使用网络分类优化PCB布局

2020年6月30日

关键的外卖

没有按类组织网络进行路由的问题和挑战。
PCB网络分类如何帮助网络组织。
使用PCB设计工具建立网络分类来管理网络规则和约束。

在印刷电路板上跟踪路由

很长一段时间以来，我车库里的商店区都一团糟。它不仅充满了未完成的项目，工具和备件，而且它也成为了事实上的垃圾场，所有其他东西都在我们的房子里没有固定的位置。由于它是如此的混乱，我不能再像我想的那样使用商店，因为我找不到我的项目所需的工具和零件。我不得不在那堆钉子中挖出一把锤子，然后再挖，找到一盒钉子。

我对凌乱的商店的挫败感让我想起了我过去在布线PCB设计时遇到的问题。如果没有适当的网络组织，设计人员需要花费大量精力来记住和合并所有不同的跟踪路由需求。当我完成时，我必须检查每个敏感网，以确保我没有违反其独特的间距规则和痕迹宽度。虽然这在较小的董事会上不是一个大问题，但在我的较大的董事会上，这是一个痛苦的经历，因为它们有更高的净计数。

值得庆幸的是，我开始为我的网络分配规则和约束来组织我的路由，这减轻了我的很多压力。现在，我的网为它们的函数携带了特定的轨迹宽度和间距规则，这些规则是自动应用的，这样我就不必依赖于我记住每个细节的能力。如果这听起来对您有帮助，请看看PCB布局网络分类如何用于优化您的布局。

不组织印刷电路板布线的设计挑战

当设计一个较小的印刷电路板时，网络组织不是一个大问题，因为它是与较大的电路板。用100个或更少的网，你通常可以跟踪重要的信号。而且，力量和基础通常很容易从人群中挑选出来。

但在更大的设计中，它可能会变得更令人困惑。您可能在电路板的不同区域处理具有不同连接要求的多个电源和接地网。还可能存在一些数据总线和地址总线，它们可以从分离中受益，以帮助为特定的路由模式识别它们。板上有成千上万的网，如果没有工具的帮助，通常是不可能跟踪所有不同的网的细节的。

高速设计使问题更加复杂。除了多个电源和地网，以及数据和地址总线，您还需要应对:

控制阻抗线。
时钟和其他敏感信号。
可能需要以特定长度路由的网络组。
具有特定路由拓扑要求的网络。
差动对路由。

所有这些高速网也可能有不同的迹宽和间距要求。最重要的是，它们可能有特定的层分配或限制，以及个人长度和匹配的长度要求。在差分对的情况下，它们也必须被路由在一起，并且彼此完美匹配，同时仍然保持其特定的宽度、间距和与其他网的间距。

您也可能会遇到电路板的密集区域，在那里走线必须减小宽度以完成布线。这种类型的路由也称为缩颈，在高引脚数设备(如球栅阵列(bga))下通常是必要的，因为它们的路由模式非常紧凑。

在没有工具的帮助下，在这种情况下，设计人员必须手动更改迹线的宽度以连接迹线。Trace颈缩需要使用新的路由网格以便引入跟踪以及重新定义跟踪间距要求。从一个有成百上千个引脚的BGA中布线可能会给设计人员带来大量繁重的手工工作。

幸运的是，还是有办法的PCB设计工具可以提供帮助设计人员组织工作，优化线路的布线。

在PCB设计CAD系统上以3D方式呈现的跟踪路由

如何使用PCB布局网分类帮助?

在当今的PCB设计CAD系统中，您可以通过使用设计规则和约束将跟踪路由需求分配给设计中的各个网络。这将使您可以控制迹线宽度、间距、长度和拓扑结构这些工具将通过在线设计规则检查为您检查这些值。

这将确保您的跟踪将满足所需的路由要求。但问题是，对于一个装有数千张网的板来说，设置所有这些可能会导致大量工作。这就是建立网络分类非常有用的地方。

网络分类，或网络类，将允许您将类似的网络分组在一起，并为它们分配一个规则集。例如，您可以开始将默认规则分配给所有网络，然后为您的网络创建一个类电源和接地网．一旦分类，您就可以为权力和基础分配一组特定的规则和约束。如果您有多个具有不同路由要求的电源和接地网，您只需将它们分配到附加的网络类，这些网络类链接到不同的规则和约束集。

在此之后，您将为地址和数据线以及上面提到的其他高速路由需求创建更多的net类。与权力和基础一样，您也将为这些类分配独特的规则和约束集。

这看起来似乎有很多工作要做，但幸运的是，有一些工具可以让你的工作更容易。在Cadence Allegro中，将网络规则和约束分配给网络和网络类是使用约束管理器完成的。该工具可在Allegro工具的原理图端和布局端之间工作，并双向传达设计规则和约束更改。

在下面的图片中，您可以看到通过在原理图中选择一组网络，这些网络也依次在约束管理器中被选择。这允许在原理图捕获期间将路由信息附加到网络类转发到布局中．

约束管理器通过能够根据网络名称或从原理图或布局中选择网络来识别和分组，为用户提供了强大的功能和灵活性。这为用户节省了大量的时间，不必手动输入所有这些网络信息。接下来，我们将看看Cadence Allegro如何处理这个过程，以及如何使您的布局工作更容易。