Die toenemende kompleksiteit van PCB ontwerpoorwegings, soos klok, dwarsoorspraak, impedansie, opsporing en vervaardigingsprosesse, dwing ontwerpers dikwels om baie uitleg-, verifikasie- en onderhoudswerk te herhaal. Die parameterbeperkingsredakteur kodifiseer hierdie parameters in formules om ontwerpers te help om hierdie soms teenstrydige parameters beter te hanteer tydens ontwerp en vervaardiging.

In die afgelope jaar het die uitleg en routingvereistes van die PCB ingewikkelder geraak, en die aantal transistors in geïntegreerde stroombane het toegeneem soos voorgeskryf deur Moore’s Law, wat toestelle vinniger en elke pols korter maak tydens die stygtyd, sowel as die aantal penne – dikwels 500 tot 2,000 XNUMX. Dit alles veroorsaak probleme met digtheid, klok en oorspraak tydens die ontwerp van ‘n PCB.

‘N Paar jaar gelede het die meeste PCBS slegs ‘n handjievol’ kritieke ‘nodes (Nets) gehad, tipies gedefinieer as beperkings op impedansie, lengte en speling. PCB-ontwerpers sal hierdie roetes handmatig lei en dan sagteware gebruik om grootskaalse routing van die hele kring te outomatiseer. Vandag se PCBS het dikwels 5,000 of meer nodusse, waarvan meer as 50% kritiek is. As gevolg van die tyd tot markdruk, is handbedrading tans nie moontlik nie. Boonop het die aantal kritieke knope nie net toegeneem nie, maar die beperkings op elke knoop het ook toegeneem.

Hierdie beperkings is hoofsaaklik te wyte aan die korrelasieparameters en ontwerpvereistes van meer en meer kompleks, byvoorbeeld, die twee lineêre interval kan afhang van ‘n en knoopspanning en materiaal van die printplaat is verwante funksies, digitale IC -stygingstyd verminder hoë spoed en lae kloksnelheid kan die ontwerp beïnvloed as gevolg van vinniger polsslag en om ‘n korter tyd vas te stel en te handhaaf, Boonop, as ‘n belangrike deel van die totale vertraging van die ontwerp van hoëspoedkringbane, is vertraging in onderlinge verbindings ook baie belangrik vir lae-spoedontwerp.

Sommige van hierdie probleme sou makliker wees om op te los as planke groter was, maar die neiging is in die teenoorgestelde rigting. As gevolg van die vereistes van onderlinge verbindingsvertraging en ‘n hoëdigtheidspakket, word die printplaat al hoe kleiner, sodat die ontwerp van ‘n hoë digtheidskring verskyn en dat die reëls van die miniaturiseringsontwerp gevolg moet word. Verminderde stygingstye gekombineer met hierdie geminiaturiseerde ontwerpreëls maak oorloë-geraas ‘n al hoe groter probleem, en balrooster-rye en ander hoëdigtheidspakkies vererger self kruising, skakelruis en grondstoot.

Vaste beperkings wat bestaan

Die tradisionele benadering tot hierdie probleme is om elektriese en prosesvereistes om te sit in vaste beperkingsparameters deur ervaring, standaardwaardes, getalletabelle of berekeningsmetodes. Byvoorbeeld, ‘n ingenieur wat ‘n stroombaan ontwerp, kan eers ‘n nominale impedansie bepaal en dan ‘n nominale lynwydte ‘skat’ om die gewenste impedansie te bereik op grond van die finale prosesvereistes, of ‘n berekeningstabel of rekenkundige program gebruik om interferensie te toets en dan te werk die lengtebeperkings uit.

Hierdie benadering vereis gewoonlik dat ‘n stel empiriese data ontwerp is as ‘n basiese riglyn vir PCB -ontwerpers, sodat hulle hierdie data kan benut by die ontwerp met outomatiese uitleg- en routinghulpmiddels. Die probleem met hierdie benadering is dat empiriese data ‘n algemene beginsel is, en meestal is dit korrek, maar soms werk dit nie of lei dit tot verkeerde resultate.

Kom ons gebruik die voorbeeld om die impedansie hierbo te bepaal om die fout te sien wat hierdie metode kan veroorsaak. Faktore wat verband hou met impedansie sluit in die diëlektriese eienskappe van die plaatmateriaal, die hoogte van die koperfoelie, die afstand tussen die lae en die grond-/kraglaag en die lynwydte. Aangesien die eerste drie parameters oor die algemeen deur die produksieproses bepaal word, gebruik ontwerpers gewoonlik lynwydte om die impedansie te beheer. Aangesien die afstand van elke lynlaag tot die grond- of kraglaag anders is, is dit duidelik ‘n fout om dieselfde empiriese data vir elke laag te gebruik. Dit word vererger deur die feit dat die vervaardigingsproses of printplaatkenmerke wat tydens ontwikkeling gebruik word, te eniger tyd kan verander.

Hierdie probleme word meestal in die prototipe produksiestadium blootgelê, maar die algemene is om die probleem uit te vind deur middel van die herstel of herontwerp van die bord om die ontwerp van die bord op te los. Die koste hiervan is hoog, en regstellings veroorsaak dikwels ekstra probleme wat verdere ontfouting verg, en die verlies aan inkomste as gevolg van vertraagde bemarkingstyd is veel meer as die koste van ontfouting.Byna elke elektroniese vervaardiger staar hierdie probleem in die gesig, wat uiteindelik die gevolg is van die onvermoë van tradisionele PCB -ontwerpsagteware om tred te hou met die huidige huidige vereistes vir elektriese prestasie. Dit is nie so eenvoudig soos empiriese data oor meganiese ontwerp nie.

Wat kan gebruik word om PCB -ontwerp te beperk?

Oplossing: Beperk parameters

Tans probeer ontwerpersagtewareverkopers hierdie probleem oplos deur parameters by te voeg tot beperkings. Die mees gevorderde aspek van hierdie benadering is die vermoë om meganiese spesifikasies te spesifiseer wat verskillende interne elektriese eienskappe volledig weerspieël. Sodra dit in die PCB -ontwerp opgeneem is, kan die ontwerp sagteware hierdie inligting gebruik om die outomatiese uitleg en routing -instrument te beheer.

As die daaropvolgende produksieproses verander, hoef dit nie herontwerp te word nie. Die ontwerpers werk eenvoudig die proseskenmerkparameters op, en die relevante beperkings kan outomaties verander word. Die ontwerper kan dan DRC (ontwerpreëlkontrole) uitvoer om te bepaal of die nuwe proses enige ander ontwerpreëls oortree en om uit te vind watter aspekte van die ontwerp verander moet word om alle foute reg te stel.

Beperkings kan ingevoer word in die vorm van wiskundige uitdrukkings, insluitend konstantes, verskillende operateurs, vektore en ander ontwerpbeperkings, wat ontwerpers ‘n parametermatige reëlgedrewe stelsel bied. Beperkings kan selfs as opsoekstabelle ingevoer word, gestoor in ‘n ontwerplêer op ‘n PCB of skematies. PCB -bedrading, ligging van koperfoelie en uitleggereedskap volg die beperkings wat deur hierdie toestande gegenereer word, en DRC verifieer dat die hele ontwerp aan hierdie beperkings voldoen, insluitend lynwydte, spasiëring en ruimtevereistes soos oppervlakte- en hoogtebeperkings.

Hiërargiese bestuur

Een van die belangrikste voordele van parameterbeperkings is dat hulle gegradeer kan word. Die globale lynwydte -reël kan byvoorbeeld as ‘n ontwerpbeperking in die hele ontwerp gebruik word. Sommige streke of nodusse kan hierdie beginsel natuurlik nie kopieer nie, sodat die beperking op hoër vlak omseil kan word en die beperking op die laer vlak in die hiërargiese ontwerp aangeneem kan word. Parametric Constraint Solver, ‘n Constraint -redakteur van ACCEL Technologies, het ‘n totaal van 7 vlakke:

1. Ontwerp beperkings vir alle voorwerpe wat geen ander beperkings het nie.

2. Hiërargiebeperkings, toegepas op voorwerpe op ‘n sekere vlak.

3. Node tipe beperking geld vir alle nodusse van ‘n sekere tipe.

4. Nodebeperking: geld vir ‘n knoop.

5. Interklasbeperking: dui die beperking tussen nodes van twee klasse aan.

6. Ruimtelike beperking, toegepas op alle toestelle in ‘n ruimte.

7. Toestelbeperkings, toegepas op ‘n enkele toestel.

Die sagteware volg verskillende ontwerpbeperkings van individuele toestelle tot die volledige ontwerpreëls, en toon die toepassingsvolgorde van hierdie reëls in die ontwerp deur middel van grafika.

Voorbeeld 1: Lynwydte = F (impedansie, laagafstand, diëlektriese konstante, koperfoeliehoogte). Hier is ‘n voorbeeld van hoe geparameteriseerde beperkings as ontwerpreëls gebruik kan word om impedansie te beheer. Soos hierbo genoem, is impedansie ‘n funksie van diëlektriese konstante, afstand tot die naaste lynlaag, breedte en hoogte van koperdraad. Aangesien die impedansie wat deur die ontwerp vereis word, bepaal is, kan hierdie vier parameters willekeurig as relevante veranderlikes beskou word om die impedansieformule te herskryf. In die meeste gevalle kan ontwerpers slegs lynwydte beheer.

As gevolg hiervan is die beperkings op lynwydte funksies van impedansie, diëlektriese konstante, afstand tot die naaste lynlaag en hoogte van die koperfoelie. As die formule gedefinieer word as ‘n hiërargiese beperking en die parameters van die vervaardigingsproses as ‘n beperking op ontwerpvlak, pas die sagteware die lynwydte outomaties aan om te vergoed wanneer die ontwerpte lynlaag verander. As die ontwerpte bord in ‘n ander proses vervaardig word en die koperfoeliehoogte verander word, kan die relevante reëls op die ontwerpvlak outomaties herbereken word deur die parameters van die koperfoeliehoogte te verander.

Voorbeeld 2: Toestelinterval = Maks (standaardinterval, F (toestelhoogte, detectiehoek).Die voor die hand liggende voordeel van die gebruik van beide parameterbeperkings en die ontwerpreëlkontrole is dat die parameterbenadering draagbaar is en gemonitor word wanneer ontwerpveranderings plaasvind. Hierdie voorbeeld toon hoe apparaatafstand kan bepaal word deur proseskenmerke en toetsvereistes. Die formule hierbo toon aan dat die afstand tussen toestelle ‘n funksie is van die toestelhoogte en opsporingshoek.

Die detectiehoek is gewoonlik ‘n konstante vir die hele bord, sodat dit op ontwerpvlak gedefinieer kan word. As u na ‘n ander masjien kyk, kan die hele ontwerp eenvoudig opgedateer word deur nuwe waardes op die ontwerpvlak in te voer. Nadat die parameters van die nuwe masjienprestasie ingevoer is, kan die ontwerper weet of die ontwerp haalbaar is deur eenvoudig die DRK uit te voer om te kontroleer of die spasiëring van die toestel in stryd is met die nuwe spasiewaarde, wat baie makliker is as om te analiseer, reg te stel en dan harde berekeninge te doen volgens aan die nuwe afstandsvereistes.

Wat kan gebruik word om PCB -ontwerp te beperk?

Voorbeeld 3: komponentuitleg,Benewens die organisering van ontwerpvoorwerpe en beperkings, kan ontwerpreëls ook gebruik word vir die uitleg van komponente, dit wil sê, dit kan opspoor waar toestelle geplaas moet word sonder om foute te veroorsaak op grond van beperkings. Dit word in figuur 1 beklemtoon om aan fisiese beperkings te voldoen (soos die interval en die rand van die bordspasiëring en die toestel), die gebied van die toestelle; figuur 2 se hoogtepunte is om aan die elektriese beperkte apparaatplasingsareas te voldoen, soos die maksimum lynlengte, figuur 3 toon slegs die gebied van ruimtebeperking, uiteindelik is figuur 4 die kruising van die eerste drie dele van die prent, dit is die effektiewe oppervlakte -uitleg, Toestelle in hierdie streek kan aan alle beperkings voldoen.

Wat kan gebruik word om PCB -ontwerp te beperk?

In werklikheid kan die opwekking en herbruikbaarheid van modulasies aansienlik verbeter word op modulêre wyse. Nuwe uitdrukkings kan gegenereer word deur te verwys na die beperkingsparameters van verskillende lae in die vorige fase, byvoorbeeld, die lynwydte van die boonste laag hang af van die afstand van die boonste laag en die hoogte van die koperdraad, en die veranderlikes Temp en Diel_Konstante in die ontwerpvlak. Let daarop dat ontwerpreëls in dalende volgorde vertoon word, en die verandering van ‘n hoër vlak beperk onmiddellik alle uitdrukkings wat na die beperking verwys.

Wat kan gebruik word om PCB -ontwerp te beperk?

Ontwerp hergebruik en dokumentasie

Parametriese beperkings kan nie net die aanvanklike ontwerpproses aansienlik verbeter nie, en die hergebruik van ingenieurswisseling en ontwerp kan meer nuttig wees; draai na ander projekte kan stadig vergeet. Beperkingsdokumente dokumenteer die reëls vir elektriese prestasie wat tydens die ontwerpproses gevolg moet word, en bied ander mense die geleentheid om die ontwerpers se bedoelings te verstaan, sodat hierdie reëls maklik op nuwe vervaardigingsprosesse toegepas kan word of volgens die vereistes vir elektriese prestasie verander kan word. Toekomstige multiplexers kan ook die presiese ontwerpreëls ken en veranderings aanbring deur nuwe prosesvereistes in te voer sonder om te raai hoe lynwydtes verkry is.

Hierdie artikel gevolgtrekking

Die parameterbeperkingsredakteur vergemaklik die uitleg en routering van die PCB onder multidimensionele beperkings, en laat vir die eerste keer outomatiese routingsagteware en ontwerpreëls volledig kontroleer teen komplekse elektriese en prosesvereistes, eerder as om net te vertrou op ervaring of eenvoudige ontwerpreëls wat van min nut. Die resultaat is ‘n ontwerp wat ‘n eenmalige sukses kan behaal, wat die ontfouting van prototipe kan verminder of selfs uitskakel.