PCB డిజైన్‌ని నిరోధించడానికి ఏమి ఉపయోగించవచ్చు?

పెరుగుతున్న సంక్లిష్టత PCB గడియారం, క్రాస్ టాక్, ఇంపెడెన్స్, డిటెక్షన్ మరియు తయారీ ప్రక్రియల వంటి డిజైన్ పరిగణనలు, తరచుగా డిజైనర్‌లు చాలా లేఅవుట్, ధృవీకరణ మరియు నిర్వహణ పనిని పునరావృతం చేయవలసి వస్తుంది. పారామీటర్ నిర్బంధ ఎడిటర్ ఈ పారామీటర్‌లను ఫార్ములాగా క్రోడీకరిస్తుంది, డిజైనర్లు డిజైన్ మరియు ప్రొడక్షన్ సమయంలో కొన్నిసార్లు పరస్పర విరుద్ధమైన పారామితులను బాగా డీల్ చేయడానికి సహాయపడుతుంది.

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, PCB లేఅవుట్ మరియు రౌటింగ్ అవసరాలు మరింత సంక్లిష్టంగా మారాయి, మరియు మూర్స్ లా ద్వారా ఊహించిన విధంగా ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లలో ట్రాన్సిస్టర్‌ల సంఖ్య పెరిగింది, పెరుగుతున్న సమయంలో పరికరాలను వేగవంతం చేస్తుంది మరియు ప్రతి పల్స్ తక్కువగా ఉంటుంది, అలాగే పిన్‌ల సంఖ్య పెరుగుతుంది – తరచుగా 500 నుండి 2,000 వరకు. PCB రూపకల్పన చేసేటప్పుడు ఇవన్నీ సాంద్రత, గడియారం మరియు క్రాస్‌స్టాక్ సమస్యలను సృష్టిస్తాయి.

కొన్ని సంవత్సరాల క్రితం, చాలా పిసిబిఎస్‌లు కొన్ని “క్రిటికల్” నోడ్స్ (నెట్స్) మాత్రమే కలిగి ఉన్నాయి, ఇవి సాధారణంగా ఇంపెడెన్స్, పొడవు మరియు క్లియరెన్స్‌పై అడ్డంకులుగా నిర్వచించబడ్డాయి. PCB డిజైనర్లు ఈ మార్గాలను మాన్యువల్‌గా మార్గనిర్దేశం చేస్తారు మరియు తర్వాత మొత్తం సర్క్యూట్ యొక్క పెద్ద-స్థాయి రూటింగ్‌ను ఆటోమేట్ చేయడానికి సాఫ్ట్‌వేర్‌ని ఉపయోగిస్తారు. నేటి PCBS తరచుగా 5,000 లేదా అంతకంటే ఎక్కువ నోడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి, వీటిలో 50% కంటే ఎక్కువ క్లిష్టమైనవి. మార్కెట్ ఒత్తిడికి సమయం కారణంగా, ఈ సమయంలో మాన్యువల్ వైరింగ్ సాధ్యం కాదు. అంతేకాకుండా, క్లిష్టమైన నోడ్‌ల సంఖ్య పెరగడమే కాకుండా, ప్రతి నోడ్‌పై అడ్డంకులు కూడా పెరిగాయి.

ఈ అడ్డంకులు ప్రధానంగా సహసంబంధ పారామితులు మరియు మరింత క్లిష్టమైన డిజైన్ అవసరాలు, ఉదాహరణకు, రెండు సరళ విరామం ఒక మరియు నోడ్ వోల్టేజ్ మీద ఆధారపడి ఉండవచ్చు మరియు సర్క్యూట్ బోర్డ్ మెటీరియల్స్ సంబంధిత విధులు, డిజిటల్ IC పెరుగుదల సమయం అధిక వేగం మరియు తక్కువ తగ్గుతుంది పల్స్ వేగంగా మరియు తక్కువ సమయం ఏర్పాటు చేయడం మరియు నిర్వహించడం వలన గడియారం వేగం డిజైన్‌ని ప్రభావితం చేస్తుంది, అదనంగా, హై-స్పీడ్ సర్క్యూట్ డిజైన్ యొక్క మొత్తం ఆలస్యం యొక్క ముఖ్యమైన భాగంగా, తక్కువ-వేగం డిజైన్ కోసం ఇంటర్‌కనెక్ట్ ఆలస్యం కూడా చాలా ముఖ్యం.

బోర్డులు పెద్దవి అయితే ఈ సమస్యలలో కొన్నింటిని పరిష్కరించడం సులభం, కానీ ధోరణి వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది. ఇంటర్‌కనెక్ట్ ఆలస్యం మరియు అధిక సాంద్రత ప్యాకేజీ యొక్క అవసరాల కారణంగా, సర్క్యూట్ బోర్డ్ చిన్నదిగా మరియు చిన్నదిగా మారుతోంది, కాబట్టి అధిక సాంద్రత సర్క్యూట్ డిజైన్ కనిపిస్తుంది మరియు సూక్ష్మీకరణ రూపకల్పన నియమాలను తప్పక పాటించాలి. ఈ సూక్ష్మీకరణ రూపకల్పన నియమాలతో కలిపి తగ్గిన పెరుగుదల సమయాలు క్రాస్‌స్టాక్ శబ్దాన్ని మరింత ప్రముఖ సమస్యగా చేస్తాయి మరియు బాల్ గ్రిడ్ శ్రేణులు మరియు ఇతర అధిక సాంద్రత కలిగిన ప్యాకేజీలు క్రాస్‌స్టాక్, స్విచ్చింగ్ శబ్దం మరియు గ్రౌండ్ బౌన్స్‌ను తీవ్రతరం చేస్తాయి.

స్థిర పరిమితులు ఉన్నాయి

ఈ సమస్యలకు సాంప్రదాయక విధానం విద్యుత్ మరియు ప్రాసెస్ అవసరాలను అనుభవం, డిఫాల్ట్ విలువలు, సంఖ్య పట్టికలు లేదా గణన పద్ధతుల ద్వారా స్థిర పరిమితి పారామితులుగా అనువదించడం. ఉదాహరణకు, ఒక సర్క్యూట్‌ను రూపొందించే ఇంజనీర్ ముందుగా రేట్ చేయబడిన ఇంపెడెన్స్‌ని నిర్ణయించి, ఆపై తుది ప్రక్రియ అవసరాల ఆధారంగా కావలసిన ఇంపెడెన్స్‌ను సాధించడానికి రేటెడ్ లైన్ వెడల్పును “అంచనా వేయవచ్చు”, లేదా జోక్యం కోసం పరీక్షించడానికి ఒక లెక్కల పట్టిక లేదా అంకగణిత ప్రోగ్రామ్‌ని ఉపయోగించి ఆపై పని చేయవచ్చు పొడవు అడ్డంకులు బయటకు.

ఈ విధానానికి సాధారణంగా అనుభావిక డేటా సమితి PCB డిజైనర్లకు ప్రాథమిక మార్గదర్శకంగా రూపొందించబడాలి, తద్వారా ఆటోమేటిక్ లేఅవుట్ మరియు రౌటింగ్ టూల్స్‌తో రూపకల్పన చేసేటప్పుడు వారు ఈ డేటాను ప్రభావితం చేయవచ్చు. ఈ విధానంలో సమస్య ఏమిటంటే అనుభావిక డేటా అనేది ఒక సాధారణ సూత్రం, మరియు చాలా సార్లు అవి సరైనవి, కానీ కొన్నిసార్లు అవి పనిచేయవు లేదా తప్పు ఫలితాలకు దారి తీస్తాయి.

ఈ పద్ధతి వల్ల కలిగే లోపాన్ని చూడటానికి పైన ఉన్న ఇంపెడెన్స్‌ను నిర్ణయించే ఉదాహరణను ఉపయోగిద్దాం. ఇంపెడెన్స్‌కి సంబంధించిన కారకాలు బోర్డ్ మెటీరియల్ యొక్క విద్యుద్వాహక లక్షణాలు, రాగి రేకు యొక్క ఎత్తు, పొరలు మరియు గ్రౌండ్/పవర్ లేయర్ మధ్య దూరం మరియు లైన్ వెడల్పు. మొదటి మూడు పారామితులు సాధారణంగా ఉత్పత్తి ప్రక్రియ ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి కాబట్టి, డిజైనర్లు సాధారణంగా ఇంపెడెన్స్‌ను నియంత్రించడానికి లైన్ వెడల్పును ఉపయోగిస్తారు. ప్రతి లైన్ లేయర్ నుండి భూమికి లేదా పవర్ లేయర్‌కు దూరం భిన్నంగా ఉంటుంది కాబట్టి, ప్రతి లేయర్‌కు ఒకే అనుభావిక డేటాను ఉపయోగించడం స్పష్టంగా తప్పు. తయారీ ప్రక్రియ లేదా అభివృద్ధి సమయంలో ఉపయోగించే సర్క్యూట్ బోర్డ్ లక్షణాలు ఏ సమయంలోనైనా మారవచ్చు.

చాలా సమయం ఈ సమస్యలు ప్రోటోటైప్ ప్రొడక్షన్ దశలో బహిర్గతమవుతాయి, జనరల్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ రిపేర్ ద్వారా సమస్యను కనుగొనడం లేదా బోర్డు డిజైన్‌ను పరిష్కరించడానికి రీడిజైన్ చేయడం. అలా చేయడానికి అయ్యే ఖర్చు ఎక్కువగా ఉంటుంది, మరియు పరిష్కారాలు తరచుగా అదనపు డీబగ్గింగ్ అవసరమయ్యే అదనపు సమస్యలను సృష్టిస్తాయి మరియు మార్కెట్‌కి ఆలస్యమైన సమయం కారణంగా ఆదాయం కోల్పోవడం డీబగ్గింగ్ ఖర్చును మించిపోయింది.దాదాపు ప్రతి ఎలక్ట్రానిక్స్ తయారీదారులు ఈ సమస్యను ఎదుర్కొంటున్నారు, చివరికి ప్రస్తుత విద్యుత్ పనితీరు అవసరాల వాస్తవికతలను కొనసాగించడానికి సాంప్రదాయ PCB డిజైన్ సాఫ్ట్‌వేర్ అసమర్థతతో ఉడకబెట్టింది. ఇది యాంత్రిక రూపకల్పనపై అనుభావిక డేటా వలె సులభం కాదు.

PCB డిజైన్‌ను నిరోధించడానికి ఏమి ఉపయోగించవచ్చు?

పరిష్కారం: పరిమితులను పారామీటర్ చేయండి

ప్రస్తుతం డిజైన్ సాఫ్ట్‌వేర్ విక్రేతలు అడ్డంకులకు పారామితులను జోడించడం ద్వారా ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు. ఈ విధానం యొక్క అత్యంత అధునాతన అంశం ఏమిటంటే వివిధ అంతర్గత విద్యుత్ లక్షణాలను పూర్తిగా ప్రతిబింబించే మెకానికల్ స్పెసిఫికేషన్‌లను పేర్కొనే సామర్ధ్యం. ఇవి PCB డిజైన్‌లో చేర్చబడిన తర్వాత, డిజైన్ సాఫ్ట్‌వేర్ ఈ సమాచారాన్ని ఆటోమేటిక్ లేఅవుట్ మరియు రౌటింగ్ సాధనాన్ని నియంత్రించడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

తదుపరి ఉత్పత్తి ప్రక్రియ మారినప్పుడు, పునesరూపకల్పన అవసరం లేదు. డిజైనర్లు కేవలం ప్రాసెస్ లక్షణ పారామితులను అప్‌డేట్ చేస్తారు మరియు సంబంధిత అడ్డంకులు స్వయంచాలకంగా మార్చబడతాయి. కొత్త ప్రక్రియ ఏదైనా ఇతర డిజైన్ నియమాలను ఉల్లంఘిస్తుందో లేదో తెలుసుకోవడానికి మరియు అన్ని లోపాలను సరిచేయడానికి డిజైన్ యొక్క ఏ అంశాలను మార్చాలో తెలుసుకోవడానికి డిజైనర్ DRC (డిజైన్ రూల్ చెక్) అమలు చేయవచ్చు.

పరిమితులు గణిత వ్యక్తీకరణల రూపంలో ఇన్‌పుట్‌గా ఉంటాయి, వీటిలో స్థిరాంకాలు, వివిధ ఆపరేటర్లు, వెక్టర్‌లు మరియు ఇతర డిజైన్ అడ్డంకులు ఉంటాయి, డిజైనర్లకు పారామీటరైజ్డ్ రూల్-డ్రైవెన్ సిస్టమ్‌ని అందిస్తుంది. పిసిబి లేదా స్కీమాటిక్‌లో డిజైన్ ఫైల్‌లో నిల్వ చేయబడిన లుక్-అప్ టేబుల్స్‌గా అడ్డంకులను కూడా నమోదు చేయవచ్చు. PCB వైరింగ్, రాగి రేకు ప్రాంతం మరియు లేఅవుట్ టూల్స్ ఈ పరిస్థితుల ద్వారా ఏర్పడిన అడ్డంకులను అనుసరిస్తాయి, మరియు DRC మొత్తం డిజైన్ ఈ అడ్డంకులకు అనుగుణంగా ఉందని ధృవీకరిస్తుంది, లైన్ వెడల్పు, అంతరం మరియు ప్రాంతం మరియు ఎత్తు పరిమితులు వంటి స్థల అవసరాలు.

క్రమానుగత నిర్వహణ

పారామీటరైజ్డ్ అడ్డంకుల యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాల్లో ఒకటి వాటిని గ్రేడ్ చేయడం. ఉదాహరణకు, గ్లోబల్ లైన్ వెడల్పు నియమాన్ని మొత్తం డిజైన్‌లో డిజైన్ అడ్డంకిగా ఉపయోగించవచ్చు. వాస్తవానికి, కొన్ని ప్రాంతాలు లేదా నోడ్‌లు ఈ సూత్రాన్ని కాపీ చేయలేవు, కాబట్టి ఉన్నత-స్థాయి పరిమితిని దాటవేయవచ్చు మరియు క్రమానుగత రూపకల్పనలో దిగువ-స్థాయి పరిమితిని స్వీకరించవచ్చు. ACCEL టెక్నాలజీస్ నుండి ఒక నిర్బంధ ఎడిటర్ అయిన పారామెట్రిక్ నిర్బంధ పరిష్కారానికి మొత్తం 7 స్థాయిలు ఇవ్వబడ్డాయి:

1. ఇతర అడ్డంకులు లేని అన్ని వస్తువులకు డిజైన్ అడ్డంకులు.

2. సోపానక్రమం అడ్డంకులు, నిర్దిష్ట స్థాయిలో వస్తువులకు వర్తింపజేయబడతాయి.

3. నోడ్ రకం పరిమితి ఒక నిర్దిష్ట రకం అన్ని నోడ్‌లకు వర్తిస్తుంది.

4. నోడ్ అడ్డంకి: నోడ్‌కు వర్తిస్తుంది.

5. ఇంటర్-క్లాస్ అడ్డంకి: రెండు తరగతుల నోడ్‌ల మధ్య అడ్డంకిని సూచిస్తుంది.

6. ప్రాదేశిక పరిమితి, ఒక స్పేస్‌లోని అన్ని పరికరాలకు వర్తింపజేయబడింది.

7. పరికర పరిమితులు, ఒకే పరికరానికి వర్తించబడతాయి.

సాఫ్ట్‌వేర్ వ్యక్తిగత పరికరాల నుండి మొత్తం డిజైన్ నియమాల వరకు వివిధ డిజైన్ పరిమితులను అనుసరిస్తుంది మరియు గ్రాఫిక్స్ ద్వారా డిజైన్‌లో ఈ నియమాల అప్లికేషన్ ఆర్డర్‌ను చూపుతుంది.

ఉదాహరణ 1: లైన్ వెడల్పు = F (అవరోధం, పొర అంతరం, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం, రాగి రేకు ఎత్తు). ఇంపెడెన్స్‌ను నియంత్రించడానికి పారామీటరైజ్డ్ అడ్డంకులను డిజైన్ నియమాలుగా ఎలా ఉపయోగించవచ్చో ఇక్కడ ఒక ఉదాహరణ. పైన చెప్పినట్లుగా, ఇంపెడెన్స్ అనేది విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం, సమీప రేఖ పొరకి దూరం, వెడల్పు మరియు రాగి తీగ ఎత్తు. డిజైన్ ద్వారా అవసరమైన ఇంపెడెన్స్ నిర్ణయించబడినందున, ఈ నాలుగు పారామితులను ఇంపెడెన్స్ ఫార్ములాను తిరిగి వ్రాయడానికి సంబంధిత వేరియబుల్స్‌గా ఏకపక్షంగా తీసుకోవచ్చు. చాలా సందర్భాలలో, డిజైనర్లు లైన్ వెడల్పుని మాత్రమే నియంత్రించగలరు.

దీని కారణంగా, లైన్ వెడల్పుపై అడ్డంకులు అవరోధం, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం, సమీప రేఖ పొరకి దూరం మరియు రాగి రేకు ఎత్తు. ఫార్ములా క్రమానుగత అడ్డంకిగా మరియు తయారీ ప్రక్రియ పారామితులను డిజైన్-స్థాయి అడ్డంకిగా నిర్వచించినట్లయితే, డిజైన్ చేయబడిన లైన్ లేయర్ మారినప్పుడు భర్తీ చేయడానికి సాఫ్ట్‌వేర్ స్వయంచాలకంగా లైన్ వెడల్పును సర్దుబాటు చేస్తుంది. అదేవిధంగా, డిజైన్ చేసిన సర్క్యూట్ బోర్డ్ వేరే ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి చేయబడి, రాగి రేకు ఎత్తు మారితే, డిజైన్ స్థాయిలో సంబంధిత నియమాలను రాగి రేకు ఎత్తు పారామితులను మార్చడం ద్వారా స్వయంచాలకంగా తిరిగి లెక్కించవచ్చు.

ఉదాహరణ 2: పరికర విరామం = గరిష్టంగా (డిఫాల్ట్ విరామం, F (పరికర ఎత్తు, గుర్తింపు కోణం).పారామీటర్ అడ్డంకులు మరియు డిజైన్ రూల్ చెకింగ్ రెండింటినీ ఉపయోగించడం ద్వారా స్పష్టమైన ప్రయోజనం ఏమిటంటే, డిజైన్ మార్పులు సంభవించినప్పుడు పారామీటర్ చేయబడిన విధానం పోర్టబుల్ మరియు పర్యవేక్షించబడుతుంది. ప్రాసెస్ లక్షణాలు మరియు పరీక్ష అవసరాల ద్వారా పరికర అంతరాన్ని ఎలా గుర్తించవచ్చో ఈ ఉదాహరణ చూపుతుంది. పరికర సూత్రం పరికరం ఎత్తు మరియు గుర్తింపు కోణం యొక్క పనితీరు అని పై సూత్రం చూపుతుంది.

డిటెక్షన్ యాంగిల్ సాధారణంగా మొత్తం బోర్డుకు స్థిరంగా ఉంటుంది, కాబట్టి దీనిని డిజైన్ స్థాయిలో నిర్వచించవచ్చు. వేరొక మెషీన్‌లో తనిఖీ చేస్తున్నప్పుడు, డిజైన్ స్థాయిలో కొత్త విలువలను నమోదు చేయడం ద్వారా మొత్తం డిజైన్‌ను అప్‌డేట్ చేయవచ్చు. కొత్త మెషిన్ పనితీరు పారామితులను నమోదు చేసిన తర్వాత, పరికర అంతరం కొత్త అంతర విలువతో విభేదిస్తుందో లేదో తనిఖీ చేయడానికి DRC ని అమలు చేయడం ద్వారా డిజైన్ సాధ్యమేనా అని డిజైనర్ తెలుసుకోవచ్చు, ఇది విశ్లేషించడం, సరిదిద్దడం మరియు తర్వాత కఠినమైన లెక్కలు చేయడం కంటే చాలా సులభం కొత్త అంతరాల అవసరాలకు.

PCB డిజైన్‌ను నిరోధించడానికి ఏమి ఉపయోగించవచ్చు?

ఉదాహరణ 3: కాంపోనెంట్ లేఅవుట్,డిజైన్ ఆబ్జెక్ట్‌లు మరియు అడ్డంకులను నిర్వహించడంతో పాటు, కాంపోనెంట్ లేఅవుట్ కోసం డిజైన్ నియమాలను కూడా ఉపయోగించవచ్చు, అనగా పరిమితుల ఆధారంగా లోపాలను కలిగించకుండా పరికరాలను ఎక్కడ ఉంచాలో ఇది గుర్తించగలదు. ఫిగర్ 1 లో హైలైట్ చేయబడినది భౌతిక అడ్డంకులను (ప్లేట్ స్పేసింగ్ మరియు డివైజ్ యొక్క అంతరం మరియు అంచు వంటివి) పరికరాల ప్రదేశం, ఫిగర్ 2 హైలైట్‌లు, గరిష్ట లైన్ పొడవు, ఫిగర్ 3 షోలు మాత్రమే వంటి విద్యుత్ నిర్బంధిత పరికర ప్లేస్‌మెంట్ ప్రాంతాలను చేరుకోవడం. అంతరిక్ష పరిమితి యొక్క ప్రాంతం, చివరగా, ఫిగర్ 4 అనేది చిత్రం యొక్క మొదటి మూడు భాగాల ఖండన, ఇది ప్రభావవంతమైన ప్రాంతం లేఅవుట్, ఈ ప్రాంతంలో ఉంచిన పరికరాలు అన్ని అడ్డంకులను తీర్చగలవు.