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PCB曼哈顿布线技术

发布日期
作者Cadence PCB解决方案

关键的外卖

  • PCB曼哈顿布线的起源

  • PCB上曼哈顿路由的优缺点

  • PCB布局工具如何提供帮助

纽约市天际线的图像渲染为PCB跟踪路由

PCB布线形式为纽约市天际线

当你提到纽约的时候，我可能会想到很多事情，但对我来说，这是弗兰克·辛纳屈(Frank Sinatra)唱他最著名的曲子之一的声音。1979年，弗兰克录制了电影《纽约，纽约》(New York, New York)主题曲的他版本，这首歌很快成为他的标志性歌曲之一。除了这首歌和其他成千上万的著名联想之外，你知道纽约还和什么有关吗?如果你说印刷电路板布线，你是正确的。

纽约的曼哈顿区是纽约市五个区中人口最密集的一个，它的道路纵横交错，排列在一个非常规则的网格上。这导致电路板上的正交布线通常被称为“曼哈顿布线”。我们将仔细研究PCB Manhattan路由，以及如何在自己的PCB布局中使用这种模式。所以就像歌里唱的，让我们开始传播这个消息…

PCB曼哈顿布线从何而来?

正如我们已经提到的，术语“曼哈顿路线”是基于纽约市水平和垂直交错的有规律间隔的道路在网格上．虽然我们使用术语来描述PCB布线，“Manhattan”也与距离或长度以及布线有关。

曼哈顿距离或长度

曼哈顿距离是一根导线在被限制为正交布线或仅在X轴和Y轴上布线时所能具有的最短路径。当被测量的两个点不在同一轴上时，曼哈顿距离就变得很重要。虽然直接测量对角线路径将是两点之间的最短距离，但遵循网格模式的正交路径将更长。测量Manhattan长度相对简单，只需将两点之间的X距离(s)与Y距离(s)相加。

曼哈顿布线

这是一种为集成电路铺设电路的方法。连接点与网格对齐，连接点垂直地创建曼哈顿模式。这种表示电路的方法既可以在芯片中实现，也可以在文档中实现，或者两者都实现。曼哈顿布线还有其他术语，如直角布线，它们都是基于所谓的出租车几何结构。这个描述又回到了在像曼哈顿这样的城市中，为了从一个点到达另一个点而进行网格正交运动的想法。

从这些定义中，很容易看出术语“曼哈顿路由”是如何产生的。接下来让我们看看可以使用这种类型的路由模式做些什么。

PCB曼哈顿跟踪路由的截图

印刷电路板上的曼哈顿轨迹布线模式

PCB上曼哈顿路由的策略

在上图中，你可以看到曼哈顿路由的一个例子。沿着x轴移动的一层上的迹线使用通孔连接到另一层上的y轴迹线。其思想是将所有水平痕迹保留在一个层上，而将所有垂直痕迹保留在另一个层上。这样布置电路板有利有弊。

PCB Manhattan布线的好处:

  • 曼哈顿路线会帮助你保持路由组织．轨迹可以分组路由，首先向一个方向移动，然后通过它们向上或向下到另一层，并切换方向。

  • 您不会像使用点对点直接连接那样阻塞路由通道。对于直接连接，其他跟踪路由被迫采取更长的路径，以绕过堵塞。

  • 像这样的层间垂直布线将有助于防止潜在的横向耦合。这是相声在相邻层上相互平行运行的轨迹之间。

  • 这是许多自动路由器使用的路由样式，使您能够使用它们来减少路由时间。

PCB Manhattan路由的潜在问题:

  • 曼哈顿路线会迫使你使用更多的通过在你的设计中。过孔增加了制造设计的成本，也会增加走线的电感，影响信号的完整性。

  • 迹线的曼哈顿长度将比直接点到点连接长，这也会影响信号完整性。更长的痕迹长度也可以改变如何板层分层盘旋飞行配置。

通常情况下，电路板最终混合了曼哈顿路由和直接点到点连接。例如，电路板上可能有大量的Manhattan路由，但是差分对和内存路由可能仍然更多地是点对点的，以便将它们的路由保持在一层上。为了帮助您保持不同的网络路由在您想要的方向上运行，请确保您设置了您的规则和约束用于所有的路由条件。

OrCAD PCB Designer跟踪测量报告的截图

显示轨迹的直接距离、曼哈顿距离和实际路由距离的CAD工具报告

您的PCB布局工具如何帮助曼哈顿路由

一套高级PCB布局工具，您可以设置许多不同的设计约束来控制跟踪路由的方向，等等。工具中还有一些特性，可以通过报告跟踪长度和其他有用的数据来帮助您进行路由。在上图中，您可以看到这些工具是如何报告所选跟踪路由的直接距离、曼哈顿距离和实际蚀刻距离的。在本例中，由于其更直接的路由模式，实际跟踪路由略小于Manhattan距离。

的PCB设计系统您需要曼哈顿路由和其他高级PCB布局任务是来自Cadence。OrCAD PCB Designer具有在路由之前配置设计规则和约束所需的特性和功能，以及在工作时向您报告路由的状态。

如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈吧．