數(shù)字設(shè)備正朝著高速、低功耗、小體積和高抗干擾的方向發(fā)展。這一發(fā)展趨勢(shì)對(duì)印刷電路板的設(shè)計(jì)提出了許多新的要求。Protel軟件在我國(guó)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍。然而,許多設(shè)計(jì)人員只關(guān)注Protel軟件的分發(fā)率,而對(duì)Protel軟件進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)設(shè)備特性的變化,不僅使軟件資源的浪費(fèi)更加嚴(yán)重,而且使許多新設(shè)備的優(yōu)異性能難以發(fā)揮。本文介紹了高頻電路布線的一般要求。本文以ProtelforWindowsV1.5軟件為例,介紹了Protel軟件在高頻電路板布線時(shí)可以提供的一些特殊對(duì)策。
Protel軟件在印制電路板高頻電路板布線中的應(yīng)用
主要結(jié)果如下:(1)高頻電路往往具有高集成度和高布線密度。多層板不僅是布線所必需的,而且是減少干擾的有效手段.ProtelforWindowsV1.5可提供16層銅線層和4層電源層。合理選擇圖層可以大大減小印制電路板的尺寸,充分利用中間層設(shè)置屏蔽,更好地實(shí)現(xiàn)附近接地,有效降低寄生電感,有效縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度,大大減少信號(hào)間的交叉干擾等。這些都有利于高頻電路板的可靠工作。結(jié)果表明,采用相同材料時(shí),四層板的噪聲比雙層板低20 dB,但層數(shù)越多,制造過(guò)程越復(fù)雜,成本越高。
(2)高速電路器件引腳之間的引線彎曲越小,越好。高頻電路板布線的引線最好采用全直線,需要用45°斷線或圓弧轉(zhuǎn)彎。這一要求只用于提高低頻電路中鋼箔的固定強(qiáng)度,而在高頻電路板中滿足這一要求,可以減少高頻信號(hào)的外部傳輸和耦合。使用Protel進(jìn)行路由時(shí),您可以在以下兩處預(yù)置它:一是在"選項(xiàng)"菜單的"軌道模式"子菜單中預(yù)訂45/90線路或90 ArcLine線路,另一種是在"自動(dòng)"菜單的SetupAutorout項(xiàng)目打開(kāi)的"RoutingPass"對(duì)話框中選擇AddArcs,使其在自動(dòng)布線結(jié)束時(shí)的拐角處形成弧線。
(3)高頻電路器件引腳之間的引線越短,越好。為了滿足最短路由,Protel最有效的方法是在自動(dòng)市場(chǎng)線之前為單個(gè)密鑰高速網(wǎng)絡(luò)預(yù)留路由。首先,ChangeNet對(duì)話框?qū)⒊霈F(xiàn)在EditNet的Netlst菜單的子菜單中,并且此對(duì)話框中的OptimizeMethod路由優(yōu)化模式可以選擇為最短的。其次,在考慮零件整體布局時(shí),采用PlacementToolsShove在Auto和DensityinAuto(密度檢查)對(duì)組件進(jìn)行比較和調(diào)整,使其排列緊湊。并配合Netlist菜單中的長(zhǎng)度函數(shù)和Info菜單中的LengthofSelectionFunctionFunctionofLengthofSelectionFunctionFunctionofInfo,以測(cè)量所選密鑰網(wǎng)絡(luò)的布線長(zhǎng)度。
(4)高頻電路器件引腳之間的引線層交替越少,越好,所謂的引線層間交替就是元件連接過(guò)程中使用的通孔越少,測(cè)量孔帶來(lái)的0.5pF分布電容越少,通過(guò)減少孔數(shù)可以顯著提高速度。Protel軟件特別提供了這種功能,它在自動(dòng)菜單的SetupAutorout項(xiàng)目打開(kāi)的RoutingPass對(duì)話框中有一個(gè)高級(jí)列,可以打開(kāi)平滑。
(5)高頻電路板接線應(yīng)注意近程信號(hào)線引起的交叉干擾。如果不能避免平行分布,則在平行信號(hào)線對(duì)面的大面積范圍內(nèi)可以大大減少干擾,同一層中的平行線幾乎不可避免,但在相鄰兩層中行走的直線的方向必須是垂直的,這在Protel中并不難做到,但很容易被忽略。在"自動(dòng)"菜單的SetupAutorout項(xiàng)打開(kāi)的"RoutingLager"對(duì)話框中,允許預(yù)先確定每個(gè)層的方向。垂直"和"NoPreference"有三種類型,用戶習(xí)慣于在沒(méi)有特定方向的情況下選擇NoPreference,因此認(rèn)為分配率很高,但高頻電路板布線中最好在相鄰層交替采用水平和垂直布線,無(wú)法避免同一層的平行布線,但可以將地線放置在印制電路板的對(duì)面,以減少干擾。這是為常用的雙面板。多層板可以利用中功率層來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能.Protel軟件只提供一個(gè)簡(jiǎn)單的填充功能來(lái)滿足這一需求。現(xiàn)在,Protel在Windows下還提供了更強(qiáng)大的功能,將多邊形放置在編輯菜單的Place選項(xiàng)中,即多邊形網(wǎng)格帶銅箔。如果將多邊形作為整個(gè)印刷板放置時(shí)的一側(cè),并將柵極連接到電路的GND網(wǎng)絡(luò),則該功能將能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)電路板一側(cè)的放銅操作。銅敷設(shè)電路板不僅可以提高上述高頻抗干擾能力,而且對(duì)散熱、印制板強(qiáng)度等也有很大的好處。此外,如果在電路板金屬底盤(pán)的固定部分添加鍍錫柵極,不僅可以提高固定強(qiáng)度和確保良好的接觸,而且還可以利用金屬底盤(pán)形成合適的公用線路。在"軟件"菜單中打開(kāi)此功能時(shí),可以看到PlacePolygonPlane對(duì)話框,該對(duì)話框?qū)⒃儐?wèn)您是否要將多邊形網(wǎng)格條連接到網(wǎng)絡(luò)。如果連接到"退出"對(duì)話框,系統(tǒng)將提示您提供要連接的網(wǎng)絡(luò)名稱。考慮到GND網(wǎng)絡(luò)的連接,您將能夠充當(dāng)一個(gè)屏蔽層,并且您還會(huì)被問(wèn)到您是否在鋪設(shè)具有水平條水平、垂直條形Vertica或網(wǎng)格的銅。網(wǎng)格的選擇同時(shí)具有很好的屏蔽效果,為了確定干擾頻率,需要利用電網(wǎng)的尺寸習(xí)慣根據(jù)關(guān)鍵屏蔽來(lái)確定干擾頻率。
(6)對(duì)特別重要的信號(hào)線或局部單元的地線包圍措施,也可在Protel軟件(OutlineSelectedItems)代替編輯菜單下自動(dòng)實(shí)現(xiàn),即繪制所選對(duì)象的外部輪廓,利用這一功能可以自動(dòng)進(jìn)行選定的重要信號(hào)線的所謂串接處理,當(dāng)然,利用這一功能處理時(shí)鐘和其他單元的局部包,對(duì)高速系統(tǒng)也是非常有益的。
(7)各種信號(hào)不能形成環(huán)路地線或電流環(huán),Protel自動(dòng)布線的路由原理不僅是上述最短原理,而且是基于X方向、Y方向和菊花的布線方式,菊花布線可以有效地避免布線時(shí)環(huán)路的形成,在EditNet上出現(xiàn)ChangeNet對(duì)話框,Netlist菜單的子菜單,以及該對(duì)話框中的OptimizeMethod路由優(yōu)化模式可以選擇為DaisyChain。
(8)在每個(gè)集成電路塊附近設(shè)置一個(gè)高頻解耦電容。由于Protel軟件在自動(dòng)放置元件時(shí)不考慮解耦電容與解耦集成電路之間的位置關(guān)系,允許軟件將兩者放置得太遠(yuǎn),解耦效果大大降低,此時(shí)必須采用手動(dòng)移動(dòng)元件EditMovecoment的方法來(lái)干擾兩個(gè)元件的預(yù)先位置以使它們接近。