0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何优化 PCB 布线规则?

深圳(耀创)电子科技有限公司 2024-02-19 13:00 次阅读

PCB 布线中不使用规则可能会出现的问题。

设计中可使用的不同类型 PCB 布线规则。

如何在 PCB 布线中应用规则和约束。

“限制”一词通常具有负面色彩,会引起人们的警惕。但实际上,对于整体的正向发展而言,限制或是规则非常重要;一如我们从小就要学会遵守社会与法律规则。

同理,为 PCB 制定规则应当受到重视。虽然为此需要花费时间进行研究并投入精力,但设置这些限制条件并按照规则布线,可以避免设计以失败告终。下文中,我们将探讨 PCB 布线规则的重要性,以及使用这些规则对于设计有何益处。

在 PCB 布线中不使用规则和约束会出现哪些问题?

在 PCB 设计中使用约束和规则有很多原因。约束和规则可以让设计变得更有条理,它们可以在原理图和 layout 之间传递重要信息。不过最重要的是避免制造问题,确保威廉希尔官方网站 板的电气性能。设计规则可以解决的问题包括——

1

制造问题

如果器件之间摆放距离太近或方向不正确,可能难以正确组装或焊接。此外,自动插件机可能无法根据需求放置元件,而进行人工组装的技术人员则可能无法将工具和焊接材料放入狭小的区域。这些元件之间的距离越近,就越有可能造成不良影响,因为热烙铁或其他工具会影响到附近的器件。

威廉希尔官方网站 板上的金属如果过于靠近其他金属元素,也可能在制造过程中引发问题。例如形成焊料碎片,导致间歇性短路,并且这种短路很难被发现和纠正。焊料还可能使走线或焊盘之间桥接,造成直接短路。如果连接到大面积金属的元件(如连接到接地平面的小型表面贴装旁路电容器)没有正确的热风焊盘,则可能无法正确焊接。

2

电气性能问题

如果用于导电的走线宽度不够,则可能无法满足电流承载能力。有些走线还必须具有精确的宽度,以控制走线阻抗。其他走线需要按特定长度布线,或与类似网络的长度相匹配。差分对必须整齐地并排布线。还有一些走线可能需要按特定的模式或“拓扑结构”布线。所有走线和与之并排、位于其上方或下方的其他走线之间,可能有间距要求。

过去,我们可以将 PCB 设计图导入自动布线器,最后得到一块完整布线且运行完美的威廉希尔官方网站 板。但这种方法如今不再适用。如果在走线布线宽度、间距、长度和拓扑结构方面稍有疏忽,最终可能出现大量的信号完整性问题,包括串扰、反射、接地反弹和电磁干扰。


遵守 PCB 设计规则和约束不再是一种“高级需求”,而是满足各种设计制造和电气性能要求的必要条件。因此,接下来的问题是,设计工具中有哪些约束条件可以帮助我们达成这一目标。

c595160a-cee3-11ee-9118-92fbcf53809c.jpg

Cadence Allegro X Design Platform 的规则管理器中,可以针对很多方面设置 PCB 设计规则和约束,例如差分对。

有哪些不同的 PCB 布线规则?

针对 PCB 设计布线,可以设置许多不同的规则和约束。我们先介绍器件的一些非布线规则,这些规则即便并不针对布线,最终也会对布线产生影响。

器件

可以为器件设置的规则包括与其他元件、设计元素和威廉希尔官方网站 板轮廓特征(如切口)之间的间隙。此类元件间隙可以是与单个器件之间的间隙,也可以是与一组(类)器件之间的间隙。还可以设置约束条件,规定元件可以放置在威廉希尔官方网站 板的哪一面,或因高度或性能原因不能将元件放置在某些特定区域。

走线宽度

可以为设计中的大部分网络、特定网络或网络类别设置默认的走线宽度。可为受控阻抗布线宽度、差分对宽度或其他敏感网络(如时钟线路)附加这些约束条件。

在某些情况下,可能需要减少走线宽度,以实现狭小区域布线,这就是所谓的“走线缩颈”。

可能还需要以超大宽度布线,以满足电源要求,或针对射频设计频繁更改走线宽度。

走线间隙

可以设置走线间隙约束,来控制走线到走线、走线到焊盘、走线到过孔、走线到其他金属以及走线到其他元素(如钻孔或威廉希尔官方网站 板边缘)的间隙。根据设计要求,还可为威廉希尔官方网站 板的特定区域或层设置额外的间隙规则。

走线布线

除了基本的宽度和间隙设置外,可能还需要更精细地控制走线的布线方式。其中可能包括走线的最小和最大长度,或使用蛇形布线使一条走线的长度与其他走线的长度相匹配。可能还需要对走线设置拓扑约束,以确保走线遵循特定的模式,如用于 DDR 内存布线模式的“T 型拓扑”或“Fly-By 飞越拓扑。

过孔

通过规则,可以在 Allegro X Design Platform 中指定过孔类型。Allegro X 中的差分对规则设置将用于单个网络或不同网络类别。其中包括通孔、盲孔、埋孔和微孔。还可以指定这些过孔的结构,例如盲孔和埋孔的层跨度。此外,还可以控制过孔与威廉希尔官方网站 板上的器件和其他元素之间的间隙。

平面

通过规则,可以控制电源平面和接地平面如何通过热风焊盘连接到走线和器件。可以指定平面中的最小金属宽度,以及平面是由实心图案还是交叉图案组成。与其他约束一样,也可以控制平面与走线、过孔和其他威廉希尔官方网站 板元素的间隙

以上我们仅列举了其中的一部分规则,可以利用它们辅助进行威廉希尔官方网站 板布线。下一步是将这些规则添加到设计中。

c5aa89b8-cee3-11ee-9118-92fbcf53809c.jpg

在原理图中将网络分配到对应的类别,可以省去很多麻烦。

设置规则和约束的设计技巧

可以在原理图或 layout 中为 PCB 布线设置设计约束和规则。在 Allegro X 等工具中,我们可以轻松地在原理图中创建和分配网络类别,如上图所示。使用该工具,我们可以设置特定的宽度和间隙规则,然后将这些规则附加到我们创建的网络类别上。

对于 layout,我们可以使用同一套规则条件。许多设计人员会设置各种不同的宽度和间隙值,以及长度和拓扑结构。Allegro X 提供不同的仿真(Taiwan:模擬)和分析工具,允许我们根据信号的时序确定需要的走线长度。高级规则(如走线长度)可通过专门的布线功能进行控制,允许我们在 layout 中创建蛇形布线。

另一个技巧是充分使用工具的所有功能来帮助我们设置规则。Allegro X 的 Constraint Manager (规则管理器)中有许多功能,可以设置整套规则的默认值,免去手动输入每个值的麻烦。


我们还可以复制和粘贴各种规则。操作完成后,不要忘了保存规则,以便后续重复使用。这样,我们就可以为规则和约束文件建立一个资源库,方便在以后的设计中使用。

c5c15eae-cee3-11ee-9118-92fbcf53809c.jpg

如图所示,在 Allegro X 中,可通过约束来设置接地平面的连通图。

在 Allegro X 中使用规则驱动的布线功能

如果没有设置适当的走线布线宽度、间隙、长度和拓扑结构,我们的 PCB 设计可能很快会面临大量的信号完整性问题。再加上还必须遵循其他设计要求,建立一个完整而全面的设计约束和规则系统很有必要。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • pcb
    pcb
    +关注

    关注

    4319

    文章

    23094

    浏览量

    397741
  • Layout
    +关注

    关注

    14

    文章

    404

    浏览量

    61756
  • PCB布线
    +关注

    关注

    20

    文章

    463

    浏览量

    42053
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    PCB布线和布局威廉希尔官方网站 设计规则

    常用的PCB设计规则
    发表于 11-09 14:10 86次下载

    了解TI基于PCB布线规则的DDR时序规范

    电子发烧友网站提供《了解TI基于PCB布线规则的DDR时序规范.pdf》资料免费下载
    发表于 10-15 11:47 1次下载
    了解TI基于<b class='flag-5'>PCB</b><b class='flag-5'>布线规则</b>的DDR时序规范

    如何理解PCB设计的爬电距离?

    一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲PCB设计爬电距离要求与走线规则有哪些?PCB设计爬电距离要求与走线规则。在PCB设计中,爬电距离和走
    的头像 发表于 08-15 09:23 1071次阅读

    超全PCB布局布线规则,一文全搞定!

    一、布局 元器件布局的10条规则 1、遵照“先大后小,先难后易”的布置原则,即重要的单元威廉希尔官方网站 、核心元器件应当优先布局。 2、布局中应参考原理框图,根据单板的主信号流向规律安排主要元器件。 3、元器件
    的头像 发表于 07-17 15:45 2013次阅读
    超全<b class='flag-5'>PCB</b>布局<b class='flag-5'>布线规则</b>,一文全搞定!

    非常实用的PCB布局布线规则,画出美而高性能的板子

    无法避免线宽的变化,应该尽量减少中间不一致部分的有效长度。 (4)走线长度控制规则 即短线规则,在设计时应该尽量让布线长度尽量短,以减少由于走线过长带来的干扰问题,特别是一些重要信号线,如时钟线
    发表于 07-17 15:43

    高速pcb布线规则有哪些

    高速pcb布线规则有哪些 高速PCB布线规则 摘要:随着电子技术的快速发展,高速PCB设计变得越来越重要。为了确保信号完整性和电磁兼容性,遵
    的头像 发表于 06-10 17:33 861次阅读

    USB差分信号线布线规则是什么?

    USB差分信号线布线规则
    发表于 06-04 06:18

    射频PCB线规则简析

    射频(RF)PCB线规则是确保无线通信设备性能的关键因素之一。在高频信号设计中,PCB走线不仅承载着电流,还对信号的完整性和质量有着显著影响。
    的头像 发表于 05-16 18:18 2965次阅读

    pcb电源布线规则分享 PCB电源布线的六大技巧

    PCB电源布线是印刷威廉希尔官方网站 板设计中非常重要的一环。电源布线的好坏直接影响到威廉希尔官方网站 的稳定性和性能。本文将介绍几个PCB电源布线的技巧,帮助大家在设
    发表于 05-16 11:50 1955次阅读

    BOOST拓扑PCB布线规则

    对于开关电源来说,输入端通常采用电解电容与陶瓷电容组合使用(主要是经济实惠),电容具有储能与滤波作用,电解电容给芯片提供瞬态电流,确保输入端电压不出现较大波动,陶瓷电容用来滤除输入端高频毛刺电压,给芯片内部逻辑威廉希尔官方网站 提供纯净电源。
    发表于 02-28 13:46 1198次阅读
    BOOST拓扑<b class='flag-5'>PCB</b><b class='flag-5'>布线规则</b>

    PCB设计优化布线布局必须掌握的检查项

    为确保威廉希尔官方网站 板的性能和制造可行性,一般会通过规范检查: 电气规则布线与布局、元器件封装、机械尺寸与定位,以及生产制造与装配检查、EMC/EMI合规性、DFM/DFA评估、文档完整性 等,来降低后期
    的头像 发表于 02-27 18:22 1771次阅读
    <b class='flag-5'>PCB</b>设计<b class='flag-5'>优化</b>丨<b class='flag-5'>布线</b>布局必须掌握的检查项

    pcb设计布局布线原则及规则

    一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲pcb设计布局布线原则及规则有哪些?PCB设计六大布线规则。在PCB
    的头像 发表于 01-22 09:23 2106次阅读

    PCB布线既简单又复杂,总结6条规则送给你

    自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的
    发表于 01-16 15:12 958次阅读

    pcb走线的规则设置方法介绍

    线规则的设置方法,以确保设计的可靠性和性能。 一、规则的制定前提 在制定PCB线规则之前,有几个前提需要清楚。 设备要求:首先,根据实际设备要求考虑
    的头像 发表于 01-09 10:45 2564次阅读

    PCB设计必备:31条布线技巧

    篇内容中,小编主要分享了PCB线宽线距的一些设计规则,那么本篇内容,将针对PCB布线方式,做个全面的总结给到大家,希望能够对养成良好的设计习惯有所帮助。1走线长度
    的头像 发表于 12-29 08:07 734次阅读
    <b class='flag-5'>PCB</b>设计必备:31条<b class='flag-5'>布线</b>技巧