PCB等长线设计

1万 · 2022-9-30 16:02

如下图1为最终的单端等长线设计：

图1：单端等长线设计

图2为最终的差分等长线设计：

图2：差分等长线设计

下面先介绍一下单端线的等长设计方法：

首先我们先要进行原理图设计，这里我们以两个10pin的接插件互连为例来演示，初步的原理图如下图3所示：NET1~NET10这一组单端信号在PCB走线时需要做等长处理。

图3：原理图设计

为了方便后期PCB等长布线，接下来我们需要对这一组信号建立一个类(class)，具体操作流程如下：

a)执行Blanket。在Blanket覆盖区域的信号享有同一种约束设置，这样我们就不用重复10次来定义这10个信号的规则了。图4为放置该命令的路径，图5为放置该命令后的效果。

图4：执行Blanket命令

图5：Blanket放置效果

1万 · 2022-9-30 16:02

b)放置ParameterSet。通过放置该命令并与blanket命令相结合，就可以定义包含多个信号的同一组信号类。如下图6所示为该命令的路径，如图7所示为该命令的放置效果，直接将Parameter Set图标放置在Blanket边框上，出现电气连接标识即表示已完成放置。

图6：ParameterSet路径

图7：ParameterSet放置效果

c)接下来我们修改ParameterSet的属性即可定义这10路信号的类，修改方式为双击Parameter Set图标，出现如下图8所示的属性对话框。

图8：ParameterSet属性对话框

1万 · 2022-9-30 16:04

我们可以修改Lable为“SINGLE”，再单击“ADD”，添加一个“NET CLASS”,类的名字取名为“SINGLE”，这样我们的单端信号类就定义好了。如下图9所示：

图9：ParameterSet属性设置：定义信号类

到现在为止，我们在原理图部分的单端信号类就定义完成了，其最终单端信号原理图如下图10所示：

图10：单端信号最终原理图

接下里我们再设计差分等长信号原理图，同样是两个10pin的连接器信号互连，共有5对差分线需要做等长处理，需要注意的是差分信号必须在正负信号名称末尾分别加上_P和_N。原理图如下图11所示：

图11：差分设计初步原理图

1万 · 2022-9-30 16:05

按照上述单端信号方式定义一组差分信号类，其中Lable改为“DIFF” ，类的名字定义为“DIFF”，如下图12所示：

图12：差分信号类定义

差分信号与单端信号原理图设计还有一点最大区别就是差分信号除了信号名末端加_P/N外，差分网络还必须加上差分标识，如下图13所示为最终的差分信号原理图：

图13：差分信号最终原理图

将原理图导入到PCB后，我们可以看到在PCB面板的Nets栏内会出现两个在原理图定义好的类“SINGLE”和“DIFF”。如图15所示：这表明我们在原理图设计阶段定义好的设计规则正确的传递到PCB阶段了。

图15：PCB信号类显示面板

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接下来，我们就正常的定义PCB设计的规则了，如图16所示：

图16：PCB设计规则定义

规则定义好之后，我们要先把单端和差分信号线布线完成，之后才能进行等长处理。如下图17、18分别为布线完成之后的单端和差分布线。

图17：10路信号单端布线

图18：5路信号差分布线

当布线完成之后，我们所需要做的就是对这10路单端和5路差分信号进行等长处理。一般来说选取最长信号线作为参考长度即可。

首先我们来对单端线进行等长处理：

1，打开PCB面板，点击“SINGLE”类，我们可以看到这10路信号线的长度，记下最长的走线长度。我们可以看到最长的布线为net10，长度为3065.954mil。如图19所示：

图19：单端线的初始长度查看

1万 · 2022-9-30 16:34

2，打开规则编辑器，在“High Speed-Length”里新建一个规则，取名为“SINGLE”，并且选取信号的范围为“Net Class-SINGLE”，修改最小和最大长度，最小长度比3065.954mil略小，最大长度比3065.954mil略大即可，只要这10路信号最终需要的长度偏差在允许的范围之类即可。

图20：等长规则定义

3，完成设置之后，我们就可以等长布线了，命令如下图21所示：

图21：等长绕线命令

1万 · 2022-9-30 16:34

4，对这10根线依次进行等长绕线，进度条为绿色时，表示绕线长度满足了规则定义的范围。在绕线过程中，可以按键盘的“tab”键，进入绕线相关属性的设置；在绕线过程中，可以按数字键1、2、3、4以及符号键“，（逗号）”，、“。（句号）”来调整绕线模式，大家可以上手好好体会一番各个功能。如图22所示：

图22：等长绕线操作

如下图所示为10根单端线全部实现了等长绕线：

图23：单端等长绕线结果

同样的，对5路差分线完成规则设置后，按下图24所示命令键进行差分等长绕线：

图24：差分等长绕线命令

1万 · 2022-9-30 16:35

对于差分等长绕线，可能很多小伙伴已经发现，在绕线之前，P、N信号线有时候本身并不会相等，一般会相差十几mil到几十mil，这种情况影响不大，咱们不必在意。

但是对于那种P、N信号线相差很大的差分对，差分等长绕线之前，我们要先对P、N信号线本身做等长处理，再做差分对之间的等长绕线。简单来说就是，先进行差分对内部的P、N信号线单端等长绕线，再进行差分对之间的等长绕线。

如下图25所示为按照上述操作进行的差分等长绕线：可以看到每对差分线本身的P端或N端也执行了绕线。这样既保证了P/N信号线等长，又保证了5路差分线之间的等长要求。

图25：差分等长绕线最终结果

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