自最初開始設計 PCB 以來，約束一直是定義成品物理電路板所必要的元素。尺寸和銅重量是最早的約束。而現在，高速的設計對電子設備的諸多參數有約束要求，尤其是差分對。

定義約束的目的在于盡可能多地消除錯誤來源，即消除那些需要設計返工的錯誤。而且，設計錯誤發現得越晚，返工成本就會越高。理想狀況下，“設計即正確”的方法可使約束得到嚴格遵守，從而在設計過程中消除錯誤的可能性。但事實上，盡早驗證信號完整性對確保滿足所有約束至關重要。

設計不佳的用戶界面往往是令約束設置既繁瑣又耗時的原因之一。必須打開多個窗口，而且無法一次看到所有約束，這種設置方式往往令人暈頭轉向，極易出錯，而且迫使用戶一次只能手動更新一項約束。

更多如Mentor Graphics PADS 產品等更為現代化的設計工具，均使用基于電子表格的方法簡化了導入和評審約束的操作，相比基于對話框的傳統方法具有明顯的優勢。

圖 1：約束管理可能非常復雜，尤其在使用基于對話框的傳統環境時。PADS 所使用的基于電子表格的方法簡化了整個過程

利用強大的電子表格編輯功能（例如，多行/多列復制/粘貼和自動填充），可以快速導入或修改大量約束值。通過打開 PADS Constraint Manager 的兩個實例，允許將約束值從一個項目復制到另一個項目，從而提供約束復用功能。

約束規范

一個特定的設計項目可能包含多個有用或無用的約束。常用的設計約束如下：

A.差分對約束包括：走線寬度、差分間距和最大分隔距離。最大分隔距離是一項層相關的約束，指定了走線在違反差分間距值的情況下能夠并行布線的長度。

圖 2：差分對約束

B.拓撲約束限制特定網絡的布線模式。它們用于控制布線結構以及對網絡分支（管腳對）施加長度限制。拓撲類型和最大支線長度是兩類常見約束。拓撲類型可以不針對布線設置任何限制，或者以規定的方式限制布線。

最大支線長度約束應用于使用受約束的拓撲的網絡類型。它限制了由鄰近網絡分支共用的走線長度。兩項約束均可在約束類級別指定，或在單獨的網絡上加以覆蓋。

C.長度約束針對網絡和網絡分支的布線長度施加限制，包括最小長度、最大長度和匹配長度。最小和最大長度約束可分配給約束類、單獨的網絡或單獨的網絡分支（管腳對）。

要定義差分對的匹配長度約束，需要使用匹配長度組。此方法針對組成員的相對長度設定限制，即任意兩個組成員之間的長度差不得超過指定的容差值。匹配長度組可能包含網絡或網絡分支（管腳對）。不允許在一個組內混合網絡和管腳對。

D.布線約束針對布線層、過孔使用和走線寬度施加限制。布線約束在網絡類級別定義，并應用于網絡類中的所有網絡。它們對布線層的使用、布線允許的過孔類型以及允許的走線寬度范圍施加限制。

圖 3：此份關于 Mentor Graphics PADS Standard 的樣例電子表格視圖顯示了可為具有自定義拓撲的單獨網絡分支指定的約束類型。此處顯示了匹配長度限制和支線長度違規

E.間距約束定義了特定布線層上兩個布線對象（例如走線、焊盤和銅皮區域）邊緣之間允許的最小間距。

F.電源網絡約束——諸如 PADS 之類的工具會基于預定義的標準名稱（例如 GND、VCC、+5V、-12V 等）自動識別電源網絡。

按類分組

在設計流程的早期階段對網絡類和約束類進行正確的分組和定義，可顯著簡化約束的定義和管理。分組約束可提高 PCB 設計效率，縮短設計時間，以及最終節省 PCB 設計成本。

差分對是由實施差分信號的兩個物理網絡構成的組。隨著差分對數量的增加，一次定義一個差分對的做法變得極為繁瑣。而自動化可快速、輕松地創建差分對。網絡名稱通常遵循模式名稱。使用這些模式查找您想要分配為差分對的網絡名稱。隨即顯示建議的差分對列表；取消選中您不想分配的匹配項。

對于差分對，可以定義層相關的差分對間距。網絡類用于組織和加快具有類似特征的網絡的布線約束定義。對于網絡類，您可以定義允許布線的層、這些層對應的走線寬度范圍，以及網絡類中的網絡所允許的過孔類型。

約束類用于組織和加快具有類似電氣和時序屬性的網絡的長度、拓撲和其他約束定義。盡管分配給約束類的約束會自動應用于類中的所有網絡，但也可以為單獨的網絡、管腳對和差分對自定義特殊的約束值。

圖 4：利用 PADS 的約束類，無需為單獨的網絡創建長度和拓撲約束

違規

傳統上，約束違規是在您的 PCB 設計工具中執行檢查和評審。PADS 工具支持在 PCB 設計環境或在約束管理環境內查看約束違規。通過在定義約束的環境內查看違規，工程師和設計人員可采用類似的方法訪問此過程，這對工作流而言也更為自然。

查看并分析違規可使工程師在發現違規后即刻做出糾正。這是至關重要的一步，因為隨著設計的進一步執行，修復問題所花費的成本會變得更高。通過在設計工具內查看違規，錯誤可在最短的時間內以最低的成本得到修復。

總結

約束管理應專為滿足設計人員的日常工作過程需求而設計，具有直觀、快速和簡易的特點。采用統一的方法可確保實現“設計即正確”方法，并且消除在原理圖與 PCB 設計環境中使用單獨的約束管理工具所造成的錯誤。整個流程期間所有約束應同步并可訪問。Mentor Graphics PADS 是約束驅動型 PCB 設計的理想工具。