《Altium Designer 原理圖與PCB設(shè)計(jì)精講教程 第2版》課件 第14章 電路板布線

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原理圖

與

PCB設(shè)計(jì)

2第14章電路板布線14.1 自動(dòng)布線14.2 選擇布線網(wǎng)絡(luò)14.3 刪除布線14.4 交互式布線14.5 多走線布線14.6 差分對(duì)布線14.7 ActiveRoute布線14.8 等長(zhǎng)布線14.9 交互式長(zhǎng)度調(diào)整14.10 調(diào)整蛇形線14.11 調(diào)整布線14.1 自動(dòng)布線所謂的自動(dòng)布線就是根據(jù)用戶設(shè)定的布線規(guī)則，利用布線算法，自動(dòng)在各個(gè)元件間進(jìn)行連線，實(shí)現(xiàn)元件之間的電氣連接關(guān)系，進(jìn)而快速完成PCB的布線工作。14.1.1 布線相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則布線相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則很多，包括Width、Clearance、ShortCircuit、UnroutedNet、RoutingVias、RoutingLayers、SMDFanoutControl、RoutingPriority、RoutingCorners等。14.1.2 全局自動(dòng)布線執(zhí)行菜單命令A(yù)utoRoute?All，打開(kāi)SitusRoutingStrategies對(duì)話框，進(jìn)行自動(dòng)布線設(shè)置14.1.3 其它自動(dòng)布線命令自動(dòng)布線網(wǎng)絡(luò)(AutoRoute?NetClass)自動(dòng)布線連接(AutoRoute?Connection，快捷鍵Ctrl)自動(dòng)布線區(qū)域(AutoRoute?Area)自動(dòng)布線Room(AutoRoute?Room)自動(dòng)布線元件(AutoRoute?Component)自動(dòng)布線元件類(AutoRoute?ComponentClass)自動(dòng)布線被選中元件的連接線(AutoRoute?ConnectionsOnSelectedComponent)自動(dòng)布線被選中元件之間的連接線(AutoRoute?ConnectionsBetweenSelectedComponent)添加子網(wǎng)絡(luò)跳線(AutoRoute?AddSubnetJumper)移除子網(wǎng)絡(luò)跳線(AutoRoute?RemoveSubnetJumper)扇出（Fanout）例14-1扇出根據(jù)焊盤間距選擇合適過(guò)孔大小以及走線寬度，定義相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)則執(zhí)行BGA的扇出命令，設(shè)置相應(yīng)的選項(xiàng)紅色圓點(diǎn)為BGA引腳，紅色短線為扇出的走線，綠色過(guò)孔連接GND層、粉色過(guò)孔連接3V3層、其余為扇出的其它過(guò)孔扇出后對(duì)那些不需要扇出的焊盤，可以刪除與其連接的導(dǎo)線和過(guò)孔。下右圖刪除了最外面2排焊盤扇出的過(guò)孔，因?yàn)榭梢灾苯訌捻攲幼呔€在頂層的布線在底層的布線BGA8*8BGA16*1614.2選擇布線網(wǎng)絡(luò)1．選擇或高亮顯示網(wǎng)絡(luò)按下S+C選中位于兩個(gè)焊盤之間的完整走線（不包括焊盤）按下S+N選中該電氣對(duì)象所屬的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)按下Ctrl+H,單擊任意電氣對(duì)象（走線、焊盤、矩形填充、覆銅等），將所有與之互連的銅箔都選中2．使用菜單命令或鼠標(biāo)選擇多條走線（Track）執(zhí)行菜單命令Edit?Select?Touchbyline，然后用光標(biāo)劃一條虛線，所有與該虛線接觸的走線段都被選中，執(zhí)行菜單命令Edit?Select?TouchbyRectangle，所有全部或者部分包含在矩形區(qū)域內(nèi)的對(duì)象都會(huì)被選中鼠標(biāo)直接框選電氣對(duì)象3.選擇連接線（ConnectionLine）及其所在網(wǎng)絡(luò)4.選擇焊盤、過(guò)孔或走線段及它們所在的網(wǎng)絡(luò)14.3

刪除布線Ctrl+Z取消前一步布線操作選中布線（選擇走線的方法詳見(jiàn)14.2節(jié)），然后Del刪除菜單命令Route>>Un-Route(快捷鍵U+U)14.4

交互式布線交互式布線其實(shí)就是手工布線，也就是將屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的焊盤、過(guò)孔用銅箔走線（Track）進(jìn)行手工連接在開(kāi)始交互式布線之前，需要制定好相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)則，例如走線寬度、安全間距等。對(duì)于普通電路，可以直接使用系統(tǒng)提供的默認(rèn)設(shè)計(jì)規(guī)則布線過(guò)程中的所有操作都必須遵守設(shè)計(jì)規(guī)則約束。如違反，則操作不會(huì)成功或者會(huì)顯示違規(guī)報(bào)警。默認(rèn)情況下，違規(guī)部位呈現(xiàn)綠色1.基本布線操作執(zhí)行菜單命令Route?InteractiveRouting或者單擊Wiring工具欄上的按鈕或者按下快捷鍵P+T，光標(biāo)變?yōu)槭中?，進(jìn)入交互式布線狀態(tài)。2.前瞻模式（Lookaheadmode）在此模式下，當(dāng)未固定的走線部分包含轉(zhuǎn)角時(shí)，直接與光標(biāo)相連的走線段為空心部分，其余走線段填充有交叉線.按下鍵1可以在前瞻和非前瞻模式之間進(jìn)行切換。3.交互式布線快捷鍵按下Enter鍵或者單擊鼠標(biāo)左鍵固定一段走線。按下ESC或者單擊鼠標(biāo)右鍵終止當(dāng)前走線。按下Backspace鍵刪除前一段走線的固定狀態(tài)，使其回到自由狀態(tài)。按下鍵7可以在不同的焊盤連接間進(jìn)行循環(huán)切換。按下鍵9可以交換起點(diǎn)和終點(diǎn)焊盤。按下~或者Shift+F1，可以顯示布線操作相關(guān)的菜單及其快捷鍵。4.交互式布線中的拓?fù)溥B接在布線時(shí)，預(yù)拉線具有指示終點(diǎn)焊盤的作用。但實(shí)際上，手工布線時(shí)沒(méi)有必要連接到預(yù)拉線指示的焊盤，可以用銅箔走線連接屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的任意兩個(gè)焊盤，而不用管這兩個(gè)焊盤之間是否有預(yù)拉線連接。下圖中焊盤A、B和C屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，盡管A和C之間沒(méi)有預(yù)拉線，仍然可以用銅箔走線連接A和C，連接后系統(tǒng)自動(dòng)更新拓?fù)溥B接，此時(shí)A和B之間的預(yù)拉線消失。5.轉(zhuǎn)角模式在交互式布線狀態(tài)下，按下Shift+空格鍵在走線的轉(zhuǎn)角模式間切換，按下空格鍵可以切換轉(zhuǎn)角的方向（1）45度：相鄰兩段走線的夾角為45度。（2）90/45witharc：帶弧度的90/45度轉(zhuǎn)角模式。（3）90度：相鄰兩段走線的夾角為90度。（4）90/90witharc：帶弧度的90/90度轉(zhuǎn)角模式。（5）Anyangle；任意角度轉(zhuǎn)角模式。6.沖突解決方案在交互式布線過(guò)程中，當(dāng)走線在前進(jìn)路徑上遇到電路板上其它對(duì)象（例如焊盤、走線、過(guò)孔等）阻擋時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沖突，AD17提供的沖突解決方案如下（圖示見(jiàn)后頁(yè)）：（1）WalkaroundObstacles（繞開(kāi)障礙物）（2）PushObstacles（推擠障礙物）（3）HugandPushObstacles（緊貼并推擠）（4）Ignoreobstacles（忽略障礙物）（5）Stopatthefirstobstacles（在第一個(gè)障礙物處停止）（6）AutoRouteOnCurrentLayer（在當(dāng)前層自動(dòng)布線）（7）AutoRouteOnMultipleLayers（在多層自動(dòng)布線）6.沖突解決方案（續(xù)）在布線過(guò)程中，按下Shift+R可以在這幾種沖突解決方案中進(jìn)行切換。WalkaroundObstaclesPushObstaclesHugandPushObstaclesIgnoreobstaclesStopatthefirstobstaclesOriginalRoute7.布線時(shí)添加過(guò)孔在交互式布線狀態(tài)，在數(shù)字小鍵盤上按下“*”或者“+”鍵添加一個(gè)過(guò)孔并切換到下一個(gè)信號(hào)層。按下“-”鍵添加一個(gè)過(guò)孔并切換到上一個(gè)信號(hào)層。按下“/”鍵可以插入一個(gè)過(guò)孔，單擊鼠標(biāo)左鍵固定過(guò)孔位置閉關(guān)返回交換時(shí)布線狀態(tài)，便于扇出操作。在交互式布線狀態(tài)按下2鍵可以添加一個(gè)過(guò)孔，但不切換信號(hào)層。對(duì)通孔焊盤布線時(shí)，按下L鍵可以直接切換到下一個(gè)信號(hào)板層進(jìn)行布線，但不添加過(guò)孔。如果當(dāng)前走線有任何已經(jīng)固定的走線段部分，該操作將失效。按下快捷鍵Shift+Ctrl+滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪，可以添加過(guò)孔并在信號(hào)層之間進(jìn)行切換。8.改變走線寬度和過(guò)孔大小在交互式布線狀態(tài)，按下快捷鍵Shift+W，打開(kāi)走線寬度選擇對(duì)話框。按下鍵3可以在最小、首選、最大和用戶選擇寬度之間進(jìn)行切換。在布線過(guò)程中可以加入過(guò)孔，按下Shift+V打開(kāi)交互式過(guò)孔尺寸對(duì)話框。按下鍵4可以在最小、首選、最大和用戶選擇過(guò)孔之間進(jìn)行切換。使用交互式布線對(duì)話框修改布線選項(xiàng)在布線過(guò)程中，也可以按下Tab鍵打開(kāi)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的交互式布線對(duì)話框。14.5

多走線布線操作步驟：選中多個(gè)焊盤執(zhí)行菜單命令Route?InteractiveMulti-Routing或者單擊Wiring工具欄上的按鈕，光標(biāo)變?yōu)槭中危苿?dòng)光標(biāo)到被選中的任何一個(gè)起點(diǎn)焊盤上，單擊鼠標(biāo)左鍵后移動(dòng)光標(biāo)就可以從選中的多個(gè)焊盤同時(shí)拉出走線。在走線過(guò)程中，按下Tab鍵可以打開(kāi)InteractiveRouting對(duì)話框，可以直接輸入BusSpacing（總線間距，即相鄰走線之間的距離），也可以按下B鍵減小BusSpacing，按下Shift+B增大BusSpacing，每次改變的長(zhǎng)度為柵格大小。例14-214.6差分對(duì)布線差分信號(hào)系統(tǒng)是采用一對(duì)緊密耦合的線路傳輸信號(hào)的系統(tǒng)，一條線路傳送原信號(hào)，另一條傳送的是與原信號(hào)反相的信號(hào)。差分對(duì)信號(hào)是為了解決信號(hào)源和負(fù)載之間缺少良好的邏輯參考地連接而采用的方法，它對(duì)電子產(chǎn)品的干擾具有較好的抑制作用，同時(shí)能減小信號(hào)線對(duì)外產(chǎn)生的電磁干擾（ElectromagneticInterference，EMI）。 1.定義差分對(duì)（1）在原理圖中定義差分對(duì)，利用了差分對(duì)指示符DifferentialPairsDirective，見(jiàn)例14-3（2）在PCB面板的差分對(duì)編輯器中定義差分對(duì)： <1>通過(guò)差分對(duì)編輯器的Add按鈕創(chuàng)建，見(jiàn)例14-4。

<2>通過(guò)差分對(duì)編輯器的CreatefromNets按鈕創(chuàng)建，見(jiàn)例14-5。（I）（2）-<1>（2）-<2>2.定義差分對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)則

涉及到的主要設(shè)計(jì)規(guī)則RoutingWidthDifferentialPairRoutingMatchedLengthRule3.差分對(duì)布線例14-614.7ActiveRoute布線ActiveRoute是一種自動(dòng)化交互式布線工具，能夠?qū)Χ鄠€(gè)選中的網(wǎng)絡(luò)按照用戶定義的RouteGuide（布線向?qū)В┻M(jìn)行布線例14-714.8等長(zhǎng)布線高速電路板設(shè)計(jì)中為了實(shí)現(xiàn)正確的時(shí)序關(guān)系，需要同一類信號(hào)線具備相同的傳輸時(shí)延，等長(zhǎng)布線技術(shù)可以用來(lái)滿足這樣的需求。AD提供的等長(zhǎng)布線功能可以將信號(hào)網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度自動(dòng)調(diào)整至指定的范圍。例14-814.9交互式長(zhǎng)度調(diào)整允許用戶手動(dòng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)走線的長(zhǎng)度，相比自動(dòng)調(diào)整而言，交互式調(diào)整更加靈活、可控性強(qiáng)。調(diào)整后期望達(dá)到的目標(biāo)長(zhǎng)度（targetlength）有三種來(lái)源：Manual（手動(dòng)），見(jiàn)例14-9現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度，見(jiàn)例14-10設(shè)計(jì)規(guī)則，見(jiàn)例14-11選擇好目標(biāo)長(zhǎng)度來(lái)源后，利用鼠標(biāo)即可調(diào)整選中網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度，調(diào)整方式仍然是增加蛇形線。14.10調(diào)整蛇形線在等長(zhǎng)布線和交互式長(zhǎng)度調(diào)整中，都涉及到蛇形線的調(diào)整操作。利用快捷鍵實(shí)時(shí)調(diào)整蛇形線。調(diào)整已放置的蛇形線。刪除蛇形線。快捷鍵功能快捷鍵功能Spacebar在三種蛇形線模式之間進(jìn)行切換1減少轉(zhuǎn)角斜切度,(英文逗號(hào))按照設(shè)置的幅度增量遞減幅度2增加轉(zhuǎn)角斜切度.(英文點(diǎn)號(hào))按照設(shè)置的幅度增量遞增幅度3按照設(shè)置的Gap增量遞減GapY切換蛇形線出線方向4按照設(shè)置的Gap增量遞增GapShift+G顯示/隱藏長(zhǎng)度調(diào)整標(biāo)尺Tab打開(kāi)交互式長(zhǎng)度調(diào)整對(duì)話框14.11

調(diào)整布線14.11.1

自動(dòng)環(huán)路移除14.11.2

拖曳布線14.11.3

增加新的走線段14.11.4

鎖定已有布線14.11.5

延長(zhǎng)多條走線14.11.6

復(fù)制走線14.11.1自動(dòng)環(huán)路移除刪除舊走線時(shí)，可以先直接進(jìn)行新的布線。當(dāng)新舊走線形成環(huán)路時(shí)，舊走線會(huì)自動(dòng)刪除。如下圖所示。14.11.2拖曳布線選中一段走線，移動(dòng)光標(biāo)到走線段上，當(dāng)光標(biāo)形狀變?yōu)樾螤顣r(shí)，拖動(dòng)即可以平行移動(dòng)該走線段，并保持與其它走線段的角度不變?cè)谕弦纷呔€過(guò)程中，如果遇到過(guò)孔