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利用具有紧密组件放置的创意路由解决方案

当我在研究实验室工作并为我们的自制光学系统设计PCB时,我的布局很糟糕。我们并不担心包装,有限的电路板空间或紧凑的布线等小事。只要我们能够将所有必需的组件出现在电路板上并最终电路板成为印刷电路,我们就感到高兴。

一旦我们的显微镜系统变得更复杂,连接我们的高速自定义图像我们的显微镜设备意味着我们现在必须在狭小的空间限制范围内工作,以免我们拥有巨大的PCB,并且在一个更巨大的显微镜的侧面悬挂着一堆光学连接。我们突然被迫想出创意组件布局和布线策略,只是为了让我们所有的组件都适合狭小的空间。

除非你正在使用HDI板,否则你的机械约束很严重设备,您可能不担心您的主板上的可用空间。随着组件密度的增加和需要更多连接,您需要使用一些创意路由方法和层堆栈,以确保在设计规则中运行时可以放置所有必需的连接。 AltiumDesigner®中功能强大的CAD和布线工具可以帮助您放置和布线组件,同时节省可用的电路板空间。

初始原理图捕获和布局

工作在多层电路板上,地平面位于顶部信号层的正下方,可以大大改善您的布线策略。如果成本或某些其他约束禁止使用具有四层或更多层的电路板,您仍然可以使用具有分离电源和接地层的双层电路板,尽管在所有情况下您的布线可能不会太紧。使用多层板可以将信号放置在信号正下方,从而降低EMI敏感度。您还可以使用过孔直接连接到地平面来缩短或消除某些连接。

首先,我们要在Altium中定义层叠层。可以在层堆栈管理器中定义板层叠,预浸料,芯和表面材料。转到“设计”下拉菜单,然后单击“图层堆栈管理器”。此对话框允许您设计自己的叠层,或者您可以在“预设”下拉菜单中使用模板。下图显示了从预设模板创建的四层堆栈。

利用具有紧密组件放置的创意路由解决方案

定义四层板在Altium中

此对话框允许您更改电路板中的许多材料属性。这为您提供了显着的可定制性,因为您的真实电路板可能会使用FR-4的替代品作为电路板基板。您还可以在图层之间定义钻取对,并且可以在当前叠层中添加或删除图层。现在,我们将坚持使用四层板,以便我们可以根据需要轻松地将一些信号丢弃到地面。

默认情况下,电路板只会在“组件”之间定义一个钻头对侧“和”焊接侧“层。在这里,我们要定义“组件侧”和“地平面”层之间的钻头对,以及“组件侧”和“动力平面”层之间的钻头对。

利用具有紧密组件放置的创意路由解决方案

在我们的四层板中定义钻头

Altium包含许多交互式路由功能易于开始布线电路板,尤其是在使用FPGA等高引脚密度元件时。根据您为电路板定义的图层堆栈和钻孔对,Altium将决定如何最好地路由您的连接,同时仍符合您的设计规则。

将原理图捕获为PCB布局

一旦定义了电路板叠加,就可以将原理图捕获为初始布局并开始安排组件。我们将使用的原理图包括一个连接到3个1到32解码器的缓冲器。为简洁起见,我们在每个解码器中启用了所有1到8节,但您可以使用第二个缓冲区或其他电路轻松控制每个1到8节的启用/禁用。

利用具有紧密组件放置的创意路由解决方案

在Altium中有几个IC的原理图

接下来,你需要创建一个新PCB并打开它。转到“设计”菜单,然后选择“从......导入更改”。这将打开一个ECO对话框,允许您将原理图中的所有更改导入空白印刷电路板。单击“执行更改”按钮后,Altium将检查错误,然后将组件放入空白PCB。您新创建的布局如下所示:

利用具有紧密组件放置的创意路由解决方案

Altium设计规则中的布线宽度规则

现在我们可以按照我们希望它们出现在电路板上的方式开始安排组件。您可以根据自己的需要自由安排组件,但我们希望尽可能地安排它们。这将防止在更高的信号切换速度下转换到传输线行为并消除终止的需要。一种可能的布局如下所示:

利用具有紧密组件放置的创意路由解决方案

在最终确定路由之前我们的初始IC布局。