布线改进

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交互式布线

交互式布线是设计过程中的关键部分,在许多设计上需要注意避免产生潜在的信号完整性问题。为了满足这些需求,设计人员需要用到受控阻抗布线、弧形转角和调节网络长度等功能。本次发布引入了许多新功能,这些功能极大地改善了“交互式布线”过程,特别对存在潜在信号完整性问题的电路板来说尤其重要。

  • 转弯操作得到了显著改善,通过对倒角紧密度的配置,可以确保它们符合您的设计规范。此外,如果您的设计需要用到弯角,您可以在交互式布线过程中放置弯角(修线引擎有助于在现有曲线形状周围使新布线弯曲)。
  • 将新增的切向弧操作与任意角度布线结合使用,就可以实现“蛇形”布线,使用“蛇形”布线,则可以从紧密的BGA封装中顺畅地实现逃逸式布线。
  • 新的推挤引擎在许多层面上改善了布线体验。在布线或移动现有线路时切换到推挤模式,新的推挤引擎将智能地处理遇到的圆弧和任意角度布线,并在需要时推开圆弧。
  • 您可以在工作的同时,调整交互式线路移动优化处理操作(在平滑处理过程中按“Tab”,打开“属性”面板的新的“交互式平滑处理”模式)。
  • 另外还改进了长度调节,使其变得更加直观、快速且易于使用,并且为单一走线和差分对提供了相同的使用体验。
  • 如果您使用受控阻抗布线,并且需要使用一个共面结构,那么请检查“层堆栈管理器”的更新情况。现在用户可以在其中定义单一和差分共面阻抗配置文件。

属性面板的更新的交互式布线模式。属性面板的更新的交互式布线模式。

斜接倒角或弯角

更新后的“交互式布线器”的优势之一是对转弯提供了更好的支持。用户现在可以使用短直线段定义转角,也可以使用一个或多个弧创建转角。

斜接倒角

为了确保在布线过程中不会无意中创建锐角,交互式布线和交互式平滑处理现在都包括“斜接比率”选项。如下所示,“斜接比率”乘以当前线宽等于可以按照该比率布线的最紧U形壁之间的隔距。输入等于或大于零的正值。

当前“斜接比率”值在交互式布线、交互式平滑处理、修线和重新回线期间使用。

弧形转角

许多设计人员需要用到弯角。以前,仅在交互式布线过程中支持弧形转角布线,而在“推挤”模式或线路优化调整过程中则不支持弧形转角布线。新的“推挤”引擎解决了这一问题,在推挤过程和线路处理过程中都增加了圆弧。 切换到任意角度转角模式以执行“蛇形”布线。

“蛇形”布线,转角样式设置为圆弧。

T形接合

本次发布还对T形接合做出了改进。单击并拖动交汇点以修改T型连接。

新增T形接合拖动功能示例。

在先前版本中,在线路拖动过程中应用的“冲突解决模式”与在交互式布线过程中应用的“冲突解决模式”设置是互相独立的。使用Shift+R在拖动或布线过程中进行模式循环,每次拖动或布线都保留最后使用的模式并在下次拖动或布线时各自应用之前保留的模式。

在本次发布中,冲突解决模式设置同时适用于拖动和交互式布线。可以使用Shift+R于在当前布线或拖动操作过程中进行模式循环,并且最后使用的模式将在您下一次布线或拖动时应用。

改进的修线功能

每当您在定义新的交互式布线路径并移动光标时,所有新布线都将会自动进行修线。修线将试图缩短路径长度、改善转角形状并减少转角数量,在通常情况下,这将帮助您用更少的线段创建更整洁的布线。

本次发布新增了控制“修线”操作的其他选项。借助当前的“修线”设置,“修线”可以遵循新的“环绕样式”、“斜接比率”和“最小弧率”设置。使用这些选项,“修线”能够控制创建转角的紧密性以及在安装孔周围布线中如何形成曲线形状。

现有布线可以通过运行布线»优化选定线路命令进行修线——现在,该命令还将遵循当前的“修线效果”、“环绕样式”和“斜接比率/最小弧率”设置。利用此项功能,您可以执行诸如将斜接倒角转换为圆弧等设计变更。

布线和拖动功能改进演示,以及使用曲线修线的简单示例。

当您启动交互式布线并单击开始后,您放置的线段将随时会根据具体情况进行变动,直至您完成当前布线为止,才会固定下来。这样做是为了使交互式布线器可以在您移动光标时调整线段大小或删除线段,以确保布线继续满足当前的“修线处理”、“斜接比率”、“最小弧率”和“环绕样式”设置。

根据现状配置修线将使您获得最佳的交互式布线和平滑处理效果——在工作时,按下Tab,通过属性面板的交互式布线交互式平滑处理模式更改设置。

暂时抑制修线

修线是交互式布线和平滑处理的核心功能,但是在某些情况下,它可能会阻止您获得所需的布线形状。按住Ctrl+Shift快捷键可以暂时抑制修线,松开Ctrl+Shift快捷键后,修线将在当前级别上重新启动。

交互式平滑处理

布线中最常见的任务之一是修改现有布线。这可以通过单击并按住现有线段,然后将其拖动至新位置来完成。此项功能被称为“交互式平滑处理”,因为它保持了原始布线中定义的正交/对角线模式,现在可以调用交互式布线期间可用的同一组布线技术。为了提供更好的可见性并对拖动过程进行更好的控制,“属性”面板现在包括一个“交互式平滑处理”模式——在拖动期间按住“Tab”以访问面板中的选项。

以下是对新的“交互式平滑处理”选项的总结。

修线

在诸如交互式布线、交互式平滑处理或ActiveRoute等布线过程中,软件将运行一个修线引擎。修线引擎会不断检查当前布线所放置或影响的所有线段,并试图改善结果质量。质量的衡量标准包括:减少转角数量、减少线段数量、删除锐角和缩短整体布线长度。

修线有三种设置;禁用、弱和强,在布线或平滑处理过程中,请使用Ctrl+Shift+G快捷键在设置之间循环。

环绕样式

此选项控制在交互式平滑处理过程中如何管理转角形状,将会影响正在拖动的线路以及被推开的线路。在拖动过程中,使用Shift+空格键在三种模式之间循环。

  • 45度角——在平滑处理过程中始终使用直正交/对角线线段来创建转角(对传统正交/对角线布线操作使用此模式)。
  • 混合——当正被移动/推开的对象是直的时,使用直线段,当正被移动/推开的对象是弯的时,使用圆弧。
  • 圆角——在移动/推动操作中涉及的每个顶点处使用圆弧。使用此模式进行蛇形布线,并在修线时(在交互式布线和手动修线过程中)使用弧线+任意角度布线。
  • 快捷键——Shift +空格键

平滑处理模式

此选项确定了您希望拖动的对象在遇到一个现有对象时要作何反应。使用Shift+R快捷键在拖动过程中的可用模式之间循环。

这些模式与交互式布线期间称为“布线冲突解决”模式的模式相同。

顶点操作

为了更好地满足设计人员轻松操纵和重塑现有布线的需求,现在当您单击并拖动顶点而非线路或圆弧时,会出现具体的选项供您选择(顶点是两条线段交汇的转角位置)。在滑动过程中,使用“空格键”快捷方式可以在可用模式之间循环。

  • 变形——断开或延长附在移动顶点上的线段,以便使顶点跟随光标移动。(显示动画)
  • 缩放——保持转角形状,调整输入线段大小并移动线段,从而使顶点附在光标上。(显示动画)
  • 平滑——平滑地重塑转角,在向内拖动(在“混合环绕样式”或“圆角环绕样式”下)时,在受拖动过程影响的每个顶点处插入圆弧以创建弯角。在“圆角环绕样式”下向外拖动时,亦应添加圆弧。
  • 快捷键——空格键

焊盘入口稳定性

焊盘入口稳定性”滑块保护居中的焊盘入口。使用滑动条配置保护级别:

  • 关闭=无保护
  • 最大=最大保护

此选项还会影响“交互式布线器”的操作。

斜接比率

使用“斜接比率”控制最小转角紧密性。如本页上文“斜接倒角”描述所示,“斜接比率”乘以当前线宽等于可以按照该比率布线的最紧U形壁之间的隔距。输入等于或大于零的正值(x乘数将会自动添加)。

最小弧率

“最小弧率”可以在任意角度布线和采用“混合环绕样式”的交互式平滑处理过程中应用,以指导圆弧的分段。“最小弧率”定义了允许放置的最小圆弧半径,其中:

最小圆弧半径=最小弧率x圆弧宽度

  • 在弧形转角布线或采用“圆角环绕样式”的交互式平滑处理中,不应用这一设置,因为这些模式均不使用分段圆弧。
  • 将“最小弧率”设置为0(零),以确保始终使用圆弧。

交互式长度调节

关键高速设计功能将能够匹配布线长度。这通常是通过调节较短网络的长度,沿着路径添加折叠线段来完成的。与交互式布线一样,Altium Designer亦正在对其长度调节功能进行广泛开放,以期提高功能性和易用性。

此次发布做出的改进包括:

  • 添加了在工作区内滑动调节折叠线(折叠线将根据可用空间自动重塑)的功能。

现在,调节折叠线的操作变得更加直观,与对象类似,并且可以按照要求拖动和重塑,同时始终尝试保持所需长度。

  • 用于差分对长度调节的折叠线对象。现在,可以像对待单个网络调节折叠线一样移动和重塑差分对折叠线。

改进了线路拖动功能,请注意它是如何智能地处理周围线路以保持整体布线质量的。

调节折叠线还可以在“属性”面板的“折叠线”模式中重塑。

基于延迟的网络长度

相比以物理长度测量布线,将布线想象成信号沿着布线传播所需时间进行测量的做法更加实用。

可以通过以下方式使用基于传播延迟的网络信息:

  • 在“高速长度”和“匹配长度”设计规则中定义基于延迟的网络长度匹配。
  • 显示以下各项的布线“延迟”值:“xSignals”、“差分对网络”和单个“网络”——在PCB面板的相关模式下启用“延迟”列的显示。
  • 属性面板中手动定义“焊盘”和“过孔”的延迟。
  • 属性面板中检查所选基元的延迟值。

使用Simberian®的Simbeor SFS(准静态场解算器)根据“层堆栈管理器”中定义的物理属性计算延迟。

本次发布暂不支持过孔的自动延迟计算,计划将在未来发布中进行处理。在本次发布中,过孔延迟值可以作为过孔属性手动输入。

高速设计规则

信号时序是许多电路板的关键设计内容,在设计时必须谨慎管理信号传播延迟和偏斜。长度设计规则可用于监控传播延迟,而匹配长度设计规则则可用于管理信号之间的偏斜。为了提高灵活度,这些规则现在均可在长度单位延迟单位中约束。

长度和匹配长度设计规则可以通过长度单位或延迟单位约束。长度匹配长度设计规则可以通过长度单位延迟单位约束。

长度调节

如果使用“延迟单位”约束适用的设计规则,则“长度调节计”和“属性”面板中的折叠信息将约束“限值”显示为延迟而不是距离。

 

定义和检查传播延迟

可以在“属性”面板中为焊盘和过孔定义“传播延迟”。还可以检查选定线路或圆弧对象的计算值。

定义焊盘和过孔的传播延迟并检查其他布线对象的延迟。

“网络”或“xSignal”的传播延迟计算值可以显示在PCB面板中,右键单击面板即可配置该列的显示。

   “网络”或“xSignal”的传播延迟计算值可以显示在PCB面板中。

The speed at which electrical energy can travel along a route is known as the propagation velocity and can be defined as:

Vp= C / √Dk

where:

Vp = Propagation Velocity

C = Speed of Light (11.80285 in/nSec or 299.792458 mm/ns)

Dk = Dielectric Constant

Propagation delay is the time taken for the signal to propagate along a route of length L:

 

tdl = L / Vp

     = L x √Dk / C  s/m

Does the calculator change the value of Dielectric Constant for a microstrip?  Does it use Dkeffective = 0.64 Dk  + 0.36)

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Response from Yuriy Shlepnev

Phase delay (opposite to velocity) and effective Dk for the microstrip is computed in the impedance calculator by the quasi-static field solver Simbeor SFS. It uses method of moments to compute impedance per unit length (Zpul, includes effect of conductor and conductor roughness) and admittance per unit length (Ypul, includes effect of inhomogeneous and, possibly dispersive dielectric). No formulas. Then characteristic impedance of microstrip is computed as Zo=sqrt(Zpul/Ypul) and propagation constant is computed as G=sqrt(Zpul*Ypul)=alfa+j*beta. Alfa is attenuation and beta is the phase constant. Phase delay is computed as PD=beta/(2*PI*frq).

Beta can be used to compute the effective dielectric constant as

Deff =( c*beta/(2*PI*frq))^2

See more and references on the subject at Simbeor Manual http://kb.simberian.com/SimbeorManual.php

 -> Transmission Line Parameters chapter

 

 

New Dragging, Pushing and Shoving

Previous versions of the PCB editor supported push and shove during routing and dragging when the tracks were placed at 0, 90 and 45 degrees. If the routing included arcs or any-angle track segments, push and shove was not available.

push and shove

then gloss

Any Angle Routing becomes Snake Routing

There are more and more situations where traditional orthogonal/diagonal routing does not deliver - it might be the shape of the board, the angles between the flex and rigid sections, or the density of the BGA being so tight that odd-angled fanouts must be used to create room for escape routes.

Any angle point-to-point routing can be used in these situations, but it is slow, does not allow arcs to be used at corners, and can produce an untidy result.

This release sees the introduction of Snake Routing, routing that can flow at any angle, with arcs in the corners. Snake routing is enabled by pressing Shift+Spacebar to cycle the routing mode through to Any Angle, or by pushing the route up against a fixed object, like a component pad.

 

 

Legacy.PCB.Dragging                      Use pre-AD20.0 track arc dragging behavior
Legacy.PCB.Router.PushAndShove           Use pre-AD20.0 Push and Shove during interactive routing
Legacy.PCB.TraceTuning                   Use pre-AD20.0 trace tuning processor
PCB.Router.CenteredPadEntryStability     Great stability means shorter centered Pad Entries are preserved: 0 - no protection; 10 - max protection
PCB.TraceTuning.Push                     Enables push (compactor) in external tuning
PCB.TraceTuning.Type                     Set 1 to create areal (arial?) tuning, 2 to create tape external tuning

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