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Protel軟件在印制線路板高頻電路布線中的應用
2020.2.11

文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"http://m.elecfans.com/article/903280.html"

(1)高頻電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須的,也是降低干擾的有效手段。ProtelforWindowsV1.5能提供16個銅線層和4個電源層,合理選擇層數能大幅度降低印板尺寸、能充分利用中間層來設置屏蔽、能更好地實現就近接地、能有效地降低寄生電感、能有效縮短信號的傳輸長度、能大幅度地降低信號間的交叉干擾等等。所有這些都對高頻電路的可靠工作有利,有資料顯示同種材料時,四層板要比雙面板的噪聲低20dB,但是板層數越高,制造工藝越復雜,成本越高。(2)高速電路器件管腳間的引線彎折越少越好。高頻電路布線的引線最好采用全直線,需要轉折可用45度折線或圓弧轉折。這種要求在低頻電路中僅僅用于提高鋼箔的固著強度,而在高頻電路中滿足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發射和相互間的耦合。用Protel布線時可在以下兩處預先設置:一是在Options菜單的TrackMode子菜單中預約以4590Line或90ArcLine方式布線;二是在Auto菜單的SetupAutorouter項所打開的RoutingPasses對話框中選定AddArcs,以便自動布線結束時使轉角圓弧化。(3)高頻電路器件管腳間的引線越短越好。Protel滿足布線最短化的最有效手段是在自動市線前對個別重點的高速網絡進行布線預約,首先打開Netlst菜單的EditNet,子菜單會出現一個ChangeNet對話框,把此對話框中的OptimizeMethod布線優化模式選為Shortest最短化即可,其次從整體考慮元件布局時用Auto中PlacementToolsShove和Auto中的Density(密度檢查)來對比調整使元件排列緊湊,并配合Netlist菜單中的Length功能和Info菜單中的Lengthofselection功能對所選定的需最短化的重點網絡進行布線長度測量。(4)高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好。所謂引線的層間交替越少越好是指元件連接過程中所用的過孔Via越少越好,據測一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容,減少過孔數能顯著提高速度,Protel軟件專門提供了這一功能它在Auto菜單的SetupAutorouter項所打開的RoutingPasses對話框中有一個Advanced欄目,把其中的Smoothing設為接通即可。(5)高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的交叉干擾。若無法避免平行分布,可在平行信號線的反面布置大面積地來大幅度減少干擾,同一層內的平行走線幾乎無法避免,但是在相鄰的兩個層走線的方向務必取為相互垂直,這在Protel中不難辦到,但卻容易忽視,在Auto菜單的SetupAutorouter項所打開的RoutingLagers對話框中允許對每一層的走線方向進行預定,供預選的方向有三種HorizontalVertical和NoPreference,不少用戶習慣選用NoPreference無特定取向,認為這樣布通率高,但是在高頻電路布線中最好在相鄰層分別取水平和豎直布線交替進行,同一層內的平行走線無法避免,但可以在印板反面大面積敷設地線來降低干擾這是針對常用的雙面板而言,多層板可利用中間的電源層來實現這一功能。Protel軟件過去只提供了簡單的Fill功能來應付這種需求,現在Windows下的Protel除此之外還在Edit菜單的Place選項中提供了更強大的放置PolygonPlane的功能,即多邊形柵格條銅箔面。如果在放置它時就把多邊形取為整個印板的一個面,并把此柵格條與電路的GND網絡連通,那么該功能將能實現整塊電路板的某一面的鋪銅操作,經過鋪銅的電路板除能提高剛才所講的高頻抗干擾能力外,還對散熱、印板強度等有很大好處,另外在電路板金屬機箱上的固定處若加上鍍錫柵條,不僅可以提高固定強度,保障接觸良好,更可利用金屬機箱構成合適的公共線。在軟件菜單中打開此功能后可見到一個PlacePolygonPlane對話框,它會問你是否要把所放置的多邊形柵格條與網絡接通connectnet,若接通該項退出對話框時將提示你給出欲接通的網絡名,給定接通GND網絡將能起到屏蔽層的作用,同時還會問你鋪銅的圖案是用水平條horizonta、豎直條vertica、還是柵格兩者都選即可,選用柵格將會有較好的屏蔽效果同時柵格網的尺寸習慣稱作為目的確定依據所要重點屏蔽的干擾頻率而定。(6)對特別重要的信號線或局部單元實施地線包圍的措施。該措施在Protel軟件中也能自動實現,它就是Edit菜單的Place下的OutlineSelectedItems,即繪制所選對象的外輪廓線,利用此功能可以自動地對所選定的重要信號線進行所謂的包地處理,當然把此功能用于時鐘等單元局部進行包地處理對高速系統也將非常有益。(7)各類信號走線不能形成環路地線也不能形成電流環路。Protel自動布線的走線原則除了前面所講的最短化原則外,還有基于X方向、基于Y方向和菊花狀daisy走線方式,采用菊花狀走線能有效避免布線時形成環路。具體可打開Netlist菜單的EditNet,子菜單出現一個ChangeNet對話框,把此對話框中的OptimizeMethod布線優化模式選為DaisyChain即可。(8)每個集成電路塊的附近應設置一個高頻退耦電容。由于Protel軟件在自動放置元件時并不考慮退耦電容與被退耦的集成電路間的位置關系,任由軟件放置使兩者相距太遠,退耦效果大打折扣,這時必須用手工移動元件EditMovecomponent的辦法,事先干預兩者位置使之靠近。

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