高速规则类型

概览

本文介绍了 Altium Designer 中用于 PCB 布局的高速类别设计规则。如果您希望更清楚地了解软件提供了哪些高速规则选项,以及这些选项的组织方式,本文可作为实用参考,帮助您更自如地使用设计环境。继续阅读,快速熟悉高速规则集,优化您的 PCB 布局工作流程。

- 清晰概述 Altium Designer 中可用的高速设计规则类型。
- 帮助您进一步熟悉高速类别在设计规则系统中的组织方式。
- 提供实用参考,方便您在 PCB 布局过程中查找和理解这些规则选项。
使用 AI 深入了解:

下面介绍 High Speed 类别的设计规则。

High Speed 类别的设计规则。
High Speed 类别的设计规则。


平行线段

默认规则:不需要

此规则指定在给定间距下,两条走线线段可平行延伸的距离。

  • 此规则将 Layer Checking 选项作为一项约束。因此,无法定义基于层的规则作用范围,例如仅检查 OnTopLayer 的平行线段。支持所有其他规则作用范围选项,例如 InNet 或 InNetClass。
  • 此规则不检查已布线的差分对网络。
约束

平行线段规则的默认约束
平行线段规则的默认约束

  • Layer Checking - 指定要检查的两条走线线段应位于何处:
    • Same Layer - 目标网络的走线线段均位于同一层
    • Adjacent Layers - 目标网络的走线线段位于相邻层。
  • For a parallel gap of - 指定两条走线线段被纳入检查时所需满足的平行间距。间距小于或等于此值的平行走线线段将接受检查。
  • The parallel limit is - 指定当整个长度上均满足平行间距约束时,两条走线线段(属于不同网络)所允许的最大平行长度。
规则应用

在线 DRC 和批量 DRC。

注意

此规则检测间距在 parallel gap 设置值以内的平行走线线段,然后将这些网络中所有符合条件的线段长度相加。当这些线段的长度总和超过 parallel limit 时,将报告 DRC 违规。下面给出了一个简单示例。


长度

默认规则:不需要

此规则指定网络的最小和最大长度。

约束

长度规则的默认约束
长度规则的默认约束

  • Length Units - 选择此选项可使用距离定义长度。
  • Delay Units - 选择此选项可使用时间定义长度(信号沿该长度的布线路径传输所需的时间)。
  • Minimum - 网络允许的最小长度值。
  • Maximum - 网络允许的最大长度值。
规则应用

交互式长度调整、自动长度调整、在线和批量 DRC。 

注意

Route 菜单中的 Interactive Length Tuning 命令提供多种调整形状,并允许您根据适用的长度设计规则(以及任何适用的 匹配长度设计规则),有选择地放置蛇形走线,以使网络长度相等。也可以选择一组网络,然后使用 Route » Automatic Length Tuning 命令自动调整所有选定网络的长度。有关交互式和自动长度调整命令的更多信息,请参阅长度调整页面。


匹配长度

默认规则:不需要

此规则指定网络长度的允许差值。此规则在高速设计中至关重要,因为设计难点不仅在于信号到达所需的时间(由其总长度决定),还在于确保指定信号同时到达的重要性。根据不同的信号切换速度、信号功能以及电路板所用材料,允许的长度差可能高达 500mil,也可能低至 1mil。

目标网络集合由规则的作用范围(通过完整查询定义)确定,而参考长度(集合中最长网络的长度)则由规则作用范围结合 Constraints 设置确定。如果其他目标网络的当前长度满足以下条件,则通过规则检查:

(LongestLength - tolerance) ≤ CurrentLength ≤ LongestLength

约束

匹配长度规则的默认约束。
匹配长度规则的默认约束。

  • Length Units – 选择此选项可使用距离定义长度。

  • Delay Units – 选择此选项可使用时间定义长度(信号沿该长度的布线路径传输所需的时间)。

  • Tolerance – 指定将每个网络与集合中的最长网络进行比较时所用的长度容差。任何长度不在指定容差范围内的网络都被视为过短,运行 Equalize Net Lengths 命令时会为其添加走线。

  • Source Target – 仅当使用 xSignal 类(或设计中的所有 xSignal)作为规则作用范围时,此下拉列表才可用。从下拉列表中选择一个 xSignal,将其长度用作规则作用范围内其他 xSignal 的目标长度。选择某个 xSignal 作为目标参考后,如果其他目标 xSignal 的当前长度满足以下条件,则通过规则检查:

    (TargetLength - tolerance) ≤ CurrentLength ≤ (TargetLength + tolerance)

  • Group Matched Lengths – 选择此选项可检查规则作用范围内所有目标网络之间的长度。

  • Within Differential Pair Length – 选择此选项可检查规则作用范围内每个目标差分对中两个网络之间的长度。有关更多信息,请参阅注意事项部分。

    • Dynamic Phase Matching – 启用此选项可指定动态相位匹配(在差分对的整个长度上匹配相位)约束。

      在高级设置对话框中启用 PCB.Rules.DiffpairPhaseMatching 选项后,此功能可用。

      • Dynamic Phase Tolerance (选择 Length Units 选项时)/ Dynamic Phase Delay Tolerance(选择 Delay Units 选项时)– 差分对内两条走线之间允许的相位失配值,超过此值时需要补偿。

      • Matching Distance – 超出容差后必须在其范围内完成补偿的距离。

规则应用

交互式长度调整、自动长度调整、在线和批量 DRC。

注意事项
  • Route 菜单中的 Interactive Length Tuning 命令提供多种调整形状,并允许您根据适用的匹配长度设计规则(以及任何适用的长度设计规则),有选择地放置蛇形走线,以使网络长度相等。也可以选择一组网络,然后使用 Route » Automatic Length Tuning 命令自动调整所有选定网络的长度。有关交互式和自动长度调整命令的更多信息,请参阅长度调整页面。

  • 为交互式调整设置匹配网络长度规则的作用范围时:

    • For individual nets - 定义一个包含待调整网络的类(网络类、差分对类或 xSignal 类),并将规则的作用范围设置为该类。长度调整工具随后会找出该目标网络集合中的最长网络,并给出目标网络的有效长度范围:(LongestLength - tolerance) ≤ CurrentLength ≤ LongestLength.

    • For differential pair nets - 如果存在多个差分对,并且设计要求各差分对之间的网络长度匹配,则需要创建两条“网络等长”规则。第一条规则定义差分对之间的长度匹配要求,并将约束设置为 Group Matched Lengths。第二条规则用于确保每个差分对内的网络长度偏差在容差范围内,并将约束设置为 Within Differential Pair Length。使用此约束选项时,软件将检测规则作用范围内的所有差分对,然后比较每个差分对的正端和负端网络的长度。

  • 当多条规则应用于同一对象时,PCB 编辑器 的标准处理方式是应用优先级最高的规则。但等长设计规则并非如此,因为多条此类规则可以合理地同时应用于同一对象。例如,通常会对一个 8 位总线内部的长度匹配设置较严格的要求,同时要求多个 8 位总线之间也保持长度匹配,但允许较大的容差。在这种情况下,这两条规则的优先级将被忽略。

  • 检测到违反动态相位匹配约束时,设计空间中相应的走线上会显示斜线填充标记,填充从检测到相位失配的位置开始,即超出所定义容差的位置()。


菊花链短截线长度

默认规则:不需要

此规则指定采用菊花链拓扑的网络所允许的最大短截线长度。

约束

菊花链短截线长度规则的默认约束
菊花链短截线长度规则的默认约束

Maximum Stub Length - 允许的最大短截线长度值。

规则应用

在线 DRC 和批量 DRC。


SMD 下方的过孔

默认规则:不需要

此规则指定是否允许在 SMD 焊盘下方放置过孔。

约束

SMD 下方的过孔规则的默认约束
SMD 下方的过孔规则的默认约束

Allow Vias under SMD Pads - 指定是否允许在表面贴装器件(SMD)的焊盘下方放置过孔。

规则应用

在线 DRC、批量 DRC、交互式布线和自动布线。

注意事项
  • 此规则仅适用于定义在单个铜层(而非多层)上的焊盘对象。
  • 规则的作用范围(Where the Object Matches)定义此规则实例针对的which SMD pad objects。当焊盘位于规则作用范围内(被规则检测到)时,将检查该焊盘是否符合此规则定义的 Allow Vias under SMD Pads 约束 设置。
  • 此规则用于允许或禁止在 SMD 焊盘下方放置过孔。如果允许过孔, 此规则does not检查过孔是否仅部分位于 SMD 焊盘下方,也不检查该过孔的属性。 
  • 如果某个不允许放置过孔的 SMD 焊盘下方存在多个过孔,规则检查时只会标记检测到的第一个过孔。清除此违规后,才会标记下一个违规过孔,依此类推。
  • 要有选择地允许在 SMD 焊盘下方放置过孔,请先全局禁止在任何 SMD 焊盘下方放置过孔,然后定义一条或多条规则,有选择地允许在特定焊盘下方放置过孔,如下图所示。 为此,请创建:

    • 一条针对所有 SMD 焊盘对象的通用低优先级规则。此规则禁用 Allow Vias under SMD Pads 约束,不允许在任何 SMD 焊盘下方放置过孔。(显示规则)
    • 然后使用一条或多条高优先级规则,有选择地定义哪些 SMD 焊盘下方允许放置过孔。这可以通过使用针对 SMD 焊盘的规则作用范围来实现,例如 HasFootprint、InComponentClass 和 InPadClass。

    已定义多条规则,仅允许在以下焊盘下方放置过孔:某个焊盘类中的焊盘、某个元件类中的所有焊盘,以及某个特定封装中的所有焊盘。
    已定义多条规则,仅允许在以下焊盘下方放置过孔:某个焊盘类中的焊盘、某个元件类中的所有焊盘,以及某个特定封装中的所有焊盘。

  • “允许在 SMD 焊盘下方放置过孔”规则无法 检查 SMD 焊盘下方使用的是否为特定过孔,它只能检测指定 SMD 焊盘下方是否允许放置过孔。要检查 SMD 焊盘下方的过孔是否具有特定属性,例如是否为微孔,或是否使用特定的 PadViaTemplate,请使用一组同网络间距约束规则。与“允许在 SMD 下方放置过孔”规则一样,此方法也需要一条低优先级规则来 禁止在 SMD 焊盘下方放置过孔,并结合高优先级规则,根据过孔属性有选择地允许在 SMD 焊盘下方放置过孔。 下图显示了:
    • 一条通用的低优先级同网络规则,指定合适的过孔与 SMD 焊盘间距(以及孔间距),用于检测任何焊盘下方的所有过孔。(显示规则)
    • 一条允许 SMD 焊盘与使用特定 PadVia 模板的微孔之间采用零间距(以及零孔间距)的规则。(显示规则)
    • 一条允许 SMD 焊盘与符合 IPC4761 Type 7 要求的过孔之间采用零间距(以及零孔间距)的规则。(显示规则)

    已定义多条规则,仅允许以下过孔(及其孔)与 SMD 焊盘之间采用零间距:使用特定 PadVia 模板的微孔,或符合 IPC4761 Type 7 要求的过孔。
    已定义多条规则,仅允许以下过孔(及其孔)与 SMD 焊盘之间采用零间距:使用特定 PadVia 模板的微孔,或符合 IPC4761 Type 7 要求的过孔。


最大过孔数

默认规则:不需要

此规则指定当前设计中每个网络允许的最大过孔数量。

使用适当的规则作用范围来指定某个网络(或一组网络),可使用 InNet、InNetClass 或 In AnyNet 等查询表达式关键字。
约束

最大过孔数规则的默认约束
最大过孔数规则的默认约束

Maximum Via Count - 定义的规则作用范围内,每个网络允许的最大过孔数量。

规则应用

在线 DRC 和批量 DRC。


最大过孔残桩长度(背钻)

默认规则:不需要

残桩是指过孔或焊盘的孔壁超出其所连接的最后一个使用的信号层的部分。对于此规则所针对网络中符合条件的过孔或焊盘,将根据已启用的板面 Layer 复选框,以及 Layer Stack Manager 的 Back Drills 选项卡中定义的背钻层对进行背钻。

除了用于定义哪些过孔/焊盘需要进行背钻外,在设计规则检查期间,此规则还会针对其适用的所有网络,检查长度超过指定 Max Stub Length 的过孔和焊盘残桩(无论该过孔或焊盘是否已进行背钻)。此规则还指定对过孔和焊盘进行背钻时,钻孔尺寸必须增大多少。

使用适当的规则作用范围设置,通过 InNet、InNetClass 或 In AnyNet 等查询表达式关键字,将规则应用于特定网络(或一组网络)中的过孔/焊盘。
约束

最大残桩长度规则的默认约束
最大残桩长度规则的默认约束

  • Max Stub Length - 允许的最大残桩长度。此设置用于检查长度达到或超过此值的剩余残桩,并不定义背钻所用的钻孔深度。
    • Top Layer - 从电路板顶面对目标网络中的过孔/焊盘进行背钻。
    • Bottom Layer - 从电路板底面对目标网络中的过孔/焊盘进行背钻。
  • Back Drill Oversize - 背钻所用钻头相对于原始过孔/焊盘孔尺寸的半径增量。
    • Tolerance - 此钻孔尺寸允许的正公差和负公差,两者均以正数输入。
钻孔深度定义为:在 Layer Stack Manager 中定义的从起始层(包含)到终止层(不包含)之间所有层的厚度之和。
规则应用

批量 DRC。

有关更多信息,请参阅 配置用于控深钻孔(背钻)的叠层页面。

回流路径

默认规则:不需要

此规则指定沿目标信号上方或下方的指定参考层提供连续的信号回流路径。 回流路径可由放置在信号层或平面层上的填充、区域和多边形铺铜构成。 

约束
 
 
 
 
 

回流路径规则的默认约束
回流路径规则的默认约束

  • Impedance Profile – 为此规则适用的网络选择相应的阻抗配置。该配置指定哪些层为目标信号提供回流路径。选定叠层后,对话框的网格区域将显示可用的信号层及其各自的参考层。

  • Minimum Gap to Return Path – 指定导体边缘到回流路径外边缘的最小间距。检查会沿导体的整个长度进行。如果间距小于或等于 Minimum Gap to Return Path 值(默认值为 0 mm),则会标记错误。

  • Exclude Pad/Via Voids – 启用后,由目标网络所属焊盘和过孔周围的间隙在回流路径中形成的开口不会被标记为违规。 

  • Max Stitch Via Distance – 启用此复选框,以定义距规则作用范围内信号的过孔多远范围内应存在回流路径过孔(默认值为 1.5 mm)。回流路径过孔应连接到相应阻抗配置的 Layer Stack Manager 中定义的参考层。

在 高级设置对话框中,为 PCB.Rules.ReturnPathIgnoreArea 选项设置所需值(单位为平方 mil,默认值为 10),即可避免将小面积铜区域标记为违规。

规则应用

批量 DRC。

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