PCB布线约束优化指南

2020年7月7日

关键的外卖

不使用PCB路由约束可能发生的问题。
您可以在设计中使用的不同类型的PCB路由约束。
如何将规则和约束应用于PCB路由。

复杂的PCB布线需要规则和约束才能成功。

“限制”这个词通常带有负面含义，导致人们保持警惕。然而，限制或约束对于整体正增长是非常重要的。据专家称，不给孩子设限的父母有可能让孩子长大后不尊重社会规则。因此，父母通常会努力为孩子建立规则和约束，让他们成长为情感健康的成年人。

同样，为印刷电路板的布线设置规则和约束不应被视为我们工作的负面部分。这可能需要时间，涉及研究和手工输入，但设置这些限制并根据规则路由您的电路板可以避免您的设计以灾难告终。我们将检查为什么PCB布线约束很重要的一些原因，然后展示如何使用它们可以为您的下一个设计增加很多价值。

在PCB布线中不使用规则和约束的问题

在PCB设计中使用约束和规则的原因有很多。它们将帮助您组织设计，并在原理图和布局之间传达重要信息。不过，它们主要用于防止制造问题和确保电路板的电气性能。以下是一些约束设计要解决的问题:

生产问题:

组件是放得太近相互连接或定向不正确可能难以正确组装或焊接。此外，自动插入机械可能无法根据需要放置零件，手工组装的技术人员可能无法将工具和焊接材料安装到狭窄的区域。这些部件之间的距离越近，就越有可能产生附带损害，因为热烙铁或其他工具会影响附近的部件。

电路板上的金属与其他金属物体靠得太近也可能在制造过程中产生问题。焊锡条可以形成，造成间歇性短路，这是难以发现和纠正。焊料也可以线路间的桥梁或者衬垫直接导致短裤。连接到大面积金属的部件，例如连接到接地面的小型表面贴装旁路电容器，如果没有正确的散热，可能无法正确焊接。

电气性能:

用于传导电力的走线宽度不够，可能不足以满足它们所承载的电流。一些走线也必须有精确的宽度来控制它们的阻抗。其他走线需要路由到特定的长度或匹配类似网的长度。微分对必须完美地并排排列。但是，其他的跟踪可能需要以特定的模式或“拓扑”进行路由。所有走线与相邻、上方或下方的其他走线之间可能有间距要求，也可能没有。

过去，你可以把一个PCB设计扔进自动路由器，最后得到一个完全路由的板，它完美地工作。现在情况已经不同了。如果在走线路由宽度、间距、长度和拓扑结构方面没有适当的注意，您可能会遇到大量的信号完整性问题。这些干扰包括串音、反射、地面反弹和电磁干扰。

使用PCB设计规则和约束不再是一种奢侈;这是满足设计的各种制造和电气性能要求所必需的。因此，下一个问题是，设计工具中可用的约束类型是什么

PCB设计规则和约束可以设置为许多东西，如diff对，如下所示。

不同的PCB布线约束是什么?

您可以为PCB设计的路由设置许多不同的规则和约束，我们将在这里列出其中的一些作为示例。我们将从组件上的一些非路由约束开始，因为即使这些约束最终也会对您的路由产生影响。

组件:您可以为组件设置的约束包括与其他部件或对象的间隙以及电路板轮廓特征(如切口)。这些部件间隙可以针对单个组件，也可以针对组件组(类)。您还可以设置限制，限制部件可以放置在板的哪一侧，或者由于高度或性能原因限制部件放置在特定区域。
迹线宽度:迹线宽度可以设置为设计中大多数网、特定网或网类的默认值。这些约束可以附加在可控阻抗路由宽度、差分对宽度或其他敏感网络(如时钟线)上。在某些情况下，您可能需要减少紧区域布线的迹线宽度，这被称为迹线缩窄。您可能还需要在超大宽度上布线，以满足电源要求或经常更改宽度射频设计．
迹线间隙:可以设置这些约束来控制迹线到迹线、迹线到焊盘、迹线到通孔、迹线到其他金属以及迹线到其他特征(如钻孔或板边)的间隙。根据设计的要求，还可以为电路板的特定区域或层设置额外的清除规则。
跟踪路由:除了基本的宽度和间隙设置之外，您可能还需要更好地控制跟踪路由的方式。这可以包括跟踪的最小和最大长度，或者使用蛇形路由将一个跟踪的长度与其他跟踪的长度相匹配。您可能还需要对跟踪设置拓扑约束，以确保它遵循特定的模式，例如“T-topology”或“fly-by topology”，这两种模式都在DDR内存路由模式。
通过:使用约束，您可以指定通孔类型Allegro PCB Designer中的差分对约束设置Allegro PCB Designer中的差分对约束设置将用于单个网或网类。这些包括通孔、盲孔、埋孔和微孔。您还可以指定这些通孔的结构，例如盲通孔和埋通孔的层跨度。您将通过对组件和板上其他对象的间隙进行控制。
平面:约束将允许你控制你的动力面和地平面将连接到带散热装置的线路和元件上。您可以指定平面中允许的最小金属宽度，以及它是由实心图案还是交叉孵化图案组成。与其他约束一样，您可以控制平面的轨迹，过孔和其他板对象的间隙。