A cumplessità crescente di 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. L’editore di limitazione di parametri codifica questi parametri in formule per aiutà i cuncettori à trattà megliu cù questi parametri à volte contraddittori durante a cuncezzione è a produzzione.

In l’ultimi anni, u layout di PCB è i requisiti di routing sò diventati più cumplessi, è u numeru di transistori in i circuiti integrati hè aumentatu cum’è previstu da a Legge di Moore, rendendu i dispositivi più veloci è ogni impulsu più cortu longu u tempu di risalita, oltre à aumentà u numeru di pin – spessu 500 à 2,000. Tuttu què crea prublemi di densità, di riloghju è di crosstalk quandu si cuncepisce un PCB.

Qualchì annu fà, a maiò parte di i PCBS avianu solu una manata di nodi “critichi” (Rete), tipicamente definite cum’è restrizioni di impedenza, lunghezza è liquidazione. I cuncettori di PCB anu dirittu manualmente queste rotte è poi usanu un software per automatizà u routing à grande scala di tuttu u circuitu. I PCBS d’oghje anu spessu 5,000 o più nodi, più di u 50% di i quali sò critichi. 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.

Alcuni di sti prublemi saranu più faciuli da risolve se i bordi eranu più grandi, ma a tendenza hè in a direzione opposta. A causa di i requisiti di ritardu d’interconnessione è di u pacchettu à alta densità, u circuitu hè diventatu di più in più chjucu, cusì pare u cuncezzione di circuitu à alta densità, è e regule di cuncepimentu di miniaturizazione devenu esse seguitate. 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.

Fixed constraints chì esistenu

L’approcciu tradiziunale à questi prublemi hè di traduce esigenze elettriche è di prucessi in parametri di restrizione fissi per esperienza, valori predefiniti, tavule numeriche o metudi di calculu. Per esempiu, un ingegneru chì cuncepisce un circuitu pò prima determinà una impedenza nominale è dopu “stimà” una larghezza di linea nominale per uttene l’impedenza desiderata basata nantu à i requisiti di prucessu finale, o aduprà una tavula di calculu o un prugramma aritmeticu per testà l’interferenza è poi travaglià fora i limiti di lunghezza.

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. U prublema cù questu approcciu hè chì i dati empirici sò un principiu generale, è a maiò parte di u tempu sò curretti, ma à volte ùn funzionanu micca o portanu à risultati sbagliati.

Usemu l’esempiu di determinazione di impedenza sopra per vede l’errore chì stu metudu pò causà. Fattori relativi à l’impedenza includenu e pruprietà dielettriche di u materiale di u bordu, l’altezza di u fogliu di rame, a distanza trà i strati è u stratu di terra / putenza, è a larghezza di a linea. Siccomu i primi trè parametri sò generalmente determinati da u prucessu di produzione, i cuncettori usanu generalmente a larghezza di a linea per cuntrullà l’impedenza. 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.

A maiò parte di u tempu questi prublemi seranu esposti in a tappa di pruduzzioni di prototipi, u generale hè di scopre u prublema per mezu di a riparazione di u circuitu o di riprogettà per risolve u cuncepimentu di u bordu. U costu di fà cusì hè elevatu, è e risoluzioni creanu spessu prublemi addiziunali chì necessitanu ulteriore debugging, è a perdita di rivenuti per u ritardu di u tempu di u mercatu supera di tantu u costu di u 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.

Chì pò esse adupratu per limità u cuncepimentu di PCB?

Soluzione: Parametrizzà i vinculi

Attualmente i venditori di software di cuncepimentu cercanu di risolve stu prublema aghjunghjendu parametri à e limitazioni. L’aspettu u più avanzatu di questu approcciu hè a capacità di specificà specifiche meccaniche chì riflettenu pienamente varie caratteristiche elettriche interne. Una volta chì questi sò incorporati in u cuncepimentu di PCB, u software di cuncepimentu pò aduprà queste informazioni per cuntrullà u layout automaticu è l’utile di routing.

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. U cuncettore pò dunque gestisce DRC (Cuncepimentu di Regule di Cuncepimentu) per determinà se u novu prucessu viola qualsiasi altra regula di cuncepimentu è scopre chì aspetti di u cuncepimentu devenu esse cambiatu per correggere tutti l’errori.

I vinculi ponu esse inseriti in forma di espressioni matematiche, cumprese costanti, vari operatori, vettori, è altri vinculi di cuncepimentu, dendu à i cuncepitori un sistema guidatu da regule parametrizzatu. Constraints can even be entered as look-up tables, stored in a design file on a PCB or schematic. Cablatu PCB, situazione di u fogliu di rame è strumenti di layout seguitanu e limitazioni generate da queste cundizioni, è DRC verifica chì tuttu u cuncepimentu sia conforme à queste limitazioni, cumprese larghezza di linea, spaziatura è esigenze di spaziu cum’è restrizioni di area è altezza.

Gestione gerarchica

Unu di i vantaghji principali di e limitazioni parametrizzate hè chì ponu esse classificati. Per esempiu, a regula di larghezza di linea glubale pò esse usata cum’è una restrizione di cuncepimentu in tuttu u cuncepimentu. Benintesa, alcune regioni o nodi ùn ponu micca cupià stu principiu, cusì a limitazione di livellu più altu pò esse ignorata è a limitazione di livellu inferiore in u cuncepimentu gerarchicu pò esse adottata. Parametric Constraint Solver, un editore di Constraint da ACCEL Technologies, riceve un totale di 7 livelli:

1. Cuncepimentu di cuncepimentu per tutti l’ogetti chì ùn anu micca altri restrizioni.

2. Limitazioni di ierarchia, applicate à l’ogetti à un certu livellu.

3. A restrizione di tippu di nodu s’applica à tutti i nodi di un certu tippu.

4. Node constraint: applies to a node.

5. Vincimentu trà e classi: indica a restrizzione trà i nodi di duie classi.

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

7. Limitazioni di i dispositivi, applicati à un unicu dispositivu.

U lugiziale seguita diverse limitazioni di cuncepimentu da i dispositivi individuali à e regule di cuncepimentu sanu, è mostra l’ordine di applicazione di queste regule in u cuncepimentu per via di grafica.

Example 1: Line width = F (impedance, layer spacing, dielectric constant, copper foil height). Eccu un esempiu di cume restrizioni parametrizzate ponu esse aduprate cum’è regule di cuncepimentu per cuntrullà l’impedenza. Cum’è l’accennatu sopra, l’impedenza hè una funzione di custante dielettrica, distanza da u stratu di linea più vicinu, larghezza è altezza di filu di ramu. Postu chì l’impedenza richiesta da a cuncezzione hè stata determinata, sti quattru parametri ponu esse presi arbitrariamente cum’è variabili pertinenti per riscrive a formula di impedenza. In a maiò parte di i casi, i cuncettori ponu cuntrullà solu a larghezza di a linea.

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. Se a formula hè definita cum’è una restrizione gerarchica è i parametri di u prucessu di fabbricazione cum’è una restrizione di livellu di cuncepimentu, u lugiziale aghjusta automaticamente a larghezza di a linea per cumpensà quandu u stratu di linea cuncepitu cambia. Similmente, se u circuitu cuncepitu hè pruduttu in un prucessu diversu è l’altezza di u fogliu di rame hè cambiata, e regule pertinenti in u livellu di cuncepimentu ponu esse ricalculate automaticamente cambiendu i parametri di l’altezza di u fogliu di rame.

Example 2: Device interval = Max (default interval, F (device height, detection Angle).U vantaghju evidenti di aduprà sia i vincoli di i parametri sia a verifica di e regule di cuncepimentu hè chì l’approcciu parametrizatu hè portabile è monitoratu quandu si verificanu cambiamenti di cuncepimentu. 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.

L’angulu di rilevazione hè di solitu una costante per tuttu u bordu, allora pò esse definitu à u livellu di cuncepimentu. Quandu si verifica una macchina diversa, tuttu u cuncepimentu pò esse aggiornatu semplicemente inserendu novi valori à u livellu di cuncepimentu. Dopu chì i novi parametri di prestazione di a macchina sò stati inseriti, u cuncepitore pò sapè se u cuncepimentu hè fattibile semplicemente eseguendu a DRC per verificà se a spaziatura di u dispositivu hè in conflittu cù u novu valore di spaziatura, chì hè assai più faciule ch’è l’analisi, a correzione è dopu fà calculi duri secondu à i novi requisiti di spaziatura.

Chì pò esse adupratu per limità u cuncepimentu di PCB?

Esempiu 3: Disposizione di cumpunente,Oltre à urganizà l’uggetti di cuncepimentu è e restrizioni, e regule di cuncepimentu ponu ancu esse aduprate per u layout di cumpunenti, vale à dì, pò rilevà induve piazzà i dispositivi senza causà errori basati nantu à restrizioni. Evidenziata in a figura 1 hè di scuntrà e restrizioni fisiche (cume l’intervallu è u bordu di a spaziatura di a piastra è di u dispositivu) zona di i dispositivi, a figura 2 mette in evidenza hè di scuntrà e zone di piazzamentu di dispositivi vincolati elettrichi, cume a lunghezza massima di linea, a figura 3 mostra solu l’area di restrizione di spaziu, infine, a figura 4 hè l’intersezione di e prime trè parti di u ritrattu, questu hè u schema di area efficace, Devices placed in this region can satisfy all constraints.

What can be used to constrain PCB design？

In realtà, generà vinculi in una manera modulare pò migliorà notevolmente a so mantenibilità è riutilisabilità. 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.

What can be used to constrain PCB design？

Reutilizazione è documentazione di cuncepimentu

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. I documenti di vinculazione documentanu e regule di prestazione elettrica da seguità durante u prucessu di cuncezzione è furniscenu un’occasione per l’altri di capisce l’intenzioni di u cuncepitore in modo chì queste regole ponu esse facilmente applicate à i novi processi di fabbricazione o modificati secondu i requisiti di prestazione elettrica. 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

L’editore di limitazione di i parametri facilita u layout di PCB è u routing sottu restrizioni multidimensionali, è per a prima volta permette à u software di routing automaticu è e regule di cuncepimentu di esse cumpletamente verificate in contra di esigenze elettriche è di prucessi cumplessi, piuttostu ch’è solu di cuntà nantu à l’esperienza o regule di cuncepimentu simplici chì sò di pocu usu. The result is a design that can achieve a one-time success, reducing or even eliminating prototype debugging.