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PadsRouter布线技巧分享

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细心整理Router高级布线技巧 当设计高速信号PCB或者困难的PCB时,时时须要考虑信号的干扰和抗干扰的问题,也就是设计这样的PCB时,须要提高PCB的电磁兼容性为了实现这个目的,除了在原理图设计时增加抗干扰的元件外,在设计PCB时也必需考虑这个问题,而最重要的实现手段之一就是运用高速信号布线的根本技巧和原那么 高速信号布线的根本技巧包括限制走线长度、蛇形布线、差分对布线和等长布线,运用这些根本的布线方法,可以大大提高高速信号的质量和电磁兼容性下面分别介绍这些布线方法的设置和操作10.5.1 限制走线长度 为了限制布线长度,可以对须要走线的网络或引脚对设置走线长度限制,将走线长度限制在必需的范围之内限制走线长度的操作步骤如下:(1) 首先选择须要限制走线长度的网络在工程阅读器中绽开网络,然后选择须要限制走线长度的网络,例如本实例的CLKIN网络2) 然后单击鼠标右键,并执行弹出快捷菜单中的Properties叮嘱执行该叮嘱后,系统会弹出网络属性对话框,此时选择Length〔长度〕选型卡,如图10-57所示此时可以设置走线长度的限制选择Restrict length选项,然后分别在Minimum length编辑框中输入最小的长度值,如本实例设置为500mil;在Maximum length编辑框中输入最大的长度值,如本实例设置为2000mil。

3) 设置了长度限制值后,单击OK按钮退出设置对话框设置网络走线长度限制后,走线时将遵守该长度设置,将走线限制在设置范围内设置长度限制规那么后,在布线时就会显示走线长度监视器,动态显示布线的实际长度图10-57 长度选择卡走线长度监视器能以图形的方式来帮助限制走线的长度当设置长度限制规那么后,走线长度信息成为走线时间标的一局部显示出来,这样可以很好地限制走线的长度,如图10-58所示走线长度监视器会显示最小的和最大的允许布线长度,以及当前的实际长度,走线长度监视器在获得小于最大设置长度和大于最大设置长度的长度后,会显示不同的颜色图10-58 具有布线长度限制的实际布线 当已布的走线长度小于设定的最大走线长度时,长度监视器显示为绿色;当已布的走线长度大于设定的最大走线长度时,长度监视器颜色显示为红色 在布线时,系统还会在PADS Router状态栏中显示长度监视,如图10-59所示图10-59 状态栏显示 在对重要的信号线布线时,例如时钟信号、高频信号等,通常要设置走线的长度显示高频信号的走线长度越长,信号品质就会变差,并产生很强的电磁干扰或更易受其他信号的电磁干扰因此,走线长度的限制对于PCB的设计具有很重要的意义。

10.5.2 蛇形布线 1.蛇形走线简介 蛇形走线是布线中常常运用的一种走线方式其主要目的就是为了调整延时,满足系统时序设计要求但是设计者首先要有这样的相识:蛇形走线会破坏信号质量,变更传输时延,布线时要尽量幸免运用但实际设计中,为了保证信号有走过足够的保持时间,或者减小同组信号之间的时间偏移,往往不得不故意进展绕线 当在长度规那么设置下起先走线时,有时须要通过运用蛇形走线以到达所需的走线长度蛇形走线的例如如图10-60所示,其中最关键的两个参数就是耦合幅度(Ap)和耦合距离(Gap)很明显,信号在蛇形走线上传输时,相互平行的线段之间会发生耦合,呈差模形式什么是差模形式,Gap越小,Ap越大,那么耦合程度也越大这可能会导致传输时延减小,以及由于串扰而大大降低信号质量图10-60 蛇形走线的例如 尽管蛇形走线会引起引起耦合,从而降低信号质量,但是在布线时,蛇形走线对于调整时延和时序是重要的方法因此在高速信号布线时,可以运用蛇形走线,但是蛇形走线的Ap和Gap的设置必需符合信号的要求 在PADS Router中,可以设置蛇形走线的Ap和Gap,并且在布线过程中添加蛇形布线2.设置蛇形走线的Ap和Gap参数●执行Tools/Options菜单叮嘱,或者单击标准工具栏中的Options图标,系统会弹出选项对话框,然后选择Routing(布线)选型卡。

●然后在Routing to length constaints区域设置蛇形走线参数,如图10-61所示㊣在Minimum amplitude〔幅度〕编辑框中将最小值设为20,那么蛇形走线的幅度最小值被设置为走线宽度的20倍㊣在minimum gap〔间距〕编辑框中将最小值设为2,那么蛇形走线的间隔最小值被设置为走线到拐角间距的2倍●最终单击OK按钮完成设置图10-61 设置蛇形走线参数3.添加蛇形走线 设置了蛇形走线参数后,进展布线时就可以添加蛇形走线,具体操作步骤如下:(1) 当前假如处于布线状态,那么可以单击鼠标右键,执行弹出快捷菜单中的Add Accordion叮嘱,然后在走线过程中,就可以动态地添加蛇形走线2) 在选择了蛇形走线叮嘱后,每单击一次鼠标左键就会添加一个蛇形线段可以通过鼠标在设计中的位置选择来定义蛇形走线以及幅度值当完成蛇形走线定义后,双击鼠标左键,或者单击鼠标右键并执行弹出快捷菜单中的Complete Accodion叮嘱,就可以回到交互式走线状态,接着布线操作图10-62为添加了蛇形走线的布线,另外,也可以通过鼠标单击来定义蛇形走线参数,第一次单击鼠标左键选择走线起始点,其次次确定蛇形线的振幅位置,即可以在走线的过程中变更振幅大小以及蛇形走线的方向。

图10-62 蛇形走线实例留意:在运用蛇形走线时,应当留意以下几个技术要点:㊣尽量增加平行线段的距离S,至少大于3H,H指信号走线到参考平面的距离通俗的说就是绕大弯走线,只要S足够大,就几乎能完全幸免相互之间的耦合效应㊣减小耦合幅度Lp,当两倍的Lp时延接近或超出信号上升时间时,产生的串绕将到达饱和㊣带状线(Strip-Line)或者埋式微带线(Embedded Micro-strip)的蛇形走线引起的信号传输时延小于微带线走线(Micro-strip)理论上,带状线不会因为差模串扰影响传输速率㊣高速以及对时序要求较为严格的信号线,尽量不要走蛇形线,尤其不能在小范围内蜿蜒走线㊣高速PCB设计中,蛇形走线没有所谓滤波和抗干扰的实力,只可能降低信号质量,所以只作时序匹配之用而无其他目的 10.5.3差分对布线 差分对布线是提高PCB的信号品质和电磁兼容性的有效方法,时时用于高速信号电路中,电路中最关键的信号往往都有接受差分构造设计 差分走线是两个反相的信号分别在两相邻传输线上传输的走线方法理论上,所以差分传输是不受共模噪声干扰的差分走线的阻抗和单端走线的阻抗不同,对于差分走线配置,线和参考平面之间的阻抗可以通过运用单端走线阻抗来计算。

差分信号和平凡的单端信号走线相比,最明显的优势体此时此刻以下3个方面:●抗干扰实力强,因为两条传输线之间的耦合很好,当外界存在噪声干扰时,几乎是同时被耦合到两条线上,而接收端关系的只是两信号的差值,所以外界的共模噪声可以被完全抵消●有效抑制EMI,同样的道理,由于两信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越严密,辐射到外界的电磁能量越少●时序定位精确,由于差分信号的开关变更是位于两个信号的交点,而不象平凡单端信号依靠凹凸两个●值电压判定,因而受工艺、温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路目前流行的LVDS(Low Voltage Differential Signaling,低压差分信令)就是指这种小振幅差分信号技术 PADS Router可以对重要的信号实现差分布线在进展差分布线之前,应当设置差分对然后对所设置的差分对网络进展布线,就可以生成差分布线 1.设置差分对(1) 单击标准工具栏中的工程阅读器图标,或者执行View/Project Explorer菜单叮嘱,翻开工程阅读器,然后绽开阅读器窗口的Nets书目2) 选择A00和A01网络,这两个网络在工作区域高亮显示。

3) 运用复制(Ctrl+C)和粘贴(Ctrl+V)叮嘱,将这两个网络复制到Differential Pairs(差分对)书目中,然后绽开差分对书目,就可以看到已经添加了一对差分对,如图10-63所示说明:设置差分对也可以运用如下3种方法●选择两个网络后,在工程阅读器中单击鼠标右键,执行弹出快捷菜单中的Copy叮嘱,然后执行差分对书目小的Paste叮嘱●选择两个网络后,在工作区域内单击鼠标右键,执行弹出快捷菜单中的Make Differential Net叮嘱●选择两个网络后,运用鼠标干脆将这两个网络拖到差分对书目下图10-63 生成的差分对 2.设置差分对规那么(1) 首先在工程阅读器中选择已经生成的A00< - >A01差分对2) 然后单击鼠标右键,执行弹出快捷菜单中的Properties叮嘱,系统会弹出差分对属性对话框,如图10-64所示通过该对话框,就可以设置差分对走线的规那么和属性3) 假如单击Add按钮,那么可以添加不同层的差分走线宽度和间距的设置在Width编辑框中可以设置差分走线的宽度;在Gap编辑框中可以设置差分走线的距离,本实例都设置微12mil4) 在Trace length(走线长度)区域,可以设置差分走线的最小值和最大值,本实例设置最小值为500mil,最大值为4500mil。

5) 在Obstacles(障碍)区域,可以设置最大绕过障碍值6) 最终单击OK按钮完成差分走线规那么的设置图10-64 差分对属性对话框 3.差分走线(1) 首先在没有选择任何对象的状态下,单击鼠标右键并执行弹出快捷菜单中的Select Trace/Pins/Unroutes叮嘱2) 在标准工具栏中选择Top层为当前布线层然后在工程阅读器的差分对书目下选择A00< - >A01差分对,亮显这两个网络3) 在工作区域单击这两个网络中的随意一个引脚4) 然后单击鼠标右键,执行弹出快捷菜单中的Interactive Route叮嘱,或者安F3键可是对该网络走线,此时在布线区域显示两根差分线,拖动鼠标就可以对差分线实现自动并行走线假如不单击鼠标左键,只移动光标,就可以看到一对差分线的走线状态5) 从源引脚来出走线,在相宜的位置单击鼠标左键确定第一段走线和拐角位置6) 沿着设计的目标引脚方向接着走线,当走线接近目标引脚时,单击鼠标右键,执行弹出快捷菜单中的Complete叮嘱此时就完成了该差分对的走线,如图10-65所示图10-65 差分走线实例 4.分开的差分走线 在差分走线时,为了从连接器或者元件引脚处引出差分走线,有时候须要将差分线短暂分开操作,或者相互切换以便进展走线。

PADS Router供应了Route Separaely(分开走线叮嘱),执行该叮嘱就可以分开差分走线进展布线1) 在工程阅读器的差分对书目下,选择已经定义的A00< - >A01差分对,亮显这两个网络2) 选择A00或者A01网络中的随意一个引脚3) 然后单击鼠标右键,并执行弹出快捷菜单中的Interactive Route叮嘱,或者安F3键起先对差分对进展走线4) 从所选引脚起先走线起先走线时,所显示为差分走线然后在相宜的位置对差分对进展走线当接近目标引脚时,单击鼠标右键,并执行弹出快捷菜单中的Route Separately叮嘱,对差分对分别走线5) 然后差分走线就会切换到只走其中一条线(见图10-66),当该走线完成后,系统将自动切换到另外一根进展走线。

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