Length Tuning
高速设计布线的两大核心挑战是:控制走线阻抗,以及匹配关键网络的长度。阻抗控制布线可确保从输出引脚发出的信号能被目标输入引脚正确接收。匹配走线长度可确保对时序敏感的信号同时到达其目标引脚。对差分对布线而言,走线长度的调谐与匹配同样至关重要。

在布线中加入了手风琴(Accordion)图案,以确保差分对长度匹配。
Interactive Length Tuning 和 Interactive Diff Pair Length Tuning 命令(从 Route 菜单启动,或通过 Active Bar 上的
按钮)提供了一种动态方式来优化并控制网络或差分对的长度:可根据设计中的可用空间、规则以及障碍物,插入可变振幅的调谐图案。
提供三种调谐图案样式:Accordion、Trombone 和 Sawtooth。
提供三种调谐图案样式,启动交互式长度调谐命令后按 Tab 选择图案。
长度调谐属性可基于设计规则、网络属性或你指定的数值。通过 Properties 面板访问这些波形图案的控制项——在长度调谐过程中按 Tab 打开该面板。
调谐网络长度
长度调谐功能的精妙之处在于,它将复杂的软件算法与直观的用户控制巧妙结合。只需沿着走线路径用光标滑动/擦拭,即可添加长度调谐段;构成调谐段的各条线段与圆弧的尺寸和位置会由长度调谐算法自动计算并插入。键盘快捷键可在添加过程中控制调谐段的样式与属性。
交互式长度调谐流程如下:
- 如果你将基于规则执行长度调谐,请配置 Matched Length 和 Length 设计规则。
-
从 Route 菜单启动 Interactive Length Tuning 命令(或通过 Active Bar 上的
按钮)。
-
按 Tab 打开 Properties 面板并选择长度调谐图案,然后单击设计空间暂停按钮叠层(
)以继续放置。
- 选择一条走线。单击某个网络或差分对(或任何自由线/走线)后,只需沿着走线路径滑动/擦拭光标。
下文将更详细地说明这些步骤。
配置设计规则
长度调谐过程中会遵循两条设计规则:Matched Length 规则与 Length 规则,它们都位于 PCB Rules and Constraints Editor 的 High Speed 类别中。你的设计可能需要其中一条或两条规则,这取决于潜在问题是与偏斜有关(信号到达时间不同——使用 Matched Length 规则),还是与整体信号延迟有关(使用 Length 规则)。
Matched Length 设计规则
Matched Length 设计规则规定:目标网络集合中的所有网络都必须在指定公差范围内,布线到该集合中最长网络的长度(show image)。目标网络集合由规则作用域或查询定义。
长度调谐工具会在目标网络集合中找出最长网络,并给出有效范围与目标长度(Value):
-
TargetLength = Longest routed net in set -
MinLimit = LongestNet - MatchedLength Rule Tolerance -
MaxLimit = TargetLength
Length 设计规则
作为 Matched Net Lengths 规则的补充,Length 设计规则指定某条网络或一组网络允许的最小与最大布线长度。目标网络的长度必须落在指定的 Minimum 与 Maximum 长度范围内(show image)。
长度调谐工具会在目标网络集合中找出最长网络,并给出有效范围与目标长度(Value):
-
TargetLength = Longest routed net in set -
MinLimit = Rule Minimum -
MaxLimit = Rule Maximum
重叠规则如何应用
你的设计可能需要其中一条或两条规则,这取决于潜在问题是与偏斜有关(信号到达时间不同——可理解为 Matched Net Lengths 规则),还是与整体信号延迟有关(可理解为 Length 规则)。
如果同时存在适用的 Length 规则与 Matched Length 规则,长度调谐工具会同时考虑两者,并计算出最严格的一组约束。
有效范围与目标长度(Value)按如下方式确定:
-
TargetLength = Longest routed net in set, or lowest MaxLimit from rules -
MinLimit = (LongestNet - MatchedLength Rule Tolerance), or highest MinLimit from rules -
MaxLimit = TargetLength -
ValidRange = Highest MinLimit to Lowest MaxLimit(Length 与 Matched Length 规则的最严格组合)
例如,如果 Length 规则指定的最大长度短于 Matched Length 规则识别出的现有最长走线长度,那么 Length 规则胜出,调谐时将使用其更短的长度。面板会显示每条规则计算得到的 Min Limit 与 Max Limit,可用来检查目标长度是否符合预期。
在上方所示图中,目标网络同时适用 Length 规则与 Matched Length 规则。注意,最严格的数值来自 Matched Net Length 规则(tolerance 0.5mm);Max Limit 值显示目标网络集合中最长网络的当前长度为 46.836mm(小于 Length 规则允许的最大值)。在此示例中,长度范围内最严格的允许公差来自 Matched Length 规则中定义的公差(0.5mm),因此用它来计算 ValidRange。目标长度始终取更严格的最大长度。
选择调谐图案
启动 Length Tuning 命令并在设计空间中before单击一条走线以进行长度调谐后,按 Tab 打开 Properties 面板,其中提供 Accordion、Trombone 和 Sawtooth 按钮。 单击相应按钮选择所需图案,然后 单击设计空间暂停按钮叠层(
)以继续放置。

启动交互式长度调谐命令后按 Tab 选择图案。
图案几何属性
Accordion 图案几何属性
-
Max Amplitude – 手风琴图案可延伸的最大高度(从原始走线路径测量)。实际高度可小于该值,例如为避开现有障碍物。输入数值时如需指定单位,请在数值后添加 mm 或 mil 后缀。
-
Space (用于
Mitered Lines或Mitered Arcs样式)/ Radius(用于Rounded样式)– 相邻手风琴回折路径之间的距离。 -
Miter – 当 Style 为
Mitered Lines或Mitered Arcs时,调谐图案拐角的倒角(miter)百分比。该值也用于对连接手风琴与走线的线段进行倒角处理。 -
Style – 手风琴拐角样式,可在
Mitered Lines、Mitered Arcs或Rounded之间选择。
Trombone 图案几何属性
-
Space (用于
Mitered Lines或Mitered Arcs样式)/ Radius(用于Rounded样式)– 相邻长号(Trombone)回折路径之间的距离。 -
Miter – 当 Style 为
Mitered Lines或Mitered Arcs时,调谐图案拐角的倒角百分比。 -
Style – 长号拐角样式,可在
Mitered Lines、Mitered Arcs或Rounded之间选择。 -
Single Side – 创建调谐图案,使其仅从原始走线路径向一个方向投影/延伸。
Sawtooth 图案几何属性
-
Min Joint– 在创建第一个齿形之前,放置的第一段共线走线段的最小长度。
-
Tooth Width – 齿顶的宽度。
-
Min Height – 允许的最小齿高。
-
Angle – 相对于正在调谐的网络原始布线路径,齿形前缘与后缘的斜率。
-
Actual Height – 当前齿高:从正在调谐的原始布线路径中心线,测量到齿顶走线段中心线的距离。
-
Single Side – 创建调谐图案,使其仅从原始布线路径向一个方向伸出。
-
Fixed Size – 将 Sawtooth Height 固定为当前高度,并阻止创建不符合该尺寸的齿形。
调谐图案放置
在 Properties 面板中选择所需的 调谐图案 后,在设计空间中单击一条走线以开始对其进行长度调谐。将对设计空间应用过滤,以便更清晰地仅显示该网络。沿着要添加手风琴的方向,沿走线移动光标。调谐图案将出现,并随着光标移动持续增长。下面的动画展示了放置手风琴调谐图案的示例。

当运行 Interactive Length Tuning 命令且需要增加走线长度时,会放置手风琴图案。
在长度调谐期间,按 Tab 打开 Properties 面板,在其中可随时更改所选调谐图案的属性(目标长度与几何属性)。单击设计空间的暂停按钮叠加层(
)以继续放置。
控制目标长度
指定目标长度有三种方式:手动定义、基于已布线的网络,或由设计规则定义。
在交互式长度调谐期间,Properties 面板的 Target 部分 包含用于选择所需 Target Length 模式的选项。面板下半部分包含用于定义调谐图案形状与尺寸的选项,也可通过快捷键进行交互式控制。
- Manual – 在 Value 字段中输入长度。Recently Used Lengths 会被保留,以便你之后再次使用。
- From Net (调谐网络时)/ From Diff. Pairs (调谐差分对时) – 从设计中的网络/差分对列表中选择一个网络/差分对。
-
From Rules – 适用的 Length 与 Matched Length 设计规则。软件将遵循这些规则中最严格的组合。在面板列表中双击某条规则可详细查看其属性。要了解在调谐网络时 Length 与 Matched Length 设计规则如何应用,请参阅 Configuring the Design Rules 部分。
应用的规则会以蓝色高亮显示。 你可以在调谐过程中通过单击该规则条目来更改所应用的规则——它将变为蓝色高亮,目标长度(及描述文本)也会相应变化。
Value / Target Length 字段显示 Interactive Length Tuning 或 Differential Pair Length Tuning 命令在放置调谐图案时试图达到的总长度。 如果启用了 Clip to Target 选项,则当达到目标长度(在 Manual 或 From Net / From Diff. Pairs 模式下调谐时)或达到略低于目标但仍在定义容差内的长度(在 From Rules 模式下调谐时)后,调谐图案长度会自动截断。这可用于防止添加过多调谐段,否则可能会超过目标长度并超出允许的最大长度。
在长度调谐期间按 Tab 打开 Properties 面板,在其中可选择目标长度模式。
使用 PCB 面板
当 PCB 面板设置为 Nets mode 时,它会显示已布线信号的当前长度。该面板的默认显示模式为 Name、Node Count、Routed length 和 Unrouted(Manhattan)length。在面板的列标题区域右键单击以显示菜单,你可以选择额外的列,也可以隐藏现有列。
如果配置了 Length 设计规则,则该规则所针对的每个网络的布线状态也会着色:若 route length < rule minimum 则以黄色高亮;若 net passes the rule 则为透明/无色;若 route length > rule maximum 则为红色。

有三个网络未通过 Length 设计规则:两个过短,一个过长。
使用网络长度仪表
如果定义了 Length 规则和/或 Matched Length 规则,则你可以在交互式布线与交互式长度调谐期间,通过显示 Length Tuning Gauge 来监控长度。在布线或调谐时,使用 Shift+G 快捷键切换仪表的显示/隐藏。
仪表以数字显示当前 Routed Length,红/绿滑块显示 Estimated Length。如果你是在对现有走线进行长度调谐,则 Estimated Length 是所有已放置线段与圆弧的总和(实际物理长度)。如果你在交互式布线网络时使用 Length Gauge,则 Estimated Length 将是已放置的布线 plus 到目标焊盘的剩余距离(连接线长度)之和。
在交互式布线期间,可能会让人困惑:Routed Length 甚至还未达到规则最小值,但仪表滑块却位于规则最小值与最大值之间——如下图所示。这是因为在交互式布线期间,滑块表示的是 Estimated Length,其中:
Estimated Length = Routed Length + distance to target (length of connection line)
在交互式布线中,仪表显示 Length 设计规则正在被遵循——它以数字显示当前 Routed length,滑块显示当前 Estimated Length。
仪表的工作方式如下:
- 一个矩形框,用于定义仪表的外轮廓。
- 两条黄色竖线,用于指示允许的最小与最大长度。最小值与最大值由设计规则定义的最严格约束集合确定,如上所述。
- 绿色竖线表示目标长度:它可能是手动输入的值、从已选择的现有网络取用的长度,或在由设计规则计算时取有效长度范围的中点。
- 红色或绿色的滑块,用于显示网络当前的布线长度(进行长度调谐时),或预估长度(交互式布线时)。当当前长度从超出范围变为落在允许的最小与最大长度之间时,滑块会从红色变为绿色。
- 当前布线长度(已放置的走线与圆弧的长度)会以数值形式叠加显示在量规滑块上(示例图中为 62.781mm)。
-
量规的矩形外框表示可能长度的总范围,其上下限的含义取决于你选择的目标长度模式。
- 如果模式为 Manual 或 From Net,且没有适用的 Length 规则,则滑块框的下限为当前网络的长度,上限为指定的 Max Length。
- 如果模式为 Manual 或 From Net,且存在适用的 Length 规则,则滑块框的下限取自规则或当前布线长度(取较小者),上限由用户定义。
- 如果模式为 From Rule,且存在适用的 Length 规则、适用的 Matched Length 规则,或两者组合,则滑块框的下限由规则或当前布线长度(取较小者)决定,滑块框的上限由规则的 MaxLimit 决定。
长度量规示例

量规设置由适用规则中定义的约束计算得出。
-
量规最小值(量规左边缘)为 45(最低
MinLimit) -
量规最大值(量规右边缘)为 48(最高
MaxLimit) -
左侧黄色条(最高
MinLimit)为 46.58 -
右侧黄色条(最低
MaxLimit)为 47.58(在上图中被绿色条遮挡) -
绿色条(
TargetLength)为 47.58(集合中最长网络的布线长度,等于MaxLimit) - 绿色滑块及其叠加的数值(当前布线长度)为 47.197。
在长度调谐期间控制图案几何属性
在交互式长度调谐过程中,可在 图案几何属性 中通过 Properties面板或使用快捷键实时更改。长度调谐期间可用的快捷键包括:
使用快捷键可在放置过程中控制调谐图案的形状与幅度。
为什么调谐图案有时会消失?
调谐引擎会根据当前几何设置构建调谐图案。某些设置组合(再加上当前走线宽度)可能会导致调谐引擎无法生成图案形状。如果你正在进行长度调谐但图案没有出现,请尝试以下步骤:
- 显示 Properties面板 并在操作时保持可见,以便观察各项设置。它会在交互式长度调谐期间自动显示相应模式。
-
对于 Accordion 与 Trombone 图案,按 Spacebar 在各模式间循环切换,并将其停留在
Mitered Lines模式。 - 对于 Accordion 与 Trombone 图案,多次按 1 快捷键,将 Miter 减小到 0。
-
对于 Accordion 与 Sawtooth 图案,当你首次单击一条走线以调谐其长度时,会出现一个选择矩形。如果它非常大(向相邻走线之外延伸很远),多次按
键以减小幅度/高度。每按一次,该键都会按当前 Step 设置将幅度/高度降低一个步进;Step 的合理取值约为 Max Amplitude / Actual Height 设置的 1/10。如果 Step 设置过大,请在键盘上按 Tab 暂停长度调谐,输入合适的 Step 值,然后单击
按钮继续长度调谐。
-
对于 Accordion 与 Sawtooth 图案,如果开始调谐时白色外框矩形太小,请按
键增大幅度/高度。
如果你按上述步骤操作,在长度调谐时应能看到矩形形状的调谐线段。使用手风琴图案时还需注意以下几点:
- 调谐引擎最容易生成的样式是 Mitered Line 手风琴。
- 使用 Mitered Arcs 样式时,当前 Miter 数值也会与 Amplitude 和 Space 设置共同作用。如果你使用该样式,建议先用较小的 Miter,直到找到合适的 Amplitude 与 Space 值后,再将 Miter 增加到所需数值。
-
最难生成的形状是 Rounded 调谐手风琴,因为调谐引擎生成半圆端部的能力与当前 Amplitude 和 Space 设置紧密相关。通常当
Amplitude > Radius + Route Width时可以生成图案。
使用已放置的调谐图案
要修改已放置的调谐图案,单击一次选中它并显示编辑控制柄。单击并拖动边或顶点以调整图案的边界区域大小——图案段会自动调整尺寸以适配边界区域更新后的形状。
可使用 Properties面板(当选中调谐图案时会显示关联模式)。使用其中的控件更改所选图案的属性。
在交互式编辑期间也可以使用 快捷键。对选中的调谐图案单击并按住即可使用。
重塑已放置的 Accordion 图案
下面的视频演示了如何调整 Accordion 图案的大小。
调整手风琴边界框大小以更改 Amplitude 或长度,单击并按住以移动,在 Properties 面板中编辑 Style。
旋转已放置的 Accordion 图案
当你对多条网络的长度进行调谐时,可能会越来越难再塞入额外的调谐图案。如果你使用的是 Accordion 图案,它们可以旋转,这有助于将其放入障碍物之间或添加更多图案。下方视频演示了如何旋转已放置的 accordion 图案。
要旋转所选 accordion,按住 Ctrl 然后:
- 在 accordion 选择框的任一端单击并拖动,以另一端为支点进行旋转。
- 在 accordion 选择框的任一侧单击并拖动,以 accordion 的中心为支点进行旋转。
- 旋转过程中按 R 键可切换(开/关)以 45 度增量吸附旋转。
使用已放置的 Trombone 和 Sawtooth 图案
对于 Trombone 和 Sawtooth 图案,图案构建所在的多边形区域处于一个可视为 sleeve 的包络内。单击以选择已放置的图案并显示 sleeve。
Trombone 和 sawtooth 图案是在 sleeve 形状内构建的,该形状支持多种形状变化行为。
根据你在 sleeve 上单击并按住的位置不同,可用的移动与尺寸变化行为也不同。可单击并拖动的区域有三个,如上图所示。
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Click and Drag在区域 1 或 2 上进行操作以加长或加宽图案。注意,不必一定要单击手柄才能调整图案大小;沿 sleeve 边缘的任意位置都可以。
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Click and Drag在区域 3 上进行操作以沿原始布线路径方向或垂直于该路径自由移动图案。
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在 Properties 面板中编辑所选图案的属性。
在单击并拖动操作期间可配合使用 Shift 和 Ctrl 快捷键,以如下方式修改行为:
-
Shift + Click and Drag在区域 1 或 3 上进行操作可沿原始布线路径滑动图案,同时保持图案在布线路径上的横向分布。
-
Ctrl + Click and Drag在区域 2 或 3 上进行操作可使图案垂直于原始布线路径移动。
更改已放置调谐图案的层
在设计空间中选中已放置的调谐图案后,其 Properties 面板在 Properties 区域中包含 Layer 下拉列表。使用该下拉列表可快速更改调谐图案所在的信号层。
注意,你可以一次选择多个布线对象(调谐图案、走线、圆弧),在单次操作中更改它们的信号层。了解更多:布线选择策略。
差分对长度调谐
也可以使用 Interactive Differential Pair Length Tuning 命令(Route 菜单)将一个差分对的长度与其他差分对的长度进行调谐。与差分对布线一样,该命令会同时对差分对中的两条网络进行操作。
如果你计划对差分对进行长度调谐,请创建以下规则以定位这组差分对:
- 一条 matched length 规则用于定义差分对之间的长度匹配要求 between pairs。要将规则配置为比较“一个差分对”与“另一个差分对”的长度,请启用 Group Matched Lengths 选项。
- 第二条优先级更高的 matched length 规则,用于定义 within-pair 的长度匹配要求。要将规则配置为比较同一差分对内“一个成员”与“另一个成员”的长度,请启用 Within Differential Pair Length 选项。
调谐差分对长度的一个良好方法是:
- 布线差分对。
- 先使用 Interactive Differential Pair Length Tuning 命令对差分对进行长度调谐 between。长度调谐会将“最长差分对中最长的信号长度”作为目标长度(Target Length),并将该差分对中较长的那条网络调到此长度。
- 然后使用 Interactive Length Tuning 命令,将每个差分对中较短的那条网络 within 相对于同对中的另一条网络进行长度调谐。
- 现在你可以使用 PCB Rules and Violations 面板检查 within-pair Matched Net Length 规则。操作方法:在面板的 Rule Classes 区域选择 Matched Net Lengths,然后在所需的 Matched Length 规则上右键,从上下文菜单中选择 Run DRC Rule <RuleName> 命令。如有需要,调整单网络调谐的 accordion。
- 然后使用 PCB Rules and Violations 面板按刚才描述的流程检查 between-pair Matched Net Length 规则。如有需要,调整差分对调谐的 accordion。
多网络自动调谐
PCB 编辑器还为你提供自动长度/延迟调谐(或多网络调谐,multi-tuning)功能。该功能同时支持单根走线和差分对。也支持普通走线与奇数角(差分对除外)。
该功能的使用方式如下:
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按需为 nets 和/或 xSignals 配置一组 Length 与 Matched Length(启用 Group Matched Length 选项)设计规则。更多信息请参阅 配置设计规则 小节。
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选择要调谐的多条网络的走线。将对所选的布线段进行调谐;未选中的布线不会被更改。
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从主菜单选择 Route » Automatic Length Tuning 命令(快捷键:
Ctrl+Alt+T)。
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在打开的 Auto Tuning Process 对话框中选择 Min/Max/Group Matching 模式后,根据需要配置基于 accordion 的图案及其属性。更多信息请参阅 Accordion 图案几何属性 小节。

Auto Tuning Process 对话框处于 Min/Max/Group Matching 模式时 -
在对话框中单击 OK 后,将创建调谐图案。
差分对的相位匹配
作为自动差分对长度调谐的一部分,你可以启用差分对两侧之间的相位匹配。
该功能的使用方法如下:
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按需为差分对配置一组 Matched Length 设计规则(启用 Within Differential Pair Length 选项)。
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选择需要调谐的差分对两侧的走线。
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从主菜单中选择 Route » Automatic Length Tuning 命令(快捷键:
Ctrl+Alt+T)。 -
当在打开的 Auto Tuning Process 对话框中选择 Within Pair Matching 模式时,根据需要配置基于锯齿的图案及其属性。更多信息请参阅 Sawtooth Pattern Geometry Properties 部分。

处于 Within Pair Matching 模式时的 Auto Tuning Process 对话框 -
在对话框中单击 OK 后,将创建调谐图案。
将调谐图案转换为图元
长度调谐图案作为一个联合体,是一个组对象——由图元走线和/或圆弧段组成,并可完全控制振幅、间隙以及圆角半径(或斜接)。与其他组对象(如元件、尺寸标注和多边形)一样,长度调谐图案可以 exploded。换句话说,它可以被转换为其组成的独立图元,之后这些图元即可分别独立修改。使用 Explode Length Tuning to Free Primitives 命令来执行此操作,该命令可从主 Tools » Convert 子菜单或右键 Unions 子菜单中获得。
请注意,在 PCB 编辑器中对任何对象执行 Explode 都是单向过程;对象一旦被 Explode,就无法再转换回该对象类型。你只能使用 Undo 命令来实现这一点。
均衡网络长度
PCB 编辑器主菜单中的 Tools » Equalize Net Lengths 命令可用于匹配由已定义的 Matched Net Lengths 设计规则识别的网络长度。启动该命令后,将打开 Equalize Nets 对话框。
使用此对话框定义软件将添加的手风琴段(accordion segments)的样式与尺寸,以便均衡目标网络的长度。单击 OK 后,软件会为设计规则所覆盖的集合中所有短于该集合最长网络的网络添加走线段。该命令将尝试向这些较短网络添加走线,直到满足相关 Matched Net Lengths 规则中指定的容差条件。
将仅对所有已定义(且已启用)的 Matched Net Lengths 规则执行设计规则检查,并将 Design Rule Verification Report(Design Rule Check - <PCBDocumentName>.html)作为活动文档打开。报告将列出这些规则的任何违规项。关于适用集合中每条网络超出容差的具体程度,请参阅 Messages 面板中的相关消息,示例如下所示:
Matched Net Lengths: Between Net LCD_RW And Net LCD_RS Length:85.061mm, outside tolerance by 7.564mm
在此示例中,适用的 Matched Net Lengths 规则所针对集合中的最长网络为 LCD_RS。网络 LCD_RW 的布线长度为 85.061mm,超出该规则定义的容差 7.564mm。
另请参阅
- PCB 布线
- 交互式布线
- 差分对布线
- 受控阻抗布线
- 修改现有布线
- 现有布线的光顺与重布线
- 高速设计
- Eric Bogatin(信号完整性讲师与行业专家)网站 http://www.bethesignal.com/
- Howard Johnson 博士(高速设计讲师与行业专家)网站 http://www.signalintegrity.com/
- Lee Ritchey(讲师与高速 PCB 设计专家)网站 http://www.speedingedge.com/
