Kompleksiteti në rritje i 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. Redaktori i kufizimit të parametrave i kodifikon këto parametra në formula për të ndihmuar projektuesit të merren më mirë me këto parametra ndonjëherë kontradiktorë gjatë projektimit dhe prodhimit.

Vitet e fundit, kërkesat për paraqitjen dhe drejtimin e PCB janë bërë më komplekse, dhe numri i transistorëve në qarqet e integruara është rritur siç parashikohet nga Ligji i Moore, duke i bërë pajisjet më të shpejta dhe secili impuls më të shkurtër gjatë kohës së rritjes, si dhe duke rritur numrin e kunjave – shpesh 500 deri në 2,000. E gjithë kjo krijon probleme me densitetin, orën dhe kryqëzimin kur dizajnoni një PCB.

Disa vjet më parë, shumica e PCBS kishte vetëm një grusht nyjesh “kritike” (Rrjeta), të përcaktuara zakonisht si kufizime në rezistencën, gjatësinë dhe pastrimin. Dizajnerët e PCB-ve do t’i drejtonin manualisht këto rrugë dhe më pas do të përdornin softuer për të automatizuar drejtimin në shkallë të gjerë të të gjithë qarkut. PCBS -ja e sotme shpesh ka 5,000 ose më shumë nyje, më shumë se 50% e të cilave janë kritike. 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.

Disa nga këto probleme do të ishin më të lehta për t’u zgjidhur nëse bordet do të ishin më të mëdhenj, por tendenca është në drejtim të kundërt. Për shkak të kërkesave të vonesës së ndërlidhjes dhe paketës me densitet të lartë, bordi i qarkut po bëhet gjithnjë e më i vogël, kështu që shfaqet dizajni i qarkut me densitet të lartë dhe rregullat e projektimit të miniaturizimit duhet të ndiqen. 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.

Kufizimet e fiksuara që ekzistojnë

Qasja tradicionale ndaj këtyre problemeve është që të përkthehen kërkesat elektrike dhe të procesit në parametra të kufizimit fiks nga përvoja, vlerat e paracaktuara, tabelat e numrave ose metodat e llogaritjes. Për shembull, një inxhinier që projekton një qark së pari mund të përcaktojë një rezistencë të vlerësuar dhe më pas të “vlerësojë” një gjerësi të vlerësuar të linjës për të arritur rezistencën e dëshiruar bazuar në kërkesat e procesit përfundimtar, ose të përdorë një tabelë llogaritëse ose një program aritmetik për të testuar ndërhyrjen dhe më pas të punojë jashtë kufizimeve të gjatësisë.

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. Problemi me këtë qasje është se të dhënat empirike janë një parim i përgjithshëm, dhe shumicën e kohës ato janë të sakta, por ndonjëherë ato nuk funksionojnë ose çojnë në rezultate të gabuara.

Le të përdorim shembullin e përcaktimit të rezistencës së mësipërme për të parë gabimin që mund të shkaktojë kjo metodë. Faktorët që lidhen me rezistencën përfshijnë vetitë dielektrike të materialit të pllakës, lartësinë e fletës së bakrit, distancën midis shtresave dhe shtresës së tokës/fuqisë dhe gjerësinë e linjës. Meqenëse tre parametrat e parë përcaktohen përgjithësisht nga procesi i prodhimit, projektuesit zakonisht përdorin gjerësinë e linjës për të kontrolluar rezistencën. 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.

Shumicën e kohës këto probleme do të ekspozohen në fazën e prodhimit të prototipit, e përgjithshme është të zbuloni problemin përmes riparimit të bordit të qarkut ose ridizajnimit për të zgjidhur modelin e bordit. Kostoja për ta bërë këtë është e lartë dhe rregullimet shpesh krijojnë probleme shtesë që kërkojnë korrigjim të mëtejshëm, dhe humbja e të ardhurave për shkak të kohës së vonuar në treg tejkalon shumë koston e korrigjimit.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.

Çfarë mund të përdoret për të kufizuar dizajnin e PCB?

Zgjidhja: Parametëroni kufizimet

Aktualisht shitësit e softuerëve të dizajnit përpiqen ta zgjidhin këtë problem duke shtuar parametra në kufizimet. Aspekti më i avancuar i kësaj qasjeje është aftësia për të specifikuar specifikimet mekanike që pasqyrojnë plotësisht karakteristikat e ndryshme elektrike të brendshme të brendshme. Pasi këto të përfshihen në modelin e PCB, softueri i projektimit mund të përdorë këtë informacion për të kontrolluar paraqitjen automatike dhe mjetin e drejtimit.

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. Projektuesi pastaj mund të drejtojë DRC (Design Rule Check) për të përcaktuar nëse procesi i ri shkel ndonjë rregull tjetër të projektimit dhe për të gjetur se cilat aspekte të dizajnit duhet të ndryshohen për të korrigjuar të gjitha gabimet.

Kufizimet mund të futen në formën e shprehjeve matematikore, duke përfshirë konstante, operatorë të ndryshëm, vektorë dhe kufizime të tjera të projektimit, duke u ofruar stilistëve një sistem të parameterizuar të drejtuar nga rregullat. Constraints can even be entered as look-up tables, stored in a design file on a PCB or schematic. Lidhja me PCB, vendndodhja e zonës së fletës së bakrit dhe mjetet e paraqitjes ndjekin kufizimet e krijuara nga këto kushte, dhe DRC verifikon që i gjithë dizajni përputhet me këto kufizime, duke përfshirë gjerësinë e linjës, hapësirën dhe kërkesat për hapësirë, siç janë kufizimet e zonës dhe lartësisë.

Menaxhimi hierarkik

Një nga përfitimet kryesore të kufizimeve të parametëruara është se ato mund të klasifikohen. Për shembull, rregulli global i gjerësisë së linjës mund të përdoret si një kufizim i projektimit në të gjithë dizajnin. Sigurisht, disa rajone ose nyje nuk mund ta kopjojnë këtë parim, kështu që kufizimi i nivelit më të lartë mund të anashkalohet dhe kufizimi i nivelit më të ulët në modelin hierarkik mund të miratohet. Zgjidhësi Parametrik i Kufizimeve, Një redaktues kufizimesh nga ACCEL Technologies, i jepen gjithsej 7 nivele:

1. Kufizimet e projektimit për të gjitha objektet që nuk kanë kufizime të tjera.

2. Kufizimet e hierarkisë, të aplikuara për objektet në një nivel të caktuar.

3. Kufizimi i llojit të nyjeve zbatohet për të gjitha nyjet e një lloji të caktuar.

4. Node constraint: applies to a node.

5. Kufizimi ndër-klasor: tregon kufizimin midis nyjeve të dy klasave.

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

7. Kufizimet e pajisjes, të aplikuara në një pajisje të vetme.

Softueri ndjek kufizime të ndryshme të projektimit nga pajisjet individuale në të gjitha rregullat e projektimit dhe tregon rendin e zbatimit të këtyre rregullave në dizajn me anë të grafikës.

Example 1: Line width = F (impedance, layer spacing, dielectric constant, copper foil height). Këtu është një shembull se si kufizimet e parametëruara mund të përdoren si rregulla të projektimit për të kontrolluar rezistencën. Siç u përmend më lart, rezistenca është një funksion i konstantës dielektrike, distanca nga shtresa më e afërt e linjës, gjerësia dhe lartësia e telit të bakrit. Meqenëse rezistenca e kërkuar nga dizajni është përcaktuar, këto katër parametra mund të merren në mënyrë arbitrare si variabla përkatëse për të rishkruar formulën e rezistencës. Në shumicën e rasteve, projektuesit mund të kontrollojnë vetëm gjerësinë e linjës.

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. Nëse formula përcaktohet si një kufizim hierarkik dhe parametrat e procesit të prodhimit si një kufizim i nivelit të projektimit, softueri do të rregullojë automatikisht gjerësinë e linjës për të kompensuar kur ndryshon shtresa e projektuar e linjës. Në mënyrë të ngjashme, nëse pllaka e projektuar e qarkut prodhohet në një proces të ndryshëm dhe lartësia e fletës së bakrit ndryshohet, rregullat përkatëse në nivelin e projektimit mund të rillogariten automatikisht duke ndryshuar parametrat e lartësisë së fletës së bakrit.

Example 2: Device interval = Max (default interval, F (device height, detection Angle).Përfitimi i dukshëm i përdorimit të kufizimeve të parametrave dhe kontrollimit të rregullave të projektimit është se qasja e parametruar është e lëvizshme dhe monitorohet kur ndodhin ndryshimet e projektimit. 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.

Këndi i zbulimit është zakonisht një konstante për të gjithë tabelën, kështu që mund të përcaktohet në nivelin e projektimit. Kur kontrolloni në një makinë të ndryshme, i gjithë dizajni mund të azhurnohet thjesht duke futur vlera të reja në nivelin e projektimit. Pasi të futen parametrat e rinj të performancës së makinës, projektuesi mund të dijë nëse dizajni është i realizueshëm thjesht duke drejtuar DRC -në për të kontrolluar nëse hapësira e pajisjes bie ndesh me vlerën e re të hapësirës, ​​e cila është shumë më e lehtë sesa të analizosh, korrigjosh dhe pastaj të bësh llogaritjet e vështira sipas kërkesave të reja të ndarjes.

Çfarë mund të përdoret për të kufizuar dizajnin e PCB?

Shembull 3: Paraqitja e komponentit,Përveç organizimit të objekteve dhe kufizimeve të projektimit, rregullat e projektimit mund të përdoren gjithashtu për paraqitjen e komponentëve, domethënë, ai mund të zbulojë se ku të vendosë pajisjet pa shkaktuar gabime bazuar në kufizimet. E theksuar në figurën 1 është që të përmbushë kufizimet fizike (të tilla si intervali dhe skaji i ndarjes së pllakës dhe pajisjes) zona e vendndodhjes së pajisjeve, figura 2 thekson është që të plotësojë zonat e vendosjes së pajisjeve të kufizuara elektrike, të tilla si gjatësia maksimale e linjës, figura 3 tregon vetëm zona e kufizimit të hapësirës, ​​më në fund, figura 4 është kryqëzimi i tre pjesëve të para të figurës, ky është paraqitja e zonës efektive, Devices placed in this region can satisfy all constraints.

Çfarë mund të përdoret për të kufizuar dizajnin e PCB -së?

Në fakt, krijimi i kufizimeve në një mënyrë modulare mund të përmirësojë shumë mirëmbajtjen dhe ripërdorimin e tyre. New expressions can be generated by referring to the constraint parameters of different layers in the previous stage, for example, the line width of the top layer depends on the distance of the top layer and the height of the copper wire, and the variables Temp and Diel_Const in the design level. Note that design rules are displayed in descending order, and changing a higher-level constraint immediately affects all expressions that refer to that constraint.

Çfarë mund të përdoret për të kufizuar dizajnin e PCB -së?

Dizajnimi i ripërdorimit dhe dokumentimit

Parametric constraints, not only can significantly improve the initial design process, and reuse of engineering change and design more useful, the constraint can be used as part of the design, system and documents, if not only in engineer or designer’s mind, so when they turn to other projects may be slowly forget. Dokumentet e kufizimit dokumentojnë rregullat e performancës elektrike që duhet të ndiqen gjatë procesit të projektimit dhe ofrojnë një mundësi që të tjerët të kuptojnë synimet e projektuesit në mënyrë që këto rregulla të mund të zbatohen lehtësisht në proceset e reja të prodhimit ose të ndryshohen sipas kërkesave të performancës elektrike. Future multiplexers can also know the exact design rules and make changes by entering new process requirements without having to guess how line widths were obtained.

This article conclusion

Redaktori i kufizimit të parametrave lehtëson paraqitjen dhe drejtimin e PCB nën kufizime shumë-dimensionale, dhe për herë të parë mundëson që programet automatike të drejtimit dhe rregullat e projektimit të kontrollohen plotësisht kundrejt kërkesave komplekse elektrike dhe të procesit, në vend që të mbështeten vetëm në përvojën ose rregullat e thjeshta të projektimit që janë me pak përdorim. The result is a design that can achieve a one-time success, reducing or even eliminating prototype debugging.