Све већа сложеност ПЦБ- разматрања о дизајну, као што су сат, унакрсни разговори, импеданса, детекција и производни процеси, често приморавају дизајнере да понављају много послова око изгледа, верификације и одржавања. Уређивач ограничења параметара кодификује ове параметре у формуле како би помогао дизајнерима да се боље носе са овим понекад контрадикторним параметрима током пројектовања и производње.

Последњих година захтеви за распоред и усмеравање ПЦБ -а постали су сложенији, а број транзистора у интегрисаним колима се повећао како је предвиђено Моореовим законом, чинећи уређаје бржим и сваки импулс краћим током времена пораста, као и повећавајући број пинова – често 500 до 2,000. Све ово ствара проблеме са густином, сатом и сметњама при дизајнирању ПЦБ -а.

Пре неколико година, већина ПЦБС -а имала је само неколико „критичних“ чворова (мрежа), обично дефинисаних као ограничења импедансе, дужине и зазора. Дизајнери штампаних плоча би ручно усмерили ове руте и затим користили софтвер за аутоматизацију опсежног усмеравања целог кола. Данашњи ПЦБС често има 5,000 или више чворова, од којих је више од 50% критично. Због времена на тржишту, ручно ожичење у овом тренутку није могуће. Штавише, не само да се повећао број критичних чворова, већ су се повећала и ограничења на сваком чвору.

Ова ограничења су углавном због параметара корелације и дизајнерских захтева који су све сложенији, на пример, два линеарна интервала могу зависити од напона и чвора, а материјали на плочи су повезане функције, смањење времена пораста дигиталне ИЦ велике брзине и ниске брзина такта може утицати на дизајн, због бржег пулса и успостављања и одржавања краћег времена, Осим тога, као важан део укупног кашњења пројектовања кола великих брзина, кашњење међусобног повезивања је такође веома важно за пројектовање малих брзина.

Неке од ових проблема било би лакше ријешити да су плоче веће, али тренд је у супротном смјеру. Због захтева кашњења међусобног повезивања и пакета велике густине, плоча је све мања, па се појављује дизајн кола велике густине и морају се поштовати правила дизајна минијатуризације. Скраћено време пораста у комбинацији са овим минијатуризованим правилима дизајна чини буку преслушавања све израженијим проблемом, а решетке кугличних решетки и други пакети велике густине сами погоршавају преслушавање, преклапање и одбијање тла.

Фиксна ограничења која постоје

Традиционални приступ овим проблемима је превођење електричних и процесних захтева у параметре фиксних ограничења према искуству, подразумеваним вредностима, табелама бројева или методама прорачуна. На пример, инжењер који пројектује коло може прво одредити називну импедансу, а затим „проценити“ називну ширину линије како би постигао жељену импеданцију на основу крајњих захтева процеса, или користити табелу за прорачун или аритметички програм за тестирање сметњи, а затим радити ван ограничења дужине.

Овај приступ обично захтева да се скуп емпиријских података осмисли као основна смерница за дизајнере штампаних плоча како би они могли да искористе ове податке приликом пројектовања помоћу аутоматског распореда и алата за усмеравање. Проблем са овим приступом је то што су емпиријски подаци општи принцип и већину времена су тачни, али понекад не функционишу или доводе до погрешних резултата.

Користимо горњи пример одређивања импедансе да видимо грешку коју ова метода може изазвати. Фактори везани за импеданцију укључују диелектрична својства материјала плоче, висину бакарне фолије, растојање између слојева и слоја земља/снага и ширину линије. Будући да су прва три параметра опћенито одређена производним процесом, дизајнери обично користе ширину линије за контролу импедансе. Будући да је удаљеност од сваког слоја линије до тла или слоја енергије различита, очигледно је грешка користити исте емпиријске податке за сваки слој. Ово је додатно отежано чињеницом да се производни процес или карактеристике штампаних плоча које се користе током развоја могу променити у било ком тренутку.

Већину времена ови проблеми ће бити изложени у фази производње прототипа, опћенито је да се проблем открије поправком или редизајнирањем плоча како би се ријешио дизајн плоче. Трошкови таквог поступања су високи, а поправци често стварају додатне проблеме који захтевају даље отклањање грешака, а губитак прихода због кашњења времена за излазак на тржиште далеко премашује трошкове отклањања грешака.Скоро сви произвођачи електронике се суочавају са овим проблемом, који се на крају своди на немогућност традиционалног софтвера за дизајн ПЦБ -а да прати реалност тренутних захтева електричних перформанси. То није тако једноставно као емпиријски подаци о механичком дизајну.

Шта се може користити за ограничавање дизајна ПЦБ -а?

Решење: Параметризирајте ограничења

Тренутно добављачи софтвера за дизајн покушавају да реше овај проблем додавањем параметара ограничењима. Најнапреднији аспект овог приступа је могућност специфицирања механичких спецификација које у потпуности одражавају различите унутрашње електричне карактеристике. Једном када су они уграђени у дизајн ПЦБ -а, софтвер за дизајн може користити ове информације за контролу аутоматског распореда и алата за усмјеравање.

Када се накнадни производни процес промени, нема потребе за редизајнирањем. Дизајнери једноставно ажурирају параметре карактеристика процеса, а релевантна ограничења се могу аутоматски променити. Дизајнер тада може покренути ДРЦ (Десигн Руле Цхецк) да утврди да ли нови процес крши нека друга правила дизајна и да сазна које аспекте дизајна треба променити да би се исправиле све грешке.

Ограничења се могу унети у облику математичких израза, укључујући константе, различите операторе, векторе и друга дизајнерска ограничења, пружајући дизајнерима параметризован систем вођен правилима. Ограничења се чак могу унети као табеле за тражење, ускладиштене у датотеци дизајна на штампаној плочи или схеми. Ожичење ПЦБ -а, локација подручја бакарне фолије и алати за распоред слиједе ограничења која генерирају ови услови, а ДРЦ провјерава да ли је цијели дизајн у складу с овим ограничењима, укључујући ширину линија, размак и захтјеве простора, као што су ограничења површине и висине.

Хијерархијско управљање

Једна од главних предности параметризираних ограничења је та што се могу оцијенити. На пример, глобално правило ширине линија може се користити као ограничење дизајна у целом дизајну. Наравно, неке регије или чворови не могу копирати овај принцип, па се ограничење вишег нивоа може заобићи и ограничење нижег нивоа у хијерархијском дизајну може се усвојити. Параметарски решавач ограничења, уредник ограничења из АЦЦЕЛ Тецхнологиес, ​​има укупно 7 нивоа:

1. Дизајнирајте ограничења за све објекте који немају других ограничења.

2. Ограничења хијерархије, примењена на објекте на одређеном нивоу.

3. Ограничење типа чвора примењује се на све чворове одређеног типа.

4. Ограничење чвора: примењује се на чвор.

5. Ограничење међу класама: означава ограничење између чворова две класе.

6. Просторно ограничење, примењено на све уређаје у простору.

7. Ограничења уређаја, примењена на један уређај.

Софтвер прати различита дизајнерска ограничења од појединачних уређаја до читавих правила дизајна и приказује редослед примене ових правила у дизајну путем графике.

Пример 1: Ширина линије = Ф (импеданса, размак између слојева, диелектрична константа, висина бакарне фолије). Ево примера како се параметризована ограничења могу користити као правила пројектовања за контролу импедансе. Као што је горе поменуто, импеданција је функција диелектричне константе, удаљености до најближег слоја линије, ширине и висине бакарне жице. Будући да је одређена импеданција потребна пројектом, ова четири параметра се могу произвољно узети као релевантне променљиве за преписивање формуле импедансе. У већини случајева дизајнери могу да контролишу само ширину линије.

Због тога су ограничења ширине линије функције импедансе, диелектричне константе, удаљености до најближег слоја линије и висине бакарне фолије. Ако је формула дефинисана као хијерархијско ограничење, а параметри производног процеса као ограничење на нивоу дизајна, софтвер ће аутоматски прилагодити ширину линије како би компензовао промене пројектованог слоја линије. Слично, ако је дизајнирана плоча произведена у другачијем процесу и висина бакарне фолије се мења, релевантна правила на нивоу дизајна могу се аутоматски поново израчунати променом параметара висине бакарне фолије.

Пример 2: Интервал уређаја = Мак (подразумевани интервал, Ф (висина уређаја, угао откривања)).Очигледна корист коришћења и ограничења параметара и провере правила дизајна је та што је параметризовани приступ преносив и надзиран када дође до промена у дизајну. Овај пример показује како се размак између уређаја може одредити према карактеристикама процеса и захтевима испитивања. Горња формула показује да је размак између уређаја функција висине уређаја и угла детекције.

Угао детекције је обично константа за целу плочу, па се може дефинисати на нивоу дизајна. Приликом провере на другој машини, цео дизајн се може ажурирати једноставним уносом нових вредности на нивоу дизајна. Након што се унесу нови параметри перформанси машине, дизајнер може знати да ли је дизајн изводљив једноставним покретањем ДРЦ -а да провери да ли је размак између уређаја у супротности са новом вредношћу размака, што је много лакше него анализирати, исправити и затим направити тешке прорачуне према новим захтевима за размаке.

Шта се може користити за ограничавање дизајна ПЦБ -а?

Пример 3: Распоред компоненти,Поред организовања дизајнерских објеката и ограничења, правила дизајна могу се користити и за распоред компоненти, односно могу открити где поставити уређаје без изазивања грешака на основу ограничења. Истакнуто на слици 1 је да се задовоље физичка ограничења (као што су интервал и ивица размака плоча и уређаја), површина места уређаја, истакнута је слика 2 да задовоље области постављања ограничених електричних уређаја, као што је максимална дужина линије, слика 3 приказује само подручје ограничења простора, на крају, слика 4 је пресек прва три дела слике, ово је ефективан распоред подручја, Уређаји постављени у овом региону могу задовољити сва ограничења.

Шта се може користити за ограничавање дизајна ПЦБ -а?

У ствари, генерисање ограничења на модуларни начин може у великој мери побољшати њихову одрживост и поновну употребу. Нови изрази се могу генерисати позивањем на параметре ограничења различитих слојева у претходној фази, на пример, ширина линије горњег слоја зависи од удаљености горњег слоја и висине бакарне жице, и променљивих Темп и Диел_Цонст на нивоу дизајна. Имајте на уму да се правила дизајна приказују у опадајућем редоследу, а промена ограничења вишег нивоа одмах утиче на све изразе који се односе на то ограничење.

Шта се може користити за ограничавање дизајна ПЦБ -а?

Поновна употреба дизајна и документација

Параметарска ограничења, не само да могу значајно побољшати почетни процес пројектовања, а поновна употреба инжењерских промена и дизајна бити кориснија, ограничење се може користити као део дизајна, система и докумената, ако не само у уму инжењера или дизајнера, па кад окретање другим пројектима може се полако заборавити. Документи о ограничењима документују електрична правила која се морају слиједити током процеса пројектирања и пружају прилику другима да разумију намјере дизајнера, тако да се та правила могу лако примијенити на нове производне процесе или промијенити према захтјевима електричних перформанси. Будући мултиплексери такође могу знати тачна правила пројектовања и уносити измене уношењем нових захтева процеса без потребе да погађају како су добијене ширине линија.

Закључак овог чланка

Уређивач ограничења параметара олакшава изглед ПЦБ-а и усмеравање под вишедимензионалним ограничењима и по први пут омогућава да се софтвер за аутоматско усмеравање и правила дизајна у потпуности провере у складу са сложеним електричним и процесним захтевима, уместо да се ослањају само на искуство или једноставна правила пројектовања која су од мале користи. Резултат је дизајн који може постићи једнократни успех, смањујући или чак елиминишући отклањање грешака у прототипу.