三、 布线
一般来说在布线之前都要首先对布线的基本规则进行设置,比如线宽、折角等。但为了让大家比较快的进入正题,我们暂时忽略规则的设置,把这部分的内容留到下一个小节,目前只采用软件提供的缺省规则。
布线的方法有自动布线和手工布线两种,现在就分别对他们进行介绍。
1、 自动布线
布线工作对于制作电路板来说是最细致也最辛苦的工作,对于比较大型的电路板,如果完全手工布线的话会花费大量的精力,很可能由于最后几根线布不通就要把这个电路板推翻重来。因此在电路板的电器特性要求不高的时候,我们经常全部或者部分采用自动布线来完成布线工作。所以自动布线功能可以作为评价一个PCB软件好坏的非常重要的指标。
例子中的电路图非常简单,频率也没有很高的要求,所以我们可以完全由使用自动布线功能。在Auto菜单下的Autoroute中选择Board,我们就可以动态的看到Layout的布线过程,对于这个电路,布线将很快完成,显示一个"All sweeps completed (or disabled)"对话框。通过点击工具条最右边的DRC按钮我们可以检查布线结果有没有error。为检验布线是否百分之百完成,我们可以在Auto菜单下选择Create Report命令,从弹出的对话框中选中Conns Unrouted(unroute)来生成未完成部分布线的报告。
最后完成的布线图如图D-10所示
2、 手工布线
一般在两种情况下必须使用手工布线。一是对于比较关键的信号线最好手工画,如时钟线、高速数据线等。在对关键信号进行布线的时候,人的经验远比软件的算法优秀,手工布线可以减少不必要的麻烦。第二种情况是对于自动布线后的结果要进行仔细的检查,对于一些明显的缺点要进行修正。如不必要的过孔、折角,过长的信号线等。
Layout提供了多种手工布线的方式,可以根据自己的习惯和不同的应用选择不同的方式。对于刚才的电路,为了重新进行手动布线首先要把刚才自动布线的结果拆掉。在Auto的unroute菜单中选择board完成这个工作。
图D-10自动布线的结果
工具栏倒数第二组四个按钮对应了四种不同的手工布线方式。按照工具栏上从左到右的顺序,第一种方式是"自动路径手工布线"(Auto Path Route Mode)。在这种模式下,当我们用鼠标左键选择一个预拉线,Layout将自动显示一条它认为合适的走线,再次左击鼠标就可以把这条路径走好。更快捷的方法是双击预拉线的任意部分就可以把这条走线完成。这种方式和自动布线比较类似,操作者没有太多的"自主权"。如果有其他没有被"锁定"(Lock)的走线阻碍了当前操作的走线,它还可以改变原来走好的线的路径。这个特性叫做"推挤"(shove),同前面布局的推挤是类似的概念。
第二种方式是"推挤式的手工布线"(Shove Track Mode)。这个模式充分体现了推挤功能的优势,我们在使用这种方式进行布线的时候可以不考虑其他走线的存在,只要确定了新的走线,原来挡路的走线将自动闪避,或者被"推"到一边,或者完全重建。这种模式可以作为手工布线的主要模式,对于修改即将完成的电路板更是显得得心应手。
第三种布线方式是"线段修改模式"(Edit Segment Mode)。这个模式主要用于走线的修改,操作的单位限于"线段"。例如可以用鼠标单击选择一个线段,然后对它进行简单的平移。
第四种布线方式是"增改布线模式"(Add/Edit Route Mode)。这个模式可以说是一种完全手工的布线模式,没有任何的自动程序进行辅助,操作方法和推挤方式比较类似,只是没有了推挤功能,对于被阻挡的布线将不能完成。在这种模式下选择一条已经布好的走线就可以对它进行修改。与线段修改模式不同,我们操作的单元是"点",我们可以完全重新定义所选取线段的走线方式而不止是平移。
在布线的过程中,我们可以按"1"-"9"数字键选择工具栏下拉列表中对应的板层,按"w"键改变当前的线宽等,在右击菜单中可以看到更多的常用操作。
在保证电路性能要求的前提下,设计时应力求走线合理,少拐弯,少用外接跨线,并按一定顺充要求走线,力求直观,便于安装和检修。设计应按一定顺序方向进行,例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。一般比较常见的布线经验还有以下几点:
(1)印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用"钻"、"绕"两种办法解决。即,让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处"钻"过去,或从可能交叉的某条引线的一端"绕"过去,在特殊情况下,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题。
(2)同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远,否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激,采用这样"一点接地法"的电路,工作较稳定,不易自激。
(3)总地线必须严格按高频-中频-低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则,切不可随便翻来复去乱接,级与级间宁肯可接线长点,也要遵守这一规定。特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格,如有不当就会产生自激以致无法工作。调频头等高频电路常采用大面积包围式地线,以保证有良好的屏蔽效果。
(4)强电流引线(公共地线,功放电源引线等)应尽可能宽些,以降低布线电阻及其电压降,可减小寄生耦合而产生的自激。
(5)阻抗高的走线尽量短,阻抗低的走线可长一些,因为阻抗高的走线容易发射和吸收信号,引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈元件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线,射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开,各自成一路,一直到功效末端再合起来,如两路地线连来连去,极易产生串音,使分离度下降。