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技術(shù)專題
模擬電路的前5種PCB設(shè)計(jì)指南
在設(shè)計(jì)較小的印刷電路板時(shí)，網(wǎng)絡(luò)組織不會(huì)像較大的電路板那樣成為大問(wèn)題。使用100個(gè)網(wǎng)或更少的網(wǎng)，通常可以跟蹤重要信號(hào)。而且，電源和地線通常很容易從人群中脫穎而出。
但是在較大的設(shè)計(jì)上，它可能會(huì)變得有些混亂。您可能正在處理電路板上不同區(qū)域具有不同連接要求的多個(gè)電源和接地網(wǎng)絡(luò)。也可能會(huì)有數(shù)據(jù)和地址總線將從分離中受益，以幫助針對(duì)特定的路由模式識(shí)別它們。對(duì)于其中有成千上萬(wàn)個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電路板，如果沒(méi)有工具的幫助，通常無(wú)法跟蹤所有各種網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)。
高速設(shè)計(jì)使問(wèn)題進(jìn)一步復(fù)雜化。除了多個(gè)電源和接地網(wǎng)以及數(shù)據(jù)和地址總線，您還需要解決以下問(wèn)題：
1、受控阻抗線。
2、時(shí)鐘和其他敏感信號(hào)。
3、可能需要以特定長(zhǎng)度進(jìn)行路由的網(wǎng)組。
4、具有特定路由拓?fù)湟蟮木W(wǎng)。
5、差分對(duì)路由。
所有這些高速網(wǎng)也可能具有不同的走線寬度和間距要求。最重要的是，它們可能具有特定的層分配或限制以及單獨(dú)的長(zhǎng)度和匹配的長(zhǎng)度要求。對(duì)于差分對(duì)，還必須將它們布線在一起，并且彼此完全匹配，同時(shí)仍要保持其特定的寬度，間距以及與其他網(wǎng)絡(luò)的間距。
您可能還會(huì)碰到電路板的密集區(qū)域，在這些區(qū)域中必須減小走線的寬度才能完成布線。這種類型的布線也稱為縮頸，在高引腳數(shù)設(shè)備（例如，球柵陣列（BGA））中，其布線方式非常緊湊，通常是必需的。
在沒(méi)有工具的幫助下，在這種情況下，設(shè)計(jì)人員必須手動(dòng)更改走線的寬度才能連接走線。跟蹤頸縮需要使用新的布線網(wǎng)格來(lái)進(jìn)行跟蹤并重新定義跟蹤間隔要求。從具有數(shù)百個(gè)引腳的BGA布線走線可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員進(jìn)行大量繁瑣的手工工作。
幸運(yùn)的是，有一種PCB設(shè)計(jì)工具可以幫助設(shè)計(jì)人員組織工作并優(yōu)化走線的方法。
使用PCB Layout Net分類有什么幫助？
在當(dāng)今的PCB設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)中，您可以使用設(shè)計(jì)規(guī)則和約束將跟蹤布線要求分配給設(shè)計(jì)中的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這將使您可以控制每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的走線寬度，間距，長(zhǎng)度和拓?fù)?/span>值，這些工具將通過(guò)在線設(shè)計(jì)規(guī)則檢查為您檢查這些值。
這將確保您的走線將滿足您所需的路由要求。但是要注意的是，對(duì)于具有數(shù)千個(gè)蚊帳的電路板，可能需要進(jìn)行大量工作才能完成所有這些工作。這是設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分類的真正幫助所在。
網(wǎng)絡(luò)分類或網(wǎng)絡(luò)類別可讓您將類似的網(wǎng)絡(luò)分組在一起，并為其分配規(guī)則集。例如，您將從為所有網(wǎng)絡(luò)分配默認(rèn)規(guī)則開(kāi)始，然后為電源和地面網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建一個(gè)類。分類后，您可以為電源和接地分配一組特定的規(guī)則和約束。如果您有多個(gè)具有不同路由要求的電源和地面網(wǎng)絡(luò)，則只需將它們分配給鏈接到一組不同規(guī)則和約束的其他網(wǎng)絡(luò)類別。
之后，您將為地址和數(shù)據(jù)線以及上面提到的其他高速路由需求創(chuàng)建更多的網(wǎng)絡(luò)類。與權(quán)力和地面一樣，您也將為這些類分配唯一的規(guī)則和約束集。
這似乎是一項(xiàng)艱巨的工作，但值得慶幸的是，有些工具旨在使您的工作更輕松。在Cadence Allegro中，使用約束管理器將網(wǎng)絡(luò)規(guī)則和約束分配給網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)類。該工具可在Allegro工具的原理圖和布局側(cè)之間工作，并雙向傳達(dá)設(shè)計(jì)規(guī)則和約束更改。
在下面的圖片中，您可以看到通過(guò)在原理圖中選擇一組網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)又在約束管理器中被選中。這允許在原理圖捕獲期間將路由信息附加到網(wǎng)絡(luò)類，然后將其轉(zhuǎn)發(fā)到布局中。
約束管理器能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)名稱進(jìn)行識(shí)別和分組，或者從原理圖或布局中進(jìn)行選擇，從而為用戶提供了強(qiáng)大的功能和靈活性。這為用戶節(jié)省了大量時(shí)間，而不必手動(dòng)輸入所有這些網(wǎng)絡(luò)信息。接下來(lái)，我們將看一下Cadence Allegro如何處理此過(guò)程以及如何使您的布局工作變得更加容易。
使用Allegro中的約束管理器來(lái)組織網(wǎng)絡(luò)
Cadence Allegro工具中的約束管理器為用戶提供了許多有關(guān)如何配置其數(shù)據(jù)顯示的功能。您可以將優(yōu)先級(jí)分配給不同的列，以限制它們的顯示以及更改列的寬度。您還可以通過(guò)多種不同方式查看和使用數(shù)據(jù)。例如，您可以通過(guò)規(guī)則集本身或網(wǎng)絡(luò)名稱，網(wǎng)絡(luò)類別，電路板上的區(qū)域或內(nèi)部層來(lái)使用間距規(guī)則。
要做的第一件事是創(chuàng)建一個(gè)新規(guī)則（如果尚不存在），您可以將其分配給一類網(wǎng)。在約束管理器中，可以創(chuàng)建不同的規(guī)則，例如物理規(guī)則或空間規(guī)則，并且它們的創(chuàng)建是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程。您將給新規(guī)則一個(gè)唯一的名稱并輸入所需的值。
一旦設(shè)置了規(guī)則，下一步就是創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)類。如下圖所示，我們從布局中選擇了一組網(wǎng)，并使用約束管理器根據(jù)所選內(nèi)容創(chuàng)建了一個(gè)新的網(wǎng)類。創(chuàng)建了net類之后，下一步就是為其分配規(guī)則，然后完成。
借助在Cadence Allegro中創(chuàng)建不同規(guī)則和約束的能力，您可以精確控制如何路由每個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)類別。您可以設(shè)置以下規(guī)則：
1、跡線寬度，包括縮小尺寸。
2、跡線之間的間距以及與特定網(wǎng)絡(luò)的唯一間距。
3、間隔特定的設(shè)計(jì)對(duì)象，例如通孔銷或SMT銷。
4、可以在哪些層上布線特定的網(wǎng)絡(luò)。
5、在某些區(qū)域中特定的跡線寬度或間距。
6、什么通孔將用于單個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)類別。
7、差分對(duì)的走線寬度和間距將是多少。
從那里，您還可以設(shè)置規(guī)則和約束條件，這些規(guī)則和約束條件可以分配給網(wǎng)絡(luò)類別，以實(shí)現(xiàn)走線長(zhǎng)度，路由拓?fù)洌盘?hào)完整性，時(shí)序和阻抗。