See artikkel keskendub PCB disainerid, kes kasutavad IP -d ning kasutavad topoloogia planeerimise ja marsruutimise tööriistu IP toetamiseks, viivad kiiresti lõpule kogu PCB disaini. Nagu näete jooniselt 1, on projekteerimisinseneri kohustus saada IP, pannes välja väikese hulga vajalikke komponente ja kavandades nende vahel kriitilised ühendusteed. Kui IP on saadud, saab IP -teabe edastada PCB -disaineritele, kes teevad ülejäänud kujunduse.

Kuidas saavad trükkplaatide disainerid kasutada topoloogia planeerimise ja juhtmestiku tööriistu PCB disaini kiireks lõpuleviimiseks

Joonis 1: projekteerimisinsenerid saavad IP -d, PCB -disainerid kasutavad IP toetamiseks täiendavalt topoloogia planeerimise ja juhtmestiku tööriistu, viivad kiiresti lõpule kogu PCB -disaini.

Selle asemel, et projekteerimisinseneride ja trükkplaatide disainerite vahel peaks läbima interaktsiooni ja iteratsiooni protsessi, et saada õige disainikavatsus, saavad projekteerimisinsenerid selle teabe juba kätte ja tulemused on üsna täpsed, mis aitab PCB disaineritel palju kaasa. Paljudes disainilahendustes teevad disainiinsenerid ja trükkplaatide disainerid interaktiivse paigutuse ja juhtmestiku, mis kulutab mõlemalt poolt väärtuslikku aega. Ajalooliselt on interaktiivsus vajalik, kuid aeganõudev ja ebaefektiivne. Projekteerimisinseneri esitatud esialgne plaan võib olla lihtsalt käsitsi joonistatud joon ilma korralike komponentide, siini laiuse või tihvti väljundmärkideta.

Kuigi topoloogia planeerimise tehnikaid kasutavad insenerid suudavad jäädvustada mõnede komponentide paigutuse ja vastastikused ühendused, kui PCB disainerid on projekteerimisse kaasatud, võib disain nõuda teiste komponentide paigutust, jäädvustada muid IO- ja siinistruktuure ning kõiki ühendusi.

PCB disainerid peavad optimaalse paigutuse ja interaktsiooni planeerimise saavutamiseks võtma kasutusele topoloogia planeerimise ning suhtlema välja pandud ja katmata komponentidega, parandades seeläbi PCB disaini tõhusust.

Pärast kriitiliste ja suure tihedusega alade paigutamist ning topoloogia planeerimise saamist võib paigutuse enne lõplikku topoloogia planeerimist lõpetada. Seetõttu peavad mõned topoloogiarajad töötama olemasoleva paigutusega. Kuigi need on madalama prioriteediga, tuleb need siiski ühendada. Seega genereeriti osa planeerimisest komponentide paigutuse ümber. Lisaks võib selline planeerimise tase nõuda üksikasjalikumat teavet, et anda teistele signaalidele vajalik prioriteet.

Üksikasjalik topoloogia planeerimine

Joonis 2 näitab komponentide üksikasjalikku paigutust pärast nende paigutamist. Bussil on kokku 17 bitti ja neil on üsna hästi korraldatud signaalivoog.

Kuidas saavad trükkplaatide disainerid kasutada topoloogia planeerimise ja juhtmestiku tööriistu PCB disaini kiireks lõpuleviimiseks

Joonis 2: Nende busside võrguliinid on kõrgema prioriteediga topoloogia planeerimise ja paigutuse tulemus.

Selle bussi kavandamiseks peavad trükkplaatide disainerid arvestama olemasolevate tõkete, kihtide kujundamise reeglite ja muude oluliste piirangutega. Neid tingimusi silmas pidades kaardistasid nad bussi topoloogia tee, nagu on näidatud joonisel 3.

Kuidas saavad trükkplaatide disainerid kasutada topoloogia planeerimise ja juhtmestiku tööriistu PCB disaini kiireks lõpuleviimiseks

Joonis 3: Plaanitav buss.

Joonisel 3 on detail „1” paigutanud komponendi tihvtid ülemisele „punasele” kihile, et leida topoloogiline tee, mis viib komponendi tihvtidest detailini „2”. Selle osa jaoks kasutamata kapseldamata ala ja ainult esimene kiht on määratletud kaablikihina. Disaini seisukohast tundub see ilmne ja marsruutimisalgoritm kasutab topoloogilist rada, mille pealmine kiht on ühendatud punasega. Siiski võivad mõned takistused pakkuda algoritmile muid kihtide marsruutimisvalikuid, enne kui see konkreetne siin automaatselt suunatakse.

Kuna buss on esimeses kihis tihedateks jälgedeks organiseeritud, hakkab disainer kavandama kolmandale kihile üleminekut 3. detaili juures, võttes arvesse bussi läbitud vahemaad kogu trükkplaadil. Pange tähele, et see topoloogiline tee kolmandal kihil on laiem kui ülemine kiht, kuna impedantsi mahutamiseks on vaja rohkem ruumi. Lisaks sellele on disainis täpsustatud kihtide teisendamise asukoht (17 auku).

Kuna topoloogiline rada järgneb joonise 3 parempoolsele keskosale ja lõpetab detailiga „4”, tuleb topoloogilise raja ühendustest ja üksikute komponentide tihvtidest tõmmata palju ühe bitti T-kujulisi ristmikke. PCB disaineri valik on hoida suurem osa ühenduse voolust kihis 3 ja läbi teiste kihtide komponentide tihvtide ühendamiseks. Nii joonistasid nad topoloogiaala, et näidata põhipaketi ja kihi 4 vahelist seost (roosa), ning lasid need ühebitised T-kujulised kontaktid ühendada kihiga 2 ja seejärel ühendada seadme tihvtidega, kasutades muid läbivaid auke.

Topoloogilised teed jätkuvad 3. tasemel, et detailida “5” aktiivsete seadmete ühendamiseks. Need ühendused ühendatakse seejärel aktiivsetelt tihvtidelt aktiivse seadme all olevale allalaaditavale takistile. Disainer kasutab teist topoloogiapiirkonda, et reguleerida ühendusi kihist 3 kihti 1, kus komponentide tihvtid on jagatud aktiivseteks seadmeteks ja tõmbetakistiteks.

Selle üksikasjaliku planeerimise taseme valmimiseks kulus umbes 30 sekundit. Kui see plaan on jäädvustatud, võib PCB disainer soovida kohe suunata või luua täiendavaid topoloogiaplaane ning seejärel lõpetada kõik topoloogiaplaanid automaatse marsruutimisega. Vähem kui 10 sekundit alates planeerimise lõpetamisest kuni automaatse juhtmestiku tulemusteni. Kiirus pole tegelikult oluline ja tegelikult on see aja raiskamine, kui disaineri kavatsusi eiratakse ja automaatse juhtmestiku kvaliteet on halb. Järgmised skeemid näitavad automaatse juhtmestiku tulemusi.

Topoloogia marsruutimine

Alustades vasakust ülaosast, asuvad kõik komponentide tihvtide juhtmed kihil 1, nagu projekteerija on väljendanud, ja kokkusurutud tihedaks siini struktuuriks, nagu on näidatud joonise 1 üksikasjades „2” ja „4”. Üleminek 1. ja 3. taseme vahel toimub üksikasjalikult “3” ja see on väga aeganõudev läbiv auk. Jällegi võetakse arvesse impedantsitegurit, nii et jooned on laiemad ja üksteisest kaugemal, nagu seda näitab tegelik laiustee.

Kuidas saavad trükkplaatide disainerid kasutada topoloogia planeerimise ja juhtmestiku tööriistu PCB disaini kiireks lõpuleviimiseks

Joonis 4: Topoloogia 1 ja 3 marsruutimise tulemused.

Nagu joonisel 4 on üksikasjalikult näidatud, muutub topoloogia rada suuremaks, kuna ühe bitiste T-tüüpi ristmike jaoks on vaja kasutada auke. Siin peegeldab plaan taas disaineri kavatsust nende ühebittiliste T-tüüpi vahetuspunktide jaoks, juhtmestik kihist 3 kihti 4. Lisaks on jäljed kolmandal kihil väga tihedad, ehkki sisestusava juures veidi laienevad, pinguldab see peagi pärast augu läbimist uuesti.

Kuidas saavad trükkplaatide disainerid kasutada topoloogia planeerimise ja juhtmestiku tööriistu PCB disaini kiireks lõpuleviimiseks

Joonis 5: 4. detaili topoloogiaga marsruutimise tulemus.

Joonisel 6 on kujutatud automaatse juhtmestiku tulemus üksikasjalikult “5”. Kihi 3 aktiivsed seadmeühendused vajavad teisendamist 1. kihiks. Läbivad augud on paigutatud kenasti komponentide tihvtide kohale ja kihi 1 traat ühendatakse kõigepealt aktiivse komponendiga ja seejärel kihi 1 tõmbetakistiga.

Kuidas saavad trükkplaatide disainerid kasutada topoloogia planeerimise ja juhtmestiku tööriistu PCB disaini kiireks lõpuleviimiseks

Joonis 6: Detail 5 topoloogiaga marsruutimise tulemus.

Ülaltoodud näite järeldus on, et 17 bitti on üksikasjalikult jaotatud nelja erinevasse seadmetüüpi, mis esindavad disaineri kavatsust kihi ja tee suuna suhtes, mida saab jäädvustada umbes 30 sekundiga. Siis saab läbi viia kvaliteetse automaatse juhtmestiku, nõutav aeg on umbes 10 sekundit.

Tõstes abstraktsiooni taset juhtmestikult topoloogia planeerimiseni, väheneb ühendamise kogukestus tunduvalt ja disaineritel on tõeliselt selge arusaam tihedusest ja potentsiaalist disain enne lõpuleviimist alustada, näiteks miks jätkata juhtmete ühendamist selles kohas. kujundus? Miks mitte planeerimisega edasi minna ja juhtmestik taha lisada? Millal kavandatakse kogu topoloogia? Kui arvestada ülaltoodud näidet, saab ühe plaani abstraktsiooni kasutada pigem teise plaaniga, mitte 17 eraldiseisva võrguga, millel on palju liinisegmente ja palju auke igas võrgus, mis on eriti oluline tehnilise muudatuse korralduse (ECO) kaalumisel .

Engineering Change Order (ECO)

Järgmises näites on FPGA pin väljund puudulik. Projekteerimisinsenerid on sellest fakti informeerinud trükkplaatide disainereid, kuid ajakava tõttu peavad nad enne FPGA tihvti väljundi valmimist disaini võimalikult kaugele ajama.

Teadaoleva pin -väljundi korral hakkab PCB -disainer planeerima FPGA -ruumi ja samal ajal peaks disainer kaaluma juhtmeid teistest seadmetest FPGA -le. IO oli planeeritud FPGA paremale küljele, kuid nüüd asub see FPGA vasakul küljel, mistõttu pin -väljund erineb algsest plaanist. Kuna disainerid töötavad kõrgemal abstraktsioonitasemel, saavad nad neid muudatusi kohandada, eemaldades kogu juhtmestiku FPGA ümber liigutamise üldkulud ja asendades selle topoloogia raja muudatustega.

Siiski ei mõjuta see ainult FPG -sid; Need uued tihvtväljundid mõjutavad ka seotud seadmetest väljuvaid juhtmeid. Tee ots liigub ka selleks, et mahutada tasapinnaline kapseldusjuhtme sisenemistee; Vastasel juhul keeratakse keerdpaarkaablid keerdus, raisates suure tihedusega trükkplaadile väärtuslikku ruumi. Nende bittide keerdumine nõuab juhtmete ja perforatsioonide jaoks lisaruumi, mis ei pruugi olla projekteerimisetapi lõpus täidetud. Kui graafik oleks tihe, ei oleks kõiki neid marsruute võimalik kohandada. Asi on selles, et topoloogia planeerimine pakub kõrgemat abstraktsiooni, seega on nende ECOde rakendamine palju lihtsam.

Disaineri kavatsusi järgiv automaatne marsruutimisalgoritm seab kvaliteediprioriteedi kvantiteediprioriteedile. Kui tuvastatakse kvaliteediprobleem, on täiesti õige lasta ühendusel ebaõnnestuda, mitte toota halva kvaliteediga juhtmeid kahel põhjusel. Esiteks on ebaõnnestunud ühenduse ühendamine lihtsam kui selle juhtmestiku puhastamine halbade tulemustega ja muud juhtmestiku toimingud, mis juhtmeid automatiseerivad. Teiseks, disaineri kavatsus viiakse ellu ja disaineril jääb ühenduse kvaliteedi määramine. Kuid need ideed on kasulikud ainult siis, kui ebaõnnestunud juhtmestiku ühendused on suhteliselt lihtsad ja lokaliseeritud.

Hea näide on kaabli suutmatus saavutada 100% kavandatud ühendusi. Kvaliteedi ohverdamise asemel laske mõnel planeerimisel ebaõnnestuda, jättes mõned ühendamata juhtmed maha. Kõik juhtmed suunatakse topoloogia planeerimise teel, kuid mitte kõik ei vii komponentide tihvtideni. See tagab ruumi ebaõnnestunud ühenduste jaoks ja tagab suhteliselt lihtsa ühenduse.

Selle artikli kokkuvõte

Topoloogia planeerimine on tööriist, mis töötab digitaalse signaalitud PCB projekteerimisprotsessiga ja on projekteerimisinseneridele kergesti ligipääsetav, kuid sellel on ka spetsiifilised ruumilised, kiht- ja ühendusvoogude võimalused keerukate planeerimiskaalutluste jaoks. PCB disainerid saavad topoloogia planeerimise tööriista kasutada projekteerimise alguses või pärast seda, kui projekteerimisinsener on omandanud oma IP, sõltuvalt sellest, kes kasutab seda paindlikku tööriista, et see sobiks nende disainikeskkonnaga kõige paremini.

Topoloogiakaablid lihtsalt järgivad disaineri plaani või kavatsust pakkuda kvaliteetseid kaabeldustulemusi. Topoloogia planeerimine on ECO -ga silmitsi seistes palju kiirem kui eraldi ühendused, mis võimaldab topoloogiakaablil ECO -d kiiremini vastu võtta, pakkudes kiireid ja täpseid tulemusi.