Artan mürəkkəblik 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. Parametr məhdudlaşdırma redaktoru, dizaynerlərin dizayn və istehsal zamanı bəzən bu ziddiyyətli parametrlərlə daha yaxşı məşğul olmasına kömək etmək üçün bu parametrləri düsturlara kodlaşdırır.

Son illərdə PCB düzeni və marşrutlaşdırma tələbləri daha da mürəkkəbləşdi və Moore Qanununun proqnozlaşdırdığı kimi inteqral sxemlərdə olan tranzistorların sayı artdı, bu da cihazları daha sürətli və hər bir nəbzi yüksəlmə müddətində qısaldır, həmçinin sancaqlar sayını artırır. – tez -tez 500-2,000. Bütün bunlar bir PCB dizayn edərkən sıxlıq, saat və çarpazlıq problemləri yaradır.

Bir neçə il əvvəl, PCBS -lərin əksəriyyətində empedansa, uzunluğa və boşluğa məhdudiyyət olaraq təyin olunan yalnız bir neçə “kritik” düyün (Nets) vardı. PCB dizaynerləri bu marşrutları əl ilə yönləndirəcək və sonra bütün dövrənin geniş miqyaslı marşrutlaşdırılmasını avtomatlaşdırmaq üçün proqramdan istifadə edəcəklər. Bugünkü PCBS -də tez -tez 5,000% -dən çoxu kritik olan 50 və ya daha çox qovşaq var. Bazar təzyiqinə görə vaxt keçdikcə əllə kabel çəkmək mümkün deyil. Üstəlik, nəinki kritik düyünlərin sayı artdı, həm də hər düyündəki məhdudiyyətlər də artdı.

Bu məhdudiyyətlər daha çox mürəkkəbliyin korrelyasiya parametrləri və dizayn tələblərindən qaynaqlanır, məsələn, iki xətti interval bir düyün gərginliyindən asılı ola bilər və elektron kart materialları əlaqəli funksiyalardır, rəqəmsal IC artım müddəti yüksək sürətlə aşağı saat sürəti, nəbzin daha sürətli olması və daha qısa bir zaman qurmaq və saxlamaq üçün dizaynı təsir edə bilər. Əlavə olaraq, yüksək sürətli sxem dizaynının ümumi gecikməsinin əhəmiyyətli bir hissəsi olaraq, aşağı sürətli dizayn üçün interconnect gecikməsi də çox vacibdir.

Lövhələr daha böyük olsaydı, bu problemlərin bəzilərini həll etmək daha asan olardı, amma tendensiya əks istiqamətdədir. Bağlantı gecikməsi və yüksək sıxlıq paketinin tələblərinə görə, elektron lövhə getdikcə kiçilir, buna görə də yüksək sıxlıqlı dövrə dizaynı görünür və miniatürizasiya dizayn qaydalarına riayət edilməlidir. Bu minyatür dizayn qaydaları ilə birlikdə azalma artımları çarpaz səs-küyü getdikcə daha qabarıq bir problem halına gətirir və top ızgara serialları və digər yüksək sıxlıqlı paketlərin özləri kəsişmə, keçid səs-küyü və yer sıçrayışını daha da artırır.

Mövcud olan sabit məhdudiyyətlər

Bu problemlərə ənənəvi yanaşma, elektrik və proses tələblərini təcrübə, standart dəyərlər, say cədvəlləri və ya hesablama üsulları ilə sabit məhdudiyyət parametrlərinə çevirməkdir. Məsələn, bir dövrə dizayn edən bir mühəndis, əvvəlcə nominal bir empedans təyin edə bilər və sonra son proses tələblərinə əsaslanaraq istənilən empedansı əldə etmək üçün nominal xəttin genişliyini “qiymətləndirə” bilər və ya müdaxiləni yoxlamaq üçün bir hesablama cədvəli və ya arifmetik proqramdan istifadə edə bilər. uzunluq məhdudiyyətlərini aradan qaldırın.

Bu yanaşma, bir qayda olaraq, avtomatik düzülüş və marşrutlaşdırma vasitələri ilə dizayn edərkən bu məlumatlardan istifadə edə bilmələri üçün bir sıra empirik məlumatların PCB dizaynerləri üçün əsas təlimat olaraq hazırlanmasını tələb edir. Bu yanaşmanın problemi, empirik məlumatların ümumi bir prinsip olmasıdır və əksər hallarda düzdür, lakin bəzən işləmir və ya səhv nəticələrə səbəb olur.

Bu metodun səbəb ola biləcəyi səhvi görmək üçün yuxarıdakı empedansın təyin edilməsi nümunəsini istifadə edək. Empedansla əlaqəli amillər, lövhə materialının dielektrik xüsusiyyətlərini, mis folqa hündürlüyünü, təbəqələr ilə torpaq/güc təbəqəsi arasındakı məsafəni və xəttin genişliyini ehtiva edir. İlk üç parametr ümumiyyətlə istehsal prosesi ilə təyin olunduğundan, dizaynerlər ümumiyyətlə empedansı idarə etmək üçün xətt genişliyindən istifadə edirlər. Hər bir xətt qatından yerə və ya güc qatına olan məsafə fərqli olduğundan, hər bir təbəqə üçün eyni empirik məlumatlardan istifadə etmək səhvdir. Bu, inkişaf prosesində istifadə olunan istehsal prosesinin və ya elektron kartın xüsusiyyətlərinin istənilən vaxt dəyişə biləcəyi ilə əlaqədardır.

Çoğu zaman bu problemlər prototip istehsal mərhələsində ortaya çıxacaq, ümumi problemi lövhənin təmiri və ya lövhənin dizaynını həll etmək üçün yenidən dizayn etməklə tapmaqdır. Bunu etmək xərcləri yüksəkdir və düzəlişlər daha çox ayıklama tələb edən əlavə problemlər yaradır və bazara çıxma müddətinin gecikməsi səbəbindən gəlir itkisi, ayıklama xərclərini çox üstələyir.Demək olar ki, hər bir elektronika istehsalçısı bu problemlə üzləşir və nəticədə ənənəvi PCB dizayn proqramının mövcud elektrik performans tələblərinin reallıqlarına uyğun gələ bilməməsindən qaynaqlanır. Mexanik dizayn haqqında empirik məlumatlar qədər sadə deyil.

PCB dizaynını məhdudlaşdırmaq üçün nə istifadə edilə bilər?

Həll yolu: Məhdudiyyətləri parametrləşdirin

Hal -hazırda dizayn proqram təminatçıları məhdudiyyətlərə parametrlər əlavə edərək bu problemi həll etməyə çalışırlar. Bu yanaşmanın ən qabaqcıl tərəfi, müxtəlif daxili elektrik xüsusiyyətlərini tam əks etdirən mexaniki spesifikasiyaları dəqiq müəyyən etmək bacarığıdır. Bunlar PCB dizaynına daxil edildikdən sonra, dizayn proqramı bu məlumatı avtomatik düzülüş və yönləndirmə vasitəsini idarə etmək üçün istifadə edə bilər.

Sonrakı istehsal prosesi dəyişdikdə yenidən dizayn etməyə ehtiyac qalmır. Dizaynerlər sadəcə prosesin xarakterik parametrlərini yeniləyir və müvafiq məhdudiyyətlər avtomatik olaraq dəyişdirilə bilər. Dizayner daha sonra yeni prosesin hər hansı digər dizayn qaydalarını pozub -pozmadığını müəyyən etmək və bütün səhvləri düzəltmək üçün dizaynın hansı aspektlərinin dəyişdirilməli olduğunu öyrənmək üçün DRC (Dizayn Qaydası Yoxlaması) işlədə bilər.

Məhdudiyyətlər sabitlərə, müxtəlif operatorlara, vektorlara və digər dizayn məhdudiyyətləri daxil olmaqla riyazi ifadələr şəklində daxil edilə bilər və bu da dizaynerlərə qayda ilə idarə olunan bir sistem təmin edir. Məhdudiyyətlər hətta bir PCB və ya sxematik bir dizayn sənədində saxlanılan axtarış masaları kimi daxil edilə bilər. PCB naqilləri, mis folqa sahəsinin yeri və layout alətləri bu şərtlərin yaratdığı məhdudiyyətləri izləyir və DRC, bütün dizaynın xətt genişliyi, aralıq və sahə və yüksəklik məhdudiyyətləri kimi yer tələbləri də daxil olmaqla bu məhdudiyyətlərə uyğun olduğunu yoxlayır.

İerarxik idarəetmə

Parametrləşdirilmiş məhdudiyyətlərin əsas üstünlüklərindən biri, onların dərəcələndirilə bilməsidir. Məsələn, qlobal xətt genişliyi qaydası bütün dizaynda bir dizayn məhdudiyyəti olaraq istifadə edilə bilər. Əlbəttə ki, bəzi bölgələr və ya qovşaqlar bu prinsipi kopyalaya bilməz, buna görə də daha yüksək səviyyəli məhdudiyyət atlana bilər və iyerarxik dizayndakı aşağı səviyyəli məhdudiyyət qəbul edilə bilər. ACCEL Technologies -dən bir məhdudiyyət redaktoru olan Parametric Constraint Solver, cəmi 7 səviyyəyə malikdir:

1. Başqa heç bir məhdudiyyəti olmayan bütün obyektlər üçün dizayn məhdudiyyətləri.

2. Müəyyən səviyyədə obyektlərə tətbiq olunan iyerarxiya məhdudiyyətləri.

3. Node növü məhdudiyyəti müəyyən bir növün bütün qovşaqlarına aiddir.

4. Node məhdudiyyəti: bir node üçün tətbiq olunur.

5. Siniflər arası məhdudiyyət: iki sinifin qovşaqları arasındakı məhdudiyyəti göstərir.

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

7. Tək bir cihaza tətbiq olunan cihaz məhdudiyyətləri.

Proqram, ayrı -ayrı cihazlardan bütün dizayn qaydalarına qədər müxtəlif dizayn məhdudiyyətlərini izləyir və bu qaydaların dizaynda tətbiq qaydasını qrafik vasitəsi ilə göstərir.

Misal 1: Xətt eni = F (empedans, təbəqə aralığı, dielektrik sabitliyi, mis folqa hündürlüyü). Parametrləşdirilmiş məhdudiyyətlərin empedansı idarə etmək üçün dizayn qaydaları kimi necə istifadə oluna biləcəyinə bir nümunədir. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, empedans dielektrik sabitliyinin, ən yaxın xətt qatına olan məsafənin, mis telin eninin və hündürlüyünün bir funksiyasıdır. Dizayn tərəfindən tələb olunan empedans müəyyən edildiyindən, bu dörd parametr, empedans düsturunu yenidən yazmaq üçün özbaşına olaraq müvafiq dəyişənlər kimi qəbul edilə bilər. Əksər hallarda dizaynerlər yalnız xətt genişliyinə nəzarət edə bilərlər.

Bu səbəbdən, xətt genişliyindəki məhdudiyyətlər empedans, dielektrik sabitliyi, ən yaxın xətt qatına olan məsafə və mis folqa hündürlüyü funksiyalarıdır. Formul hiyerarşik bir məhdudiyyət olaraq və istehsal prosesinin parametrləri dizayn səviyyəsində bir məhdudiyyət olaraq təyin olunarsa, proqramlaşdırılmış xətt təbəqəsi dəyişdikdə kompensasiya etmək üçün proqram avtomatik olaraq xətt genişliyini tənzimləyəcək. Eynilə, dizayn edilmiş elektrik lövhəsi fərqli bir prosesdə istehsal edilərsə və mis folqa hündürlüyü dəyişdirilərsə, mis folqa hündürlüyü parametrləri dəyişdirilərək dizayn səviyyəsindəki müvafiq qaydalar avtomatik olaraq yenidən hesablana bilər.

Nümunə 2: Cihaz aralığı = Maks (standart interval, F (cihaz hündürlüyü, aşkarlama açısı).Həm parametr məhdudiyyətlərindən, həm də dizayn qaydalarının yoxlanılmasından istifadənin açıq üstünlüyü, dizayn dəyişiklikləri meydana gəldikdə parametrləşdirilmiş yanaşmanın portativ olması və izlənilməsidir. 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.

Algılama Açısı ümumiyyətlə bütün lövhə üçün sabitdir, buna görə dizayn səviyyəsində təyin edilə bilər. Fərqli bir maşını yoxlayarkən, bütün dizayn sadəcə dizayn səviyyəsində yeni dəyərlər daxil etməklə yenilənə bilər. Yeni maşın performans parametrləri daxil edildikdən sonra, dizayner, cihaz aralığının yeni boşluq dəyəri ilə ziddiyyət təşkil edib -etmədiyini yoxlamaq üçün DRC -ni işə salmaqla dizaynın mümkün olub olmadığını öyrənə bilər ki, bu da analiz etmək, düzəltmək və sonra çətin hesablamalar aparmaqdan daha asandır. yeni boşluq tələblərinə uyğun olaraq.

PCB dizaynını məhdudlaşdırmaq üçün nə istifadə edilə bilər?

Misal 3: Komponent düzeni,Dizayn obyektləri və məhdudiyyətləri təşkil etməklə yanaşı, dizayn qaydaları komponentlərin düzülüşü üçün də istifadə edilə bilər, yəni məhdudiyyətlərə əsaslanaraq səhvlərə yol vermədən cihazların harada yerləşdiriləcəyini aşkar edə bilər. Şəkil 1 -də vurğulanan, fiziki məhdudiyyətlərə cavab verməkdir (məsələn, boşluq və boşqab aralığının və cihazın) cihazların yerləşdirmə sahəsi, Şəkil 2 -nin əsas xətləri maksimum xətt uzunluğu kimi elektrik məhdudlaşdırılmış cihaz yerləşdirmə sahələrini qarşılamaqdır, Şəkil 3 yalnız göstərir yer məhdudiyyətinin sahəsi, nəhayət, şəkil 4, şəklin ilk üç hissəsinin kəsişməsidir, bu təsirli sahə planıdır, Bu bölgəyə yerləşdirilən qurğular bütün məhdudiyyətləri təmin edə bilər.

PCB dizaynını məhdudlaşdırmaq üçün nə istifadə edilə bilər?

Əslində, məhdudiyyətləri modul şəkildə yaratmaq, onların davamlılığını və təkrar istifadəsini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Əvvəlki mərhələdə fərqli təbəqələrin məhdudlaşdırma parametrlərinə istinad edərək yeni ifadələr yaratmaq olar, məsələn, üst təbəqənin xətt genişliyi üst təbəqənin məsafəsindən və mis telin hündürlüyündən və Temp və dəyişənlərdən asılıdır. Dizayn səviyyəsində Diel_Const. Dizayn qaydalarının azalma qaydasında göstərildiyini və daha yüksək səviyyəli bir məhdudiyyətin dəyişdirilməsinin həmin məhdudiyyətə aid olan bütün ifadələri dərhal təsir etdiyini unutmayın.

PCB dizaynını məhdudlaşdırmaq üçün nə istifadə edilə bilər?

Dizaynın təkrar istifadəsi və sənədləşdirilməsi

Parametrik məhdudiyyətlər, nəinki ilkin dizayn prosesini əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirə bilər, həm də mühəndislik dəyişikliyinin və dizaynın yenidən istifadəsini daha faydalı edər, məhdudiyyət yalnız mühəndis və ya dizaynerin ağlında deyilsə, dizaynın, sistemin və sənədlərin bir hissəsi kimi istifadə edilə bilər. yavaş -yavaş digər layihələrə müraciət edə bilər. Məhdudlaşdırma sənədləri, dizayn prosesində təqib edilməli olan elektrik performans qaydalarını sənədləşdirir və başqalarına dizaynerin niyyətlərini anlamaq imkanı verir ki, bu qaydalar yeni istehsal proseslərinə asanlıqla tətbiq olunsun və ya elektrik performans tələblərinə uyğun olaraq dəyişdirilsin. Gələcək multiplekserlər, dəqiq dizayn qaydalarını bilə və xətt genişliklərinin necə əldə edildiyini təxmin etmədən yeni proses tələblərinə daxil olaraq dəyişikliklər edə bilərlər.

Bu məqalənin nəticəsi

Parametr məhdudlaşdırma redaktoru, çoxölçülü məhdudiyyətlər altında PCB düzülüşünü və yönləndirməni asanlaşdırır və ilk dəfə təcrübəyə və ya sadə dizayn qaydalarına güvənmək əvəzinə, avtomatik marşrutlaşdırma proqram və dizayn qaydalarının kompleks elektrik və proses tələblərinə qarşı tam yoxlanılmasına imkan verir. az istifadə. Nəticə, birdəfəlik uğur əldə edə bilən, prototip ayıklamasını azaldan və ya hətta ortadan qaldıran bir dizayndır.