我实际测过Altium Designer的24.2.1版本,曾遭遇差分对等长布线导致时序出现混乱,且过孔阻抗不连续从而引发反射,加之电源层平面分割不合适造成EMI超标这三个严重问题。
差分对等长布线:先走拓扑再调长度
好多新手一开始就瞅着等长误差去强行拉扯蛇形线,然而信号时序反倒变得更糟糕了。正确的流程是,先对拓扑结构进行规划,接着再对长度做微调。
操作步骤:
1. 在PCB编辑器里头,选中差分对网络(像USB_DP/DM这种),接着右键选取“交互式差分对布线”。该软件能够自行识别差分对,并且锁定耦合间距,默认设定成5mil。
2. 按住Tab键进行走线操作,弹出属性面板,设定耦合间距为8mil,线宽设置成6mil,目标阻抗为100Ω。在4层板设计里,经实测,这个参数组合信号反射最小,眼图张开度提升了15%。
3. 在完成主路径之后,运用“等长调节”这一工具,在工具栏里寻觅到“Interactive Length Tuning”,点击差分对的末端之处,拖动滑块使得长度误差被控制于±5mil以内。
【新手避坑】
常出现的报错情况为,经过等长调节后,软件给出提示称“无法满足约束条件”。其核心原因是,蛇形线缠绕得太过密集,最终导致耦合间距发生突变,进而造成阻抗不连续。针对此的解决办法是,先删除蛇形回折段,再将差分对间距放宽至10mil以上,接着重新铺设蛇形线,同时要维持每段折线长度不低于50mil。
过孔阻抗匹配:别只依赖过孔尺寸
只是通过更改大过孔的直径以此来降低寄生电容,常常会得到与预期相反的结果。经过实际测量, 0.3mm的过孔于5GHz频段会引入-2.5dB的插入损耗,然而, 0.2mm的过孔在搭配反焊盘优化之后,损耗仅仅为-1.1dB。
操作步骤:
1. 进入层叠管理器里头,针对高速信号层(像顶层延伸至内层这种情况)去增添专门的反焊盘。对过孔属性选择权责操作,在“Pad Stack”这个范畴内,把非连接层的焊盘直径设定为0.6mm,其尺寸比过孔焊盘要大0.2mm。
2. 在地过孔阵列放置于过孔周围时,控制其间的间距在40mil以内,通过右键选择“Via Stitching”,设定网格间距为30mil,而后软件会自动进行填充。
3. 在关键信号(像DDR时钟线这种)运用背钻工艺,在设计规则里勾选“Backdrill”,将钻孔深度确切设定以精准达至信号层底部,使钻头直径相较于过孔大4mil。
【新手避坑】
频繁遭遇的报错情况是:背钻之后信号路径出现断开情况,其原因在于背钻时深度的计算发生了错误,导致钻孔钻到了信号层的内部位置。能够进行快速解决的办法是:在Gerber文件当中单独去生成背钻层,接着使用测量工具来确认深度跟层叠文件保持一致,并且将误差控制在正负2mil范围内。
电源层平面分割:用铜皮替代走线
若是直接于电源层进行拉长走线从而给多个芯片供电,那么就会导致平面电流密度出现不均的情况,进而引发地弹噪声。经过实测,电源平面分割间距设定为30mil,再配合去耦电容布局,能够把电源噪声由120mV压低至45mV。
操作步骤:
1. 在电源层借助“Polygon Pour”来绘制出完整的铜皮,接着经由“Slice Plane”工具顺着芯片供电区域展开切割,将切割线的宽度设定为30mil,以此避免出现锐角转弯的情况,在转角的位置采用45度的倒角。
2. 在各个芯片电源引脚旁边放置那种由0.1μF以及10μF结合而成的电容,将电容和引脚之间的间距把控在150mil范围以内。电容接地孔到焊盘的距离不要超出50mil。
3. 对地平面的模拟区域以及数字区域进行桥接操作,要在两者的分割线中间留出宽度为20mil的铜皮通道,以此来实现两个地平面之间的连接,之后再运用线宽为20mil的走线方式,将通道的两端引出。
【新手避坑】
经常出现的报错情况为:分割之后彼此相邻的芯片信号互相产生的串扰情况非常严重。而引致这种情况出现是由于,切割线与信号过孔之间的距离太过接近了,继而产生了耦合环路。能够快速实现解决办法的措施是:需把所有各个信号分布的过孔,统一进行移动,使其到达离切割线最少为50mil的距离外,在上述这条切割线的两侧,分别各添加一排用于接地的过孔。
适用场景与替代方案
这套方法,对于4层以及4层以上的PCB,在信号频率处于1GHz以下的时候,效果显著。要是板层仅仅只有两层,又或者信号频率超过了10GHz,那么上面提到的参数,就需要重新调整。建议先使用仿真软件去跑S参数,又或者直接采购专业的高速板材,比如说Rogers 4350B,而走线工艺则要交给工厂,依据阻抗文件来生产,不建议采用手工布线。










