低频信号线布线规则

[db:作者]

2.设计过程
PCB设计过程分为六个步骤:网表输入、规则设置、元件布局、布线、检查、复查和输出。
2.1网表输入
有两种方式输入网络，
一种是使用PowerLogic的OLE PowerPCB连接功能，选择发送网表，应用OLE功能，可以随时保持原理图和PCB图的一致性，将出错的可能性降到最低。
另一种方法是直接在PowerPCB中加载网表，选择File->: import，输入原理图生成的网表。
2.2规则设置如果在原理图设计阶段已经设置了PCB的设计规则，则不需要设置这些规则，因为设计规则已经随网表一起录入到PowerPCB中。如果修改设计规则，必须同步原理图，以确保原理图和PCB的一致性。除了设计规则和层定义，还有一些规则需要设置，比如焊盘堆栈，标准过孔的尺寸需要修改。如果设计者创建了新的焊盘或过孔，请确保添加层25。
注:PCB设计规则、层定义、过孔设置和CAM输出设置已经做成默认启动文件，命名为Default.stp网表输入后，根据实际设计情况将电源网络和地分配给电源层和地，并设置其他高级规则。设置好所有规则后，在PowerLogic中，使用OLE PowerPCB连接的PCB函数Rules From PCB更新原理图中的规则设置，保证原理图和PCB图的规则一致。
2.3输入元件布局网表后，所有元件将被放置在工作区的零点并重叠在一起。接下来就是把这些组件分开，按照一定的规则整齐的排列起来，也就是组件布局。PowerPCB提供两种方式，手动布局和自动布局。
手动布局
1.根据工具印制板的结构尺寸画出板的轮廓。
2.分散组件，组件将排列在板的边缘周围。
3.将组件一个一个的移动旋转，放入棋盘边缘内，按照一定的规则整齐摆放。
2.3.2自动布局PowerPCB提供了自动布局和自动本地集群布局，但对于大多数设计来说，效果并不理想，不推荐使用。
注意事项
形容词（adjective的缩写）布局的首要原则是保证布线的走线率。移动设备时注意飞线的连接，将连接的设备放在一起。
B.数字器件和模拟器器件应分开，尽可能远离c。去耦电容应尽可能靠近器件的VCC。
d放置器件时，考虑以后的焊接，不要太密集。
E.多利用软件提供的数组和并集功能，提高布局效率。
2.4接线也有两种方式，手动接线和自动接线。
PowerPCB提供的手动布线功能非常强大，包括自动推送和在线设计规则检查(DRC)。自动布线由Specctra的布线引擎执行。通常这两种方法一起使用，常见的步骤是手动-自动-手动。
手动接线
1.在自动布线之前，一些重要的网络，如高频时钟、主电源等都要手工铺设。这些网络通常在布线距离、线宽、线间距和屏蔽方面具有特殊的特征。
要求；另外，对于一些特殊的封装，比如BGA，自动布线很难有规律的排列，还需要人工布线。
2.自动布线后，要通过手动布线来调整PCB的布线。
2.4.2自动接线和手动接线后，其余
网络交给自动路由器进行分配。选择工具->光谱，启动光谱路由器界面，设置DO文件，按继续启动光谱。
路由器自动布线，完成后，如果布线率100%，可以手动调整布线；如果低于100%，则说明布局或人工布线有问题，需要调整布局或人工布线，直到所有布线完成。
2.4.3注意事项
形容词（adjective的缩写）电源线和地线尽量加粗。
B.尝试将去耦电容直接连接到VCC。
碳（carbon的缩写）在设置Specctra的DO文件时，首先添加保护所有导线命令，以保护手动敷设的导线不被自动布线器重新分配。
D.如果有混合供电层，则应定义为分体/混合面，在布线前应进行划分。布线后，使用浇注管理器的平面。
铜包层连接
E.通过将滤波器设置为引脚、选择所有引脚、修改属性并选中热量选项，将所有器件引脚设置为热垫模式。
氟（fluorine的缩写）手动布线时打开DRC选项，并使用动态布线。
2.5检查项目包括间隙、连接性、高速规则和电源层。这些项目
可以选择工具->验证设计。如果设置了高速规则，必须勾选；否则，可以跳过这一项。检查错误，必须修改布局和布线。注意:有些错误可以忽略。比如有些连接器的轮廓部分放在板框外，检查间距时会出现误差；另外，每次修改走线和过孔都要重新覆铜。
2.6根据“PCB检查表”进行复查，内容包括设计规则、层定义、线宽、间距、焊盘和过孔设置；还要重点审核器件布局的合理性，电源和接地网的布线，高速时钟网络的布线和屏蔽，去耦电容的放置和连接等。如果复查不合格，设计者应修改布局和布线。复检合格后，复检人和设计人分别签字。
2.7设计输出PCB设计可以输出到打印机或者输出照片文件。打印机可以分层打印PCB，方便设计师和审核人员检查；图纸文件交给板制造商生产印刷板。光绘图文件的输出非常重要，关系到本次设计的成败。下面将重点介绍光绘图文件输出的注意事项。
形容词（adjective的缩写）要输出的层包括布线层(包括顶层、底层和中间布线层)、电源层(包括VCC层和GND层)、丝印层(包括顶层丝印和底层丝印)和阻焊层(包括顶层阻焊和底层阻焊)。此外，还应生成一个钻孔文件(NC drill)。b .如果power layer设置为Split/Mixed，那么，在Add document窗口的document项中选择Routing，在每次输出照片文件之前，用Pour Manager的Plane Connect对PCB图进行覆铜处理；如果设置为“凸轮平面”，请选择“平面”。设置图层项时，添加图层25，并在图层25中选择焊盘和过孔。在设备设置窗口中(按设备设置)，将Aperture的值更改为199 d。在设置每个层的层时，选择纸板轮廓。
E.设置丝印图层的图层时，不要选择零件类型，而要选择顶层(底层)和丝印图层的轮廓、文字和线条。
f在设置阻焊层的层数时，选择通孔表示通孔不加阻焊层，不选择通孔表示首页阻焊层，具体情况视具体情况而定。
G.生成钻孔文件时，使用PowerPCB的默认设置，不要进行任何更改。
H.所有照片文件输出后，用CAM350打开打印。过孔是多层PCB的重要组成部分，由设计者和审核者根据PCB检查表进行检查。
首先，钻孔成本通常占PCB制造成本的30%至40%。简单来说，PCB上的每一个孔都可以称为过孔。从功能上看，过孔可以分为两类:一类是用作层间的电连接；第二，它用于固定或定位设备。
一般来说，这些过孔可以分为三类，即盲过孔、埋孔和通孔。
盲孔位于印刷电路板的顶面和底面，具有一定的深度，用于连接表层电路和底层内层电路。孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。
埋孔是指位于印刷电路板内层的连接孔，不会延伸到印刷电路板表面。上述两种孔位于电路板的内层。在层压之前，使用通孔形成工艺，并且在通孔形成期间，几个内层可以重叠。
第三种叫通孔，贯穿整个电路板，可以用来实现内部互连，也可以作为元器件的安装定位孔。因为通孔在技术上更容易实现，成本更低，所以大部分印刷电路板都用它来代替另外两种通孔。除非另有说明，以下通孔被视为通孔。从设计上看，一个过孔主要由两部分组成，一部分是中间的钻孔，另一部分是钻孔周围的焊盘区域，如下图所示。这两部分的尺寸决定了过孔的尺寸。
显然，在设计高速高密度PCB时，设计者总是希望过孔越小越好，这样可以在板上留下更多的布线空空间。此外，过孔越小，其寄生电容越小，更适用于高速电路。
但是，过孔尺寸的减小也带来了成本的增加，过孔的尺寸不可能无限减小。受钻孔和电镀技术限制:孔越小，钻孔时间越长，越容易偏离中心位置；当孔深超过钻孔直径的6倍时，不能保证孔壁均匀镀铜。
比如正常6层PCB板的厚度(通孔深度)在50Mil左右，那么PCB厂商提供的钻孔最小直径只能达到8Mil。
第二，过孔本身的寄生电容对地具有寄生电容。如果已知接地层上过孔的隔离孔直径为D2，过孔焊盘直径为D1，PCB板厚度为T，板基板的介电常数为ε，则过孔的寄生电容相似:C=1.41εTD1/(D2-D1)。过孔的寄生电容将主要通过延长信号的上升时间和降低电路的速度来影响电路。例如，对于厚度为50Mil的PCB板，如果使用内径为10Mil、焊盘直径为20Mil的过孔，焊盘到接地铜区的距离为32Mil，我们可以通过上面的公式粗略计算过孔的寄生电容:C = 1.41 x4.4x 0.050 x 0.020/(0.032-. 020)= 0.517 pf。
这部分电容引起的上升时间变化量为T10-90 = 2.2c(Z0/2)= 2.2x 0.517 x(55/2)= 31.28 PS，从这些值可以看出，虽然减缓单个过孔寄生电容引起的上升延迟的效果并不明显，但是如果在布线中多次使用过孔进行层间切换，设计者就要慎重考虑了。
3.过孔的寄生电感。同样，过孔中也存在寄生电容和寄生电感。在高速数字电路设计中，过孔寄生电感造成的危害。
通常大于寄生电容的影响。其寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献和整个供电系统的滤波效果。我们可以简单地用下面的公式计算通孔的近似寄生电感:L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L是指通孔的电感，H是通孔的长度，D是中心钻孔的直径。从公式中可以看出，过孔直径对电感的影响很小，而过孔长度对电感的影响最大。还是用上面的例子，过孔的电感可以计算为:L = 5.08 x 0.050[ln(4x 0.050/0.010)+1]= 1.015 NH，如果信号的上升时间为1ns，则等效阻抗为XL =πL/T10-90 = 3.19ω。高频电流通过时，这样的阻抗是不能忽略的。特别是旁路电容在连接电源层和接地层时需要穿过两个过孔，这样过孔的寄生电感会加倍。
四。高速PCB中的过孔设计通过以上对过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单的过孔往往会给电路设计带来很大的负面影响。为了减少过孔寄生效应造成的不利影响，在设计中可以尽可能做到以下几点:
1.综合考虑成本和信号质量，选择合理的过孔尺寸。比如6-10层的内存条PCB设计，最好选择10/20Mil(孔/焊盘)过孔，对于一些高密度的小尺寸板，也可以尝试使用8/18Mil过孔。在目前的技术条件下，很难使用更小尺寸的过孔。对于电源或接地过孔，可以考虑采用更大的尺寸来降低阻抗。
2.从上面讨论的两个公式可以得出结论，使用更薄的PCB有利于降低过孔的两个寄生参数。
3.尽量不要改变PCB上信号线的层数，也就是说尽量不要使用不必要的过孔。
4.电源和地的针脚要就近打孔。过孔和引脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感增加。同时，电源和地的引线要尽可能粗，以降低阻抗。
5.在信号层的过孔附近放置一些接地过孔，以便为信号提供最近的电路。甚至可以在PCB上放置大量冗余接地过孔。当然，设计需要灵活。上面提到的过孔模型就是每一层都有焊盘的情况，有时候，我们可以减少甚至去掉某些层的焊盘。
特别是当过孔密度非常高时，可能会导致在镀铜层中形成断槽。要解决这个问题，除了移动过孔的位置，我们还可以考虑减小镀铜层过孔的焊盘尺寸。
本文编辑转载于网络。转载目的是传递更多行业信息供您学习参考，并不代表本微信官方账号赞同其观点并对其真实性负责。版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题，请私信后台，我们会尽快删除内容！
你的份额是无价的。