《Altium Designer 原理图与PCB设计精讲教程 第2版》课件 第14章 电路板布线

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原理图

与

PCB设计

2第14章电路板布线14.1 自动布线14.2 选择布线网络14.3 删除布线14.4 交互式布线14.5 多走线布线14.6 差分对布线14.7 ActiveRoute布线14.8 等长布线14.9 交互式长度调整14.10 调整蛇形线14.11 调整布线14.1 自动布线所谓的自动布线就是根据用户设定的布线规则，利用布线算法，自动在各个元件间进行连线，实现元件之间的电气连接关系，进而快速完成PCB的布线工作。14.1.1 布线相关的设计规则布线相关的设计规则很多，包括Width、Clearance、ShortCircuit、UnroutedNet、RoutingVias、RoutingLayers、SMDFanoutControl、RoutingPriority、RoutingCorners等。14.1.2 全局自动布线执行菜单命令AutoRoute≫All，打开SitusRoutingStrategies对话框，进行自动布线设置14.1.3 其它自动布线命令自动布线网络(AutoRoute≫NetClass)自动布线连接(AutoRoute≫Connection，快捷键Ctrl)自动布线区域(AutoRoute≫Area)自动布线Room(AutoRoute≫Room)自动布线元件(AutoRoute≫Component)自动布线元件类(AutoRoute≫ComponentClass)自动布线被选中元件的连接线(AutoRoute≫ConnectionsOnSelectedComponent)自动布线被选中元件之间的连接线(AutoRoute≫ConnectionsBetweenSelectedComponent)添加子网络跳线(AutoRoute≫AddSubnetJumper)移除子网络跳线(AutoRoute≫RemoveSubnetJumper)扇出（Fanout）例14-1扇出根据焊盘间距选择合适过孔大小以及走线宽度，定义相应的设计规则执行BGA的扇出命令，设置相应的选项红色圆点为BGA引脚，红色短线为扇出的走线，绿色过孔连接GND层、粉色过孔连接3V3层、其余为扇出的其它过孔扇出后对那些不需要扇出的焊盘，可以删除与其连接的导线和过孔。下右图删除了最外面2排焊盘扇出的过孔，因为可以直接从顶层走线在顶层的布线在底层的布线BGA8*8BGA16*1614.2选择布线网络1．选择或高亮显示网络按下S+C选中位于两个焊盘之间的完整走线（不包括焊盘）按下S+N选中该电气对象所属的整个网络按下Ctrl+H,单击任意电气对象（走线、焊盘、矩形填充、覆铜等），将所有与之互连的铜箔都选中2．使用菜单命令或鼠标选择多条走线（Track）执行菜单命令Edit≫Select≫Touchbyline，然后用光标划一条虚线，所有与该虚线接触的走线段都被选中，执行菜单命令Edit≫Select≫TouchbyRectangle，所有全部或者部分包含在矩形区域内的对象都会被选中鼠标直接框选电气对象3.选择连接线（ConnectionLine）及其所在网络4.选择焊盘、过孔或走线段及它们所在的网络14.3

删除布线Ctrl+Z取消前一步布线操作选中布线（选择走线的方法详见14.2节），然后Del删除菜单命令Route>>Un-Route(快捷键U+U)14.4

交互式布线交互式布线其实就是手工布线，也就是将属于同一个网络的焊盘、过孔用铜箔走线（Track）进行手工连接在开始交互式布线之前，需要制定好相应的设计规则，例如走线宽度、安全间距等。对于普通电路，可以直接使用系统提供的默认设计规则布线过程中的所有操作都必须遵守设计规则约束。如违反，则操作不会成功或者会显示违规报警。默认情况下，违规部位呈现绿色1.基本布线操作执行菜单命令Route≫InteractiveRouting或者单击Wiring工具栏上的按钮或者按下快捷键P+T，光标变为十字形，进入交互式布线状态。2.前瞻模式（Lookaheadmode）在此模式下，当未固定的走线部分包含转角时，直接与光标相连的走线段为空心部分，其余走线段填充有交叉线.按下键1可以在前瞻和非前瞻模式之间进行切换。3.交互式布线快捷键按下Enter键或者单击鼠标左键固定一段走线。按下ESC或者单击鼠标右键终止当前走线。按下Backspace键删除前一段走线的固定状态，使其回到自由状态。按下键7可以在不同的焊盘连接间进行循环切换。按下键9可以交换起点和终点焊盘。按下~或者Shift+F1，可以显示布线操作相关的菜单及其快捷键。4.交互式布线中的拓扑连接在布线时，预拉线具有指示终点焊盘的作用。但实际上，手工布线时没有必要连接到预拉线指示的焊盘，可以用铜箔走线连接属于同一个网络的任意两个焊盘，而不用管这两个焊盘之间是否有预拉线连接。下图中焊盘A、B和C属于同一个网络，尽管A和C之间没有预拉线，仍然可以用铜箔走线连接A和C，连接后系统自动更新拓扑连接，此时A和B之间的预拉线消失。5.转角模式在交互式布线状态下，按下Shift+空格键在走线的转角模式间切换，按下空格键可以切换转角的方向（1）45度：相邻两段走线的夹角为45度。（2）90/45witharc：带弧度的90/45度转角模式。（3）90度：相邻两段走线的夹角为90度。（4）90/90witharc：带弧度的90/90度转角模式。（5）Anyangle；任意角度转角模式。6.冲突解决方案在交互式布线过程中，当走线在前进路径上遇到电路板上其它对象（例如焊盘、走线、过孔等）阻挡时，就会产生冲突，AD17提供的冲突解决方案如下（图示见后页）：（1）WalkaroundObstacles（绕开障碍物）（2）PushObstacles（推挤障碍物）（3）HugandPushObstacles（紧贴并推挤）（4）Ignoreobstacles（忽略障碍物）（5）Stopatthefirstobstacles（在第一个障碍物处停止）（6）AutoRouteOnCurrentLayer（在当前层自动布线）（7）AutoRouteOnMultipleLayers（在多层自动布线）6.冲突解决方案（续）在布线过程中，按下Shift+R可以在这几种冲突解决方案中进行切换。WalkaroundObstaclesPushObstaclesHugandPushObstaclesIgnoreobstaclesStopatthefirstobstaclesOriginalRoute7.布线时添加过孔在交互式布线状态，在数字小键盘上按下“*”或者“+”键添加一个过孔并切换到下一个信号层。按下“-”键添加一个过孔并切换到上一个信号层。按下“/”键可以插入一个过孔，单击鼠标左键固定过孔位置闭关返回交换时布线状态，便于扇出操作。在交互式布线状态按下2键可以添加一个过孔，但不切换信号层。对通孔焊盘布线时，按下L键可以直接切换到下一个信号板层进行布线，但不添加过孔。如果当前走线有任何已经固定的走线段部分，该操作将失效。按下快捷键Shift+Ctrl+滚动鼠标滚轮，可以添加过孔并在信号层之间进行切换。8.改变走线宽度和过孔大小在交互式布线状态，按下快捷键Shift+W，打开走线宽度选择对话框。按下键3可以在最小、首选、最大和用户选择宽度之间进行切换。在布线过程中可以加入过孔，按下Shift+V打开交互式过孔尺寸对话框。按下键4可以在最小、首选、最大和用户选择过孔之间进行切换。使用交互式布线对话框修改布线选项在布线过程中，也可以按下Tab键打开当前网络的交互式布线对话框。14.5

多走线布线操作步骤：选中多个焊盘执行菜单命令Route≫InteractiveMulti-Routing或者单击Wiring工具栏上的按钮，光标变为十字形，移动光标到被选中的任何一个起点焊盘上，单击鼠标左键后移动光标就可以从选中的多个焊盘同时拉出走线。在走线过程中，按下Tab键可以打开InteractiveRouting对话框，可以直接输入BusSpacing（总线间距，即相邻走线之间的距离），也可以按下B键减小BusSpacing，按下Shift+B增大BusSpacing，每次改变的长度为栅格大小。例14-214.6差分对布线差分信号系统是采用一对紧密耦合的线路传输信号的系统，一条线路传送原信号，另一条传送的是与原信号反相的信号。差分对信号是为了解决信号源和负载之间缺少良好的逻辑参考地连接而采用的方法，它对电子产品的干扰具有较好的抑制作用，同时能减小信号线对外产生的电磁干扰（ElectromagneticInterference，EMI）。 1.定义差分对（1）在原理图中定义差分对，利用了差分对指示符DifferentialPairsDirective，见例14-3（2）在PCB面板的差分对编辑器中定义差分对： <1>通过差分对编辑器的Add按钮创建，见例14-4。

<2>通过差分对编辑器的CreatefromNets按钮创建，见例14-5。（I）（2）-<1>（2）-<2>2.定义差分对设计规则

涉及到的主要设计规则RoutingWidthDifferentialPairRoutingMatchedLengthRule3.差分对布线例14-614.7ActiveRoute布线ActiveRoute是一种自动化交互式布线工具，能够对多个选中的网络按照用户定义的RouteGuide（布线向导）进行布线例14-714.8等长布线高速电路板设计中为了实现正确的时序关系，需要同一类信号线具备相同的传输时延，等长布线技术可以用来满足这样的需求。AD提供的等长布线功能可以将信号网络长度自动调整至指定的范围。例14-814.9交互式长度调整允许用户手动调整网络走线的长度，相比自动调整而言，交互式调整更加灵活、可控性强。调整后期望达到的目标长度（targetlength）有三种来源：Manual（手动），见例14-9现有网络长度，见例14-10设计规则，见例14-11选择好目标长度来源后，利用鼠标即可调整选中网络的长度，调整方式仍然是增加蛇形线。14.10调整蛇形线在等长布线和交互式长度调整中，都涉及到蛇形线的调整操作。利用快捷键实时调整蛇形线。调整已放置的蛇形线。删除蛇形线。快捷键功能快捷键功能Spacebar在三种蛇形线模式之间进行切换1减少转角斜切度,(英文逗号)按照设置的幅度增量递减幅度2增加转角斜切度.(英文点号)按照设置的幅度增量递增幅度3按照设置的Gap增量递减GapY切换蛇形线出线方向4按照设置的Gap增量递增GapShift+G显示/隐藏长度调整标尺Tab打开交互式长度调整对话框14.11

调整布线14.11.1

自动环路移除14.11.2

拖曳布线14.11.3

增加新的走线段14.11.4

锁定已有布线14.11.5

延长多条走线14.11.6

复制走线14.11.1自动环路移除删除旧走线时，可以先直接进行新的布线。当新旧走线形成环路时，旧走线会自动删除。如下图所示。14.11.2拖曳布线选中一段走线，移动光标到走线段上，当光标形状变为形状时，拖动即可以平行移动该走线段，并保持与其它走线段的角度不变在拖曳走线过程中，如果遇到过孔