ПХБ дизайнерлери PCB дизайнын тез бүтүрүү үчүн топологияны пландаштыруу жана өткөрүүчү куралдарды кантип колдоно алышат?

Бул иш кагазга багытталган PCB дизайнерлер IPди колдонуп, андан ары IPди колдоо үчүн топологияны пландаштыруу жана багыттоо инструменттерин колдонуп, ПХБнын бүт дизайнын тез бүтүрүшөт. 1 -сүрөттөн көрүнүп тургандай, конструктордун инженеринин жоопкерчилиги аз сандагы керектүү компоненттерди жайгаштыруу жана алардын ортосундагы өз ара туташ жолдорду пландаштыруу аркылуу IP алуу. IP алгандан кийин, IP маалыматы дизайндын калган бөлүгүн жасоочу PCB дизайнерлерине берилиши мүмкүн.

ПХБ дизайнерлери PCB дизайнын тез бүтүрүү үчүн топологияны пландаштыруу жана зымдоо каражаттарын кантип колдоно алышат

1 -сүрөт: Дизайн инженерлери IP алышат, ПХБ дизайнерлери мындан ары IP топологиясын пландаштыруу жана өткөргүч куралдарын колдонуп, ПХБнын бүт дизайнын тез бүтүрүшөт.

Туура дизайн ниети үчүн дизайн инженерлери менен ПХБ дизайнерлеринин ортосундагы өз ара аракеттенүү жана кайталоо процессинен өтүүнүн ордуна, дизайнер -инженерлер бул маалыматты алышкан жана натыйжалары так, бул ПХБ дизайнерлерине көп жардам берет. Көптөгөн конструкцияларда дизайн инженерлери жана ПХБ дизайнерлери интерактивдүү жайгашууну жана зымдарды өткөрүшөт, бул эки тараптан тең баалуу убакытты талап кылат. Тарыхта, интерактивдүүлүк зарыл, бирок убакытты талап кылат жана натыйжасыз. Инженер -конструктор тарабынан берилген баштапкы план тиешелүү компоненттери жок, автобустун туурасы же пин чыгаруу сигналдары жок эле кол менен чийме болушу мүмкүн.

Топологияны пландаштыруу ыкмаларын колдонгон инженерлер кээ бир компоненттердин жайгашуусун жана өз ара байланыштарын тартып алса болот, анткени ПКБ дизайнерлери дизайнга катыша баштаса, дизайн башка компоненттердин жайгашуусун, башка IO жана автобус конструкцияларын жана бардык өз ара байланыштарды талап кылышы мүмкүн.

ПХБ дизайнерлери топологияны пландаштырууну кабыл алышы жана оптималдуу макетке жана өз ара аракеттенүүнү пландаштырууга жетишүү үчүн коюлган жана ачылбаган компоненттер менен өз ара аракеттениши керек, ошону менен ПХБнын дизайнынын эффективдүүлүгүн жогорулатуу керек.

Критикалык жана жогорку тыгыздыктагы аймактар коюлгандан жана топологияны пландаштыруудан кийин, макет акыркы топологияны пландаштырууга чейин бүтүшү мүмкүн. Ошондуктан, кээ бир топология жолдору учурдагы макет менен иштөөгө туура келиши мүмкүн. Алар төмөн приоритетке ээ болсо да, дагы эле туташуусу керек. Ошентип, пландаштыруунун бир бөлүгү компоненттердин жайгашуусунун тегерегинде түзүлгөн. Мындан тышкары, пландаштыруунун бул деңгээли башка сигналдарга керектүү артыкчылык берүү үчүн дагы деталды талап кылышы мүмкүн.

Толук деталдуу пландоо

Figure 2 компоненттери жайгаштырылгандан кийин деталдуу жайгашуусун көрсөтөт. Автобуста жалпысынан 17 бит бар жана аларда сигналдын агымы абдан жакшы уюштурулган.

Figure 2: Бул автобустардын тармактык линиялары топологияны пландаштыруунун жана артыкчылыктуу жайгашуунун натыйжасы.

Бул автобусту пландаштыруу үчүн, ПХБ дизайнерлери учурдагы тоскоолдуктарды, катмар дизайн эрежелерин жана башка маанилүү чектөөлөрдү эске алышы керек. Бул шарттарды эске алуу менен, алар 3 -сүрөттө көрсөтүлгөндөй автобустун топологиясынын жолун түзүшкөн.

3 -сүрөт: Пландаштырылган автобус.

3 -сүрөттө “1” деталы “кызылдын” үстүңкү катмарында компоненттин түйрүктөрүн “2” деталына чейин жеткирүүчү топологиялык жолду көрсөтөт. Бул бөлүк үчүн капсулаланбаган аймак колдонулат жана биринчи кабат кабелдик катмар катары аныкталат. Бул дизайн жагынан ачык көрүнөт жана маршрут алгоритми кызылга туташкан үстүңкү катмары менен топологиялык жолду колдонот. Бирок, кээ бир тоскоолдуктар бул автобусту автоматтык түрдө багыттоодон мурун алгоритмди башка катмарды багыттоо жолдору менен камсыз кылышы мүмкүн.

Автобус биринчи катмарда катуу издерге бөлүнгөндүктөн, дизайнер автобустун бүт ПХБ боюнча басып өткөн жолун эске алуу менен үчүнчү катмарга өтүүнү 3 -деталдаштырууну пландап баштайт. Үчүнчү катмардагы бул топологиялык жол жогорку катмарга караганда кененирээк экенин эске алыңыз, анткени импеданс үчүн кошумча мейкиндик керек. Мындан тышкары, дизайн катмарды конвертациялоо үчүн так жайгашкан жерди (17 тешик) көрсөтөт.

Топологиялык жол “3” деталына 4-сүрөттүн оң-борбордук бөлүгүн ээрчигендиктен, көптөгөн бир бит Т түрүндөгү түйүндөрдү топологиялык жолдун байланыштарынан жана айрым компоненттердин казыктарынан тартуу керек. ПХБ дизайнеринин тандоосу 3 -катмардагы туташуу агымын сактап калуу жана компоненттердин казыктарын туташтыруу үчүн башка катмарларга өтүү. Ошентип, алар негизги таңгактан 4-катмарга (кызгылт) байланышты көрсөтүү үчүн топология аянтын тартышты жана бул бир бит Т-түрүндөгү контактылар 2-катмарга туташып, андан кийин башка тешиктерди колдонуу менен түзмөктүн казыктарына туташты.

Топологиялык жолдор активдүү түзмөктөрдү туташтыруу үчүн “3” деталына чейин 5 -деңгээлде уланат. Бул байланыштар активдүү пинден активдүү түзмөктүн астындагы ылдый каршылыкка туташат. Дизайнер 3-кабаттан 1-катмарга чейинки туташууларды жөнгө салуу үчүн дагы бир топология аянтын колдонот, мында тетик казыктары активдүү түзүлүштөргө жана ылдый түшүүчү резисторлорго бөлүнөт.

Бул деталдуу пландоо 30 секундга созулду. Бул план тартылгандан кийин, ПХБ дизайнери дароо багыттоону же андан ары топология пландарын түзүүнү каалашы мүмкүн, андан кийин автоматтык багыттоо менен бардык топология пландарын бүтүрүшү мүмкүн. Пландаштыруу аяктагандан баштап автоматтык зымдардын жыйынтыктарына чейин 10 секунддан аз. Ылдамдыктын мааниси жок, жана чынында дизайнердин ниети көңүлгө алынбаса жана автоматтык зымдардын сапаты начар болсо, бул убакытты текке кетирүү. Төмөндөгү диаграммалар автоматтык зымдардын жыйынтыгын көрсөтөт.

Топологиянын багыты

Сол жактагы жогорку бөлүктөн баштап, компоненттердин казыктарынан келген бардык зымдар дизайнер билдиргендей, 1 -кабатта жайгашкан жана 1 -сүрөттөгү “2” жана “4” деталдарында көрсөтүлгөндөй, тыгыз автобус структурасына кысылган. 1-деңгээл менен 3-деңгээлдин ортосундагы өтүү “3” деталдуу түрдө ишке ашат жана өтө мейкиндикти талап кылган тешик формасын алат. Дагы, импеданс коэффициенти эске алынат, андыктан саптар кененирээк жана интервалдуураак болот, алар иш жүзүндөгү тууралык жолдо көрсөтүлгөн.

Figure 4: 1 жана 3 топологиялары менен маршруттоонун жыйынтыктары.

4-сүрөттө “5” майда-чүйдөсүнө чейин көрсөтүлгөндөй, бир биттик Т тибиндеги түйүндөрдү жайгаштыруу үчүн тешиктерди колдонуу зарылдыгынан улам топология жолу чоңоет. Бул жерде план дагы дизайнердин 3 бит катмардан 4 катмарга өтүүчү бул бир биттүү Т тибиндеги алмашуу пункттарына болгон ниетин чагылдырат. Кошумчалай кетсек, үчүнчү катмардагы из абдан тыгыз, бирок ал тешиктен бир аз кеңейет, бирок тешиктен өткөндөн кийин көп өтпөй кайра тыгылат.

Сүрөт 5: 4 топологиясы менен маршруттун натыйжасы.

Figure 6 “5” деталдуу түрдө автоматтык зымдардын натыйжасын көрсөтөт. 3 -катмардагы активдүү түзмөк туташуулары 1 -катмарга которууну талап кылат. Өткөөл тешиктер тетиктердин төөнөгүчтөрүнүн үстүндө тыкан жайгаштырылган жана 1-кабаттын зымы биринчи активдүү компонентке, андан кийин 1-катмарга түшүүчү резисторго туташтырылган.

Figure 6: деталь 5 топологиясы менен маршруттун натыйжасы.

Жогорудагы мисалдын корутундусу, 17 бит болжол менен 30 секундда тартылып алынуучу катмар жана жол багыты боюнча дизайнердин ниетин билдирүүчү төрт башка түзмөк түрүнө бөлүнгөн. Андан кийин жогорку сапаттагы автоматтык зым өткөрүлүшү мүмкүн, талап кылынган убакыт болжол менен 10 секунд.

Зымдардан топологияны пландаштырууга чейин абстракциянын деңгээлин жогорулатуу менен, өз ара байланыштын жалпы убактысы абдан кыскарат жана дизайнерлер тыгыздыкты так түшүнүшөт жана интерконнект баштала электе дизайнды аягына чыгарууга мүмкүнчүлүктөрү бар, мисалы эмне үчүн зым бул жерде дизайн? Эмне үчүн пландаштырууну улантып, арткы жагына зым кошпойсуз? Толук топология качан пландаштырылат? Эгерде жогорудагы мисал каралса, анда бир пландын абстракциясын башка линия менен эмес, ар бир тармакта көптөгөн линия сегменттери жана көптөгөн тешиктери бар 17 бөлөк тармактар менен колдонсо болот, бул түшүнүк инженердик өзгөрүү тартибин (ЭКО) кароодо өзгөчө маанилүү. .

Инженердик өзгөрүү тартиби (ЭКО)

Төмөнкү мисалда, FPGA пин чыгаруу толук эмес. Дизайн инженерлери бул чындыкты ПКБ дизайнерлерине билдиришти, бирок графиктин себептеринен улам, FPGA пин чыгаруу бүткүчө дизайнды мүмкүн болушунча алдыга жылдыруулары керек.

Белгилүү пин чыкканда, PCB дизайнери FPGA мейкиндигин пландаштыра баштайт жана ошол эле учурда дизайнер башка түзмөктөрдөн FPGAга алып келүүчү жолдорду карап чыгышы керек. IO FPGAнын оң жагында болушу пландаштырылган, бирок азыр ал FPGAнын сол жагында, бул пинтин чыгышы баштапкы пландан таптакыр башкача болушуна алып келди. Дизайнерлер абстракциянын жогорку деңгээлинде иштегендиктен, алар бул өзгөрүүлөрдү FPGAнын айланасындагы бардык зымдарды жылдыруунун үстөмдүгүн алып салуу жана топологиянын жолун өзгөртүү менен алмаштыруу аркылуу кабыл ала алышат.

Бирок, бул бир гана FPGаларга таасирин тийгизбейт; Бул жаңы пин чыгуулары тиешелүү түзмөктөрдөн чыккан коргошундарга да таасир этет. Жолдун аягы жалпак капсулаланган коргошун кирүү жолун жайгаштыруу үчүн да жылат; Болбосо, ийрилген жуп кабелдер бурулуп, жогорку тыгыздыктагы ПХБда баалуу орунду коротот. Бул биттер үчүн бурулуш үчүн зым жана перфорация үчүн кошумча мейкиндик талап кылынат, бул дизайн фазасынын аягында аткарылбай калышы мүмкүн. Эгерде график тар болсо, анда бул каттамдардын баарына мындай түзөтүүлөрдү киргизүү мүмкүн эмес. Кеп, топологияны пландаштыруу абстракциянын жогорку деңгээлин камсыз кылат, ошондуктан бул ЭКОлорду ишке ашыруу бир топ оңой.

Дизайнердин ниетине ылайык келген автоматтык багыттоо алгоритми сандык артыкчылыктан сапаттын артыкчылыгын белгилейт. Эгерде сапат көйгөйү аныкталса, эки себептен улам сапатсыз зым чыгаруунун ордуна, байланыштын үзүлүшүнө жол берүү абдан туура. Биринчиден, бул зымдарды начар натыйжалар менен тазалоодон жана зымдарды автоматташтырган башка зым операцияларынан көрө, ийгиликсиз туташууну туташтыруу оңой. Экинчиден, дизайнердин ниети ишке ашат жана дизайнер байланыштын сапатын аныктоо үчүн калат. Бирок, бул идеялар ийгиликсиз өткөргүчтөрдүн туташуулары салыштырмалуу жөнөкөй жана локалдаштырылган учурда гана пайдалуу.

Жакшы мисал – кабелдин 100% пландалган байланышка жете албашы. Сапаттан баш тартуунун ордуна, кээ бир пландаштырылбай калуусуна жол бериңиз, кээ бир туташтырылбаган зымдарды артта калтырыңыз. Бардык зымдар топологияны пландаштыруу жолу менен багытталат, бирок баары эле тетик казыктарына алып келбейт. Бул ийгиликсиз туташуулар үчүн орун бар экендигин жана салыштырмалуу оңой байланышты камсыз кылат.

Бул макаланын корутундусу

Топологияны пландаштыруу – бул санариптештирилген ПКБ долбоорлоо процесси менен иштеген жана дизайн инженерлери үчүн оңой жеткиликтүү курал, бирок ал комплекстүү пландаштыруу үчүн конкреттүү мейкиндик, катмар жана байланыш агымы мүмкүнчүлүктөрүнө ээ. ПХБ дизайнерлери бул ийкемдүү куралды дизайн чөйрөсүнө эң ылайыктуу түрдө ким колдонуп жатканына жараша, дизайндын башында же дизайнер инженер IP алгандан кийин топологияны пландаштыруу куралын колдоно алышат.

Топология кабелдери дизайнердин планын же кабелдик сапаттын жогорку натыйжаларын берүү ниетин аткарат. Топологияны пландаштыруу, ЭКОго туш болгондо, өзүнчө туташууларга караганда иштөө алда канча тезирээк болот, ошентип топология кабелине ЭКОнун тезирээк кабыл алынышына шарт түзүп, натыйжаларды тез жана так берет.