Павелічэнне складанасці Друкаваная плата меркаванні аб дызайне, такія як гадзіны, перакрыжаваныя размовы, імпеданс, выяўленне і вытворчыя працэсы, часта прымушаюць дызайнераў паўтараць шмат макетаў, праверкі і абслугоўвання. Рэдактар ​​абмежаванняў параметраў кадыфікуе гэтыя параметры ў формулы, каб дапамагчы дызайнерам лепш справіцца з гэтымі часам супярэчлівымі параметрамі падчас праектавання і вытворчасці.

У апошнія гады патрабаванні да кампаноўкі друкаванай платы і маршрутызацыі сталі больш складанымі, а колькасць транзістараў у інтэгральных схемах павялічылася, як прадказвае закон Мура, што робіць прылады больш хуткімі, а кожны імпульс карацейшым па часе нарастання, а таксама павялічвае колькасць кантактаў – часта ад 500 да 2,000. Усё гэта стварае праблемы з шчыльнасцю, тактамі і перашкодамі пры праектаванні друкаванай платы.

Некалькі гадоў таму большасць PCBS мела толькі некалькі “крытычных” вузлоў (сетак), якія звычайна вызначаюцца як абмежаванні на супраціў, даўжыню і зазор. Канструктары друкаваных плат будуць уручную накіроўваць гэтыя маршруты, а затым выкарыстоўваць праграмнае забеспячэнне для аўтаматызацыі маштабнай маршрутызацыі ўсёй схемы. Сённяшнія PCBS часта маюць 5,000 і больш вузлоў, больш за 50% з якіх з’яўляюцца крытычнымі. З -за часу ціску на рынку, ручная праводка на дадзены момант немагчымая. Больш за тое, не толькі павялічылася колькасць крытычных вузлоў, але і павялічыліся абмежаванні для кожнага вузла.

Гэтыя абмежаванні абумоўлены галоўным чынам усё больш складанымі параметрамі карэляцыі і канструктыўнымі патрабаваннямі, напрыклад, два лінейныя інтэрвалы могуць залежаць ад напружання і вузла, а матэрыялы друкаванай платы – звязаныя з імі функцыі, час зніжэння лічбавай мікрасхемы з высокай хуткасцю і нізкім тактавая частата можа паўплываць на дызайн з -за больш частага імпульсу і ўсталяваць і падтрымліваць меншы час, Акрамя таго, як важная частка агульнай затрымкі праектавання высакахуткасных схем, затрымка ўзаемасувязі таксама вельмі важная для нізкахуткаснага праектавання.

Некаторыя з гэтых праблем было б лягчэй вырашыць, калі б дошкі былі большымі, але тэндэнцыя ідзе ў адваротным кірунку. З -за патрабаванняў затрымкі ў злучэнні і пакета з высокай шчыльнасцю друкаваная плата становіцца ўсё меншай і меншай, таму з’яўляецца схема канструкцыі высокай шчыльнасці, і трэба выконваць правілы праектавання мініяцюрызацыі. Скарочаныя тэрміны нарастання ў спалучэнні з гэтымі мініяцюрнымі правіламі праектавання робяць шум перакрыжаванняў усё больш прыкметнай праблемай, а масівы шаравой сеткі і іншыя пакеты высокай шчыльнасці пагаршаюць перакрыжаванне, шум пераключэння і адскок зямлі.

Выпраўленыя абмежаванні, якія існуюць

Традыцыйны падыход да гэтых праблем заключаецца ў тым, каб перавесці электрычныя і тэхналагічныя патрабаванні ў фіксаваныя параметры абмежаванняў з дапамогай вопыту, значэнняў па змаўчанні, табліц нумароў або метадаў разліку. Напрыклад, інжынер, які праектуе схему, можа спачатку вызначыць намінальны супраціў, а затым «ацаніць» намінальную шырыню лініі, каб дасягнуць жаданага супраціву, зыходзячы з канчатковых патрабаванняў працэсу, або выкарыстоўваць табліцу разліку або арыфметычную праграму для праверкі на перашкоды, а затым працаваць з абмежаванняў па даўжыні.

Гэты падыход звычайна патрабуе таго, каб набор эмпірычных дадзеных быў распрацаваны ў якасці асноўнага арыенціра для дызайнераў друкаваных плат, каб яны маглі выкарыстоўваць гэтыя дадзеныя пры праектаванні з дапамогай аўтаматычных макетаў і інструментаў маршрутызацыі. Праблема гэтага падыходу ў тым, што эмпірычныя дадзеныя – гэта агульны прынцып, і часцей за ўсё яны слушныя, але часам яны не працуюць або прыводзяць да няправільных вынікаў.

Давайце скарыстаемся прыкладам вызначэння імпедансу вышэй, каб убачыць памылку, якую можа выклікаць гэты метад. Да фактараў, звязаных з імпедансам, адносяцца дыэлектрычныя ўласцівасці матэрыялу пліты, вышыня меднай фальгі, адлегласць паміж пластамі і пластом грунт/магутнасць, а таксама шырыня лініі. Паколькі першыя тры параметры звычайна вызначаюцца вытворчым працэсам, дызайнеры звычайна выкарыстоўваюць шырыню лініі для кіравання імпедансам. Паколькі адлегласць ад кожнага пласта лініі да зямлі або пласта энергіі адрозніваецца, відавочна памылка выкарыстоўваць адны і тыя ж эмпірычныя дадзеныя для кожнага пласта. Гэта ўскладняецца тым, што вытворчы працэс або характарыстыкі друкаванай платы, якія выкарыстоўваюцца падчас распрацоўкі, могуць змяніцца ў любы час.

Большую частку часу гэтыя праблемы будуць выкрыты на стадыі вытворчасці прататыпа, звычайна трэба даведацца пра праблему праз рамонт платы або перапланіроўку, каб вырашыць канструкцыю платы. Кошт гэтага высокі, і выпраўленні часта ствараюць дадатковыя праблемы, якія патрабуюць далейшай адладкі, а страта даходу з -за затрымкі часу выхаду на рынак значна перавышае кошт адладкі.Практычна кожны вытворца электронікі сутыкаецца з гэтай праблемай, якая ў канчатковым выніку зводзіцца да няздольнасці традыцыйнага праграмнага забеспячэння для праектавання друкаваных плат, каб ісці ў нагу з рэаліямі сучасных патрабаванняў да электрычных характарыстыках. Гэта не так проста, як эмпірычныя дадзеныя аб механічнай канструкцыі.

Што можна выкарыстоўваць, каб абмежаваць дызайн друкаванай платы?

Рашэнне: Параметрызаваць абмежаванні

У цяперашні час вытворцы праграмнага забеспячэння для распрацоўкі спрабуюць вырашыць гэтую праблему, дадаўшы параметры да абмежаванняў. Найбольш дасканалы аспект гэтага падыходу – магчымасць вызначыць механічныя характарыстыкі, якія цалкам адлюстроўваюць розныя ўнутраныя электрычныя характарыстыкі. Пасля ўключэння іх у канструкцыю друкаванай платы праграмнае забеспячэнне для праектавання можа выкарыстоўваць гэтую інфармацыю для кіравання аўтаматычным макетам і інструментам маршрутызацыі.

Калі наступны вытворчы працэс змяняецца, няма неабходнасці перарабляць дызайн. Распрацоўшчыкі проста абнаўляюць характарыстыкі працэсу, і адпаведныя абмежаванні можна змяняць аўтаматычна. Затым дызайнер можа запусціць DRC (Design Rule Check), каб вызначыць, ці парушае новы працэс якія -небудзь іншыя правілы праектавання, і даведацца, якія аспекты праектавання трэба змяніць, каб выправіць усе памылкі.

Абмежаванні можна ўводзіць у выглядзе матэматычных выразаў, у тым ліку канстант, розных аператараў, вектараў і іншых абмежаванняў праектавання, што забяспечвае дызайнераў сістэмай з параметрамі, кіраванымі правіламі. Абмежаванні можна нават уводзіць у выглядзе табліц пошуку, якія захоўваюцца ў файле дызайну на друкаванай плаце або ў схеме. Праводка друкаванай платы, размяшчэнне плошчы з меднай фальгі і інструменты макета прытрымліваюцца абмежаванняў, якія ствараюцца гэтымі ўмовамі, і DRC правярае, што ўся канструкцыя адпавядае гэтым абмежаванням, уключаючы шырыню лініі, адлегласць і прасторавыя патрабаванні, такія як абмежаванні па плошчы і вышыні.

Іерархічнае кіраванне

Адна з галоўных пераваг параметрызаваных абмежаванняў заключаецца ў тым, што іх можна ацэньваць. Напрыклад, глабальнае правіла шырыні лініі можна выкарыстоўваць як абмежаванне праектавання ва ўсім дызайне. Вядома, некаторыя рэгіёны або вузлы не могуць скапіяваць гэты прынцып, таму абмежаванне больш высокага ўзроўню можна абыйсці, а абмежаванне больш нізкага ўзроўню ў іерархічнай канструкцыі можна прыняць. Параметрычнаму рашальніку абмежаванняў, рэдактару абмежаванняў з ACCEL Technologies, даецца ў агульнай складанасці 7 узроўняў:

1. Праектаваць абмежаванні для ўсіх аб’ектаў, якія не маюць іншых абмежаванняў.

2. Абмежаванні іерархіі, якія прымяняюцца да аб’ектаў на пэўным узроўні.

3. Абмежаванне тыпу вузла прымяняецца да ўсіх вузлоў пэўнага тыпу.

4. Абмежаванне вузла: прымяняецца да вузла.

5. Абмежаванне паміж класамі: паказвае абмежаванне паміж вузламі двух класаў.

6. Прасторавыя абмежаванні, якія прымяняюцца да ўсіх прылад у прасторы.

7. Абмежаванні прылады, якія прымяняюцца да адной прылады.

Праграмнае забеспячэнне выконвае розныя дызайнерскія абмежаванні ад асобных прылад да цэлых правілаў праектавання і паказвае парадак прымянення гэтых правіл у праектаванні з дапамогай графікі.

Прыклад 1: Шырыня лініі = F (імпеданс, адлегласць паміж пластамі, дыэлектрычная пастаянная, вышыня меднай фальгі). Вось прыклад таго, як параметрызаваныя абмежаванні могуць быць выкарыстаны ў якасці правілаў праектавання для кіравання імпедансам. Як ужо згадвалася вышэй, імпеданс – гэта функцыя дыэлектрычнай пранікальнасці, адлегласці да бліжэйшага пласта лініі, шырыні і вышыні меднага провада. Паколькі імпеданс, неабходны па праекце, быў вызначаны, гэтыя чатыры параметры можна адвольна прыняць за адпаведныя зменныя для перапісання формулы імпедансу. У большасці выпадкаў дызайнеры могуць кантраляваць толькі шырыню лініі.

З -за гэтага абмежаванні па шырыні лініі з’яўляюцца функцыямі імпедансу, дыэлектрычнай сталасці, адлегласці да бліжэйшага пласта лініі і вышыні меднай фальгі. Калі формула вызначана як іерархічнае абмежаванне, а параметры вытворчага працэсу-як абмежаванне на ўзроўні праектавання, праграмнае забеспячэнне аўтаматычна адкарэктуе шырыню лініі для кампенсацыі пры змене распрацаванага пласта лініі. Сапраўды гэтак жа, калі распрацаваная плата вырабляецца ў іншым працэсе і вышыня меднай фальгі змяняецца, адпаведныя правілы на праектным узроўні можна аўтаматычна пералічыць, змяніўшы параметры вышыні меднай фальгі.

Прыклад 2: Інтэрвал прылады = Макс (інтэрвал па змаўчанні, F (вышыня прылады, кут выяўлення).Відавочная перавага выкарыстання як абмежаванняў параметраў, так і праверкі правілаў праектавання заключаецца ў тым, што параметрызаваны падыход з’яўляецца партатыўным і кантралюецца, калі адбываюцца змены праекта. У гэтым прыкладзе паказана, як адлегласць паміж прыладамі можна вызначыць па характарыстыках працэсу і патрабаванням да выпрабаванняў. Прыведзеная вышэй формула паказвае, што інтэрвал паміж прыладамі з’яўляецца функцыяй вышыні прылады і кута выяўлення.

Кут выяўлення звычайна з’яўляецца пастаянным для ўсёй платы, таму яго можна вызначыць на ўзроўні праектавання. Пры праверцы на іншай машыне ўвесь дызайн можна абнавіць, проста ўвёўшы новыя значэнні на ўзроўні праектавання. Пасля ўводу новых параметраў прадукцыйнасці машыны канструктар можа даведацца, ці магчыма выкананне канструкцыі, проста запусціўшы DRC, каб праверыць, ці не супярэчыць адлегласць паміж прыладамі новым значэннем інтэрвалу, што значна прасцей, чым аналізаваць, выпраўляць, а потым рабіць складаныя разлікі ў адпаведнасці з да новых патрабаванняў да інтэрвалаў.

Што можна выкарыстоўваць, каб абмежаваць дызайн друкаванай платы?

Прыклад 3: Макет кампанентаў,У дадатак да арганізацыі аб’ектаў праектавання і абмежаванняў, правілы праектавання могуць таксама выкарыстоўвацца для кампаноўкі кампанентаў, гэта значыць яны могуць вызначаць, дзе размяшчаць прылады, не выклікаючы памылак на аснове абмежаванняў. Выдзелена на малюнку 1 для задавальнення фізічных абмежаванняў (напрыклад, інтэрвалу і краю інтэрвалаў паміж пласцінамі і прылады), месца размяшчэння прылад, на малюнку 2 – для задавальнення абласцей размяшчэння абмежаваных электрычных прылад, такіх як максімальная даўжыня лініі, на малюнку 3 паказаны толькі плошча абмежавання прасторы, нарэшце, лічба 4 – гэта перасячэнне першых трох частак малюнка, гэта эфектыўная схема размяшчэння, Прылады, размешчаныя ў гэтай вобласці, могуць задаволіць усе абмежаванні.

Што можна выкарыстоўваць, каб абмежаваць дызайн друкаванай платы?

На самай справе, стварэнне абмежаванняў у модульным парадку можа значна палепшыць іх рамонт і рацыянальнае выкарыстанне. Новыя выразы можна генераваць, звяртаючыся да параметраў абмежаванняў розных слаёў на папярэднім этапе, напрыклад, шырыня лініі верхняга пласта залежыць ад адлегласці верхняга пласта і вышыні меднага дроту, а таксама зменных Temp і Diel_Const на ўзроўні праектавання. Звярніце ўвагу, што правілы праектавання адлюстроўваюцца ў парадку змяншэння, і змяненне абмежавання больш высокага ўзроўню адразу ўплывае на ўсе выразы, якія спасылаюцца на гэтае абмежаванне.

Што можна выкарыстоўваць, каб абмежаваць дызайн друкаванай платы?

Паўторнае выкарыстанне праектавання і дакументацыя

Параметрычныя абмежаванні не толькі могуць істотна палепшыць пачатковы працэс праектавання, а паўторнае выкарыстанне інжынерных змяненняў і дызайну зрабіць больш карыснымі, гэта абмежаванне можна выкарыстоўваць як частку праектавання, сістэмы і дакументаў, калі не толькі ў галаве інжынера або дызайнера, звяртацца да іншых праектаў можна павольна забыцца. Абмежавальныя дакументы дакументуюць правілы электрычных характарыстык, якіх трэба прытрымлівацца ў працэсе праектавання, і даюць магчымасць іншым зразумець намеры дызайнера, каб гэтыя правілы можна было лёгка прымяніць да новых вытворчых працэсаў або змяніць у адпаведнасці з патрабаваннямі электрычных характарыстык. Будучыя мультыплексары таксама могуць ведаць дакладныя правілы праектавання і ўносіць змены, уводзячы новыя патрабаванні да працэсу, не здагадваючыся, як была атрымана шырыня лініі.

Выснова з гэтага артыкула

Рэдактар ​​абмежаванняў параметраў палягчае размяшчэнне друкаванай платы і маршрутызацыю пры шматмерных абмежаваннях і ўпершыню дазваляе цалкам правяраць праграмнае забеспячэнне для аўтаматычнай маршрутызацыі і правілы праектавання ў адпаведнасці са складанымі электрычнымі і тэхналагічнымі патрабаваннямі, а не проста спадзявацца на вопыт або простыя правілы праектавання мала карысці. У выніку атрымаецца дызайн, які можа дасягнуць аднаразовага поспеху, скараціўшы або нават выключыўшы адладку прататыпаў.