现代设计师的PCB布线要点

关键的外卖

• 布线复杂ic和差分对的注意事项
• 使用PCB编辑器的autoouter的提示和技巧
• 传输线和高速信号路由技术

在现代PCB中有很多布线。阅读下面的提示和方法，以帮助您的PCB布线过程。

在印刷电路板发展的早期，PCB布线是一个相当简单的过程。所有的走线都有固定的宽度和间距，除了一些电源和接地走线。在最坏的情况下，有时必须手动将一些痕迹变宽或变窄。

然而，现在PCB和小型化技术突飞猛进，设计人员在PCB布线方面面临着许多新的挑战。这些挑战要求他们利用多种新工具。简单的布线规则仍然停留在过去，严格的制造要求、高速设计规则和各种限制要求设计师利用先进的PCB布局和布线软件。

我们将研究PCB设计师必须利用的一些工具，法规和技能为下一代pcb布线，包括差分对路由、复杂集成电路、自动路由、传输线、设计规则和其他可能有利于设计人员进行路由的技巧。

差分对路由

微分对保持对称，这是良好的实践

通常，当将各种走线布线到它们的组件时，地平面通常为信号提供返回路径。这被称为单端路由，是多少PCB网路由。单端路由的问题在于它会遇到各种完整性问题，包括电磁干扰(EMI)、低信噪比(SNR)和串扰。这就是差分对路由的用武之地。

差分路由利用两个互补信号，其中一个与另一个反向传输单个数据信号。接收器利用两个信号之间的差异来提取数据。线路上的任何干扰在两个信号中都同样存在，因此当接收器减去两个信号时，噪声基本上被抵消了。听起来很棒，不是吗?

然而，路由差分对比简单地添加另一个信号更具挑战性。它需要特定的规则，例如迹线宽度、间距等以确保性能并保留前面讨论的这些好处。以下是需要牢记的关键规则:

1. 差分对PCB布线的第一个基本要求是确保两条走线的长度相等。如果线路长度不相等，那么这对可能会遇到干扰和完整性问题。一条线路可能比另一条线路更嘈杂，导致共模噪声和其他EMI问题。信号的上升和下降时间越大，这种情况就越严重。为了保证长度相等，利用跟踪调优拉长或缩短一对中的一对，直到它们相等长
2. 同样，差分对走线的间距和宽度必须在其整个长度上保持一致。如果走线的间距或宽度发生变化，则会影响两条走线之间的差分阻抗，从而产生不匹配，从而导致EMI、串扰和噪声。为了保持完整性，走线必须一起布线并保持相同的宽度。当需要绕过各种其他组件和过孔时，这可能会成为一个问题，因此请确保使用PCB软件的跟踪调谐工具。
3. 将差分对的两个部分连接在一起，避免使用过孔，因为它很容易造成长度和阻抗不匹配。如果需要通孔，请将它们紧密地放在一起，并将它们与衬垫保持同样的距离。此外，通过指定间隙(通常约为正常走线宽度的三倍)将过孔与其他走线隔离开来。
4. 总的来说，差分对应该尽可能对称;计划pad进入和退出路由，使它们继续相互镜像。避开障碍物，保持对称，始终保持相同的痕迹宽度。

路由复杂集成电路

复杂的集成电路(如bga)可能需要更小的走线宽度

当路由具有高速信号的复杂集成电路，首先规划板层和配置。将紧凑的路由压缩到几层中对于小型化来说可能是很好的，但对于信号完整性来说可能不是理想的。

在PCB软件中设置设计规则和高速约束。根据您可能使用的特定ic，在原理图中应该已经指定了许多规则。

当规划你的信号路径时，考虑整个路径，包括返回，而不是简单的点对点连接。经常参考您的原理图，按顺序放置部件，尽可能保持从驱动器到接收器的整个路径。这最终有助于保持PCB布线短并保持信号完整性。

将会有更多的网要路由，特别是复杂的ic，所以在布局上，计划有空间通过逃逸模式。内存设备和ic应该紧密地放在一起，并按顺序排列，从最低的数据位开始，以最高的数据位结束。

菊花链路由可用于地址和控制路由，点对点用于其他敏感电路，如差分对。根据您使用的IC，保持跟踪长度的精确距离可能很重要，特别是对于基于时钟的IC。

利用你的Autorouter

如果操作得当，使用自动变速器可以节省你大量的时间和精力。

在设计更大、更复杂的电路板时，手工布线可能相当具有挑战性。这就是自动化PCB布线的由来，释放员工资源，并允许更多的时间在设计的其他部分。许多自动路由器现在被内置到CAD系统中，并且包含许多优点，例如易于使用和优越的结果。

在启动autoouter之前，作为设计人员，重要的是要通过规则和约束来为每个类设置具有特定跟踪宽度和间距的net类。autoouter将从现有规则和约束中提取其迹线宽度和间距，因此请确保它反映了您希望的设计行为。

确保设置特定的隔离区域和区域，就像您对常规组件放置和路由所做的那样。在运行时，自动驾驶汽车将避免在这些区域运行痕迹。花点时间熟悉一下你的自动路由选项。一些流行的选项包括转义路由、跟踪路由和路由清理，本文将进一步讨论．

传输线和高速信号

高速下的长走线可以作为传输线

随着电子设备达到越来越高的运行速度，传输线越来越受到重视。相对较长的高速走线很容易成为传输线。当高速信号通过线路并返回所需的时间超过波形的上升和下降时间时，就会产生信号反射。

一个很好的规则是，如果您正在使用具有定义阻抗的高速信号，则设计路由信号以满足阻抗要求，而不必担心走线的长度。毕竟，阻抗是走线长度的函数——如果你的阻抗值没问题，那么你的长度可能是合适的。

走线的宽度由铜的重量、两导体之间的深度和介电材料的特性决定。确保线路始终具有相同的阻抗使用可控阻抗路由．传输线的PCB布线可以通过a微带配置或带状线配置．

配置好设计规则后，传输线的PCB布线请记住以下规则:

• 避免在参考平面中穿越断裂处、分裂或拥挤的区域，因为这会破坏返回路径。
• 如果可能的话，把你的传输线保持在单层上。
• 在强制层转换的情况下，使用地面转移通过旁边的跟踪，以继续不间断的返回路径。
• 不要在过孔和其他障碍物周围破坏差分信号(也可以是传输线)。

额外的PCB布线技术和技巧

路由在开始之前似乎是一项艰巨的任务，但有了这些技巧，您将能够实现任何路由挑战。

有各种额外的PCB布线技巧，可以适用于您的设计，这取决于您使用的模拟部件，连接器，或其他多终端组件。

• 其他模拟ic可能需要自己的具体的宽度和间距要求(参考你的原理图)。
• 一般来说，电源和接地连接将需要更宽的走线，因为更多的电流将流过它们。
• 电源和地面也需要保持尽可能短减小电感和噪声在电路中。
• 根据电路的不同，电源甚至可能有多个走线宽度。
• 通过给它们额外的空间来隔离模拟和数字路由。
• 连接器可能需要较小的走线宽度来达到特定的引脚。
• 像四平面封装(QFP)或小轮廓封装(SOP)这样的细间距部件可能同样需要更小的走线宽度来进行逃逸路由。
• 球栅阵列(BGA)可能还需要缩小封装周围的迹线宽度。
• 高速走线应该有较大的间距以防止串扰。
• 调查扇出路由高引脚计数组件，清理路由以删除不必要的部件，以及当您有一组走线时的总线路由。

设计规则和约束

约束管理器将使您能够控制设计所需的所有物理值。事先设置跟踪长度、长度匹配、差分对以及其他规则和约束，以确保在路由时所有内容都符合要求。

先进的PCB布线软件的好处

拥有先进的PCB软件可以显着简化您的路由体验

在准备设计带有差分对、复杂集成电路和传输线的电路板时，需要进行很多计划。另一种可以帮助您为这种设计复杂性做好准备的方法是使用具有高级内置路由功能的PCB设计工具差分对布线工具．

您可以轻松地设置您的设计规则和约束有许多功能可以帮助您手动和自动路由。Cadence软件具有PCB布线所需的所有自动路由功能。有了先进的路由工具和功能，你将有能力完成你最困难的设计。