PCB路由约束优化指南

2020年7月7日

关键的外卖

在PCB路由中不使用约束可能会发生的问题。
在设计中可以使用的不同类型的PCB路由约束。
如何将规则和约束应用到PCB路由。

复杂的PCB路由需要规则和约束才能成功。

“限制”一词往往带有负面含义，引起人们的警惕。然而，限制或约束对整体正增长非常重要。专家表示，不给孩子设限的父母可能会让孩子长大后不尊重社会规则。因此，父母通常努力建立规则和约束，让他们的孩子成长为情感健康的成年人。

同样地，为印刷电路板布线设置规则和约束也不应被视为我们工作中的消极部分。这可能需要时间，涉及研究和手动输入，但设置这些约束条件并根据规则安排电路板可以避免设计以灾难告终。我们将研究为什么PCB路由约束很重要的一些原因，然后展示如何使用它们可以为您的下一个设计增加很多价值。

PCB布线中不使用规则和约束的问题

PCB设计中使用约束和规则的原因有很多。它们将帮助您组织设计，并在原理图和布局之间传达重要信息。不过，它们主要用于防止制造问题，并确保电路板的电气性能。以下是设计约束的一些问题:

生产问题:

组件是放置得太近对彼此或朝向不正确可能难以正确组装或焊接。此外，自动插入机械可能无法按需要放置零件，进行手工组装的技术人员可能无法将他们的工具和焊接材料放入密封区域。这些部件之间的距离越近，由于热烙铁或其他工具会撞击附近的部件，附带损坏的可能性就越大。

电路板上的金属与其他金属物体过于接近，也可能在制造过程中产生问题。焊条会形成，导致间歇性短路，这很难发现和纠正。焊料也可以痕迹之间的桥梁或者护垫直接导致短板。连接到大面积金属的部件，如连接到接地面的小型表面贴装旁路电容器，如果没有正确的热浮雕，可能无法正确焊接。

电气性能:

用于传导电流的线不够宽，可能无法满足它们所携带的电流。一些线路还必须有精确的宽度来控制它们的阻抗。其他跟踪需要路由到特定的长度或匹配类似网络的长度。微分对必须完美地并排排列。不过，其他跟踪可能需要在特定的模式或“拓扑”中路由。所有迹线与相邻、上面或下面的其他迹线之间可能有间距要求，也可能没有。

过去，你可以把一个PCB设计，扔到自动路由器中，最终得到一个完全路由的板，工作得很完美。现在情况已经不同了。如果对跟踪路由的宽度、间距、长度和拓扑没有适当的注意，您可能最终会遇到大量的信号完整性问题。这些干扰包括串扰、反射、地面反弹和电磁干扰。

使用PCB设计规则和约束不再是一种奢侈;它是满足设计中各种制造和电气性能要求所需的要求。因此，下一个问题是，在设计工具中有什么样的约束

PCB设计规则和约束可以为许多事情设置，如差分对，如下所示。

不同的PCB路由约束是什么?

有许多不同的规则和约束，您可以为PCB设计设置路由，我们将在这里列出其中一些作为示例。我们将从组件上的一些非路由约束开始，因为即使这些约束最终也会对路由产生影响。

组件:您可以为组件设置的约束包括到其他部件的间隙，或对象和板轮廓特征，如切口。这些部件清理可以是针对单个组件，也可以是针对组件组(类)。您还可以设置限制，可以将部件放置在板的哪一侧，或者由于高度或性能原因限制其放置在特定区域。
跟踪宽度:跟踪宽度可以设置为设计中的大多数网络、特定网络或网络类的默认值。这些约束可以附加到受控阻抗路由宽度、差分对宽度或其他敏感网络，如时钟线。在某些情况下，您可能需要减小窄区域路由的跟踪宽度，这称为跟踪缩颈。出于电源需求，您可能还需要在超大宽度上路由迹线，或者为了射频设计．
迹迹间隙:可以设置这些约束来控制迹迹到迹迹、迹迹到衬垫、迹迹到通孔、迹迹到其他金属以及迹迹到其他特征(如钻孔或板边)的间隙。根据设计的要求，还可能为特定区域或板层设置额外的间隙规则。
跟踪路由:除了基本的宽度和间隙设置之外，您可能还需要对跟踪路由的方式进行更精细的控制。这可以包括一条跟踪的最小长度和最大长度，或者使用蛇形路由将一条跟踪的长度与其他跟踪的长度匹配。您可能还需要在跟踪上放置拓扑约束，以确保它遵循特定的模式，例如“t -拓扑”或“飞越拓扑”，这两种模式都用于DDR内存路由模式。
通过:使用约束，您可以指定通道类型Allegro PCB Designer中的差分对约束设置Allegro PCB Designer中的差分对约束设置将用于单个网络或网络类。这些包括通孔、盲孔、埋孔和微孔。您还可以指定这些过孔的结构，例如盲过孔和埋过孔的层跨度。您可以通过清除板上的组件和其他对象来控制。
飞机:约束将允许你控制如何你的电源和地面平面将连接到带热浮雕的痕迹和组件。您可以指定平面中允许的金属宽度的最小数量，以及它是由实心图案还是交叉孵化图案组成。与其他约束一样，您可以控制平面对走线、过孔和其他板对象的间隙。