A növekvő komplexitás PCB A tervezési megfontolások, mint például az óra, a keresztbeszélgetés, az impedancia, az észlelés és a gyártási folyamatok gyakran arra kényszerítik a tervezőket, hogy sok elrendezési, ellenőrzési és karbantartási munkát megismételjenek. A paraméterkorlátozó -szerkesztő ezeket a paramétereket képletekké kodifikálja, hogy segítsen a tervezőknek jobban kezelni ezeket a néha ellentmondó paramétereket a tervezés és a gyártás során.

Az utóbbi években a NYÁK -elrendezési és útválasztási követelmények összetettebbek lettek, és az integrált áramkörökben lévő tranzisztorok száma nőtt a Moore -törvény előrejelzése szerint, így az eszközök gyorsabbak és az egyes impulzusok rövidebbek az emelkedési idő alatt, valamint a tűk száma növekszik – gyakran 500-2,000. Mindez sűrűség-, óra- és áthallási problémákat okoz a NYÁK tervezésekor.

Néhány évvel ezelőtt a legtöbb PCBS -nek csak maroknyi „kritikus” csomópontja volt (Nets), amelyeket jellemzően az impedancia, a hossz és a hézag korlátozásaként határoztak meg. A NYÁK-tervezők manuálisan irányítják ezeket az útvonalakat, majd szoftverek segítségével automatizálják a teljes áramkör nagyszabású útválasztását. A mai PCBS gyakran 5,000 vagy több csomóponttal rendelkezik, amelyek több mint 50% -a kritikus. A piaci nyomásig eltelt idő miatt a kézi bekötés jelenleg nem lehetséges. Sőt, nemcsak a kritikus csomópontok száma nőtt, hanem az egyes csomópontokra vonatkozó korlátok is.

Ezek a korlátok elsősorban az egyre összetettebb korrelációs paramétereknek és tervezési követelményeknek köszönhetők, például a két lineáris intervallum függhet egy és a csomópont feszültségétől és az áramköri anyagok anyagától függnek, a digitális IC emelkedési ideje csökken nagy sebességgel és alacsony az órajel befolyásolhatja a tervezést a gyorsabb impulzus miatt, valamint rövidebb idő létrehozása és fenntartása érdekében, Ezenkívül, mint a nagy sebességű áramkör tervezésének teljes késleltetésének fontos része, az összekapcsolási késleltetés nagyon fontos az alacsony sebességű tervezésnél is.

E problémák egy részét könnyebb lenne megoldani, ha a táblák nagyobbak lennének, de a tendencia az ellenkező irányba mutat. Az összekapcsolási késleltetés és a nagy sűrűségű csomag követelményei miatt az áramköri lap egyre kisebb lesz, ezért megjelenik a nagy sűrűségű áramkör tervezése, és be kell tartani a miniatürizálási tervezési szabályokat. A lecsökkent emelkedési idők ezekkel a miniatűr tervezési szabályokkal kombinálva az áthallási zajt egyre hangsúlyosabb problémává teszik, és a golyós rácsos tömbök és más nagy sűrűségű csomagok maguk is súlyosbítják az áthallást, a kapcsolási zajt és a talajt.

Javított megszorítások

E problémák hagyományos megközelítése az, hogy az elektromos és folyamatkövetelményeket tapasztalati, alapértelmezett értékek, számtáblák vagy számítási módszerek segítségével rögzített kényszerparaméterekké alakítják át. Például egy áramkört tervező mérnök először meghatározhat egy névleges impedanciát, majd „megbecsülheti” a névleges vonalszélességet a kívánt impedancia elérése érdekében a végső folyamatkövetelmények alapján, vagy használhat számítási táblázatot vagy számtani programot az interferencia tesztelésére, majd ki a hosszkorlátozásokat.

Ez a megközelítés jellemzően megköveteli, hogy egy empirikus adathalmazt tervezzenek alapvető iránymutatásként a NYÁK -tervezők számára, hogy ezeket az adatokat ki tudják használni, amikor automatikus elrendezési és útválasztó eszközökkel terveznek. A probléma ezzel a megközelítéssel az, hogy az empirikus adatok egy általános elv, és legtöbbször helyesek, de néha nem működnek, vagy rossz eredményekhez vezetnek.

Használjuk a fenti példát az impedancia meghatározására, hogy lássuk, milyen hibát okozhat ez a módszer. Az impedanciához kapcsolódó tényezők közé tartozik a lemezanyag dielektromos tulajdonságai, a rézfólia magassága, a rétegek és a talaj/teljesítményréteg közötti távolság, valamint a vonal szélessége. Mivel az első három paramétert általában a gyártási folyamat határozza meg, a tervezők általában a vonalszélességet használják az impedancia szabályozására. Mivel az egyes vonalrétegek távolsága a talajtól vagy a teljesítményrétegtől eltérő, egyértelműen hiba ugyanazokat az empirikus adatokat használni minden réteg esetében. Ezt tetézi, hogy a fejlesztés során használt gyártási folyamat vagy áramköri jellemzők bármikor megváltozhatnak.

Ezeket a problémákat legtöbbször a prototípus gyártási szakaszában fogják felfedni, az általános az, hogy a problémát az áramköri kártya javításával vagy újratervezésével találják meg, hogy megoldják a tábla kialakítását. Ennek költsége magas, és a javítások gyakran további problémákat okoznak, amelyek további hibakeresést igényelnek, és a bevételkiesés a késedelmes piacra kerülés miatt messze meghaladja a hibakeresés költségeit.Szinte minden elektronikai gyártó szembesül ezzel a problémával, ami végül abból fakad, hogy a hagyományos NYÁK -tervező szoftver nem képes lépést tartani a jelenlegi elektromos teljesítménykövetelmények valóságával. Ez nem olyan egyszerű, mint a mechanikai tervezés empirikus adatai.

Mit lehet használni a NYÁK -tervezés korlátozásához?

Megoldás: Paraméterezze a korlátokat

Jelenleg a tervezőszoftver -gyártók ezt a problémát úgy próbálják megoldani, hogy paramétereket adnak a korlátozásokhoz. Ennek a megközelítésnek a legfejlettebb aspektusa az a képesség, hogy olyan mechanikai előírásokat adjon meg, amelyek teljes mértékben tükrözik a különböző belső elektromos jellemzőket. Miután ezeket beépítették a NYÁK -tervezésbe, a tervezőszoftver ezeket az információkat felhasználhatja az automatikus elrendezés és útválasztó eszköz vezérlésére.

Amikor a későbbi gyártási folyamat megváltozik, nincs szükség újratervezésre. A tervezők egyszerűen frissítik a folyamat jellemző paramétereit, és a vonatkozó korlátozások automatikusan megváltoztathatók. A tervező ezután futtathatja a DRC -t (Design Rule Check), hogy megállapítsa, az új folyamat sért -e más tervezési szabályokat, és megtudja, hogy a tervezés mely aspektusait kell megváltoztatni az összes hiba kijavítása érdekében.

A korlátozásokat matematikai kifejezések formájában lehet megadni, beleértve az állandókat, a különböző operátorokat, vektorokat és egyéb tervezési korlátozásokat, így a tervezők számára paraméterezett szabályvezérelt rendszert biztosítanak. A korlátozásokat akár keresőtáblázatként is be lehet írni, amelyeket egy nyomtatott nyomtatott áramköri lap vagy tervrajzban lehet tárolni. A NYÁK -huzalozás, a rézfólia -terület elhelyezése és az elrendezési eszközök követik az ezen feltételek által előidézett korlátozásokat, és a DRC ellenőrzi, hogy a teljes kialakítás megfelel -e ezeknek a korlátozásoknak, beleértve a vonalszélességet, a távolságot és a helyigényeket, például a terület- és magasságkorlátozásokat.

Hierarchikus menedzsment

A paraméterezett korlátozások egyik fő előnye, hogy osztályozhatók. Például a globális vonalszélesség szabály tervezési korlátként használható az egész tervben. Természetesen egyes régiók vagy csomópontok nem tudják lemásolni ezt az elvet, így a magasabb szintű megszorítás megkerülhető, és a hierarchikus kialakításban az alacsonyabb szintű kényszer alkalmazható. A Parametric Constraint Solver, az ACCEL Technologies kényszerszerkesztője, összesen 7 szintet kap:

1. Tervezzen megszorításokat minden olyan objektumhoz, amelyeknek nincsenek más korlátai.

2. Hierarchia megszorítások, objektumokra alkalmazva egy bizonyos szinten.

3. A csomópont típusra vonatkozó korlátozás egy bizonyos típusú csomópontra vonatkozik.

4. Csomópontkorlátozás: egy csomópontra vonatkozik.

5. Osztályközi korlátozás: két osztály csomópontjai közötti korlátozást jelzi.

6. Térbeli korlátozás, amelyet a tér minden eszközére alkalmaznak.

7. Eszközkorlátok, egyetlen eszközre alkalmazva.

A szoftver követi a különböző tervezési korlátozásokat az egyes eszközöktől a teljes tervezési szabályig, és grafikusan mutatja meg a szabályok alkalmazási sorrendjét a tervezésben.

1. példa: Vonalszélesség = F (impedancia, rétegtávolság, dielektromos állandó, rézfólia magasság). Íme egy példa arra, hogy a paraméterezett megszorítások hogyan használhatók tervezési szabályként az impedancia szabályozására. Amint fentebb említettük, az impedancia a dielektromos állandó, a legközelebbi vonalréteg távolságának, a rézhuzal szélességének és magasságának függvénye. Mivel a tervezés által megkövetelt impedanciát meghatározták, ez a négy paraméter tetszőlegesen figyelembe vehető releváns változóként az impedancia képlet átírásához. A legtöbb esetben a tervezők csak a vonal szélességét tudják szabályozni.

Emiatt a vonal szélességére vonatkozó korlátozások az impedancia, a dielektromos állandó, a legközelebbi vonalréteg távolságának és a rézfólia magasságának függvényei. Ha a képletet hierarchikus korlátozásként, a gyártási folyamat paramétereit pedig tervezési szintű korlátozásként határozzák meg, a szoftver automatikusan beállítja a vonalszélességet, hogy kompenzálja a tervezett vonalréteg változását. Hasonlóképpen, ha a tervezett áramköri lapot más eljárásban állítják elő, és a rézfólia magasságát megváltoztatják, a tervezési szint vonatkozó szabályai automatikusan újraszámíthatók a rézfólia magasságának paramétereinek megváltoztatásával.

2. példa: Eszközintervallum = Max (alapértelmezett intervallum, F (eszközmagasság, észlelési szög).A paraméterek megszorításainak és a tervezési szabályok ellenőrzésének nyilvánvaló előnye, hogy a paraméterezett megközelítés hordozható és felügyelhető, amikor a tervezési változások bekövetkeznek. Ez a példa bemutatja, hogyan határozható meg az eszköztávolság a folyamatjellemzők és a tesztkövetelmények alapján. A fenti képlet azt mutatja, hogy az eszköztávolság az eszközmagasság és az észlelési szög függvénye.

Az észlelési szög általában állandó az egész táblán, így tervezési szinten határozható meg. Egy másik gépen végzett ellenőrzéskor a teljes terv egyszerűen frissíthető, ha új értékeket ad meg a tervezési szinten. Az új gépi teljesítményparaméterek megadása után a tervező megtudhatja, hogy a tervezés megvalósítható -e, ha egyszerűen futtatja a DRC -t annak ellenőrzésére, hogy az eszköztávolság ütközik -e az új távolságértékkel, ami sokkal egyszerűbb, mint az elemzés, a korrekció, majd a kemény számítások elvégzése az új távolságkövetelményekhez.

Mit lehet használni a NYÁK -tervezés korlátozásához?

3. példa: Komponens elrendezés,A tervezési objektumok és megszorítások rendszerezése mellett a tervezési szabályok felhasználhatók az alkatrészek elrendezéséhez is, vagyis érzékelni tudják, hová kell elhelyezni az eszközöket, anélkül, hogy a korlátozások alapján hibákat okoznának. Az 1. ábrán kiemelt, hogy megfelelnek a fizikai korlátoknak (mint például az intervallum és a tányértávolság és az eszköz széle) az eszközök helyterülete, a 2. ábra kiemeli, hogy eleget kell tenni az elektromos korlátozott eszközök elhelyezési területeinek, például a maximális vonalhossznak, a 3. ábra csak a térbeli korlátozás területe, végül a 4. ábra a kép első három részének metszéspontja, ez a tényleges területelrendezés, Az ebben a régióban elhelyezett eszközök minden kényszert kielégíthetnek.

Mit lehet használni a NYÁK -tervezés korlátozásához?

Valójában a korlátozások moduláris generálása nagymértékben javíthatja azok karbantarthatóságát és újrafelhasználhatóságát. Új kifejezések generálhatók az előző szakasz különböző rétegeinek korlátozási paramétereire való hivatkozással, például a felső réteg vonalszélessége függ a felső réteg távolságától és a rézhuzal magasságától, valamint a Temp és Diel_Const a tervezési szinten. Ne feledje, hogy a tervezési szabályok csökkenő sorrendben jelennek meg, és a magasabb szintű korlátozás módosítása azonnal érinti az összes olyan kifejezést, amely erre a korlátozásra utal.

Mit lehet használni a NYÁK -tervezés korlátozásához?

Tervezés újrafelhasználása és dokumentálása

A paraméteres korlátok nemcsak jelentősen javíthatják a kezdeti tervezési folyamatot, és a mérnöki változtatások és a tervezés hasznosabb felhasználása, a korlátozás felhasználható a terv, a rendszer és a dokumentumok részeként, ha nem csak a mérnök vagy a tervező tudatában, tehát amikor forduljon más projektekhez lehet lassan elfelejteni. A kényszerdokumentumok dokumentálják a tervezési folyamat során követendő elektromos teljesítményszabályokat, és lehetőséget biztosítanak mások számára, hogy megértsék a tervező szándékait, hogy ezek a szabályok könnyen alkalmazhatók legyenek az új gyártási folyamatokra, vagy módosíthatók legyenek az elektromos teljesítmény követelményeinek megfelelően. A jövőbeli multiplexerek is ismerhetik a pontos tervezési szabályokat, és változtatásokat hajthatnak végre az új folyamatkövetelmények megadásával anélkül, hogy kitalálnák a vonalszélesség megszerzésének módját.

Ez a cikk következtetése

A paraméterkorlátozó-szerkesztő megkönnyíti a NYÁK-elrendezést és az útválasztást többdimenziós korlátozások mellett, és először teszi lehetővé az automatikus útválasztó szoftverek és tervezési szabályok teljes körű ellenőrzését az összetett elektromos és folyamatkövetelményekhez képest, nem pedig csak a tapasztalatokra vagy egyszerű tervezési szabályokra támaszkodva. kevés haszna van. Az eredmény egy olyan konstrukció, amely egyszeri sikert érhet el, csökkentve vagy akár megszüntetve a prototípus hibakeresést.