画板有瓶颈?蛇形走线你会了吗?

凡亿PCB 2020-06-03



单端蛇形线


在PCB设计中,蛇形等长走线主要是针对一些高速的并行总线来讲的。由于这类并行总线往往有多条数据信号基于同一个时钟采样,每个时钟周期可能要采样两次(DDR SDRAM)甚至4次,而随着芯片运行频率的提高,信号传输延迟对时序影响比重越来越大。

为了保证在数据采样点(时钟的上升沿或者下降沿)能正确采集所有信号的值,就必须对信号传输延迟进行控制。等长走线的目的就是为了尽可能地减少所有相关信号在PCB上传输延迟的差异,保证时序的匹配。

图10-105  单端蛇形线参数设置


01



在Altium Designer中,等长绕线之前建议完成PCB的连通性,并且建立好相对应的总线网络类,因为等长是在既有的走线上进行绕线的,不是一开始就走成蛇形线,等长的时候也是基于一个总线里面以最长的那条线为目标线进行长度的等长。


02



执行菜单命令“布线-网络等长调节”(快捷键“UR”),激活等长命令,单击需要等长的走线,并按“Tab”键调出等长参数设置窗口,如图10-105所示。

① Target Length:提供3种目标线长设置。

Manual:手工直接设置等长目标长度。From Net:依据创建的网络类选择目标长度。From Rules:依据规则来设置目标长度,可以设置具体网络的最长和最短长度。


②  Pattern:提供3种可选等长模式。
Mitered Lines:斜线条。Mitered Arcs:斜弧。Rounded:半圆。

斜线条、斜弧与半圆等长模式如图10-106所示,一般采用第一种“斜线条”模式,如果传输线速率很高,通常采用第二种“斜弧”模式。

图10-106  斜线条、斜弧与半圆等长模式

③  Max Amplitude:描述的是蛇形等长线的最大幅度。
Increment:手动增加蛇形幅度的每次递增幅度,建议设置为2mil,不建议设置过大。

图10-107  蛇形线及蛇形幅度递增

④  Space:蛇形圆弧两条线之间的间距,一般需要满足3W规则(3倍线宽间距)。
Increment:手动增加蛇形等长Space的每次递增幅度,建议设置为2mil,同样不建议设置过大。




03



在需要等长的信号线上滑动,即可出现蛇形线,如图10-107所示。在走线状态下,按键盘上的“<”和“>”按键可以调整蛇形线的上下幅度,每次递增幅度是之前设置的2mil。


04



如果在蛇形走线的时候出现如图10-108所示的直角或者尖角,Space间距过大或过小,那么按字母键盘上方的数字键“1”可减小拐角幅度,按数字键“2”可增大拐角幅度,按数字键“3”可减小Space间距,按数字键“4”可增大Space间距。

图10-108  等长的直角、锐角、钝角及等长的Space调整


05



在完成一段蛇形走线后,如果对所走线不满意,可以单击此段蛇形线,出现复选框,可以根据复选框中的白色“小点”进行形状的拉伸调整,如图10-109所示。

图10-109  蛇形线的调整


06



常规的等长走线是围绕走线的上下两边同时进行绕线的,为了节约等长空间,一般按照方式1在进行等长绕线前,在等长另一侧增加一条阻碍线,这样蛇形绕线通常会出现在同侧,之后删除阻碍线即可,如图10-110所示。

图10-110  阻碍线的使用


前面提到的等长复选框调整模式常见于Altium Designer 10版本及以上,以下版本不支持,如果需要调整,可以利用手工正常走线绕线即可。


差分蛇形线


至于USB、SATA、PCIE等串行信号,并没有上述并行总线的时钟概念,其时钟是隐含在串行数据中的。数据发送方将时钟包含在数据中发出,数据接收方通过接收到的数据恢复出时钟信号。这类串行总线没有上述并行总线等长布线的概念。但因为这些串行信号都采用差分信号,为了保证差分信号的信号质量,对差分信号对的布线一般会要求等长且按总线规范的要求进行阻抗匹配的控制。



01



差分蛇形线类似于单端蛇形线,也是先进行完差分走线,再执行菜单命令“布线-差分对网络等长调节”(快捷键“UP”),激活差分等长命令,单击需要等长的差分走线,并按“Tab”键调出类似于单端等长的参数设置窗口,如图10-111所示,按照要求设置差分蛇形线参数。


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单击需要等长的差分走线,并滑动鼠标,即开始差分蛇形走线,必要时也可以加阻碍线。


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为了满足差分对内之间的时序匹配,一般差分对内之间也需要进行等长,误差要求一般是5mil以内。这种等长方式一般不再是以差分走线来等长了,而是利用单端走线命令,对差分走线的其中一条来进行绕线。常见差分对内等长方式如图10-112所示。


图10-111  差分蛇形线参数设置

图10-112  常见差分对内等长方式


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