PCB-routing rigtigt i første forsøg: Fra constraints til DRC i OrCAD X

De fleste routing-problemer opstår ikke under routingen. De opstår før – når constraints ikke er defineret, stackup’en ikke er låst, eller placeringen ikke har taget højde for, hvor signalerne skal hen. Når fejlene så dukker op i DRC-rapporten eller på prototypen, er de dyre at rette.

PCB-routing rigtigt i første forsøg handler derfor om rækkefølge: Først reglerne, så placeringen, så routingen – og en løbende kontrol hele vejen igennem. Det giver bedre signal integrity, færre problemer i produktionen og et mere pålideligt slutprodukt.

I denne guide gennemgår vi en arbejdsgang for routing i OrCAD X, som minimerer antallet af revisioner. Undervejs finder du to videovejledninger: én om selve routingen og én om Design Rule Checks (DRC).

Del 1: Forberedelse – før du router den første trace

Lås stackup’en

Stackup’en bestemmer impedansen for dine traces, og dermed hvilke trace-bredder og afstande der skal bruges. Aftal stackup med din PCB-producent, før du begynder at route. Ændres lagtykkelser eller materialer efter routing er påbegyndt, skal impedansstyrede traces typisk justeres igen.

Definér constraints tidligt

Routingregler hører hjemme i Constraint Manager – ikke i designerens hoved. Definér som minimum:

• Physical constraints: trace-bredder og via-typer pr. net class
• Spacing constraints: clearance mellem traces, pads, vias og kobber
• Differential pairs: differentialimpedans, afstand og tilladt uncoupled length
• Length og timing: match-grupper og tolerancer for f.eks. DDR-busser

Mange constraints kan allerede tildeles i schematic i OrCAD X Capture, så designintentionen følger med netlisten over i layoutet.

Placering med routing for øje

En god placering gør halvdelen af routingarbejdet. Placér komponenterne, så kritiske signaler får korte og direkte forløb, decoupling capacitors sidder tæt på deres pins, og stik og mekaniske begrænsninger er låst fra start. Kontrollér ratsnest undervejs – mange krydsende forbindelser er et tidligt tegn på, at placeringen bør justeres.

Del 2: Routing i OrCAD X

Fanout først

Start med fanout på BGA’er og andre tætte komponenter. Et konsekvent fanout-mønster frigør routingkanaler og gør det lettere at holde return paths og via-strategi under kontrol.

Kritiske signaler før resten

Route de kritiske net først: high-speed interfaces, differential pairs, clock-signaler og følsomme analoge signaler. Når de har fået de bedste kanaler og lag, kan resten routes rundt om dem.

• Route differential pairs samlet, så afstanden holdes konstant.
• Undgå at route over split eller huller i referenceplanet.
• Brug length tuning til at matche længder inden for de tolerancer, du har sat i Constraint Manager.

Interaktiv routing med regler

Med regler defineret på forhånd følger den interaktive router i OrCAD X Presto automatisk de rigtige bredder og afstande. Det reducerer risikoen for manuelle fejl og gør det hurtigere at route tætte områder.

Videoen herunder viser de vigtigste teknikker og strategier for routing i OrCAD X:

Del 3: DRC – kontrol undervejs, ikke kun til sidst

Design Rule Checks (DRC) verificerer automatisk layoutet mod de regler, du har defineret – trace-bredder, clearance, via-størrelser og meget mere. Den største gevinst opnås, når DRC bruges løbende og ikke kun som et sidste tjek før produktion.

Online DRC under routing

Med online DRC slået til markeres overtrædelser i det øjeblik, de opstår. Så rettes fejlen, mens konteksten er frisk, i stedet for at den skal findes igen i en lang rapport senere.

Batch DRC før release

Kør en fuld DRC, før designet sendes videre. Gennemgå overtrædelserne systematisk:

1. Sortér efter type. Mange overtrædelser af samme type peger ofte på én forkert regel snarere end mange routingfejl.
2. Ret årsagen, ikke symptomet. Er en regel for stram eller forkert, så ret den i Constraint Manager i stedet for at waive overtrædelserne.
3. Dokumentér bevidste undtagelser. Er en overtrædelse acceptabel, skal begrundelsen fremgå, så den ikke skaber tvivl ved næste review.

Videoen herunder gennemgår, hvordan du opsætter og kører DRC i OrCAD X, fortolker resultaterne og justerer din routing:

DFM ud over DRC

DRC sikrer, at designet overholder dine egne regler. Om designet også kan produceres effektivt, afhænger af producentens krav. Med DesignTrue DFM i OrCAD X kan du kontrollere layoutet mod produktionsregler for fabrikation og montage direkte i designmiljøet.

Del 4: Tjekliste for routing rigtigt i første forsøg

Fase	Kontrolpunkt
Forberedelse	Er stackup’en aftalt med PCB-producenten og låst?
Forberedelse	Er net classes, clearance, differential pairs og length-regler defineret i Constraint Manager?
Placering	Sidder decoupling capacitors tæt på deres pins, og er stik og mekanik låst?
Routing	Er fanout udført konsekvent på tætte komponenter?
Routing	Er kritiske net routet først og uden at krydse split i referenceplanet?
Routing	Er længder matchet inden for tolerancerne?
Verifikation	Er online DRC slået til under hele routingen?
Verifikation	Er en fuld DRC kørt, og er alle undtagelser dokumenteret?
Verifikation	Er designet kontrolleret mod producentens DFM-regler?

Færre revisioner starter med reglerne

Routing rigtigt i første forsøg er sjældent et spørgsmål om talent alene. Det er et spørgsmål om at have reglerne på plads, før de skal bruges, og om at kontrollere løbende frem for til sidst. Det gør processen forudsigelig – også når designet bliver mere komplekst.

Vil du gå videre med signal integrity, så læs vores gennemgang af de 5 mest almindelige SI/PI-problemer. Og har du spørgsmål til routing eller DRC i OrCAD X, kan du kontakte vores tekniske support – vores specialister sidder klar på telefon og chat hver dag.