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Protel软件在高频电路布线中的技巧
数字器件正朝着高速、低耗、小体积、高抗干扰性的方向发展,这一发展趋势对印刷电
路板的设计提出了很多新要求。Protel软件在国内的应用已相当普遍,然而,不少设计
者仅仅关注于Protel软件的“布通率”,对Protel软件为适应器件特性的变化所做的改
进并未用于设计中,这不仅使得软件资源浪费较严重,更使得很多新器件的优异性能难
以发挥。本文拟在简介高频电路布线一般要求的同时,以Protel for Windows V1.5软件
为例来介绍一下高频电路布线时Protel软件能提供的一些特殊对策。
(1)高频电路往往集成度较高,布线密度大,采用多层板既是布线所必须的,也是降
低干扰的有效手段。 Protel for Windows V1.5能提供 16个铜线层和4个电源层,合理
选择层数能大幅度降低印板尺寸,能充分利用中间层来设置屏蔽,能更好地实现就近接
地,能有效地降低寄生电感,能有效缩短信号的传输长度,能大幅度地降低信号间的交
叉干扰等等,所有这些都对高频电路的可靠工作有利。有资料显示,同种材料时,四层
板要比双面板的噪声低20dB。但是,板层数越高,制造工艺越复杂,成本越高。
(2)高速电路器件管脚间的引线弯折越少越好。高频电路布线的引线最好采用全直线
,需要转折,可用45度折线或圆弧转折,这种要求在低频电路中仅仅用于提高钢箔的固
着强度,而在高频电路中,满足这一要求却可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦
合。用Protel布线时可在以下两处预先设置,一是在“Options”菜单的“Track Mode”
子菜单中预约以 45/90 Line或 90 Arc/Line方式布线,二是在“Auto”菜单的“Set
up Autorouter…”项所打开的Routing Passes”对话框中选定“Add Arcs”,以便自动
布线结束时使转角圆弧化。
(3)高频电路器件管脚间的引线越短越好。Protel满足布线最短化的最有效手段是在
自动市线前对个别重点的高速网络进行“布线”预约。首先,打开“Netlst”菜单的“
Edit Net”子菜单,会出现一个“Change Net”对话框,把此对话框中的“OptimizeMe
thod(布线优化模式)”选为“Shortest(最短化)”Rp可。其次,从整体考虑,元件
布局时用“Auto”中Placement Tools-Shove’和“Auto”中的“Density(密度检查)”
来对比调整,使元件排列紧凑,并配合“Netlist”菜单中的“Length”功能和“Info”
菜单中的Lengthof selection”功能,对所选定的需最短化的重点网络进行布线长度测
量。
(4)高频电路器件管脚间的引线层间交替越少越好。所谓“引线的层间交替越少越
好”是指元件连接过程中所用的过孔(Via)越少越好,据测,一个过孔可带来约0.5 p
F的分布电容,减少过孔数能显著提高速度。Protel软件专门提供了这一功能,它在 Au
to菜单的Setup Autorouter…”项所打开的Routing Passes”对话框中,有一个“Adva
nced”栏目,把其中的“Smoothing”设为接通即可。
(5)高频电路布线要注意信号线近距离平行走线所引入的“交叉干扰”,若无法避
免平行分布,可在平行信号线的反面布置大面积“地”来大幅度减少干扰。同一层内的
平行走线几乎无法避免,但是在相邻的两个层,走线的方向务必取为相互垂直,这在Pr
otel中不难办到但却容易忽视。在“Auto”菜单的“Setup Autorouter…项所打开的Ro
uting Lagers对话框中允许对每一层的走线方向进行预定,供预选的方向有三种:“Ho
rizontal、Vertical和 No Prefer-ence”,不少用户习惯选用“No Preference(无特
定取向)”,认为这样布通率高,但是,在高频电路布线中最好在相邻层分别取水平和
竖直布线交替进行。同一层内的平行走线无法避免,但可以在印板反面大面积敷设地线
来降低干扰(这是针对常用的双面板而言,多层板可利用中间的电源层来实现这一功能
),Protel软件过去只提供了简单的“Fill”功能来应付这种需求,现在Windows下的P
rotel除此之外还在“Edit”菜单的“Place”选项中提供了更强大的放置“Polygon Pl
ane”的功能,即:多边形栅格(条)铜箔面,如果在放置它时就把多边形取为整个印板
的一个面,并把此栅格(条)与电路的GND网络连通,那么,该功能将能实现整块电路板
的某一面的“铺铜”操作,经过“铺铜”的电路板除能提高刚才所讲的高频抗干扰能力
外,还对散热、印板强度等有很大好处,另外,在电路板金属机箱上的固定处若加上镀
锡栅条,不仅可以提高固定强度,保障接触良好,更可利用金属机箱构成合适的公共线
。在软件菜单中打开此功能后可见到一个“Place Polygon Plane对话框,它会问你是否
要把所放置的多边形栅格(条)与网络接通(connect net),若接通该项,退出对话框
时将提示你给出欲接通的网络名,给定接通GND网络将能起到屏蔽层的作用。同时还会问
你“铺铜”的图案是用水平条(horizonta)、竖直条(vertica)还是栅格(两者都选
即可)。选用栅格将会有较好的屏蔽效果,同时,栅格网的尺寸(习惯称作为“目”)
确定依据所要重点屏蔽的干扰频率而定。
(6)对特别重要的信号线或局部单元实施地线包围的措施。该措施在Protel软件中
也能自动实现,它就是“Edit”菜单的“Place”下的“Outline Select-ed Items”,
即:绘制所选对象的外轮廓线。利用此功能,可以自动地对所选定的重要信号线进行所
谓的“包地”处理,当然,把此功能用于时钟等单元局部进行包地处理对高速系统也将
非常有益。
(7)各类信号走线不能形成环路,地线也不能形成电流环路。Protel自动布线的走
线原则除了前面所讲的最短化原则外,还有基于X方向、基于Y方向和菊花状(daisy)走
线方式,采用菊花状走线能有效避免布线时形成环路。具体可打开‘Netlist”菜单的“
Edit Net”子菜单,出现一个“Change Net”对话框,把此对话框中的“Optimize Met
hod(布线优化模式)”选为“Daisy Chain”即可。
(8)每个集成电路块的附近应设置一个高频退耦电容。由于Protel软件在自动放置
元件时并不考虑退耦电容与被退耦的集成电路间的位置关系,任由软件放置,使两者相
距太远,退耦效果大打折扣,这时必须用手工移动元件(“ Edit”、“ Move”“comp
onent”)的办法事先干预两者位置,使之靠近。
(9)模拟地线、数字地线等接往公共地线时要用高频扼流环节。在实际装配高频扼
流环节时用的往往是中心孔穿有导线的高频铁氧体磁珠,在电路原理图上对它一般不予
表达,由此形成的网络表(netlist)就不包含这类元件,布线时就会因此而忽略它的存
在。针对此现实,可在原理图中把它当作电感,在PCB元件库中单独为它定义一个元件封
装,布线前把它手工移动到靠近公共地线汇合点的合适位置上。--
╭─────────────────────────╮
│ ◆ 我不能隨波浮沉 為了我至愛親人 ◆ │
│ ☆ 只 不 過 是 從 頭 再 來 ☆ │
│ ◆ 再苦再難也要堅強 只為那些期待眼神 ◆ │
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关键词: Protel 软件 高频 电路 布线 中的 技巧
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