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技術(shù)專題
PCB設(shè)計電源布線的網(wǎng)絡(luò)管理
有效地管理PCB設(shè)計團隊需要精通他們的工作。大多數(shù)人都沒有意識到將員工的可用技能與項目要求相匹配的復(fù)雜性，同時還要處理休假請求，系統(tǒng)問題，進度超支和預(yù)算承諾。就像掌握俄羅斯方塊的巨型3D游戲一樣，管理游戲似乎幾乎是一種藝術(shù)形式，而不是技巧。
但是，當(dāng)您考慮時，在印刷電路板設(shè)計中使用網(wǎng)絡(luò)也可能會帶來一些獨特的管理挑戰(zhàn)。它們必須與電氣，高速和制造規(guī)則和約束正確匹配，并符合特定的物理預(yù)算。一些網(wǎng)絡(luò)將比其他網(wǎng)絡(luò)具有更大的物理長度，而另一些網(wǎng)絡(luò)將具有獨特的拓撲要求。但是，當(dāng)涉及到電網(wǎng)時，還需要管理另一層次的規(guī)則。
電源網(wǎng)和接地網(wǎng)通常具有特定的走線寬度和層要求，而這僅僅是從開始。權(quán)力和地面約束的清單不僅限于此。在這里，我們將探索用于電源布線的網(wǎng)絡(luò)管理，并了解為什么這對設(shè)計成功至關(guān)重要。我們還將研究一些管理這些網(wǎng)絡(luò)的方法，這些方法將有助于使您的工作更輕松，更高效。
PCB設(shè)計系統(tǒng)始終具有控制所創(chuàng)建跡線的寬度以及這些跡線之間的距離的能力。但是，最初，這些設(shè)置只是應(yīng)用于設(shè)計中所有網(wǎng)絡(luò)對象的全局參數(shù)。您可能會猜到，這使電源線和接地線的布線變得困難，因為PCB布局設(shè)計人員在布線這些走線時必須手動分配不同的寬度值。
但是，隨著工具功能的增加，這些設(shè)置也得到了進一步增強，并且不久之后，工具中就包含了數(shù)十種用于管理不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的菜單命令。但是，這也帶來了問題，因為布局設(shè)計者必須繁瑣地設(shè)置可以位于下拉菜單，彈出菜單甚至文本輸入表單中的多個值。設(shè)計師習(xí)慣于制作這些文本文件的副本，以免于每次重新創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)規(guī)則的任務(wù)，并且在某些情況下甚至?xí)肭謹?shù)據(jù)庫以手動添加規(guī)則。
幸運的是，利用當(dāng)今的PCB設(shè)計CAD系統(tǒng)，輸入和管理這些設(shè)計規(guī)則的工作變得更加容易?，F(xiàn)在，設(shè)計人員可以輕松地使用單個網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則，以便分配走線寬度，間距和其他設(shè)計參數(shù)。設(shè)計人員還可以選擇通過稱為類的網(wǎng)組以及在板的某些區(qū)域或特定層上管理這些規(guī)則。除了基本的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)外，設(shè)計人員還可以添加用于高速設(shè)計規(guī)則的專用參數(shù)，并根據(jù)電路仿真或阻抗計算來更改這些值。
電源和接地布線通常采用比用于在電路板上布線信號網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)寬度更寬的走線寬度來完成。如您在上圖中所看到的，這些走線可能不一定比板上的其他網(wǎng)絡(luò)寬很多，但是尺寸的增加可以通過兩種方式提供幫助：
需要更寬的走線來處理不斷增加的電流和電網(wǎng)溫度。
較寬的走線通常也會降低電感，同時有助于控制串?dāng)_。
盡管有些板可能會將所有電源和接地都集中到一組“電源”網(wǎng)中，但許多設(shè)計人員也將單獨或成組地處理它們。這些網(wǎng)絡(luò)中的每一個都可能需要不同的參數(shù)，例如走線寬度和間距，并且單獨設(shè)置它們可以幫助適應(yīng)這一點。在下面的圖片中，您可以看到一個示例，該示例說明如何在“ Power_Group”下將各個電源網(wǎng)全部分組在一起。
管理電源網(wǎng)的另一個獨特方面是控制它們?nèi)绾螌⒖谆蚪M件墊連接到平面中的大面積銅上。雖然某些連接（例如通孔）可以直接連接到平面，但是將元件焊接到其中的連接將需要散熱連接。這是為了防止銅平面充當(dāng)散熱器，并防止連接形成良好焊接點所需的熱量。散熱墊通常是具有多個較細輻條的焊盤，這些輻條的寬度從孔或組件焊盤輻射到圍繞它們的銅平面。
盡管使用約束管理器無疑可以簡化用于電源布線的網(wǎng)絡(luò)管理，但您在設(shè)計工具中還需要尋找其他一些有用的東西。首先是從原理圖和布局管理網(wǎng)的能力。這使PCB設(shè)計工程師能夠在設(shè)計過程中及早進行布局之前指定電源和接地網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。如上圖所示，示意圖中的約束管理器顯示的凈值與之前顯示的布局約束管理器圖相同。通過為原理圖中定義的電源網(wǎng)絡(luò)類別建立這些網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，它可以提供更多的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)，從而為布局電路板奠定良好的開端。
在管理網(wǎng)絡(luò)時另一個非常有用的功能是能夠從外部來源引入設(shè)計規(guī)則的功能。通過保存設(shè)計規(guī)則，然后稍后將它們再次導(dǎo)入到新設(shè)計中，可以節(jié)省大量時間和精力。當(dāng)然，需要針對每種特定設(shè)計對其進行調(diào)整，但是您不必在每次布置新電路板時都不斷地重新發(fā)明輪子。另一種選擇是使用一種數(shù)據(jù)庫交換格式，例如IPC-2581。這使您可以輕松地與PCB制造商溝通制造和裝配文件，同時獲取其推薦的板層堆疊信息以及設(shè)計規(guī)則和約束。