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发表于 2020-5-20 10:00:10
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本课开始我们终于要学习PCB布线的具体操作方法了，先讲解以下基础性内容：
（1）修改导线线径。
（2）切换走线样式。
（2）动态布线。
（3）多走线布线。
（4）调整走线。
（5）差分走线。
（6）手动布线与自动布线。
（7）覆铜层。
1、改变线宽
如图1所示，在制订好线宽规则以后，快捷键Ctrl+W或点击Route Wire图标就可以开始用鼠标布线。
（1）如图2，此时会默认按net所属类class定义的规则rule中的Preferred Width设定线宽来走线。根据上节课的设置，GND net的默认线宽也为0.254mm（最大线宽加大到了0.508mm）。
（3）如图3，如果希望以更窄或更宽的导线进行连接，可以按tab键暂停连线，自动调出导线属性设置界面，比如修改线径为0.508mm（必须符合线径预设规则）。
| 图3 把线宽从默认0.254mm修改为0.508mm |
（4）如图4所示为加粗的GND连线。在前一课中，我们将Power类和GND net的线宽规则设定为最小0.254mm，默认0.254mm，最大0.508mm。如果愿意，我们可以直接把规则设为最小0.254mm，默认0.508mm，最大0.508mm，这样无需修改线宽，GND焊盘上直接绘制的就是0.508mm的导线了。
2、切换走线样式
在AD中绘制导线时，走线样式有45°走线、直角走线、45°圆弧走线、弧形走线、斜线几种。在鼠标布线的过程中，按Shift+空格切换各种走线样式。
（1）如图5为默认的45°走线，导线横平竖直，以45°角拐弯。45°角拐弯比直角拐弯带来的线径（阻抗）变化要小，可以满足大多数应用的要求。
（3）如图6所示是直角走线，导线完全横平竖直，在拐角处线径（阻抗）变化最剧烈，带来，是高频性能最差的走线方式。极端情况下，例如个别线只有这么走才能穿过窄缝隙的情况下，才勉强犯忌一用。
（3）如图7所示为45°圆弧走线，导线遵守横平竖直，并以45°圆弧拐弯。45°圆弧拐弯线径无突变，适合高速电路走线。
（4）如图8所示是弧形走线，导线可以任意角度圆弧加三种角度直线（45°、水平、垂直）走线。这种方式线径也无突变，且线长可以较短（比45°圆弧走线短），适用高速的电路。但是这种走线方式由于不遵守横平竖直，“横行霸道”可能会妨碍其他导线的走线。
（5）如图9所示是斜线走线，鼠标可控制导线任意角度折线。直线连接两个焊盘时，可以线径无突变，且走线最短，但这种走线方式很罕见。主要原因也是“横行霸道”可能会妨碍其他导线的走线，而且当无法直线到达，需折线时会线径突变。
3、动态布线
AD17才引入的动态布线功能可以极大的方便多引脚总线类型的布线。如图10所示，点击Panel->ActiveRoute打开动态布线面板。动态布线功能的基本操作流程是先选中预拉线，然后对布线路径进行引导Route Guide，最后进行布线（快捷键Shift+A）。
（1）如图11所示，按住Alt，鼠标按住左键自右下向左上，划出绿色矩形框，可选取多根白色预拉线。一定记住是“自右下向左上”划出绿色框！！！
（2）如图12所示，选中的白色预拉线会变高亮。本例中，将允许动态布线的板层改为只允许Top layer（Bottom Layer前面的√去掉）。
（3）如图13点击Route Guide按钮，开始画红粗线所示的引导线，粗线的宽度示意了“总线”所占的大致宽度。动态布线将会沿引导线的大致路径自动排列。
（4）如图14所示为自动绘制的动态布线效果。
4、多走线布线
多走线布线功能实际是动态布线功能发明前的“经适版本”。当障碍物较少时，可以选中多个起止位置接近的焊盘，来同时布线（鼠标操作布一根导线，其他导线自动跟随）。之所以说是“经适版本”，原因是多走线布线实现条件要苛刻，障碍物过多，焊盘位置差距多大，都会导致布线失败。
（1）如图15所示，Shift+鼠标左键点选多个起止位置接近的4个焊盘（选中后会变白色）。
（2）如图16所示，点击Route->Interactive Multi-Routing，开启多走线布线。
（3）如图17所示，绘制其中一条导线，其余焊盘的导线会自动“跟随”。
（4）如图18所示，完成其中一根布线后，其余导线会自动连在对应焊盘。
5、调整走线
手工绘制导线时，经常需要调整走线，当导线遇到其他障碍物（导线）时，有推挤/跨越/普通几种策略，Shift+R切换策略。
（1）对比图18和图19，调整高亮走线时，可以将其他导线推挤开。这也是最方便常用的调整走线策略。
（2）对比图18和图20，调整高亮走线时，犹如“困兽”被其他导线完全限制住了，这就是普通走线调整策略 。
（3）对比图18和图21，调整高亮走线时，会完全忽视别的导线存在，先跨越了再说。当松开鼠标后，导线发生交联，3根导线都会变绿报错。这时，就需要手动再调整另2根导线了。
6、差分走线
AD支持差分信号同时走线。在原理图中，需将差分信号对的网络标签Net Label设置为TX_N和TX_P(必须为XXX_N和XXX_P格式)。
（1）参考图22，在原理图中Place->Directives->Differential Pair放置差分对指示符。
（2）在PCB界面，Design->Import Change from xxx.PrjPCB，先更新电气改动。
（3）如图23所示，在PCB界面，点击Route->interactive Differential pair Routing
（4）如图24所示，正常绘制一根差分导线，另一根差分导线将自动绘制。注意，本例中未设置差分线的Rule，等长规则中Tolerance容忍值是默认的25.4mm，所以看起来并不等长。
正常情况下，高速差分布线应设置单独的类class和规则rule，对等长允许的误差Tolerance、最大不耦合长度Max Uncouple Length、差分线径Width（最小/合适/最大）、差分对间距Gap（最小/合适/最大）这些参数都需要进行合适配置。
7、手动布线与自动布线
AD各版本一直支持自动布线，但是自动布线的效果离差强人意都有相当距离。
（1）如图25所示为全手动布线效果。
（2）如图26所示，点击Route->Auto Route->All->Route All，按预设规则全自动布线的效果。对于低速信号的PCB，线径、线距规则设置适当，自动布线实现电气功能是没有问题的，颜值就不要奢求了。
（3）如图27所示，一种变通的办法是，先将一部分重要信号手工布线，然后再自动布线。
（2）如图28，点击Route->Auto Route->All->Route All，注意选中lock All Pre-routes，这样预先手工布线就可以锁定保留。
8、覆铜层
覆铜（PolygonPour）是PCB设计中的 一项重要操作，通常覆地铜 。如图29，点击Palce->Polygon Pour打开敷铜功能。
（1）敷铜需按各个板层单独进行配置。如图30所示，按箭头所示，绘制top layer层的敷铜。
（2）如图31，修改敷铜的电气属性，从No Net改为GND，注意观察敷铜的变化。
（3）如图32所示，切换板层为Bottom Layer，同样方法绘制敷铜层。同理，修改底层敷铜的电气属性为GND。
（4）如图33所示为最终完成的顶层和底层地铜敷铜效果。敷铜层的范围形状需要根据电路板实际情况来决定，有些元件周围无需或者不能敷铜，同一个板层也可以有多个不同电气属性的敷铜区域。此外，追求完美时，敷铜边角也可像导线那样避免90°直角，而使用45°角。
关于敷铜还有三个主要的配置选项：
（1）如图34所示是网状覆铜的效果。理论上块状覆铜适合低频大电流电路（有一个坏处是发热可能导致铜皮起泡），网状敷铜适合高频抗干扰电路，但是此时的网格也是需要设计计算的。因此，不明所以的时候就用块状敷铜吧。
（2）如图35左所示的“Pour Over Same Net Polygons Only”效果是覆铜只连接net点，不覆盖导线。右图的 “Pour Over All same Net Objects”效果是覆铜覆盖掉所有相同net/wire，这可以减小地线电阻，多数情况我们这种效果。
（3）如图36所示，覆铜与焊盘的连接方式分三种。直接连接方式虽然增大了导电面积，但是通常我们还是会选择十字连接效果。因为一旦是直接连接，焊盘就完全与铜皮成为整体，将会非常难焊接（散热太快，焊接温度上不去）。
（4）如图37所示，改变敷铜参数以后，需要选中敷铜块，点击右键菜单，使用Polygon Action->Repour Selected来重塑敷铜。
多数情况下，敷铜效果都是利大于弊，本例只是大体上讲解了敷铜的使用方法，实际敷铜对信号会产生哪些具体的影响，还需要通过别的课程进一步学习。
9、本课小结
在修炼了大量内功之后，本课相当于讲授了布线的一些入门“刀法”，本课需要掌握以下知识点：
（1）快捷键方式修改导线线径、导线样式。
（2）会使用动态布线和动态布线的引导线。
（3）会使用多走线布线。
（4）知晓移动/修改导线的不同策略。
（5）能够配置差分走线。
（6）理解全手工布线、半手工布线、全自动布线的区别和使用范围。
（7）掌握覆铜基本操作以及进阶操作。
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