Ovaj se rad usredotočuje na PCB dizajneri koji koriste IP i dalje koriste alate za planiranje topologije i usmjeravanje za podršku IP -a, brzo dovršavaju cijeli dizajn PCB -a. Kao što možete vidjeti sa slike 1, odgovornost inženjera je da dobije IP postavljanjem malog broja potrebnih komponenti i planiranjem kritičnih puteva međusobnog povezivanja. Nakon dobivanja IP -a, informacije o IP -u mogu se dostaviti dizajnerima PCB -a koji rade ostatak dizajna.

Kako dizajneri PCB -a mogu koristiti alate za planiranje topologije i ožičenje kako bi brzo dovršili dizajn PCB -a

Slika 1: Inženjeri dizajna dobivaju IP, dizajneri PCB -a dalje koriste alate za planiranje topologije i ožičenje za podršku IP -u, brzo dovršavaju cijeli dizajn PCB -a.

Umjesto da moraju proći kroz proces interakcije i iteracije između inženjera dizajna i dizajnera PCB -a kako bi dobili ispravnu namjeru dizajna, inženjeri dizajna već dobivaju te informacije, a rezultati su prilično točni, što dizajnerima PCB -a uvelike pomaže. U mnogim dizajnom inženjeri i dizajneri PCB -a rade interaktivni raspored i ožičenje, što oduzima dragocjeno vrijeme s obje strane. Povijesno gledano, interaktivnost je neophodna, ali dugotrajna i neučinkovita. Početni plan koji je dao inženjer dizajna može biti samo ručni crtež bez odgovarajućih komponenti, širine sabirnice ili izlaznih znakova pinova.

Dok inženjeri koji koriste tehnike planiranja topologije mogu zabilježiti izgled i međusobne veze nekih komponenti dok se dizajneri PCB -a uključuju u projektiranje, dizajn može zahtijevati raspored drugih komponenti, snimiti druge IO i sabirničke strukture te sve međusobne veze.

Dizajneri PCB -a moraju usvojiti planiranje topologije i stupiti u interakciju s postavljenim i nepoloženim komponentama kako bi postigli optimalan raspored i planiranje interakcija, čime se poboljšava učinkovitost projektiranja PCB -a.

Nakon što su izložena kritična područja i područja velike gustoće i dobiveno planiranje topologije, raspored se može dovršiti prije konačnog planiranja topologije. Stoga će neke staze topologije morati raditi s postojećim izgledom. Iako su nižeg prioriteta, ipak ih je potrebno povezati. Tako je dio planiranja generiran oko rasporeda komponenti. Osim toga, ova razina planiranja može zahtijevati više detalja kako bi se ostalim signalima dao neophodan prioritet.

Detaljno planiranje topologije

Slika 2 prikazuje detaljan raspored komponenti nakon što su položene. Sabirnica ima ukupno 17 bitova i imaju prilično dobro organiziran protok signala.

Kako dizajneri PCB -a mogu koristiti alate za planiranje topologije i ožičenje kako bi brzo dovršili dizajn PCB -a

Slika 2: Mrežne linije za ove sabirnice rezultat su planiranja i rasporeda topologije s većim prioritetom.

Za planiranje ove sabirnice, dizajneri PCB -a moraju uzeti u obzir postojeće prepreke, pravila oblikovanja slojeva i druga važna ograničenja. Imajući na umu ove uvjete, zacrtali su topološku putanju sabirnice kako je prikazano na slici 3.

Kako dizajneri PCB -a mogu koristiti alate za planiranje topologije i ožičenje kako bi brzo dovršili dizajn PCB -a

Slika 3: Planirani autobus.

Na slici 3, detalj “1” postavlja sastavne pinove na gornjem sloju “crvene” za topološku putanju koja vodi od komponentnih pinova do detalja “2”. Nekapsulirano područje koje se koristi za ovaj dio, a samo prvi sloj identificiran je kao sloj kabela. To se čini očitim s gledišta dizajna, a algoritam usmjeravanja će koristiti topološku putanju s gornjim slojem povezanim s crvenom bojom. Međutim, neke prepreke mogu pružiti algoritmu druge mogućnosti usmjeravanja slojeva prije automatskog usmjeravanja ove sabirnice.

Kako je sabirnica organizirana u tijesne tragove na prvom sloju, dizajner počinje planirati prijelaz na treći sloj na pojedinosti 3, uzimajući u obzir udaljenost koju autobus prijeđe po cijeloj PCB -u. Imajte na umu da je ovaj topološki put na trećem sloju širi od gornjeg sloja zbog dodatnog prostora potrebnog za prilagođavanje impedancije. Osim toga, dizajn navodi točno mjesto (17 rupa) za pretvorbu sloja.

Kako topološka staza slijedi desni središnji dio slike 3 do detalja “4”, mnoge jednobitne spojeve u obliku slova T potrebno je izvući iz topoloških veza staza i pojedinačnih komponentnih pinova. Izbor dizajnera PCB -a je da zadrži veći dio protoka spoja na sloju 3 i do drugih slojeva za spajanje pinova komponenti. Stoga su nacrtali područje topologije koje označava vezu od glavnog snopa do sloja 4 (ružičasto), te su te jednobitne kontakte u obliku slova T spojili na sloj 2, a zatim ih spojili s pinovima uređaja pomoću drugih prolaznih rupa.

Topološki putevi nastavljaju se na razini 3 do detalja “5” za povezivanje aktivnih uređaja. Ove su veze tada spojene s aktivnih pinova na padajući otpornik ispod aktivnog uređaja. Dizajner koristi drugo područje topologije za regulaciju veza od sloja 3 do sloja 1, gdje su komponentni pinovi podijeljeni na aktivne uređaje i otpornike koji se povlače.

Za ovu razinu detaljnog planiranja potrebno je oko 30 sekundi. Nakon što se ovaj plan uhvati, dizajner PCB -a može htjeti odmah usmjeriti ili stvoriti daljnje planove topologije, a zatim dovršiti sve planove topologije s automatskim usmjeravanjem. Manje od 10 sekundi od završetka planiranja do rezultata automatskog ožičenja. Brzina zapravo nije bitna, a zapravo je gubljenje vremena ako se zanemare namjere dizajnera i loša kvaliteta automatskog ožičenja. Sljedeći dijagrami prikazuju rezultate automatskog ožičenja.

Usmjeravanje topologije

Počevši od gornjeg lijevog ugla, sve žice iz komponentnih pinova nalaze se na sloju 1, kako je to izrazio dizajner, i komprimirane u čvrstu sabirničku strukturu, kao što je prikazano u pojedinostima “1” i “2” na slici 4. Prijelaz između razine 1 i razine 3 odvija se detaljno „3“ i ima oblik vrlo duboke rupe koja zauzima puno prostora. Opet se uzima u obzir faktor impedancije, pa su linije šire i razmaknute, što je predstavljeno stvarnom širinom putanje.

Kako dizajneri PCB -a mogu koristiti alate za planiranje topologije i ožičenje kako bi brzo dovršili dizajn PCB -a

Slika 4: Rezultati usmjeravanja s topologijama 1 i 3.

Kao što je detaljno prikazano “4” na slici 5, putanja topologije postaje veća zbog potrebe korištenja rupa za smještaj jednobitnih spojeva T-tipa. Ovdje plan ponovno odražava namjeru dizajnera za ove jednobitne točke razmjene T-tipa, ožičenje od sloja 3 do sloja 4. Osim toga, trag na trećem sloju vrlo je čvrst, iako se malo širi na otvoru za umetanje, ubrzo se ponovno zategne nakon što je prošao rupu.

Kako dizajneri PCB -a mogu koristiti alate za planiranje topologije i ožičenje kako bi brzo dovršili dizajn PCB -a

Slika 5: Rezultat usmjeravanja s topologijom detalja 4.

Slika 6 prikazuje rezultat automatskog ožičenja na detalju “5”. Aktivne veze uređaja na sloju 3 zahtijevaju pretvorbu u sloj 1. Prolazne rupe su lijepo raspoređene iznad komponentnih pinova, a žica sloja 1 spojena je prvo na aktivnu komponentu, a zatim na otpornik sloja 1.

Kako dizajneri PCB -a mogu koristiti alate za planiranje topologije i ožičenje kako bi brzo dovršili dizajn PCB -a

Slika 6: Rezultat usmjeravanja s topologijom detalja 5.

Zaključak gornjeg primjera je da je 17 bitova detaljno prikazano u četiri različite vrste uređaja, što predstavlja namjeru dizajnera za sloj i smjer puta, koji se može snimiti za oko 30 sekundi. Tada se može provesti visokokvalitetno automatsko ožičenje, potrebno vrijeme je oko 10 sekundi.

Podizanjem razine apstrakcije od planiranja ožičenja do planiranja topologije, ukupno vrijeme međusobnog povezivanja uvelike se smanjuje, a dizajneri imaju stvarno jasno razumijevanje gustoće i potencijala da dovrše dizajn prije početka međusobnog povezivanja, na primjer zašto zadržati ožičenje u ovom trenutku dizajn? Zašto ne biste nastavili s planiranjem i dodali ožičenje straga? Kada će se planirati potpuna topologija? Ako se uzme u obzir gornji primjer, apstrakcija jednog plana može se koristiti s drugim planom, a ne sa 17 zasebnih mreža s mnogo segmenata linija i mnogo rupa u svakoj mreži, što je koncept koji je osobito važan prilikom razmatranja naloga za inženjerske promjene (ECO) .

Narudžba tehničkih promjena (ECO)

U sljedećem primjeru, izlaz FPGA pina je nepotpun. Inženjeri dizajna obavijestili su dizajnere PCB -a o ovoj činjenici, ali zbog rasporeda, moraju unaprijediti dizajn što je više moguće prije nego što se završi izlaz FPGA pina.

U slučaju poznatog pin izlaza, dizajner PCB -a počinje planirati FPGA prostor, a u isto vrijeme dizajner bi trebao razmotriti vodiče od drugih uređaja do FPGA. Planirano je da IO bude s desne strane FPGA -e, ali sada je s lijeve strane FPGA -e, zbog čega je izlaz pin -a potpuno drugačiji od izvornog plana. Budući da dizajneri rade na višoj razini apstrakcije, oni se mogu prilagoditi tim promjenama uklanjanjem režijskih troškova premještanja ožičenja oko FPGA -e i zamjenom izmjenama topološke staze.

Međutim, nisu pogođeni samo FPG -ovi; Ovi novi pin izlazi također utječu na kabele koji izlaze iz povezanih uređaja. Kraj staze se također pomiče kako bi se prilagodila ravna ulazna staza elektrokapsulirane elektrode; U protivnom će se kablovi s upletenim paricama uviti i izgubiti dragocjeni prostor na PCB-u velike gustoće. Uvijanje ovih bitova zahtijeva dodatni prostor za ožičenje i perforacije, što se možda neće ispuniti na kraju faze projektiranja. Da je raspored gust, bilo bi nemoguće napraviti takve prilagodbe na svim tim rutama. Bit je u tome da planiranje topologije pruža višu razinu apstrakcije, pa je provedba ovih EKO -a mnogo lakša.

Algoritam automatskog usmjeravanja koji slijedi namjeru dizajnera postavlja prioritet kvalitete nad prioritetom količine. Ako se identificira problem kvalitete, sasvim je ispravno dopustiti da veza ne uspije, nego proizvesti nekvalitetno ožičenje, iz dva razloga. Prvo, lakše je spojiti neuspjelu vezu nego očistiti ovo ožičenje s lošim rezultatima i drugim operacijama ožičenja koje automatiziraju ožičenje. Drugo, ostvaruje se namjera dizajnera i prepušta dizajneru da utvrdi kvalitetu veze. Međutim, ove su ideje korisne samo ako su veze neuspješnog ožičenja relativno jednostavne i lokalizirane.

Dobar primjer je nemogućnost kabela da ostvari 100% planirane veze. Umjesto da žrtvujete kvalitetu, dopustite da neko planiranje ne uspije, ostavljajući za sobom neko nepovezano ožičenje. Sve žice su usmjerene topološkim planiranjem, ali ne vode sve do komponentnih pinova. Time se osigurava prostor za neuspjele veze i pruža relativno jednostavno povezivanje.

Sažetak ovog članka

Planiranje topologije alat je koji radi s procesom projektiranja digitalno signalizirane PCB -a i lako je dostupan inženjerima dizajna, ali također ima i posebne prostorne, slojevite i mogućnosti protoka veze za složena razmatranja planiranja. Dizajneri PCB -a mogu koristiti alat za planiranje topologije na početku projektiranja ili nakon što dizajner dobije njihovu IP, ovisno o tome tko koristi ovaj fleksibilni alat kako bi najbolje odgovarao njihovom dizajnerskom okruženju.

Topološki kabeli jednostavno slijede dizajnerski plan ili namjeru pružiti visokokvalitetne rezultate kabliranja. Planiranje topologije, kada se suoči s ECO -om, mnogo je brže u radu od odvojenih veza, što omogućuje kabel topologije da brže usvoji ECO, pružajući brze i točne rezultate.