What can be used to constrain PCB design？

እየጨመረ የመጣው ውስብስብነት ዲስትሪከት design considerations, such as clock, cross talk, impedance, detection, and manufacturing processes, often forces designers to repeat a lot of layout, verification, and maintenance work. የግቤት ገደቡ አርታኢ በዲዛይን እና በምርት ጊዜ ዲዛይተሮች እነዚህን አንዳንድ ጊዜ የሚቃረኑ መለኪያዎች በተሻለ ሁኔታ እንዲቋቋሙ ለማገዝ እነዚህን መለኪያዎች ወደ ቀመሮች ይመድባል።

ከቅርብ ዓመታት ወዲህ የፒ.ሲ.ቢ አቀማመጥ እና የማዞሪያ መስፈርቶች በጣም የተወሳሰቡ ሲሆኑ በተዋሃዱ ወረዳዎች ውስጥ የ “ትራንዚስተሮች” ብዛት በሙር ሕግ እንደተነገረው ጨምሯል ፣ ይህም መሣሪያዎችን ፈጣን እና እያንዳንዱ የልብ ምት በሚነሳበት ጊዜ አጭር ፣ እንዲሁም የፒን ቁጥሮችን በመጨመር ነው። – ብዙ ጊዜ ከ 500 እስከ 2,000። ፒሲቢን ሲቀረጹ ይህ ሁሉ ጥግግት ፣ ሰዓት እና የክርክር ችግሮችን ይፈጥራል።

ከጥቂት ዓመታት በፊት ፣ አብዛኛዎቹ ፒ.ሲ.ኤስ.ዎች በጥቂቱ “ወሳኝ” አንጓዎች (መረቦች) ብቻ ነበሩ ፣ በተለይም በግድየለሽነት ፣ ርዝመት እና በማፅዳት ላይ ገደቦች ተደርገዋል። የፒሲቢ ዲዛይነሮች እነዚህን መንገዶች በእጃቸው ይመራሉ እና ከዚያ የመላውን ወረዳ መጠነ-ሰፊ መስመሮችን በራስ-ሰር ለማድረግ ሶፍትዌርን ይጠቀማሉ። የዛሬው ፒሲቢኤስ ብዙውን ጊዜ 5,000 ወይም ከዚያ በላይ አንጓዎች አሉት ፣ ከ 50% በላይ የሚሆኑት ወሳኝ ናቸው። Due to the time to market pressure, manual wiring is not possible at this point. Moreover, not only has the number of critical nodes increased, but the constraints on each node have also increased.

These constraints are mainly due to the correlation parameters and design requirements of more and more complex, for example, the two linear interval may depend on an and node voltage and circuit board materials are related functions, digital IC rise time decreases of high speed and low clock speed can influence the design, due to pulse faster and to establish and maintain a shorter time, In addition, as an important part of the total delay of high-speed circuit design, interconnect delay is also very important for low-speed design.

ቦርዶች ትልቅ ቢሆኑ ከእነዚህ ችግሮች መካከል አንዳንዶቹ ለመፍታት ቀላል ይሆናሉ ፣ ግን አዝማሚያው በተቃራኒ አቅጣጫ ነው። በግንኙነት መዘግየት እና በከፍተኛ ጥግግት ጥቅል መስፈርቶች ምክንያት የወረዳ ሰሌዳው እየቀነሰ እና እየቀነሰ በመምጣቱ ፣ ስለዚህ ከፍተኛ ጥግግት የወረዳ ዲዛይን ይታያል ፣ እና የአነስተኛ ዲዛይን ንድፍ ህጎች መከተል አለባቸው። Reduced rise times combined with these miniaturized design rules make crosstalk noise an increasingly prominent problem, and ball grid arrays and other high-density packages themselves exacerbate crosstalk, switching noise, and ground bounce.

ያሉ ቋሚ ገደቦች

ለእነዚህ ችግሮች ባህላዊው አቀራረብ በኤሌክትሪክ እና በሂደት መስፈርቶችን ወደ ቋሚ የመገደብ መለኪያዎች በመተርጎም በተሞክሮ ፣ በነባሪ እሴቶች ፣ በቁጥር ሰንጠረ ,ች ወይም በስሌት ዘዴዎች መተርጎም ነው። ለምሳሌ ፣ ወረዳውን የሚቀርፅ አንድ መሐንዲስ በመጀመሪያ ደረጃ የተገመተውን (impedance) ሊወስን ይችላል ፣ ከዚያም በመጨረሻው የሂደት መስፈርቶች ላይ በመመርኮዝ የሚፈለገውን እንቅፋትን ለማሳካት ደረጃ የተሰጠውን የመስመር ስፋት “ይገምታል” ፣ ወይም ጣልቃ ገብነትን ለመፈተሽ የስሌት ሰንጠረዥ ወይም የሂሳብ መርሃ ግብር ይጠቀሙ። የርዝመት ገደቦችን ማውጣት።

This approach typically requires a set of empirical data to be designed as a basic guideline for PCB designers so that they can leverage this data when designing with automatic layout and routing tools. የዚህ አቀራረብ ችግር ተጨባጭ መረጃ አጠቃላይ መርህ ነው ፣ እና ብዙ ጊዜ ትክክል ናቸው ፣ ግን አንዳንድ ጊዜ አይሰሩም ወይም ወደ የተሳሳተ ውጤት አያመሩ።

ይህ ዘዴ ሊያስከትል የሚችለውን ስህተት ለማየት ከላይ ያለውን impedance የመወሰን ምሳሌ እንጠቀም። ከ impedance ጋር የተዛመዱ ምክንያቶች የቦርዱ ቁሳቁስ የዲኤሌክትሪክ ባህሪዎች ፣ የመዳብ ፎይል ቁመት ፣ በንብርብሮች እና በመሬት/የኃይል ንብርብር እና በመስመሩ ስፋት መካከል ያለው ርቀት ያካትታሉ። የመጀመሪያዎቹ ሶስት መመዘኛዎች በአጠቃላይ በምርት ሂደቱ የሚወሰኑ በመሆናቸው ዲዛይነሮች ብዙውን ጊዜ ግጭትን ለመቆጣጠር የመስመር ስፋትን ይጠቀማሉ። Since the distance from each line layer to the ground or power layer is different, it is clearly a mistake to use the same empirical data for each layer. This is compounded by the fact that the manufacturing process or circuit board characteristics used during development can change at any time.

አብዛኛውን ጊዜ እነዚህ ችግሮች በፕሮቶታይፕ ምርት ደረጃ ውስጥ ይጋለጣሉ ፣ አጠቃላይ የቦርዱን ንድፍ ለመፍታት በወረዳ ቦርድ ጥገና ወይም እንደገና ዲዛይን በኩል ችግሩን ማወቅ ነው። The cost of doing so is high, and fixes often create additional problems that require further debugging, and the loss of revenue due to delayed time to market far exceeds the cost of debugging.Almost every electronics manufacturer faces this problem, which ultimately boils down to the inability of traditional PCB design software to keep up with the realities of current electrical performance requirements. It is not as simple as empirical data on mechanical design.

የ PCB ዲዛይን ለመገደብ ምን ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል?

መፍትሔው – ገደቦችን ይለኩ

በአሁኑ ጊዜ የዲዛይን ሶፍትዌር አቅራቢዎች ወደ ገደቦች ግቤቶችን በማከል ይህንን ችግር ለመፍታት ይሞክራሉ። የዚህ አቀራረብ እጅግ የላቀ ገጽታ የተለያዩ የውስጥ የኤሌክትሪክ ባህሪያትን ሙሉ በሙሉ የሚያንፀባርቁ ሜካኒካዊ ዝርዝሮችን የመጥቀስ ችሎታ ነው። እነዚህ በፒሲቢ ዲዛይን ውስጥ ከተካተቱ በኋላ የዲዛይን ሶፍትዌሩ ይህንን መረጃ ተጠቅሞ የራስ -ሰር አቀማመጥን እና የማዞሪያ መሣሪያን ለመቆጣጠር ይችላል።

When the subsequent production process changes, there is no need to redesign. The designers simply update the process characteristic parameters, and the relevant constraints can be changed automatically. ከዚያ አዲሱ ንድፍ ማንኛውንም ሌላ የንድፍ ህጎችን የሚጥስ መሆኑን ለማወቅ እና ሁሉንም ስህተቶች ለማስተካከል የትኞቹ የንድፍ ገጽታዎች መለወጥ እንዳለባቸው ለማወቅ ዲዛይነሩ ከዚያ ዲ.ሲ.ሲ (የዲዛይን ደንብ ፍተሻ) ን ማስኬድ ይችላል።

ገደቦች በሒሳብ መግለጫዎች መልክ ፣ ግቤቶችን ፣ የተለያዩ ኦፕሬተሮችን ፣ ቬክተሮችን እና ሌሎች የንድፍ እገዳዎችን ጨምሮ ፣ ዲዛይነሮችን በመለኪያ ደንብ የሚመራ ስርዓት እንዲኖራቸው ማድረግ ይችላሉ። Constraints can even be entered as look-up tables, stored in a design file on a PCB or schematic. የ PCB ሽቦ ፣ የመዳብ ፎይል አካባቢ ሥፍራ ፣ እና የአቀማመጥ መሣሪያዎች በእነዚህ ሁኔታዎች የተፈጠሩትን ገደቦች ይከተላሉ ፣ እና ዲኤንሲው መስመሩ ስፋት ፣ ክፍተት እና የቦታ መስፈርቶችን እንደ አካባቢ እና ቁመት ገደቦችን ጨምሮ አጠቃላይ ዲዛይኑ ከእነዚህ ገደቦች ጋር የሚስማማ መሆኑን ያረጋግጣል።

ተዋረድ አስተዳደር

የልኬት ገደቦች ዋና ጥቅሞች አንዱ በደረጃ መመደብ መቻላቸው ነው። ለምሳሌ ፣ የአለም አቀፉ የመስመር ስፋት ደንብ በጠቅላላው ዲዛይን ውስጥ እንደ የንድፍ እገዳ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል። በእርግጥ አንዳንድ ክልሎች ወይም አንጓዎች ይህንን መርህ መቅዳት አይችሉም ፣ ስለሆነም የከፍተኛ ደረጃ ገደቡ ሊታለፍ እና በተዋረድ ንድፍ ውስጥ የታችኛው ደረጃ እገዳ ተቀባይነት ሊኖረው ይችላል። ከኤሲሲኤል ቴክኖሎጂዎች የግዴታ አርታኢ ፓራሜትሪክ እገዳ ፈላጊ በድምሩ 7 ደረጃዎች ተሰጥቷል-

1. ሌሎች እገዳዎች ለሌላቸው ዕቃዎች ሁሉ የዲዛይን ገደቦች።

2. ተዋረድ ገደቦች ፣ በተወሰነ ደረጃ ላይ ባሉ ነገሮች ላይ ተተግብረዋል።

3. Node type constraint applies to all nodes of a certain type.

4. Node constraint: applies to a node.

5. በመካከለኛ ደረጃ ውስንነት-በሁለት ክፍሎች አንጓዎች መካከል ያለውን ገደብ ያመለክታል።

6. Spatial constraint, applied to all devices in a space.

7. የመሣሪያ ገደቦች ፣ በአንድ መሣሪያ ላይ ተተግብረዋል።

ሶፍትዌሩ ከግለሰብ መሣሪያዎች እስከ አጠቃላይ የንድፍ ህጎች የተለያዩ የንድፍ ገደቦችን ይከተላል ፣ እና የእነዚህን ደንቦች የትግበራ ቅደም ተከተል በግራፊክስ መንገድ ያሳያል።

Example 1: Line width = F (impedance, layer spacing, dielectric constant, copper foil height). ግትርነትን ለመቆጣጠር የንድፍ ገደቦች እንደ የንድፍ ህጎች እንዴት እንደሚጠቀሙ የሚያሳይ ምሳሌ እዚህ አለ። ከላይ እንደተገለፀው ፣ መከላከያው የዲኤሌክትሪክ ቋሚ ተግባር ፣ በአቅራቢያው ወደሚገኘው የመስመር ንብርብር ፣ ስፋት እና የመዳብ ሽቦ ቁመት ነው። በዲዛይን የሚፈለገው መከላከያው ስለተወሰነ እነዚህ አራት መለኪያዎች የግዴታ ቀመሩን እንደገና ለመፃፍ እንደ አግባብነት ተለዋዋጮች በዘፈቀደ ሊወሰዱ ይችላሉ። በአብዛኛዎቹ ሁኔታዎች ንድፍ አውጪዎች የመስመሩን ስፋት ብቻ መቆጣጠር ይችላሉ።

Because of this, the constraints on line width are functions of impedance, dielectric constant, distance to the nearest line layer, and height of the copper foil. ቀመር እንደ ተዋረድ መገደብ እና የማምረት ሂደት መለኪያዎች እንደ የንድፍ ደረጃ እገዳ ከተገለጸ ፣ የተቀየሰው የመስመር ንብርብር ሲቀየር ለማካካስ ሶፍትዌሩ በራስ-ሰር የመስመር ስፋቱን ያስተካክላል። በተመሳሳይ ፣ የተነደፈው የወረዳ ሰሌዳ በተለየ ሂደት ውስጥ ከተመረተ እና የመዳብ ፎይል ቁመት ከተለወጠ ፣ በዲዛይን ደረጃ ውስጥ ያሉት ተዛማጅ ህጎች የመዳብ ፎይል ቁመት መለኪያዎችን በመለወጥ በራስ -ሰር እንደገና ማስላት ይቻላል።

Example 2: Device interval = Max (default interval, F (device height, detection Angle).የግቤት ገደቦችን እና የንድፍ ደንብ ፍተሻን የመጠቀም ግልፅ ጥቅሙ የንድፍ ለውጦች በሚከሰቱበት ጊዜ የግቤት አካሄዱ ተንቀሳቃሽ እና ክትትል የሚደረግበት ነው። This example shows how device spacing can be determined by process characteristics and test requirements. The formula above shows that device spacing is a function of device height and detection Angle.

የመፈለጊያ አንግል ብዙውን ጊዜ ለጠቅላላው ቦርድ ቋሚ ነው ፣ ስለሆነም በዲዛይን ደረጃ ሊገለፅ ይችላል። በተለየ ማሽን ላይ ሲፈትሹ ፣ በዲዛይን ደረጃ አዲስ እሴቶችን በማስገባት በቀላሉ መላው ንድፍ ሊዘመን ይችላል። አዲሱ የማሽን አፈፃፀም መለኪያዎች ከገቡ በኋላ ዲዛይነሩ የዲ.ሲ.ሲ.ን በቀላሉ በመሮጥ ዲዛይኑ የሚቻል መሆኑን ማወቅ ይችላል ፣ ይህም የመሣሪያው ክፍተት ከአዲሱ ክፍተት ዋጋ ጋር ይጋጫል ፣ ይህም ከመተንተን ፣ ከማረም እና ከዚያ ከባድ ስሌቶችን መሠረት በማድረግ በጣም ቀላል ነው። ወደ አዲሱ ክፍተት መስፈርቶች።

የ PCB ዲዛይን ለመገደብ ምን ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል?

ምሳሌ 3 – የአካል ክፍሎች አቀማመጥ ፣የንድፍ እቃዎችን እና ገደቦችን ከማደራጀት በተጨማሪ የንድፍ ህጎች እንዲሁ ለክፍለ -አቀማመጥ አቀማመጥ ሊያገለግሉ ይችላሉ ፣ ማለትም ፣ በግድቦች ላይ በመመርኮዝ ስህተቶችን ሳያስከትሉ መሣሪያዎችን የት እንደሚቀመጡ ማወቅ ይችላል። በስእል 1 ላይ የደመቀው አካላዊ ገደቦችን (እንደ ክፍተት እና የጠፍጣፋ ክፍተቱ እና የመሣሪያው ጠርዝ) መሳሪያዎችን የቦታ ቦታን ማሟላት ነው ፣ ስእል 2 ድምቀቶች እንደ የኤሌክትሪክ መስመር የተገደበ የመሣሪያ ምደባ ቦታዎችን ማሟላት ነው ፣ እንደ ከፍተኛው የመስመር ርዝመት ፣ ምስል 3 ብቻ ያሳያል የቦታ ውስንነት አካባቢ ፣ በመጨረሻ ፣ ምስል 4 የስዕሉ የመጀመሪያዎቹ ሶስት ክፍሎች መገናኛ ነው ፣ ይህ ውጤታማ የአከባቢ አቀማመጥ ነው ፣ Devices placed in this region can satisfy all constraints.