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公司:重慶環(huán)潔智創(chuàng)新科技有限公司

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PCB設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行高速信號(hào)的布局與走線?

作者:艾瑞智科技 發(fā)布時(shí)間:2023-09-14 18:10點(diǎn)擊:

PCB設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行高速信號(hào)的布局與走線?

今天給各位分享PCB設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行高速信號(hào)的布局與走線?的知識(shí),其中也會(huì)對(duì)如何規(guī)劃好PCB設(shè)計(jì)布線層數(shù)進(jìn)行解釋?zhuān)绻芘銮山鉀Q你現(xiàn)在面臨的問(wèn)題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開(kāi)始吧!

PCB布局和布線時(shí)候一般要考慮哪些規(guī)則

對(duì)于初畫(huà)PCB的人來(lái)說(shuō),當(dāng)把原理圖中封裝信息導(dǎo)入到PCB,看到密密麻麻那么多線,縱橫交錯(cuò),感覺(jué)就無(wú)從下手;所以為了幫助初學(xué)者快速入門(mén),現(xiàn)在我就從布局和布線兩個(gè)方面做一個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)明!

一布局

1一般布局PCB,我們會(huì)遵循“先大后小,先難后易”的布置原則,也就是說(shuō)我們一般先去布局重要單元電路,以及核心器件,比如MCU最小系統(tǒng)、高頻高速模塊電路,這些都可以理解為重要單元電路;

2布局中需要參考原理圖框圖,可以先把原理圖中各個(gè)單元電路先布局好,到時(shí)候整體在進(jìn)行拼湊,當(dāng)然拼抽的時(shí)候,要考慮電路信號(hào)的主提走向;

3布局應(yīng)盡量滿(mǎn)足以下要求:總的連線盡可能短,關(guān)鍵信號(hào)線最短;高電壓、大電流信號(hào)與小電流,低電壓的弱信號(hào)完全分開(kāi);模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開(kāi);高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開(kāi);高頻元器件的間隔要充分。

4去耦電容的布局要盡可能靠近IC的電源管腳,并且保證電源與地之間形成的回路最短,當(dāng)然為了達(dá)到去耦最佳效果,電源與地需經(jīng)過(guò)去耦電容兩端,然后再連接到IC電源和地兩端;

5對(duì)于一些需要過(guò)靜電測(cè)試的產(chǎn)品,其器件放置盡量離板邊緣距離大于3.5mm;如果板子空間有限,可以在離板邊緣大于0.45mm出打過(guò)孔到地;

6在完成板子性能的基礎(chǔ)下,布局中就需要考慮美觀,對(duì)于相同結(jié)構(gòu)的電路部分,盡可能采用"對(duì)稱(chēng)式“布局,總體布局可以按照”均勻分布,重心平衡,版面美觀“的標(biāo)準(zhǔn);

7對(duì)于發(fā)熱器件,比如MOS管,可以采取加散熱片的形式,給予散熱;

二布線

1地走線線徑>電源走線線徑>信號(hào)走線線徑,對(duì)于1盎司銅厚的板子,我們會(huì)預(yù)計(jì)1mm走線寬度能走1A電流

2對(duì)于信號(hào)線走線,我們一般會(huì)優(yōu)先走模擬小信號(hào)、高速信號(hào)、高頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào);其次再走數(shù)字信號(hào);

3晶振周?chē)M量禁空,尤其其底部禁止走線;且應(yīng)遠(yuǎn)離板上的電源部分,以防止電源和時(shí)鐘相互干擾;

4避免直角走線、銳角走線,因?yàn)橹苯?、銳角走線會(huì)使得傳輸線的線寬產(chǎn)生變化,造成其阻抗的不連續(xù)。如果進(jìn)行直角走線其拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載,減緩上升時(shí)間,在高速、高頻中就變得尤為明顯,而且其造成的阻抗不連續(xù),還會(huì)增加信號(hào)的反射;其直角尖端還為產(chǎn)生EMI;

5對(duì)于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)應(yīng)盡量分塊布線,不宜交叉或混在一起,對(duì)于其模擬地和數(shù)字地也應(yīng)用磁珠或者0R電阻進(jìn)行隔離;

6地線回路環(huán)路保持最小,即信號(hào)線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小,環(huán)面積越小,對(duì)外的輻射越少,接收外界的干擾也越小。對(duì)于top層和bottom層敷地的時(shí)候,需要仔細(xì)查看,有些信號(hào)地是否被信號(hào)線分割,造成地回路過(guò)遠(yuǎn),此時(shí)應(yīng)該在分割處打過(guò)孔,保證其地回路盡可能?。?/p>

7為了減少線間串?dāng)_,應(yīng)保證線間距足夠大,當(dāng)線中心間距不少于3倍線寬時(shí),則可保持70%的電場(chǎng)不互相干擾,稱(chēng)為3W規(guī)則。如要達(dá)到98%的電場(chǎng)不互相干擾,可使用10W的間距;

8信號(hào)線的長(zhǎng)度避免為所關(guān)心頻率的四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍,否則此信號(hào)線會(huì)產(chǎn)生諧振,諧振時(shí)信號(hào)線會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射干擾;

9信號(hào)走線禁止走成環(huán)形,其環(huán)形容易形成環(huán)形天線,產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射干擾;

10對(duì)于天線ANT端走線應(yīng)盡量短而直,其阻抗也應(yīng)通過(guò)si9000去計(jì)算,保證其線阻為50歐姆(一般天線端口走線為50歐姆);

11敷銅時(shí),對(duì)其焊盤(pán)引腳應(yīng)采用十字焊盤(pán),不宜采用實(shí)心焊盤(pán)敷銅,這樣在生產(chǎn)時(shí)候,器件容易立碑;

PCB的線路怎么看

PCB的線路可以通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行觀察:

1.使用顯微鏡或放大鏡:將PCB放在顯微鏡或放大鏡下,可以更清晰地看到線路的細(xì)節(jié)和連接情況。

2.使用萬(wàn)用表:通過(guò)測(cè)量PCB上的電阻、電容、電流等參數(shù),可以判斷線路的正常工作狀態(tài)。

3.使用示波器:將示波器連接到PCB上,可以觀察到信號(hào)的波形和頻率,從而判斷線路的正確性。

4.使用邏輯分析儀:將邏輯分析儀連接到PCB上,可以分析電路中的邏輯關(guān)系和時(shí)序,從而判斷線路的正確性。

5.使用軟件仿真:使用電路仿真軟件對(duì)PCB進(jìn)行仿真,可以預(yù)測(cè)電路的行為和性能,從而判斷線路的正確性。

如何規(guī)劃好PCB設(shè)計(jì)布線層數(shù)

先看層數(shù)規(guī)劃的要點(diǎn)

1、信號(hào)層數(shù)的規(guī)劃;

2、電源、地層數(shù)的規(guī)劃。

一、信號(hào)層數(shù)規(guī)劃方法

要規(guī)劃好信號(hào)層的層數(shù),主要是計(jì)算好各個(gè)主要部分

的布線通道。

那么具體的方法有幾點(diǎn)?讓我們?yōu)榱艘黄饋?lái)看看,為了Money前進(jìn)吧!

1、首先評(píng)估主要IC部分的出線通道,比如針對(duì)有BGA

器件的設(shè)計(jì)項(xiàng)目,考慮BGA的深度和BGA的PIN間距,去

規(guī)劃出線層數(shù),一般1.0mm焊盤(pán)間距及1.0mm以上間距

的,一般過(guò)孔間可以過(guò)2根線,0.8mm焊盤(pán)間距及以下的一

般BGA過(guò)孔間只能過(guò)一根線。比如有連接器,需要考慮連

接器的深度,需要考慮其2個(gè)管腳間的過(guò)線數(shù)來(lái)評(píng)估出線

層數(shù)。

2、評(píng)估好板子上的高速信號(hào)布線通道,一般PCB設(shè)計(jì)

時(shí),高速信號(hào)線寬線距有嚴(yán)格的要求,限制條件較多,要

考慮跨分割、STUB線長(zhǎng)度、線間距等內(nèi)容,計(jì)算好高速

信號(hào)區(qū)域需要的通道數(shù)和需要的布線層數(shù)。

3、評(píng)估瓶頸區(qū)域布線通道,在基本布局處理好之后,

對(duì)于比較狹窄的瓶頸區(qū)域需要重點(diǎn)關(guān)注。綜合考慮差分

線、敏感信號(hào)線、特殊信號(hào)拓?fù)涞惹闆r來(lái)具體計(jì)算瓶頸區(qū)

域最多能出多少線,多少層才能讓需要的所有線通過(guò)這個(gè)

區(qū)域。

二、電源、地層數(shù)的規(guī)劃

電源的層數(shù)主要由電源的種類(lèi)數(shù)目、分布情況、載流

能力、單板的性能指標(biāo)以及單板的成本決定。電源平面層

數(shù)評(píng)估一般考慮電源互不交錯(cuò)、相鄰層重要信號(hào)不跨分

割。

地的層數(shù)設(shè)置則需要注意以下幾點(diǎn):主要器件面對(duì)應(yīng)

的第二層要有比較完整的地平面;高速、高頻、時(shí)鐘等重

要信號(hào)要參考地平面;主要電源和地平面緊耦合,降低電

源平面阻抗等等。

人們經(jīng)常說(shuō):學(xué)理走天下呢,你們還得感謝我們?yōu)檫@個(gè)國(guó)家?guī)?lái)的建設(shè)呢!累了就吃吃東西獎(jiǎng)勵(lì)這么努力的自己,還是不能虧待自己滴~

綜合考慮了信號(hào)層數(shù)以及電源、地層數(shù)的兩點(diǎn),基本上不會(huì)出現(xiàn)有部分線走不通,臨時(shí)加層,然后大規(guī)模修

改,浪費(fèi)時(shí)間成本的情況發(fā)生。

proteus如何pcb自動(dòng)布線

Proteus是一款電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件,可以用于電路仿真和PCB設(shè)計(jì)。在Proteus中,可以使用自動(dòng)布線工具來(lái)幫助完成PCB的布線。以下是使用Proteus進(jìn)行PCB自動(dòng)布線的基本步驟:

1.打開(kāi)Proteus并進(jìn)入PCB編輯模式。

2.在PCB編輯模式下,導(dǎo)入你的電路設(shè)計(jì)或通過(guò)繪制組件和連線創(chuàng)建電路。

3.確保所有電路元件都已正確放置在PCB布局中,沒(méi)有重疊或碰撞。

4.選擇"Tools"菜單下的"Auto-Route"選項(xiàng),以啟動(dòng)自動(dòng)布線工具。

5.在自動(dòng)布線對(duì)話(huà)框中,你可以設(shè)置布線的參數(shù)和約束,如最小間距、層次、信號(hào)優(yōu)先級(jí)等。根據(jù)你的需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和設(shè)置。

6.點(diǎn)擊"Route"按鈕開(kāi)始執(zhí)行自動(dòng)布線。

7.Proteus會(huì)根據(jù)你所設(shè)置的參數(shù),嘗試自動(dòng)連接電路元件之間的連線,并進(jìn)行布線。這個(gè)過(guò)程可能需要一段時(shí)間,取決于電路的復(fù)雜程度和元件之間的連接關(guān)系。

8.布線完成后,你可以通過(guò)查看PCB布局來(lái)評(píng)估結(jié)果。如果需要,可以對(duì)布線結(jié)果進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整和修復(fù)。

需要注意的是,雖然Proteus的自動(dòng)布線工具可以幫助減少手動(dòng)布線的工作量,但布線質(zhì)量和效果往往取決于電路的復(fù)雜性和設(shè)計(jì)的要求。對(duì)于復(fù)雜的電路設(shè)計(jì),可能需要進(jìn)行手動(dòng)布線以達(dá)到更好的性能和可靠性。

此外,為了取得最好的布線結(jié)果,建議在進(jìn)行自動(dòng)布線之前進(jìn)行良好的電路規(guī)劃和組件布局,確保電路元件之間的距離、信號(hào)路徑等因素符合設(shè)計(jì)要求。

pcb設(shè)計(jì)中需要注意哪些問(wèn)題

布線拓樸對(duì)信號(hào)完整性的影響當(dāng)信號(hào)在高速PCB板上沿傳輸線傳輸時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生信號(hào)完整性問(wèn)題。意法半導(dǎo)體的網(wǎng)友tongyang問(wèn):對(duì)于一組總線(地址,數(shù)據(jù),命令)驅(qū)動(dòng)多達(dá)4、5個(gè)設(shè)備(FLASH、SDRAM等)的情況,在PCB布線時(shí),是總線依次到達(dá)各設(shè)備,如先連到SDRAM,再到FLASH……還是總線呈星型分布,即從某處分離,分別連到各設(shè)備。這兩種方式在信號(hào)完整性上.對(duì)此,李寶龍指出,布線拓?fù)鋵?duì)信號(hào)完整性的影響,主要反映在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上信號(hào)到達(dá)時(shí)刻不一致,反射信號(hào)同樣到達(dá)某節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻不一致,所以造成信號(hào)質(zhì)量惡化。一般來(lái)講,星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以通過(guò)控制同樣長(zhǎng)的幾個(gè)分支,使信號(hào)傳輸和反射時(shí)延一致,達(dá)到比較好的信號(hào)質(zhì)量。在使用拓?fù)渲g,要考慮到信號(hào)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)情況、實(shí)際工作原理和布線難度。不同的Buffer,對(duì)于信號(hào)的反射影響也不一致,所以星型拓?fù)洳⒉荒芎芎媒鉀Q上述數(shù)據(jù)地址總線連接到FLASH和SDRAM的時(shí)延,進(jìn)而無(wú)法確保信號(hào)的質(zhì)量;另一方面,高速的信號(hào)一般在DSP和SDRAM之間通信,F(xiàn)LASH加載時(shí)的速率并不高,所以在高速仿真時(shí)只要確保實(shí)際高速信號(hào)有效工作的節(jié)點(diǎn)處的波形,而無(wú)需關(guān)注FLASH處波形;星型拓?fù)浔容^菊花鏈等拓?fù)鋪?lái)講,布線難度較大,尤其大量數(shù)據(jù)地址信號(hào)都采用星型拓?fù)鋾r(shí)。焊盤(pán)對(duì)高速信號(hào)的影響在PCB中,從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看一個(gè)過(guò)孔主要由兩部分組成:中間的鉆孔和鉆孔周?chē)暮副P(pán)。有名為fulonm的工程師請(qǐng)教嘉賓焊盤(pán)對(duì)高速信號(hào)有何影響,對(duì)此,李寶龍表示:焊盤(pán)對(duì)高速信號(hào)有影響,其影響類(lèi)似器件的封裝對(duì)器件的影響。詳細(xì)的分析,信號(hào)從IC內(nèi)出來(lái)以后,經(jīng)過(guò)邦定線、管腳、封裝外殼、焊盤(pán)、焊錫到達(dá)傳輸線,這個(gè)過(guò)程中的所有關(guān)節(jié)都會(huì)影響信號(hào)的質(zhì)量。但實(shí)際分析時(shí),很難給出焊盤(pán)、焊錫加上管腳的具體參數(shù)。所以一般就用IBIS模型中的封裝的參數(shù)將他們都概括了,當(dāng)然這樣的分析在較低的頻率上可以接收,但對(duì)于更高頻率信號(hào)更高精度仿真就不夠精確。現(xiàn)在的一個(gè)趨勢(shì)是用IBIS的V-I、V-T曲線描述Buffer特性,用SPICE模型描述封裝參數(shù)。如何抑制電磁干擾PCB是產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的源頭,所以PCB設(shè)計(jì)直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的電磁兼容性(EMC)。如果在高速PCB設(shè)計(jì)中對(duì)EMC/EMI予以重視,將有助縮短產(chǎn)品研發(fā)周期加快產(chǎn)品上市時(shí)間。因此,不少工程師在此次論壇中非常關(guān)注抑制電磁干擾的問(wèn)題。例如,無(wú)錫祥生醫(yī)學(xué)影像有限責(zé)任公司的舒劍表示,在EMC測(cè)試中發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的諧波超標(biāo)十分嚴(yán)重,請(qǐng)問(wèn)是不是要對(duì)使用到時(shí)鐘信號(hào)的IC的電源引腳做特殊處理,目前只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設(shè)計(jì)中還有需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?對(duì)此,李寶龍指出,EMC的三要素為輻射源,傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導(dǎo)。所以要抑制諧波,首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導(dǎo)方式傳播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。李寶龍也在回答WHITE網(wǎng)友的問(wèn)題時(shí)指出,濾波是解決EMC通過(guò)傳導(dǎo)途徑輻射的一個(gè)好辦法,除此之外,還可以從干擾源和受害體方面入手考慮。干擾源方面,試著用示波器檢查一下信號(hào)上升沿是否太快,存在反射或Overshoot、undershoot或ringing,如果有,可以考慮匹配;另外盡量避免做50%占空比的信號(hào),因?yàn)檫@種信號(hào)沒(méi)有偶次諧波,高頻分量更多。受害體方面,可以考慮包地等措施。RF布線是選擇過(guò)孔還是打彎布線對(duì)此,李寶龍指出,分析RF電路的回流路徑,與高速數(shù)字電路中信號(hào)回流不太一樣。二者有共同點(diǎn),都是分布參數(shù)電路,都是應(yīng)用Maxwell方程計(jì)算電路的特性。但射頻電路是模擬電路,有電路中電壓V=V(t)、電流I=I(t)兩個(gè)變量都需要進(jìn)行控制,而數(shù)字電路只關(guān)注信號(hào)電壓的變化V=V(t)。因此,在RF布線中,除了考慮信號(hào)回流外,還需要考慮布線對(duì)電流的影響。即打彎布線和過(guò)孔對(duì)信號(hào)電流有沒(méi)有影響。此外,大多數(shù)RF板都是單面或雙面PCB,并沒(méi)有完整的平面層,回流路徑分布在信號(hào)周?chē)鱾€(gè)地和電源上,仿真時(shí)需要使用3D場(chǎng)提取工具分析,這時(shí)候打彎布線和過(guò)孔的回流需要具體分析;高速數(shù)字電路分析一般只處理有完整平面層的多層PCB,使用2D場(chǎng)提取分析,只考慮在相鄰平面的信號(hào)回流,過(guò)孔只作為一個(gè)集總參數(shù)的R-L-C處理。

proteus中pcb怎么底層布線

在Proteus中進(jìn)行PCB底層布線的步驟如下:

1.在Schematic中完成電路圖的設(shè)計(jì)和元件布局。

2.在Schematic中選擇Tools->GenerateNetlist,生成Netlist文件。

3.在Proteus的PCB編輯器中,選擇File->ImportNetlist,導(dǎo)入Netlist文件。

4.在PCB編輯器中進(jìn)行元件布局,可以通過(guò)拖拽和旋轉(zhuǎn)元件來(lái)完成布局。

5.在PCB編輯器中進(jìn)行連線,可以使用自動(dòng)布線或手動(dòng)布線的方式來(lái)完成連線。

6.在PCB編輯器中進(jìn)行底層布線,可以使用手動(dòng)布線的方式來(lái)完成。

7.在完成底層布線后,可以進(jìn)行反向注釋和設(shè)計(jì)規(guī)則檢查等操作,確保PCB設(shè)計(jì)符合要求。

8.最后,將PCB設(shè)計(jì)導(dǎo)出為Gerber文件,以便進(jìn)行生產(chǎn)制造。

需要注意的是,在進(jìn)行底層布線時(shí),應(yīng)該盡可能地減少信號(hào)線的長(zhǎng)度和交叉,以避免信號(hào)干擾和串?dāng)_。同時(shí),還需要注意電源和地線的布線,確保它們的路徑盡可能短且寬度足夠。

大家在設(shè)計(jì)pcb的時(shí)候采用自動(dòng)布線

PCB設(shè)計(jì)軟件中,大多有這個(gè)自動(dòng)布線功能,很多人覺(jué)得這個(gè)功能很神奇!特別是對(duì)于新手來(lái)說(shuō),這個(gè)太爽了,他可以自動(dòng)布局,自動(dòng)布線。只要導(dǎo)入網(wǎng)表,點(diǎn)一下按扭就在屏幕上看到線條像蛇一樣的在穿梭,不用幾分鐘就布好了。

但我建議你放棄這個(gè)自動(dòng)布局布線,雖然現(xiàn)在都在說(shuō)人工智能,但到現(xiàn)在來(lái)看,沒(méi)有一家PCB設(shè)計(jì)軟件公司的自動(dòng)布局,自動(dòng)布線能完全代替PCB設(shè)計(jì)師的工作。很多PCB板自動(dòng)布局,自動(dòng)布線出來(lái)的都是沒(méi)有用的,都是需要手工再修改,很麻煩,不如手工的好

對(duì)于一些簡(jiǎn)單的PCB板

如果你對(duì)PCB板性能,美觀方面沒(méi)有要求的,你就用自動(dòng)布線。布局是絕對(duì)不能自動(dòng)布局的。如下圖所示,

這都是簡(jiǎn)單的單片機(jī)電路,這種電路要求不高,沒(méi)有太多的要求,只要電源,地加粗就可以。你想懶一點(diǎn),布局先手工布好,布線時(shí)可以采用自動(dòng)布線。布好后,電源,地線稍微注意一下,加粗就可以。

其實(shí)像這種簡(jiǎn)單的板,手工布線也就不用幾小時(shí)就能布好了??斓?,2小時(shí)就布好。而且又美觀性能又好,干嘛要去用自動(dòng)布線,還是你一個(gè)“懶”在作崇。

對(duì)于復(fù)雜的,有特殊要求的PCB板

但是對(duì)于一些復(fù)雜的電路板,而且還有一些特殊要求的,比如阻抗要求,等長(zhǎng)要求,串?dāng)_線距要求,安規(guī)要求,射頻要求等等,這些要求雖然也可在軟件中設(shè)置一下,但機(jī)器永遠(yuǎn)代替不了人,在PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域,至少是還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出這樣的設(shè)計(jì)軟件代替PCB設(shè)計(jì)工程師。

自動(dòng)布線布出來(lái)的PCB圖肯定是不能用,還是要重新修改一下,修改好需要的時(shí)間以及性能質(zhì)量還不如從頭開(kāi)始手工布線。因?yàn)樽詣?dòng)布局布線出來(lái)的很多線都全部刪除重布。如下圖所示

上圖有BGA芯片,有一些數(shù)據(jù)信號(hào)之類(lèi)的,這些都是有要求的,不是說(shuō)布通就可以。你即使設(shè)置了規(guī)則,但機(jī)器還是找不到最佳的布線策略。如果你運(yùn)用自動(dòng)布線,規(guī)則設(shè)置了一大堆,規(guī)則多了,自動(dòng)布線的時(shí)間就長(zhǎng)了。

等了半天,自動(dòng)布線布出來(lái)了,呈現(xiàn)出來(lái)不是你想要的,你會(huì)看到有更好的布線策略,又要重新改。有些可能會(huì)大改動(dòng),不如全刪掉,再手工重新布,得不償失。

結(jié)論

所以我還是建議所有PCB板你都不要采用自動(dòng)布線,機(jī)器永遠(yuǎn)沒(méi)有人聰明。想性能好,又美觀,大家都采用人工布線。對(duì)于高手,沒(méi)有人采用自動(dòng)布線,提及自動(dòng)布線的都差不多是一些新人。

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