对PCB上的布线长度进行交互式调整

在高速设计的布线中，两个核心挑战是控制路线的阻抗以及匹配关键网络的长度。阻抗控制布线确保从输出引脚发出的信号正确地被目标输入引脚接收。匹配路线长度确保关键时序信号同时到达它们的目标引脚。调谐和匹配路线长度对于差分对布线也是至关重要的。

为了确保差分对的长度匹配，已经在布线中添加了手风琴模式。

交互式长度调整和交互式差分对长度调整命令（从布线菜单启动，或在活动栏上的 按钮）提供了一种动态的优化和控制网络或差分对长度的方法，允许根据设计中的可用空间、规则和障碍物插入可变幅度的调整模式。

有三种调整模式可供选择：手风琴式（Accordion）、长号式（Trombone）和锯齿式（Sawtooth）。

三种调谐模式可供选择，启动交互式长度调谐命令后按Tab键选择模式。 长度调谐属性可以基于设计规则、网络的属性或您指定的值。这些波形模式的控制通过属性面板访问 - 在长度调谐期间按Tab键打开面板。 如果需要，可以在路径沿线的多个位置添加长度调谐模式。

调整网络长度

长度调整功能的优雅之处在于，它巧妙地将复杂的软件算法与直观的用户控制相结合。通过沿着路径简单地拖动光标，就可以添加长度调整段，调整段中各个走线和弧线的尺寸和位置由长度调整算法自动计算并插入。键盘快捷键允许在添加调整段时，控制其样式和属性。

交互式长度调整的过程如下：

1. 如果您打算基于规则进行长度调谐，请配置匹配长度和长度设计规则。

2. 从布线菜单启动交互式长度调谐命令（或通过活动栏上的 按钮）。

3. 按Tab键打开属性面板并选择一个长度调谐模式，然后点击设计空间暂停按钮覆盖层（ ）以恢复放置。

4. 选择一条路径。在点击了一个网络或差分对（或任何自由线或走线）之后，您只需沿着路径滑动或拖动光标即可。

当光标沿着路径移动时，调谐段会自动添加。

 

以下部分将更详细地描述这些步骤。

配置设计规则

在长度调谐过程中，有两个设计规则需要遵守，即匹配长度规则和长度规则，这两个规则都属于PCB规则和约束编辑器中的高速类别。这两个规则中的任何一个或两个都可能对您的设计很重要，这完全取决于您潜在的问题是与偏移（信号在不同时间到达 - 使用匹配长度规则）相关，还是与总体信号延迟（使用长度规则）相关。

匹配长度设计规则

《匹配长度设计规则》指出，目标网络必须全部按照集合中最长网络的长度进行布线，且在指定的容差范围内（显示图片）。被定位的网络集合是通过规则范围或查询来定义的。

长度调谐工具将找到目标网络集中最长的网络，并为您提供一个有效范围和目标长度（值）：

• 目标长度 = 集合中最长的已布线网络
• 最小限制 = 最长网络 - 匹配长度规则容差
• 最大限制 = 目标长度

长度设计规则

作为匹配网络长度规则的补充，长度设计规则指定了网络或一组网络的最小和最大允许布线长度。目标网络的长度必须在指定的最小和最大长度之内（显示图片）。

长度调整工具将找到目标网络集中最长的网络，并给出一个有效范围和目标长度（值）：

• TargetLength = 集合中最长的已布线网络
• MinLimit = 规则最小值
• MaxLimit = 规则最大值

如何应用重叠规则

这些规则中的一个或两个可能对您的设计很重要，这完全取决于您潜在的问题是与偏移相关（想想匹配网络长度规则），还是与总体信号延迟相关（想想长度规则）。

如果有一个适用的长度规则和一个匹配长度规则，长度调整工具会考虑这两个规则并计算出最严格的约束集合。

有效范围和目标长度（值）的确定如下：

• TargetLength = 集合中最长的已布线网络，或规则中最低的MaxLimit
• MinLimit = (LongestNet - 匹配长度规则的容差)，或规则中最高的MinLimit
• MaxLimit = TargetLength
• ValidRange = 最高的MinLimit到最低的MaxLimit（长度和匹配长度规则最严格的组合）

例如，如果长度规则指定的最大长度小于由匹配长度规则识别的最长现有路线长度，那么长度规则将胜出，其较短的长度将在调谐过程中使用。面板显示了每个规则的计算出的最小限制和最大限制，使用这些来检查目标长度是否符合您的预期。 在上面刚刚展示的图片中，一个长度规则和一个匹配长度规则适用于目标网络。请注意，最严格的值来自匹配网络长度规则（容差0.5mm），最大限制值显示目标网络集中最长网络的当前长度为46.836mm（这小于长度规则允许的最大值）。在此示例中，长度范围内允许的最紧容差是匹配长度规则中定义的容差（0.5mm），因此它被用来计算有效范围。目标长度始终是更严格的最大长度。

选择调谐模式

在启动长度调谐命令并且在点击设计空间中的路线进行长度调谐之前，按Tab键打开属性面板，其中可用手风琴、长号和锯齿按钮。点击适当的按钮选择所需的图案，然后点击设计空间暂停按钮覆盖（ ）以继续放置。

在启动交互式长度调整命令后按Tab键以选择模式。

模式几何属性

手风琴图案几何属性

• 最大幅度 – 手风琴可扩展的最大高度（从原始路径测量），可以小于此值，例如，为了避开现有障碍物。输入数值时，要指定单位，请在数值后添加 mm 或 mil 后缀。
• 间距 – 相邻手风琴折返路径中心线之间的距离。

• 斜角 – 当样式为斜角线或斜角弧时，调谐图案角落的斜角百分比。此值也用于斜角连接手风琴与路径的走线。

• 样式 – 手风琴角落的样式，可选择斜角线、斜角弧或圆角。

  圆角样式最紧凑，斜角线样式最不紧凑。

长号图案几何属性

• 间距 – 相邻长号开关回旋路径中心线之间的距离。
• 斜接 – 当样式为斜接线或斜接弧时，调谐图案角落斜接的百分比。

• 样式 – 长号角落的样式，可选择斜接线、斜接弧或圆角。

  样式圆角最为紧凑，斜接线最不紧凑。
• 单边 – 创建调谐图案，使其仅从原始路线路径向一个方向延伸。

锯齿形图案的几何属性

• 角度 - 相对于被调谐网络原始路径的前导和后导齿边缘的斜率。

• 齿宽 - 齿顶的宽度。

• 最小接头 - 在创建第一个齿之前放置的第一个共线走线段的最小长度。

• 最小高度 - 允许的最小齿高。

• 实际高度 - 当前齿高，从被调谐的原始路径中心线到齿顶走线段中心线的测量值。

• 单侧 - 创建调谐模式，使其仅从原始路径向一个方向延伸。

• 固定大小 - 将锯齿高度固定为当前高度，并阻止创建非该尺寸的齿。

调整图案放置

当在属性面板中选择了所需的调谐模式后，点击设计空间中的一条路径开始其长度调谐。将对设计空间应用过滤，以更好地仅显示该网络。沿着路径移动光标，以添加手风琴式的方向。调谐模式将出现，并随着光标的移动而继续增长。下面的动画展示了放置手风琴调谐模式的示例。

当运行交互式长度调整命令且需要增加路线长度时，会放置手风琴。

在进行长度调整时，按Tab键打开属性面板，在这里可以即时更改所选调整模式的属性（目标长度和几何属性）。点击设计空间暂停按钮覆盖层（ ）以恢复放置。

控制目标长度

指定目标长度有三种方法：手动定义、基于已经布线的网络，或者根据设计规则定义。

在交互式长度调整过程中，属性面板的目标部分包括用于选择所需目标长度模式的选项。面板的下半部分包括定义调整模式的形状和尺寸的选项，这些也可以通过快捷方式进行交互式控制。

• 手动 – 在值字段中输入长度。最近使用的长度会被保留，以防您想再次使用。
• 来自网络（调整网络时）/ 来自差分对（调整差分对时）– 从设计中的网络/差分对列表中选择一个网络/差分对。

• 根据规则 – 适用的长度和匹配长度设计规则。软件将遵循这些规则中最严格的组合。在面板中的列表中双击一个规则，以详细检查其属性。要了解在调整网络时如何应用长度和匹配长度设计规则，请参阅配置设计规则部分。

  应用的规则会以蓝色高亮显示。您可以在调整时更改应用的规则，只需点击该规则条目 – 它将变成蓝色高亮显示的规则，目标长度（和描述性文本）将相应改变。

  请注意，如果一个适用的匹配长度设计规则将一个xSignal选为作用范围内xSignal类的源目标，则在属性面板中此规则将有两种可用模式：一种是基于类中最长的xSignal应用规则，另一种是基于选定的xSignal作为源目标应用规则（此xSignal的名称将在规则名称后的括号中标明）。

对于手动定义的目标长度，或通过选定的网络定义的目标长度，请记住，如果存在长度和/或匹配网络长度规则，它们将用于提供有效的长度范围，这可能比手动/网络定义的长度更加严格。

值 / 目标长度 字段显示了交互式长度调整或差分对长度调整命令试图通过添加调整图案来达到的总长度。如果启用了裁剪至目标选项，一旦达到目标长度（在手动或来自网络 / 来自差分对模式下调整时）或在定义的容差范围内略低于目标长度（在按规则模式下调整时），调整图案长度将自动被裁剪。这可以用来防止添加过多的调整段，这可能导致超过目标长度并超出最大允许长度。

在长度调谐过程中按Tab键，可以打开属性面板，在这里你可以选择目标长度模式。

使用PCB面板

当PCB面板设置为网络模式时，它会显示已布线信号的当前长度。面板的默认模式是显示名称、节点数、已布线长度和未布线（曼哈顿）长度。在面板的列标题区域右键点击，可以显示一个菜单，在这里你可以选择额外的列，以及隐藏现有的列。 如果配置了长度设计规则，那么每个被规则针对的网络的布线状态也会被着色显示，如果布线长度 < 规则最小值则高亮显示为黄色，如果网络通过规则则显示为透明，或者如果布线长度 > 规则最大值则显示为红色。
三个网络未通过长度设计规则，两个过短，一个过长。

使用网络长度量规

如果定义了长度规则和/或匹配长度规则，那么您可以通过显示长度调谐量规，在交互式布线和交互式长度调谐过程中监控长度。当您在布线或调谐时，使用 Shift+G 快捷键来切换量规的开/关。

量规以数字显示当前的布线长度，红/绿滑块显示预估长度。如果您正在对现有路线进行长度调谐，则预估长度是所有已放置的走线和弧线（实际物理长度）的总和。如果您在交互式布线网线时使用长度量规，则预估长度将是已放置的布线 加上 到目标焊盘的剩余距离（连接线的长度）的总和。

在交互式布线过程中，可能会让人感到困惑的是，尽管已布线长度还没有达到规则的最小值，但量程滑块却位于规则最小值和最大值之间，就像下面的图片所示。这是因为在交互式布线过程中，滑块代表的是预估长度，其中： 预估长度 = 已布线长度 + 到目标的距离（连接线的长度）

当遵循长度设计规则进行交互式布线时，标尺显示为当前已布线长度的数字，滑块显示当前估计长度。

标尺的功能如下：

• 定义仪表轮廓的矩形框。

• 两个垂直的黄色条，表示允许的最小和最大长度。最小和最大值是根据设计规则定义的最严格的约束集合确定的，如上所述。

• 代表目标长度的绿色垂直条，这个目标长度可能是手动输入的值、从现有选定网络中使用的长度，或者当从设计规则计算出有效长度范围时的中点。

• 一个红色或绿色的滑块，显示网络的当前布线长度（在长度调整期间）或估计长度（在交互式布线期间）。当当前长度从超出范围移动到允许的最小和最大长度范围内时，滑块会从红色变为绿色。

• 当前布线长度（放置的走线和弧线的长度）以数值形式覆盖在仪表滑块上显示（示例图片中为62.781mm）。

• 仪表的矩形轮廓表示可能长度的总范围，其上下限的含义取决于您选择的目标长度模式。

  • 如果模式是手动或来自网络，并且没有适用的长度规则，滑块框的下限将是当前网络的长度，上限将是指定的最大长度。
  • 如果模式是手动或来自网络，并且有适用的长度规则，滑块框的下限取自规则或当前路由长度（以较小者为准），上限由用户定义。
  • 如果模式是来自规则，并且有适用的长度规则、适用的匹配长度规则，或两者的组合，滑块框的下限由规则或当前路由长度（以较小者为准）确定，滑块框的上限由规则的MaxLimit确定。

   

长度计量示例

量规设置是根据适用规则定义的约束计算出来的。

• 量表最小值（量表的左边缘）是 45（最低MinLimit）
• 量表最大值（量表的右边缘）是 48（最高MaxLimit）
• 左侧黄色条（最高MinLimit）是 46.58
• 右侧黄色条（最低MaxLimit）是 47.58（在上面的图片中被绿色条遮挡）
• 绿色条（TargetLength）是 47.58（集合中最长网络的路径长度，等于MaxLimit）
• 绿色滑块和叠加的数值（当前路径长度）是 47.197。

如果您对放置的调谐图案不满意，可以使用撤销，或者单击以选择图案然后按删除。删除的图案会被单个走线段替换，这在其被添加到现有段之间时，可能会导致多个共线走线段。要将这些共线段合并为单个段，只需在任一段上点击并保持一秒钟 - 这会强制对该网络运行网络分析器，将所有共线段解析为网络上任意位置的单个段。

在长度调谐过程中控制图案几何属性

在交互式长度调谐过程中，可以从属性面板或使用快捷方式即时更改图案几何属性。在长度调谐期间可用的快捷方式包括：

快捷键	功能
Tab	打开属性面板（所有图案）
空格键	在3种调谐角样式（手风琴和长号图案）之间切换
(逗号)	按关联的步长字段指定的数量减少最大幅度（手风琴图案）或实际高度（锯齿图案）
(句号)	按关联的步长字段指定的数量增加最大幅度（手风琴图案）或实际高度（锯齿图案）
3	按关联的步长字段指定的数量减少间距（手风琴和长号图案）
4	按关联的步长字段指定的数量增加间距（手风琴和长号图案）
1	按关联的步长字段指定的百分比减少角落斜接（手风琴和长号图案）
2	按关联的步长字段指定的百分比增加角落斜接（手风琴和长号图案）
S	切换单侧选项的开/关（锯齿和长号图案）
Shift	按住Shift从放置图案切换到滑动图案。释放以继续放置图案（锯齿和长号图案）
Shift+G	切换长度调谐量表的开/关

如果你难以记住快捷键，不用担心。你实际上只需要记住一个快捷键，Shift+F1。这是快捷键中的快捷键 - 在任何交互命令中使用它，就可以看到该命令的快捷键列表。 使用快捷键来控制放置过程中调谐模式的形状和幅度。

为什么调谐模式有时会消失？

调谐引擎根据当前的几何设置构建调谐模式。这些设置的组合，加上当前的走线宽度，可能会使调谐引擎无法创建模式形状。如果您在尝试长度调谐但模式没有出现，请尝试以下步骤：

1. 在工作时显示属性面板，这样你可以观察各种设置。在交互式长度调整期间，它会自动显示适当的模式。
2. 对于手风琴和长号图案，按空格键循环切换模式，将其留在斜接线模式。
3. 对于手风琴和长号图案，多次按1快捷键，以将斜接减至零。
4. 对于手风琴和锯齿图案，当你首次点击一条路径以调整其长度时，会出现一个选择矩形。如果它非常大（延伸超出相邻路径很远的距离），多次按 键以减小振幅/高度。每按一次该键，振幅/高度就会按当前的步进设置减小；步进设置的合理值大约是最大振幅/ 实际高度设置的1/10。如果步进设置太大，按键盘上的Tab暂停长度调整，输入一个合适的步进值，然后点击 按钮以恢复长度调整。
5. 对于手风琴和锯齿图案，如果在开始调整时白色轮廓矩形太小，按 键以增加振幅/高度。

如果您按照这些步骤操作，当您进行长度调谐时，应该会看到矩形形状的调谐段。在使用手风琴图案时，请记住以下几点： - 最容易为调谐引擎创建的风格是斜切线手风琴。 - 当使用斜切弧线风格时，当前的斜切量也会与振幅和间距设置一起工作。如果您正在使用这种风格，使用少量的斜切直到找到合适的振幅和间距值，然后将斜切增加到所需的量，这可能会有所帮助。 - 最难创建的形状是圆角调谐手风琴，因为调谐引擎创建半圆端部的能力与当前的振幅和间距设置紧密相关。通常，当`振幅 > 半径 + 路径宽度`时，可以创建图案。

放置调谐图案的操作

要修改放置的调谐图案，请单击一次以选中它并显示编辑手柄。点击并拖动边缘或顶点以调整图案边界区域的大小 - 图案部分会自动调整大小以适应边界区域的新更新形状。

属性面板可以使用（当选择了调谐模式时，它会显示一个关联模式）。使用控件来改变所选模式的属性。

在交互式编辑期间也可以使用快捷方式。点击并保持所选的调谐模式以使用它们。

重新塑形已放置的手风琴模式

下面是一个视频，演示了如何调整手风琴模式的大小。

调整手风琴边界框的大小以改变振幅或长度，点击并按住以移动，可在属性面板中编辑样式。

旋转已放置的手风琴图案

当您调整多个网络的长度时，可能会发现很难再放入额外的调整图案。如果您使用的是手风琴图案，可以旋转它们，这有助于在障碍物之间放置它们或添加额外的图案。下面的视频演示了如何旋转已放置的手风琴图案。

要旋转选定的手风琴，请按住 Ctrl 然后：

• 点击并拖动手风琴选择框的任一端，以围绕手风琴的另一端进行旋转。
• 点击并拖动手风琴选择框的任一侧，以围绕手风琴的中心进行旋转。
• 旋转时按R键，以切换（开/关）旋转以45度增量对齐。

处理放置的长号和锯齿图案

对于长号和锯齿形图案，图案构建在一个可以被认为是套筒的多边形区域内。点击选择一个已放置的图案并显示套筒。

长号和锯齿形状的图案是在一个套筒形状内构建的，这支持了多种形状变化行为。

根据您在套筒上点击并按住的位置，有多种不同的移动和尺寸变化行为可供选择。您可以点击并拖动的区域有三个，如上图所示。

• 点击并拖动区域1或2以延长或加宽图案。注意，调整图案大小不必点击手柄；沿着套筒边缘的任何位置都可以使用。
• 点击并拖动区域3可以自由地沿原始路径或垂直于原始路径移动图案。
• 在属性面板中编辑所选图案的属性。

在点击并拖动操作期间，可以包含Shift和Ctrl快捷键，以以下方式修改行为：

• Shift + 点击并拖动 区域1或3，沿原始路径滑动图案，保持图案在路径上的横向分布。
• Ctrl + 点击并拖动 区域2或3，使图案垂直于原始路径移动。

更改放置的调谐图案的层

在设计空间中选中的放置调谐图案的属性面板包括其属性区域中的层下拉菜单。使用此下拉菜单可以快速更改调谐图案放置的信号层。

请注意，您可以选择多个布线对象（调谐图案、走线、弧线），以单一操作更改它们的信号层。了解更多关于选择布线的策略。

差分对的长度调谐

差分对的长度也可以通过使用交互式差分对长度调整命令（布线菜单）与其他差分对的长度进行调整。与差分对布线一样，此命令同时对成对的两个网络进行操作。

如果您计划对差分对进行长度调整，请创建以下规则以针对一组差分对：

• 匹配长度规则定义了成对之间的长度匹配要求。要配置规则以测试一对的长度与另一对的长度，启用组匹配长度选项。
• 第二个，优先级更高的匹配长度规则，定义了对内长度匹配要求。要配置规则以测试一对内一个成员的长度与另一个成员的长度，启用差分对内长度选项。

调整差分对长度的一个好方法是：

1. 布线对。

2. 首先使用交互式差分对长度调谐命令在对之间进行长度调谐。长度调谐使用对中最长信号长度作为目标长度，并将对中最长的网络调谐到此长度。

3. 然后使用交互式长度调谐命令，在每对中对较短的网络与另一网络进行长度调谐。

4. 现在，您可以使用PCB规则和违规面板来检查对内匹配的网络长度规则。为此，在面板的规则类别部分选择匹配的网络长度，然后右键点击所需的匹配长度规则并从上下文菜单中选择运行DRC规则<RuleName>命令。如有必要，调整单网调谐手风琴。

5. 然后使用PCB规则和违规面板来检查对间匹配的网络长度规则，使用刚才描述的过程。如有必要，调整差分对调谐手风琴。

多网自动调谐

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PCB 编辑器还为您提供了自动长度/延迟调谐（或多重调谐）功能。该功能支持单个走线和差分对。常规走线和奇怪角度（差分对除外）也得到支持。

该功能的使用方法如下：

1. 根据需要为网络和/或xSignals配置一组长度和匹配长度设计规则。参考配置设计规则部分以了解更多信息。
2. 选择要调谐的多个网络的走线。将调谐所选的走线部分；未选择的走线将不会更改。

3. 从主菜单中选择布线 » 自动长度调谐命令（快捷键：Ctrl+Alt+T）。

   

4. 在打开的自动调谐过程对话框中，根据需要配置手风琴式图案及其属性。参考手风琴图案几何属性部分以了解更多信息。

   
   自动调谐过程对话框

5. 在对话框中点击确定后，将创建调谐图案。

将调谐模式转换为基本图元

长度调谐模式作为一个联合体，是一个组对象 - 由基本的走线和/或弧段组成，可以完全控制振幅、间隙和拐角半径（或斜接）。与其他组对象（如组件、尺寸和多边形）一样，长度调谐模式可以被爆炸。换句话说，它可以被转换为其组成的自由基本图元，然后可以独立修改。使用将长度调谐爆炸为自由基本图元命令来实现这一点，该命令可从主工具 » 转换子菜单或右键点击联合体子菜单中获得。

请注意，在PCB编辑器中爆炸任何对象是一个单向过程，一旦对象被爆炸，它就不能转换回那种对象。您只能使用撤销命令来实现这一点。

均衡网络长度

从PCB编辑器的主菜单中，工具 » 均衡网络长度命令可以用来匹配由定义的匹配网络长度设计规则标识的网络长度。启动命令后，均衡网络对话框将打开。

使用此对话框来定义软件添加的手风琴段的样式和尺寸，以使目标网络的长度相等。点击确定后，如果网络组中的某个网络的长度短于该组中最长的网络，则会向该组中的所有网络添加走线段。该命令将尝试向这些较短的网络添加走线，直到满足相关的匹配网络长度规则中指定的容差条件为止。

将仅对所有定义的（并启用的）匹配网络长度规则执行设计规则检查，并将打开设计规则验证报告（设计规则检查 - <PCBDocumentName>.html）作为活动文档。报告将列出这些规则的任何违规情况。有关适用集合中每个网络超出容差的具体信息，请参考消息面板中的相关消息，下面显示了一个示例：

匹配网络长度：在网络LCD_RW和网络LCD_RS之间 长度：85.061mm，超出容差7.564mm

在这种情况下，由适用的匹配网络长度规则定位的集合中最长的网络是LCD_RS。网络LCD_RW的布线长度为85.061mm，超出规则定义的容差7.564mm。

另请参阅

• 布线 PCB
• 交互式布线
• 差分对布线
• 控制阻抗布线
• 修改现有路线
• 现有路线的光整与重绘
• 高速设计
• 信号完整性讲师和行业专家 Eric Bogatin 的网站 http://www.bethesignal.com/
• 高速设计讲师和行业专家 Dr. Howard Johnson 的网站 http://www.signalintegrity.com/
• 讲师和高速 PCB 设计专家 Lee Ritchey 的网站 http://www.speedingedge.com/

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