Protel軟件在高頻電路布線(xiàn)中的技巧

　　數字器件正朝著(zhù)高速、低耗、小體積、高抗干擾性的方向發(fā)展，這一發(fā)展趨勢對印刷電路板的設計提出了很多新要求。Protel軟件在國內的應用已相當普遍，然而，不少設計者僅僅關(guān)注于Protel軟件的“布通率”，對Protel軟件為適應器件特性的變化所做的改進(jìn)并未用于設計中，這不僅使得軟件資源浪費較嚴重，更使得很多新器件的優(yōu)異性能難以發(fā)揮。本文擬在簡(jiǎn)介高頻電路布線(xiàn)一般要求的同時(shí)，以Protel for Windows V1.5軟件為例來(lái)介紹一下高頻電路布線(xiàn)時(shí)Protel軟件能提供的一些特殊對策。

　　(1)高頻電路往往集成度較高，布線(xiàn)密度大，采用多層板既是布線(xiàn)所必須的，也是降低干擾的有效手段。 Protel for Windows V1.5能提供 16個(gè)銅線(xiàn)層和4個(gè)電源層，合理選擇層數能大幅度降低印板尺寸，能充分利用中間層來(lái)設置屏蔽，能更好地實(shí)現就近接地，能有效地降低寄生電感，能有效縮短信號的傳輸長(cháng)度，能大幅度地降低信號間的交叉干擾等等，所有這些都對高頻電路的可靠工作有利。有資料顯示，同種材料時(shí)，四層板要比雙面板的噪聲低20dB。但是，板層數越高，制造工藝越復雜，成本越高。

　　(2)高速電路器件管腳間的引線(xiàn)彎折越少越好。高頻電路布線(xiàn)的引線(xiàn)最好采用全直線(xiàn)，需要轉折，可用45度折線(xiàn)或圓弧轉折，這種要求在低頻電路中僅僅用于提高鋼箔的固著(zhù)強度，而在高頻電路中，滿(mǎn)足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。用Protel布線(xiàn)時(shí)可在以下兩處預先設置，一是在“Options”菜單的“Track Mode”子菜單中預約以 45／90 Line或 90 Arc／Line方式布線(xiàn)，二是在“Auto”菜單的“Setup Autorouter…”項所打開(kāi)的Routing Passes”對話(huà)框中選定“Add Arcs”，以便自動(dòng)布線(xiàn)結束時(shí)使轉角圓弧化。

　　(3)高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)越短越好。Protel滿(mǎn)足布線(xiàn)最短化的最有效手段是在自動(dòng)市線(xiàn)前對個(gè)別重點(diǎn)的高速網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行“布線(xiàn)”預約。首先，打開(kāi)“Netlst”菜單的“Edit Net”子菜單，會(huì )出現一個(gè)“Change Net”對話(huà)框，把此對話(huà)框中的“OptimizeMethod（布線(xiàn)優(yōu)化模式）”選為“Shortest（最短化）”Rp可。其次，從整體考慮，元件布局時(shí)用“Auto”中Placement Tools－Shove’和“Auto”中的“Density(密度檢查)”來(lái)對比調整，使元件排列緊湊，并配合“Netlist”菜單中的“Length”功能和“Info”菜單中的Lengthof selection”功能，對所選定的需最短化的重點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行布線(xiàn)長(cháng)度測量。

　 （4）高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)層間交替越少越好。所謂“引線(xiàn)的層間交替越少越好”是指元件連接過(guò)程中所用的過(guò)孔（Via）越少越好，據測，一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5 pF的分布電容，減少過(guò)孔數能顯著(zhù)提高速度。Protel軟件專(zhuān)門(mén)提供了這一功能，它在 Auto菜單的Setup Autorouter…”項所打開(kāi)的Routing Passes”對話(huà)框中，有一個(gè)“Advanced”欄目，把其中的“Smoothing”設為接通即可。

　 （5）高頻電路布線(xiàn)要注意信號線(xiàn)近距離平行走線(xiàn)所引入的“交叉干擾”，若無(wú)法避免平行分布，可在平行信號線(xiàn)的反面布置大面積“地”來(lái)大幅度減少干擾。同一層內的平行走線(xiàn)幾乎無(wú)法避免，但是在相鄰的兩個(gè)層，走線(xiàn)的方向務(wù)必取為相互垂直，這在Protel中不難辦到但卻容易忽視。在“Auto”菜單的“Setup Autorouter…項所打開(kāi)的Routing Lagers對話(huà)框中允許對每一層的走線(xiàn)方向進(jìn)行預定，供預選的方向有三種：“Horizontal、Vertical和 No Prefer－ence”，不少用戶(hù)習慣選用“No Preference（無(wú)特定取向）”，認為這樣布通率高，但是，在高頻電路布線(xiàn)中最好在相鄰層分別取水平和豎直布線(xiàn)交替進(jìn)行。同一層內的平行走線(xiàn)無(wú)法避免，但可以在印板反面大面積敷設地線(xiàn)來(lái)降低干擾（這是針對常用的雙面板而言，多層板可利用中間的電源層來(lái)實(shí)現這一功能），Protel軟件過(guò)去只提供了簡(jiǎn)單的“Fill”功能來(lái)應付這種需求，現在Windows下的Protel除此之外還在“Edit”菜單的“Place”選項中提供了更強大的放置“Polygon Plane”的功能，即：多邊形柵格（條）銅箔面，如果在放置它時(shí)就把多邊形取為整個(gè)印板的一個(gè)面，并把此柵格（條）與電路的GND網(wǎng)絡(luò )連通，那么，該功能將能實(shí)現整塊電路板的某一面的“鋪銅”操作，經(jīng)過(guò)“鋪銅”的電路板除能提高剛才所講的高頻抗干擾能力外，還對散熱、印板強度等有很大好處，另外，在電路板金屬機箱上的固定處若加上鍍錫柵條，不僅可以提高固定強度，保障接觸良好，更可利用金屬機箱構成合適的公共線(xiàn)。在軟件菜單中打開(kāi)此功能后可見(jiàn)到一個(gè)“Place Polygon Plane對話(huà)框，它會(huì )問(wèn)你是否要把所放置的多邊形柵格（條）與網(wǎng)絡(luò )接通（connect net），若接通該項，退出對話(huà)框時(shí)將提示你給出欲接通的網(wǎng)絡(luò )名，給定接通GND網(wǎng)絡(luò )將能起到屏蔽層的作用。同時(shí)還會(huì )問(wèn)你“鋪銅”的圖案是用水平條（horizonta）、豎直條（vertica）還是柵格（兩者都選即可）。選用柵格將會(huì )有較好的屏蔽效果，同時(shí)，柵格網(wǎng)的尺寸（習慣稱(chēng)作為“目”）確定依據所要重點(diǎn)屏蔽的干擾頻率而定。

　 （6）對特別重要的信號線(xiàn)或局部單元實(shí)施地線(xiàn)包圍的措施。該措施在Protel軟件中也能自動(dòng)實(shí)現，它就是“Edit”菜單的“Place”下的“Outline Select－ed Items”，即：繪制所選對象的外輪廓線(xiàn)。利用此功能，可以自動(dòng)地對所選定的重要信號線(xiàn)進(jìn)行所謂的“包地”處理，當然，把此功能用于時(shí)鐘等單元局部進(jìn)行包地處理對高速系統也將非常有益。

　 （7）各類(lèi)信號走線(xiàn)不能形成環(huán)路，地線(xiàn)也不能形成電流環(huán)路。Protel自動(dòng)布線(xiàn)的走線(xiàn)原則除了前面所講的最短化原則外，還有基于X方向、基于Y方向和菊花狀（daisy）走線(xiàn)方式，采用菊花狀走線(xiàn)能有效避免布線(xiàn)時(shí)形成環(huán)路。具體可打開(kāi)‘Netlist”菜單的“Edit Net”子菜單，出現一個(gè)“Change Net”對話(huà)框，把此對話(huà)框中的“Optimize Method（布線(xiàn)優(yōu)化模式）”選為“Daisy Chain”即可。

　 （8）每個(gè)集成電路塊的附近應設置一個(gè)高頻退耦電容。由于Protel軟件在自動(dòng)放置元件時(shí)并不考慮退耦電容與被退耦的集成電路間的位置關(guān)系，任由軟件放置，使兩者相距太遠，退耦效果大打折扣，這時(shí)必須用手工移動(dòng)元件（“ Edit”、“ Move”“component”）的辦法事先干預兩者位置，使之靠近。

　 （9）模擬地線(xiàn)、數字地線(xiàn)等接往公共地線(xiàn)時(shí)要用高頻扼流環(huán)節。在實(shí)際裝配高頻扼流環(huán)節時(shí)用的往往是中心孔穿有導線(xiàn)的高頻鐵氧體磁珠，在電路原理圖上對它一般不予表達，由此形成的網(wǎng)絡(luò )表（netlist）就不包含這類(lèi)元件，布線(xiàn)時(shí)就會(huì )因此而忽略它的存在。針對此現實(shí)，可在原理圖中把它當作電感，在PCB元件庫中單獨為它定義一個(gè)元件封裝，布線(xiàn)前把它手工移動(dòng)到靠近公共地線(xiàn)匯合點(diǎn)的合適位置上。