn)源和地面网络创建一个类。分(fēn)类后，您可(kě)以為(wèi)電(diàn)源和接地分(fēn)配一组特定的规则和约束。如果您有(yǒu)多(duō)个具有(yǒu)不同路由要求的電(diàn)源和地面网络，则只需将它们分(fēn)配给链接到一组不同规则和约束的其他(tā)网络类别。

之后，您将為(wèi)地址和数据線(xiàn)以及上面提到的其他(tā)高速路由需求创建更多(duō)的网络类。与权力和地面一样，您也将為(wèi)这些类分(fēn)配唯一的规则和约束集。

这似乎是一项艰巨的工作，但值得庆幸的是，有(yǒu)些工具旨在使您的工作更轻松。在Cadence Allegro中，使用(yòng)约束管理(lǐ)器将网络规则和约束分(fēn)配给网络和网络类。该工具可(kě)在Allegro工具的原理(lǐ)图和布局侧之间工作，并双向传达设计规则和约束更改。 

在下面的图片中，您可(kě)以看到通过在原理(lǐ)图中选择一组网络，这些网络又(yòu)在约束管理(lǐ)器中被选中。这允许在原理(lǐ)图捕获期间将路由信息附加到网络类，然后将其转发到布局中。

约束管理(lǐ)器能(néng)够根据网络名称进行识别和分(fēn)组，或者从原理(lǐ)图或布局中进行选择，从而為(wèi)用(yòng)户提供了强大的功能(néng)和灵活性。这為(wèi)用(yòng)户节省了大量时间，而不必手动输入所有(yǒu)这些网络信息。接下来，我们将看一下Cadence Allegro如何处理(lǐ)此过程以及如何使您的布局工作变得更加容易。

使用(yòng)Allegro中的约束管理(lǐ)器来组织网络

Cadence Allegro工具中的约束管理(lǐ)器為(wèi)用(yòng)户提供了许多(duō)有(yǒu)关如何配置其数据显示的功能(néng)。您可(kě)以将优先级分(fēn)配给不同的列，以限制它们的显示以及更改列的宽度。您还可(kě)以通过多(duō)种不同方式查看和使用(yòng)数据。例如，您可(kě)以通过规则集本身或网络名称，网络类别，電(diàn)路板上的區(qū)域或内部层来使用(yòng)间距规则。

要做的第一件事是创建一个新(xīn)规则（如果尚不存在），您可(kě)以将其分(fēn)配给一类网。在约束管理(lǐ)器中，可(kě)以创建不同的规则，例如物(wù)理(lǐ)规则或空间规则，并且它们的创建是一个简单的过程。您将给新(xīn)规则一个唯一的名称并输入所需的值。 

一旦设置了规则，下一步就是创建网络类。如下图所示，我们从布局中选择了一组网，并使用(yòng)约束管理(lǐ)器根据所选内容创建了一个新(xīn)的网类。创建了net类之后，下一步就是為(wèi)其分(fēn)配规则，然后完成。

借助在Cadence Allegro中创建不同规则和约束的能(néng)力，您可(kě)以精确控制如何路由每个网络或网络类别。您可(kě)以设置以下规则：

1、迹線(xiàn)宽度，包括缩小(xiǎo)尺寸。

2、迹線(xiàn)之间的间距以及与特定网络的唯一间距。

3、间隔特定的设计对象，例如通孔销或SMT销。

4、可(kě)以在哪些层上布線(xiàn)特定的网络。

5、在某些區(qū)域中特定的迹線(xiàn)宽度或间距。

6、什么通孔将用(yòng)于单个网络或网络类别。

7、差分(fēn)对的走線(xiàn)宽度和间距将是多(duō)少。

从那里，您还可(kě)以设置规则和约束条件，这些规则和约束条件可(kě)以分(fēn)配给网络类别，以实现走線(xiàn)長(cháng)度，路由拓扑，信号完整性，时序和阻抗。