PCB布线要点为现代设计师

关键的外卖

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

在现代PCB中，路由涉及很多内容。阅读以下技巧和方法，以帮助您的PCB路由过程。

在印刷电路板发展的早期，PCB布线是一个相当简单的过程。所有的痕迹都有一个固定的宽度和间距，除了一对电源和地面痕迹。在最坏的情况下，有时需要手动将一些痕迹变宽或变窄。

然而，现在PCB和小型化技术已经突飞猛进，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。简单的路由规则仍然停留在过去，现在是严格的制造要求、高速设计规则和各种限制，要求设计人员利用先进的PCB布局和路由软件。

我们将研究一些PCB设计师必须利用的工具，规则和技能下一代pcb的路线，包括差分对路由、复杂集成电路、自动路由、传输线、设计规则，以及其他可能有利于设计人员进行路由的技巧。

差动对路由

微分对保持对称的良好实践

通常，当将各种迹线路由到它们的组件时，地平面通常为信号提供一个返回路径。这被称为单端路由，是指路由多少个PCB网。单端路由的问题是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的信号，其中一个信号与另一个信号反向传输一个数据信号。接收器利用两个信号之间的差异来提取数据。线路上的任何干扰都相等地存在于两个信号中，这样当接收机将两个信号相减时，噪声基本上就抵消了。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，例如跟踪宽度、间距等以确保性能和保留这些前面讨论的好处。下面是一些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。如果线路长度不保持相等，则对可能会遇到干扰和完整性问题。一条线可能比另一条线噪音大，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，利用跟踪调优延长或缩短其中一对直到它们都相等长
2. 类似地，差分对迹线的间距和宽度必须在它们的长度中保持一致。如果走线的间距或宽度发生变化，则会影响两个走线之间的微分阻抗，从而产生不匹配，从而导致EMI、串扰和噪声。为了保持完整性，跟踪必须路由在一起并保持相同的宽度。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，因此请确保利用PCB软件的跟踪调优工具。
3. 将差分对的两个部分布线在一起，避免使用过孔，因为它很容易产生长度和阻抗不匹配的机会。如果过孔是必要的，保持他们紧密在一起，并把他们同样远离垫。此外，通过指定间隙将过孔与其他迹线隔离，通常大约是正常迹线宽度的三倍。
4. 作为一个整体，微分对应该尽可能的对称;计划pad入口和出口路由，以便它们继续相互镜像。避开障碍物以保持对称，始终保持相同的轨迹宽度。

路由复杂ic

像bga这样的复杂集成电路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，从单板的层数和配置规划开始。将紧凑的路由压缩到两个层中对于小型化可能是很好的，但对于信号完整性可能不是理想的。

在PCB软件中设置设计的规则和高速约束。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。

在规划信号路径时，要考虑包括返回信号在内的整个路径，而不是简单的点对点连接。经常查阅原理图，按顺序放置部件，保持从驱动器到接收器的整个路径尽可能接近。这最终有助于保持PCB路由短，并保持信号完整性。

将有更多的网络路由，特别是复杂的ic，所以在布局中，计划通过逃脱模式有空间。内存设备和集成电路应该紧密地放在一起，并按顺序摆放，从最低的数据位开始，到最高的数据位结束。

菊花链路由可用于地址和控制路由，点对点路由用于其他敏感电路，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，特别是使用基于时钟的IC。

利用你的autoouter

如果操作正确，使用自动外接器可以节省大量的时间和精力。

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PCB布线的用做之处，它释放了员工资源，并允许将更多时间用于其他设计部分。许多自动绕线仪现在都内置到CAD系统中，并包含许多优点，例如易于使用和优越的结果。

在启动autorouter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特定的跟踪宽度和间距。autorouter将从现有规则和约束中提取其跟踪宽度和间距，因此确保它反映了您想要的设计行为。

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，自动绕线器将避免通过这些区域的运行痕迹。花点时间熟悉一下您的autorouter的路由选项。一些流行的选项包括转义路由、跟踪路由和路由清除，本文将进一步讨论．

传输线路和高速信号

高速下的长轨迹可以充当传输线

随着电子设备的运行速度越来越快，传输线越来越成为人们关注的焦点。相对较长的高速线路很容易成为传输线。当高速信号在线路上来回传输所花费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，如果你正在处理具有定义阻抗的高速信号，那么设计路由信号以满足阻抗要求，而不用担心迹线的长度。毕竟，阻抗是迹线长度的函数-如果你的阻抗值是好的，那么你的长度可能是合适的。

迹线的宽度是根据铜的重量、两个导体之间的深度和介电材料的特性来确定的。确保线路自始至终具有相同的阻抗使用可控阻抗路由．PCB布线的传输线可以通过一个微带配置或带线配置．

在配置了设计规则之后，请记住以下规则用于传输线的PCB路由:

• 避免在参考平面中穿过断裂、分割或拥挤的区域，因为这将破坏返回路径。
• 如果可能的话，保持你的传输线在一层。
• 在强制层转换的情况下，使用地面转移通过旁边的痕迹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

在进行路由之前，它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，这取决于您对模拟部件、连接器或其他多终端组件的使用。

• 其他模拟ic可能需要自己的具体的宽度和间距要求(参考你的示意图)。
• 一般来说，电源和接地连接需要更宽的线路，因为会有更多的电流流过它们。
• 电力和地面也需要保持尽可能短的时间降低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才能到达特定的引脚。
• 细间距部件，如四平面封装(QFP)或小轮廓封装(SOP)，可能同样需要较小的走线宽度用于转义路由。
• 球栅阵列(BGA)可能还需要缩小包装周围的痕迹宽度。
• 高速走线间距应较大，以防止串扰。
• 调查用于高引脚计数的扇出路由组件、清除路由以删除不必要的部件，以及当您有一组跟踪时的总线路由。

设计规则和约束

约束管理器将让您控制设计所需的所有物理值。事先设置跟踪长度、长度匹配、差分对和其他规则和约束，以确保在路由时一切都符合要求。

高级PCB布线软件的优点

拥有一个先进的PCB软件可以大大简化您的路由体验

在准备设计带有差动对、复杂集成电路和传输线的电路板时，有很多事情需要计划。另一种方法可以帮助您为这种复杂的设计做准备，即使用具有高级内置路由功能的PCB设计工具差动对路由工具．

你可以很容易地设置你的设计规则和约束具有许多功能，可以帮助您手动和自动路由。Cadence软件具有PCB路由所需的所有自动路由功能。有了先进的路由工具和功能，您将有能力完成最困难的设计。