设计人员面临的电路板布线挑战

长期以来，将原理图网络转换为印刷电路板上的物理走线一直是布局工程师的职责。过去这通常是手动完成的，设计人员会在网格状的聚酯薄膜片上以放大的尺寸绘制和重新绘制电路。准备就绪后，这些电路图将用不透明的胶带覆盖并进行光还原处理，以创建所需的制造工具。多年以来，对新电子产品的性能要求迫使人们不得不使用无法通过胶带准确创建的较小的板元件。加上许多其他原因，迫使电路板设计发展到了新的水平。进入PCB设计CAD系统。

随着这些系统的引入，实现了许多新的好处。首先，设计人员可以从原理图数据自动转换为布局数据，而无需手动输入电子表格的连接性。另一个优点是，可以自动检查并维护电路板上物体之间的间隙容差，例如走线到走线或走线到焊盘。在胶带固定板上，估计了这些间隙，如果需要，可使用Exacto刀修整一点胶带，以留出更多空间。

使用PCB设计CAD工具，生产的工作量呈指数增长。但是，一切都变了，不久，不断发展的电子技术开始需要越来越多的PCB设计工具，尤其是在布线领域。

在印刷电路板布局中将迹线连接在一起可能会很有趣。有时，将线迹拖拉并钩在一起以完成蚊帐甚至是导流的。但是，越来越多的允许以最少的规则进行基本布线的更简单的电路板设计正在消失。代替仅连接点，高速设计规则，严格的制造要求和其他约束需要更多的关注。

这是设计人员现在面临的一些电路板布线挑战：

缩短设计时间：为了保持竞争优势，需要尽可能减少电路板的设计时间。另外，必须将电路板旋转保持在最低限度，以减少原型设计费用。这给设计人员带来了更大的压力，使他们不得不在第一时间正确完成布线。

多种设计约束：一次，板上的每个网络都具有相同的走线宽度和间距规则，但电源和接地除外，后者必须更宽。设计规则的这种非常简单的用法现已被用于多个网的不同宽度和间距规则所取代，在某些情况下，还用于板的不同区域。

分析期望：为了第一次正确完成跟踪路由，布局设计人员需要提前知道如何配置他们的设计。除PCB布线工具外，这还需要仿真和分析工具。

复杂的路由要求：当今高速板上的许多路由都需要特定的路由模式或拓扑。例如，较旧的DDR内存路由需要使用T拓扑路由模式，而DDR3和DDR4需要逐终端终止拓扑。除此之外，还有必须一起布线的差分对，必须配置为匹配板层堆叠的受控阻抗线以及许多其他要求。

要成功地布线印刷电路板，您需要的不仅仅是高级布线功能。布线在您放置一条轨迹之前就已经开始很久了，因此，我们将从PCB设计工具还应该具有的其他一些重要功能开始列出该清单：

电路仿真：SPICE工具不仅可以通过在构建原型之前揭示设计问题来使设计更快地推向市场，而且还可以帮助您进行布线。大多数高速，高密度设计的走线布线都紧密地包装在一起。这对于信号定时，阻抗控制和许多其他原因都是必不可少的。但是，当您不得不撕裂并重新路由被错误捕获的跟踪时，它可能会使整个设计失去平衡。使用电路仿真工具，您可以从一开始就使用正确的原理图数据。

组件放置有助于和检查：正确地路由跟踪始于正确放置组件。这意味着需要注意部件之间的适当间距，电路板必须通过可制造性检查，并且信号路径必须得到优化。与电路模拟器一样，必须精简布线以纠正组件放置问题，这会对您承受不起的整个设计产生连锁反应。

设计规则和约束：您不仅需要控制多个网络和区域的走线宽度和间距，而且还需要管理许多其他设计参数。约束管理器，如上面PCB设计工具的Cadence系列所示，将使您可以控制设计和电气的所有物理属性。您可以设置走线长度，长度匹配，差分对以及许多其他规则和约束。

分析工具：在分析路由的有效性之前等待构建原型，就像在马逃跑后关上仓门。最佳的设计过程是与PCB设计系统中的嵌入式分析工具配合使用，以在布线时检查信号和电源完整性。这样，您就可以在工作时进行实时更正，而不必稍后重新设计电路板。

有了这些功能，您就可以很好地进行电路板布线。以下是一些最有用的路由工具：

手动交互式路由：无论如何，您将始终需要手动连接一些跟踪。您的设计工具应允许使用各种编辑选项轻松完成此操作，以补充您的工艺路线。

幻灯片路由：要快速清理痕迹，抓住痕迹片段并将其拉到所需位置的能力非常宝贵。更好的是，它将在滑动时将其他设计对象（例如通孔和走线）移开。

扇出布线：也称为逸出布线，此自动功能可以通过快速将迹线从高引脚数的零件中拉出并将其连接至过孔而大有帮助。

差分对布线：差分对必须在布线对之间以一致的间距布线。这些路由器与设计约束中针对线宽和间距值设置的差异对规则结合使用。

总线路由：这是另一个有用的功能，您可以在其中捕获一组跟踪并将它们一起路由。

自动路由：自动路由可以采用多种形式，从单迹线路由到完整批量自动路由，可以根据用户的需要路由整个电路板。

迹线调整：这些路由器还可以与设计约束条件结合使用，并在迹线中添加较小的蛇形线段，以增加其总长度。

清理路由：有很多工具可以清理您板上的路由。有些会斜切痕迹的角落，而另一些会消除不必要的微动和分段。您还可以在连接到过孔的迹线中添加泪滴功能，或者对布线进行光泽处理以使其更具表现力。
编辑：hfy