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高效实现PCB自动布线的设计技巧和要点(上)

2023-02-23 11:19
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不可否认的是,尽管现在的EDA工具很强大,但随着PCB尺寸要求越来越高,器件密度大幅上涨,直接决定了PCB设计难度不低,很多工程师不可避免面对同样的问题:如何高效实现PCB的布线效率及缩短设计时间呢?

1、确定PCB的层数

电路板尺寸和布线层数需要在设计初期确定,如果设计要求使用高密度球栅阵列(BGA)组件,就必须考虑这些器件布线所需要的最少布线层数,布线层的数量及层叠(stack-up)方式会直接影响到印制线的布线和阻抗,板的大小也有助于确定层叠方式和印制线宽度,实现期望的设计效果。

当然很多人认为电路板层数越少,成本也就越低,但需要注意的是影响电路板的制造成本还有许多其他因素,而且随着时代发展,多层板之间的成本差别已经大大减小,在开始设计时工程师最好采用较多的电路板并使覆铜均匀分布,以避免在设计邻近结束时才发现有少量信号不符合已定义的规则及空间要求,从而被迫添加锌层,在设计之前认真规划将减少布线中很多麻烦。

2、设计规则和限制

自动布线工具本身并不知道应该做些什么,为完成布线任务,布线工具需要在正确的规则和限制条件下工作。不同的信号线有不同的布线要求,要对所有特殊要求的信号线进行分类,不同的设计分类也不一样,每个信号类都应该有优先级,优先级越高,规则也越严格,规则涉及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的相互影响及层的限制,这些规则对布线工具的性能有很大影响,认真考虑涉及要求是成功布线的重要一步。

3、元件的布局

为最优化装配过程,可制造性设计(DFM)规则会对元件布局产生限制,如果装配部门允许元件移动,可对电路适当优化,更便于自动布线,所定义的规则和约束条件会影响布局设计。

在布局时需考虑布线路径和过孔区域,如图所示,这谢芦晶和区域对设计人员而言是显而易见的,但自动布线工具一次智慧考虑一个信号,通过设置布线约束条件及设定可布信号线的层,可使布线工具能像设计师所设想的那样完成布线。

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由于文章篇幅所限制,将此文分为上中下三篇,欲看下篇可点击右侧链接《高效实现PCB自动布线的设计技巧和要点(中)》、《高效实现PCB自动布线的设计技巧和要点(下)》。

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