អ្វីដែលអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីរារាំងការរចនា PCB?

ភាពស្មុគស្មាញកើនឡើង 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. អ្នកកែសំរួលកំរិតប៉ារ៉ាម៉ែត្រកំណត់កូដទាំងនេះទៅជារូបមន្តដើម្បីជួយអ្នកឌីហ្សាញបានល្អប្រសើរជាមួយប៉ារ៉ាម៉ែត្រដែលផ្ទុយគ្នាពេលខ្លះក្នុងកំឡុងពេលរចនានិងផលិត។

ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះប្លង់ PCB និងតម្រូវការបញ្ជូនបន្តបានកាន់តែស្មុគស្មាញហើយចំនួនត្រង់ស៊ីស្ទ័រនៅក្នុងសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នាបានកើនឡើងតាមការព្យាករណ៍ដោយច្បាប់របស់ Moore ដែលធ្វើឱ្យឧបករណ៍មានល្បឿនលឿនហើយជីពចរនីមួយៗកាន់តែខ្លីតាមពេលវេលាកើនឡើងព្រមទាំងបង្កើនចំនួនម្ជុល – ជាញឹកញាប់ពី ៥០០ ទៅ ២០០០ ។ ទាំងអស់នេះបង្កើតបញ្ហាដង់ស៊ីតេនាឡិកានិងផ្លូវឆ្លងកាត់នៅពេលរចនា PCB ។

កាលពីពីរបីឆ្នាំមុនភីអេសប៊ីអេសភាគច្រើនមានថ្នាំង“ សំខាន់” មួយចំនួនតូចប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានកំណត់ជាធម្មតាថាជាឧបសគ្គលើភាពធន់ប្រវែងនិងការបោសសំអាត។ អ្នករចនា PCB នឹងដឹកនាំផ្លូវទាំងនេះដោយដៃហើយបន្ទាប់មកប្រើសូហ្វវែរដើម្បីធ្វើស្វ័យប្រវត្តិកម្មការធ្វើទ្រង់ទ្រាយធំនៃសៀគ្វីទាំងមូល។ PCBS សព្វថ្ងៃនេះជារឿយៗមានថ្នាំងចំនួន ៥០០០ ឬច្រើនជាងនេះដែលច្រើនជាង ៥០% គឺជាចំណុចសំខាន់។ 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.

បញ្ហាទាំងនេះខ្លះនឹងងាយស្រួលដោះស្រាយប្រសិនបើក្តារធំជាងប៉ុន្តែនិន្នាការនេះមានទិសដៅផ្ទុយ។ ដោយសារតែតម្រូវការនៃការពន្យារពេលតភ្ជាប់និងកញ្ចប់ដង់ស៊ីតេខ្ពស់បន្ទះសៀគ្វីកាន់តែតូចជាងមុនដូច្នេះការរចនាសៀគ្វីដង់ស៊ីតេខ្ពស់លេចឡើងហើយច្បាប់រចនាខ្នាតតូចត្រូវធ្វើតាម។ 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.

ដែនកំណត់ថេរដែលមាន

វិធីសាស្រ្តបែបប្រពៃណីចំពោះបញ្ហាទាំងនេះគឺដើម្បីបកប្រែតម្រូវការអគ្គិសនីនិងដំណើរការទៅជាប៉ារ៉ាម៉ែត្រកំណត់ថេរដោយបទពិសោធន៍តម្លៃលំនាំដើមតារាងលេខឬវិធីសាស្ត្រគណនា។ ឧទាហរណ៍វិស្វករដែលរចនាសៀគ្វីដំបូងអាចកំណត់អាំងវឺតទ័រដែលបានវាយតម្លៃហើយបន្ទាប់មក“ ប៉ាន់ស្មាន” ទទឹងបន្ទាត់ដែលបានវាយតម្លៃដើម្បីសម្រេចបាននូវភាពធន់ដែលចង់បានដោយផ្អែកលើតម្រូវការដំណើរការចុងក្រោយឬប្រើតារាងគណនាឬកម្មវិធីនព្វន្ធដើម្បីសាកល្បងការជ្រៀតជ្រែកហើយបន្ទាប់មកដំណើរការ ចេញពីដែនកំណត់ប្រវែង។

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. បញ្ហាជាមួយវិធីសាស្ត្រនេះគឺថាទិន្នន័យជាក់ស្តែងគឺជាគោលការណ៍ទូទៅហើយភាគច្រើនវាត្រឹមត្រូវប៉ុន្តែពេលខ្លះវាមិនដំណើរការឬនាំឱ្យមានលទ្ធផលខុស។

ចូរយើងប្រើឧទាហរណ៏នៃការកំណត់ impedance ខាងលើដើម្បីមើលកំហុសដែលវិធីសាស្ត្រនេះអាចបង្ក។ កត្តាដែលទាក់ទងទៅនឹងភាពធន់ទ្រាំរួមមានលក្ខណៈ dielectric នៃសម្ភារៈក្តារកម្ពស់នៃសន្លឹកស្ពាន់ចម្ងាយរវាងស្រទាប់និងស្រទាប់ដី/ថាមពលនិងទទឹងបន្ទាត់។ ដោយសារប៉ារ៉ាម៉ែត្របីដំបូងត្រូវបានកំណត់ជាទូទៅដោយដំណើរការផលិតអ្នករចនាជាធម្មតាប្រើទទឹងបន្ទាត់ដើម្បីគ្រប់គ្រងភាពធន់។ 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.

ភាគច្រើនបញ្ហាទាំងនេះនឹងត្រូវបានលាតត្រដាងនៅក្នុងដំណាក់កាលផលិតគំរូទូទៅគឺត្រូវស្វែងយល់ពីបញ្ហានេះតាមរយៈការជួសជុលបន្ទះសៀគ្វីឬរចនាឡើងវិញដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហារចនាក្តារបន្ទះ។ ថ្លៃដើមនៃការធ្វើបែបនេះគឺខ្ពស់ហើយការជួសជុលជារឿយៗបង្កើតបញ្ហាបន្ថែមដែលត្រូវការការបំបាត់កំហុសបន្ថែមហើយការបាត់បង់ប្រាក់ចំណូលដោយសារការពន្យារពេលទៅទីផ្សារឆ្ងាយជាងថ្លៃដើមនៃការបំបាត់កំហុស។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.

តើអ្វីអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីរារាំងការរចនា PCB?

ដំណោះស្រាយ៖ កំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រ

នាពេលបច្ចុប្បន្នអ្នកលក់កម្មវិធីរចនាព្យាយាមដោះស្រាយបញ្ហានេះដោយបន្ថែមប៉ារ៉ាម៉ែត្រទៅក្នុងឧបសគ្គ។ លក្ខណៈទំនើបបំផុតនៃវិធីសាស្រ្តនេះគឺសមត្ថភាពក្នុងការបញ្ជាក់លក្ខណៈបច្ចេកទេសដែលឆ្លុះបញ្ចាំងយ៉ាងពេញលេញពីលក្ខណៈអគ្គិសនីខាងក្នុង។ នៅពេលដែលទាំងនេះត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងការរចនា PCB កម្មវិធីរចនាអាចប្រើព័ត៌មាននេះដើម្បីគ្រប់គ្រងប្លង់និងឧបករណ៍បញ្ជូនដោយស្វ័យប្រវត្តិ។

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. បន្ទាប់មកអ្នករចនាម៉ូដអាចដំណើរការឌីស៊ីអេស (ត្រួតពិនិត្យវិធានរចនា) ដើម្បីកំណត់ថាតើដំណើរការថ្មីរំលោភលើច្បាប់រចនាផ្សេងទៀតនិងដើម្បីដឹងថាផ្នែកណានៃការរចនាគួរតែត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរដើម្បីកែកំហុសទាំងអស់។

ឧបសគ្គអាចត្រូវបានបញ្ចូលក្នុងទំរង់នៃកន្សោមគណិតវិទ្យារួមទាំងអថេរសញ្ញាប្រមាណវិធីវ៉ិចទ័រនិងឧបសគ្គនៃការរចនាផ្សេងៗទៀតដែលផ្តល់ឱ្យអ្នករចនានូវប្រព័ន្ធដឹកនាំតាមប៉ារ៉ាម៉ែត្រ។ Constraints can even be entered as look-up tables, stored in a design file on a PCB or schematic. ខ្សែភ្លើង PCB ទីតាំងតំបន់ស្ពាន់ស្ពាន់និងឧបករណ៍ប្លង់អនុវត្តតាមឧបសគ្គដែលបង្កើតដោយល័ក្ខខ័ណ្ឌទាំងនេះហើយឌីស៊ីស៊ីបញ្ជាក់ថាការរចនាទាំងមូលអនុលោមតាមឧបសគ្គទាំងនេះរួមទាំងទទឹងបន្ទាត់គម្លាតនិងតម្រូវការលំហដូចជាការកំណត់តំបន់និងកម្ពស់។

ការគ្រប់គ្រងឋានានុក្រម

អត្ថប្រយោជន៍សំខាន់មួយនៃការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រគឺថាពួកគេអាចត្រូវបានផ្តល់ចំណាត់ថ្នាក់។ ឧទាហរណ៍ក្បួនទទឹងបន្ទាត់សកលអាចត្រូវបានប្រើជាឧបសគ្គនៃការរចនានៅក្នុងការរចនាទាំងមូល។ ជាការពិតតំបន់ឬថ្នាំងខ្លះមិនអាចចម្លងគោលការណ៍នេះបានទេដូច្នេះឧបសគ្គកម្រិតខ្ពស់អាចត្រូវបានឆ្លងកាត់ហើយឧបសគ្គកម្រិតទាបនៅក្នុងការរចនាឋានានុក្រមអាចត្រូវបានអនុម័ត។ Parametric Constraint Solver ដែលជាអ្នកកែសំរួលឧបសគ្គពី ACCEL Technologies ត្រូវបានផ្តល់ជូនសរុប ៧ កម្រិត៖

១. រចនាឧបសគ្គចំពោះវត្ថុទាំងអស់ដែលមិនមានឧបសគ្គផ្សេងទៀត។

២. ឧបសគ្គឋានានុក្រម, អនុវត្តចំពោះវត្ថុក្នុងកម្រិតជាក់លាក់មួយ។

3. ការកំណត់ប្រភេទថ្នាំងអនុវត្តចំពោះថ្នាំងទាំងអស់នៃប្រភេទជាក់លាក់។

4. Node constraint: applies to a node.

៥. ឧបសគ្គអន្តរថ្នាក់៖ បង្ហាញពីការដាក់កម្រិតរវាងថ្នាំងនៃថ្នាក់ពីរ។

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

7. ឧបសគ្គនៃឧបករណ៍, អនុវត្តចំពោះឧបករណ៍តែមួយ។

សូហ្វវែរធ្វើតាមការកំណត់រចនាផ្សេងៗពីឧបករណ៍នីមួយៗទៅនឹងច្បាប់រចនាទាំងមូលហើយបង្ហាញពីលំដាប់កម្មវិធីនៃច្បាប់ទាំងនេះក្នុងការរចនាតាមក្រាហ្វិក។

Example 1: Line width = F (impedance, layer spacing, dielectric constant, copper foil height). នេះគឺជាឧទាហរណ៍មួយអំពីរបៀបដែលការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រអាចត្រូវបានប្រើជាច្បាប់រចនាដើម្បីគ្រប់គ្រងភាពធន់ ដូចដែលបានរៀបរាប់ខាងលើអ៊ីដឌីម៉ង់គឺជាមុខងារនៃថេរអេឡិចត្រិចចម្ងាយទៅស្រទាប់ខ្សែដែលនៅជិតបំផុតទទឹងនិងកម្ពស់នៃខ្សែស្ពាន់។ ដោយសារភាពធន់ដែលទាមទារដោយការរចនាត្រូវបានកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រទាំងបួននេះអាចត្រូវបានយកតាមអំពើចិត្តដែលជាអថេរពាក់ព័ន្ធដើម្បីសរសេររូបមន្ត impedance ឡើងវិញ។ ក្នុងករណីភាគច្រើនអ្នករចនាអាចគ្រប់គ្រងតែទទឹងបន្ទាត់។

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. ប្រសិនបើរូបមន្តត្រូវបានកំណត់ថាជាឧបសគ្គតាមឋានានុក្រមនិងប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃដំណើរការផលិតជាឧបសគ្គកម្រិតរចនាកម្មវិធីនឹងលៃតម្រូវទទឹងបន្ទាត់ដោយស្វ័យប្រវត្តិដើម្បីទូទាត់សងនៅពេលដែលស្រទាប់បន្ទាត់ដែលបានរចនាផ្លាស់ប្តូរ។ ដូចគ្នានេះដែរប្រសិនបើបន្ទះសៀគ្វីដែលបានរចនាឡើងត្រូវបានផលិតក្នុងដំណើរការខុសៗគ្នាហើយកម្ពស់ទង់ដែងស្ពាន់ត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរច្បាប់ពាក់ព័ន្ធនៅក្នុងកម្រិតរចនាអាចគណនាឡើងវិញដោយស្វ័យប្រវត្តិដោយផ្លាស់ប្តូរប៉ារ៉ាម៉ែត្រកម្ពស់ស្ពាន់។

Example 2: Device interval = Max (default interval, F (device height, detection Angle).អត្ថប្រយោជន៍ជាក់ស្តែងនៃការប្រើប្រាស់ទាំងការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រនិងការត្រួតពិនិត្យក្បួនរចនាគឺវិធីសាស្រ្តដែលអាចកំណត់បានគឺអាចចល័តបាននិងត្រួតពិនិត្យនៅពេលមានការផ្លាស់ប្តូរការរចនា។ 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.

មុំរកឃើញជាធម្មតាថេរសម្រាប់ក្តារទាំងមូលដូច្នេះវាអាចត្រូវបានកំណត់នៅកម្រិតរចនា។ នៅពេលពិនិត្យមើលលើម៉ាស៊ីនផ្សេងការរចនាទាំងមូលអាចត្រូវបានធ្វើបច្ចុប្បន្នភាពដោយគ្រាន់តែបញ្ចូលតម្លៃថ្មីនៅកម្រិតរចនា។ បន្ទាប់ពីប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការម៉ាស៊ីនថ្មីត្រូវបានបញ្ចូលអ្នករចនាអាចដឹងថាតើការរចនាអាចធ្វើទៅបានដោយគ្រាន់តែដំណើរការឌីអេសអរដើម្បីពិនិត្យមើលថាតើចន្លោះរវាងឧបករណ៍មានទំនាស់ជាមួយតម្លៃគម្លាតថ្មីដែលងាយស្រួលជាងវិភាគកែតម្រូវហើយបន្ទាប់មកធ្វើការគណនាយ៉ាងត្រឹមត្រូវ ទៅនឹងតម្រូវការចន្លោះថ្មី។

តើអ្វីអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីរារាំងការរចនា PCB?

ឧទាហរណ៍ទី ៣៖ ប្លង់សមាសធាតុបន្ថែមពីលើការរៀបចំវត្ថុរចនានិងឧបសគ្គច្បាប់រចនាក៏អាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ប្លង់សមាសធាតុផងដែរពោលគឺវាអាចរកឃើញកន្លែងដាក់ឧបករណ៍ដោយមិនបង្កឱ្យមានកំហុសដោយផ្អែកលើឧបសគ្គ។ ការគូសបញ្ជាក់នៅក្នុងរូបភាពទី ១ គឺដើម្បីបំពេញតាមឧបសគ្គខាងរាងកាយ (ដូចជាចន្លោះពេលនិងគែមនៃគម្លាតចាននិងឧបករណ៍) តំបន់កន្លែងដាក់ឧបករណ៍រូបភាពទី ២ ការបន្លិចគឺដើម្បីបំពេញតាមតំបន់ដាក់ឧបករណ៍ដែលមានចរន្តអគ្គិសនីដូចជាប្រវែងខ្សែអតិបរមារូបភាព ៣ បង្ហាញតែ តំបន់កំណត់ព្រំដែនអវកាសទីបំផុតរូបភាពទី ៤ គឺជាចំនុចប្រសព្វនៃបីផ្នែកដំបូងនៃរូបភាពនេះគឺជាប្លង់តំបន់ដែលមានប្រសិទ្ធភាព Devices placed in this region can satisfy all constraints.