التعقيد المتزايد لـ PCB 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. يقوم محرر قيود المعلمات بتدوين هذه المعلمات في صيغ لمساعدة المصممين على التعامل بشكل أفضل مع هذه المعلمات المتناقضة أحيانًا أثناء التصميم والإنتاج.

في السنوات الأخيرة ، أصبحت متطلبات تخطيط وتوجيه ثنائي الفينيل متعدد الكلور أكثر تعقيدًا ، وزاد عدد الترانزستورات في الدوائر المتكاملة كما توقع قانون مور ، مما يجعل الأجهزة أسرع وتقصر كل نبضة على طول وقت الارتفاع ، بالإضافة إلى زيادة عدد المسامير. – غالبًا من 500 إلى 2,000. كل هذا يخلق مشاكل الكثافة والساعة والتداخل عند تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

قبل بضع سنوات ، كان لدى معظم الجهاز المركزي للإحصاء الفلسطيني عدد قليل من العقد “الحرجة” (الشبكات) ، والتي تُعرّف عادةً على أنها قيود على الممانعة والطول والتخليص. سيقوم مصممو ثنائي الفينيل متعدد الكلور بتوجيه هذه المسارات يدويًا ثم استخدام البرامج لأتمتة التوجيه واسع النطاق للدائرة بأكملها. غالبًا ما يحتوي الجهاز المركزي للإحصاء الفلسطيني اليوم على 5,000 عقدة أو أكثر ، أكثر من 50٪ منها بالغة الأهمية. 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.

سيكون حل بعض هذه المشكلات أسهل إذا كانت الألواح أكبر ، لكن الاتجاه في الاتجاه المعاكس. نظرًا لمتطلبات تأخير التوصيل البيني والحزمة عالية الكثافة ، أصبحت لوحة الدائرة أصغر وأصغر ، لذلك يظهر تصميم الدوائر عالية الكثافة ، ويجب اتباع قواعد تصميم التصغير. 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.

القيود الثابتة الموجودة

يتمثل النهج التقليدي لهذه المشكلات في ترجمة المتطلبات الكهربائية والمتطلبات العملية إلى معلمات قيود ثابتة من خلال التجربة أو القيم الافتراضية أو جداول الأرقام أو طرق الحساب. على سبيل المثال ، يمكن للمهندس الذي يصمم الدائرة أن يحدد أولاً الممانعة المقدرة ثم “يقدر” عرض الخط المقنن لتحقيق المعاوقة المرغوبة بناءً على متطلبات العملية النهائية ، أو يستخدم جدول حساب أو برنامج حسابي لاختبار التداخل ثم العمل خارج قيود الطول.

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. تكمن مشكلة هذا النهج في أن البيانات التجريبية هي مبدأ عام ، وتكون صحيحة في معظم الأحيان ، لكنها في بعض الأحيان لا تعمل أو تؤدي إلى نتائج خاطئة.

دعنا نستخدم مثال تحديد الممانعة أعلاه لمعرفة الخطأ الذي يمكن أن تسببه هذه الطريقة. تشمل العوامل المتعلقة بالمقاومة الخصائص العازلة لمادة اللوحة ، وارتفاع رقائق النحاس ، والمسافة بين الطبقات وطبقة الأرض / الطاقة ، وعرض الخط. نظرًا لأن المعلمات الثلاثة الأولى يتم تحديدها بشكل عام من خلال عملية الإنتاج ، فعادة ما يستخدم المصممون عرض الخط للتحكم في الممانعة. 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.

في معظم الأوقات ، سيتم الكشف عن هذه المشاكل في مرحلة إنتاج النموذج الأولي ، والعام هو اكتشاف المشكلة من خلال إصلاح لوحة الدوائر أو إعادة تصميمها لحل تصميم اللوحة. تكلفة القيام بذلك عالية ، والإصلاحات غالبًا ما تخلق مشاكل إضافية تتطلب مزيدًا من التصحيح ، وفقدان الإيرادات بسبب تأخير وقت الوصول إلى السوق يتجاوز بكثير تكلفة التصحيح.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.

ما الذي يمكن استخدامه لتقييد تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟

الحل: قم بمعلمة القيود

يحاول بائعو برامج التصميم حاليًا حل هذه المشكلة عن طريق إضافة معلمات إلى القيود. الجانب الأكثر تقدمًا في هذا النهج هو القدرة على تحديد المواصفات الميكانيكية التي تعكس بالكامل الخصائص الكهربائية الداخلية المختلفة. بمجرد دمجها في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، يمكن لبرنامج التصميم استخدام هذه المعلومات للتحكم في التخطيط التلقائي وأداة التوجيه.

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. يمكن للمصمم بعد ذلك تشغيل DRC (فحص قاعدة التصميم) لتحديد ما إذا كانت العملية الجديدة تنتهك أي قواعد تصميم أخرى ولمعرفة جوانب التصميم التي يجب تغييرها لتصحيح جميع الأخطاء.

يمكن إدخال القيود في شكل تعبيرات رياضية ، بما في ذلك الثوابت ، والمشغلين المختلفين ، والمتجهات ، وقيود التصميم الأخرى ، مما يوفر للمصممين نظامًا مبنيًا على قواعد معلمات. Constraints can even be entered as look-up tables, stored in a design file on a PCB or schematic. تتبع أسلاك PCB وموقع منطقة رقائق النحاس وأدوات التخطيط القيود الناتجة عن هذه الشروط ، ويتحقق DRC من أن التصميم بأكمله يتوافق مع هذه القيود ، بما في ذلك عرض الخط والتباعد ومتطلبات المساحة مثل قيود المساحة والارتفاع.

الإدارة الهرمية

تتمثل إحدى الفوائد الرئيسية للقيود ذات المعلمات في إمكانية تصنيفها. على سبيل المثال ، يمكن استخدام قاعدة عرض الخط العام كقيود تصميم في التصميم بأكمله. بالطبع ، لا تستطيع بعض المناطق أو العقد نسخ هذا المبدأ ، لذلك يمكن تجاوز قيود المستوى الأعلى ويمكن اعتماد قيود المستوى الأدنى في التصميم الهرمي. تم إعطاء Parametric Constraint Solver ، محرر قيود من ACCEL Technologies ، ما مجموعه 7 مستويات:

1. قيود التصميم لجميع الكائنات التي ليس لها قيود أخرى.

2. قيود التسلسل الهرمي ، المطبقة على الكائنات عند مستوى معين.

3. ينطبق نوع العقدة القيد على جميع العقد من نوع معين.

4. Node constraint: applies to a node.

5. القيد بين الفئات: يشير إلى القيد بين العقد من فئتين.

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

7. قيود الجهاز ، المطبقة على جهاز واحد.

يتبع البرنامج قيود التصميم المختلفة من الأجهزة الفردية إلى قواعد التصميم بأكملها ، ويظهر ترتيب تطبيق هذه القواعد في التصميم عن طريق الرسومات.

Example 1: Line width = F (impedance, layer spacing, dielectric constant, copper foil height). فيما يلي مثال على كيفية استخدام القيود ذات المعلمات كقواعد تصميم للتحكم في المعاوقة. كما هو مذكور أعلاه ، فإن المعاوقة هي دالة لثابت العزل ، والمسافة إلى أقرب طبقة خط ، وعرض وارتفاع السلك النحاسي. نظرًا لأنه تم تحديد الممانعة المطلوبة حسب التصميم ، يمكن اعتبار هذه المعلمات الأربعة بشكل تعسفي كمتغيرات ذات صلة لإعادة كتابة صيغة المعاوقة. في معظم الحالات ، يمكن للمصممين التحكم في عرض الخط فقط.

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. إذا تم تعريف الصيغة على أنها قيد هرمي ومعلمات عملية التصنيع كقيود على مستوى التصميم ، فسيقوم البرنامج تلقائيًا بضبط عرض الخط للتعويض عندما تتغير طبقة الخط المصممة. وبالمثل ، إذا تم إنتاج لوحة الدائرة المصممة في عملية مختلفة وتغير ارتفاع رقائق النحاس ، يمكن إعادة حساب القواعد ذات الصلة في مستوى التصميم تلقائيًا عن طريق تغيير معلمات ارتفاع رقائق النحاس.

Example 2: Device interval = Max (default interval, F (device height, detection Angle).تتمثل الفائدة الواضحة من استخدام كل من قيود المعلمات وفحص قاعدة التصميم في أن النهج ذي المعلمات قابل للنقل ويتم مراقبته عند حدوث تغييرات في التصميم. 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.

عادة ما تكون زاوية الكشف ثابتة للوحة بأكملها ، لذلك يمكن تحديدها على مستوى التصميم. عند التحقق من جهاز مختلف ، يمكن تحديث التصميم بالكامل ببساطة عن طريق إدخال قيم جديدة على مستوى التصميم. بعد إدخال معلمات أداء الماكينة الجديدة ، يمكن للمصمم معرفة ما إذا كان التصميم ممكنًا ببساطة عن طريق تشغيل DRC للتحقق مما إذا كان تباعد الجهاز يتعارض مع قيمة التباعد الجديدة ، وهو أمر أسهل بكثير من التحليل والتصحيح ثم إجراء الحسابات الصعبة وفقًا لمتطلبات التباعد الجديدة.

ما الذي يمكن استخدامه لتقييد تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟

مثال 3: تخطيط المكون ،بالإضافة إلى تنظيم كائنات التصميم والقيود ، يمكن أيضًا استخدام قواعد التصميم لتخطيط المكونات ، أي يمكنها اكتشاف مكان وضع الأجهزة دون التسبب في أخطاء بناءً على القيود. تم تسليط الضوء في الشكل 1 على تلبية القيود المادية (مثل الفاصل الزمني وحافة تباعد اللوحة والجهاز) منطقة مكان الأجهزة ، يبرز الشكل 2 لتلبية مناطق وضع الجهاز المقيدة بالكهرباء ، مثل الحد الأقصى لطول الخط ، ويظهر الشكل 3 فقط مساحة تقييد المساحة ، أخيرًا ، الشكل 4 هو تقاطع الأجزاء الثلاثة الأولى من الصورة ، هذا هو تخطيط المنطقة الفعال ، Devices placed in this region can satisfy all constraints.

ما الذي يمكن استخدامه لتقييد تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور？

في الواقع ، يمكن أن يؤدي إنشاء قيود بطريقة معيارية إلى تحسين قابلية صيانتها وإعادة استخدامها بشكل كبير. New expressions can be generated by referring to the constraint parameters of different layers in the previous stage, for example, the line width of the top layer depends on the distance of the top layer and the height of the copper wire, and the variables Temp and Diel_Const in the design level. Note that design rules are displayed in descending order, and changing a higher-level constraint immediately affects all expressions that refer to that constraint.

ما الذي يمكن استخدامه لتقييد تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور？

إعادة استخدام التصميم والتوثيق

Parametric constraints, not only can significantly improve the initial design process, and reuse of engineering change and design more useful, the constraint can be used as part of the design, system and documents, if not only in engineer or designer’s mind, so when they turn to other projects may be slowly forget. توثق مستندات التقييد قواعد الأداء الكهربائي الواجب اتباعها أثناء عملية التصميم وتوفر فرصة للآخرين لفهم نوايا المصمم بحيث يمكن تطبيق هذه القواعد بسهولة على عمليات التصنيع الجديدة أو تغييرها وفقًا لمتطلبات الأداء الكهربائي. Future multiplexers can also know the exact design rules and make changes by entering new process requirements without having to guess how line widths were obtained.

This article conclusion

يعمل محرر قيود المعلمات على تسهيل تخطيط PCB والتوجيه في ظل قيود متعددة الأبعاد ، وللمرة الأولى يتيح فحص برامج التوجيه التلقائي وقواعد التصميم بشكل كامل مقابل المتطلبات الكهربائية والعملية المعقدة ، بدلاً من الاعتماد فقط على الخبرة أو قواعد التصميم البسيطة التي هي قليل الاستخدام. The result is a design that can achieve a one-time success, reducing or even eliminating prototype debugging.