บทความนี้จะอธิบายวิธีการตั้งโปรแกรมโดยสังเขป PCB ระบบตรวจสอบกฎการออกแบบ (DRC) เมื่อได้การออกแบบ PCB โดยใช้เครื่องมือสร้างแผนภาพวงจร DRC สามารถเรียกใช้เพื่อค้นหาความล้มเหลวใดๆ ที่ละเมิดกฎการออกแบบ PCB สิ่งนี้จะต้องเสร็จสิ้นก่อนที่จะเริ่มการประมวลผลในภายหลัง และผู้พัฒนาเครื่องกำเนิดวงจรจะต้องจัดหาเครื่องมือ DRC ที่นักออกแบบ PCB ส่วนใหญ่สามารถควบคุมได้อย่างง่ายดาย

มีข้อดีหลายประการในการเขียนตัวตรวจสอบกฎการออกแบบ PCB ของคุณเอง แม้ว่าตัวตรวจสอบการออกแบบ PCB จะไม่ง่ายนัก แต่ก็ไม่สามารถจัดการได้ เนื่องจากผู้ออกแบบ PCB ที่คุ้นเคยกับการเขียนโปรแกรมหรือภาษาสคริปต์ที่มีอยู่สามารถทำได้ และประโยชน์ที่ได้รับนั้นประเมินค่าไม่ได้

อย่างไรก็ตาม เครื่องมือเอนกประสงค์ที่วางตลาดมักจะไม่ยืดหยุ่นพอที่จะตอบสนองความต้องการเฉพาะด้านการออกแบบ PCB ด้วยเหตุนี้ ลูกค้าจึงต้องรายงานข้อกำหนดคุณลักษณะใหม่ไปยังนักพัฒนาเครื่องมือ DRC ซึ่งมักใช้เงินและเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากข้อกำหนดมีการอัปเดตอยู่ตลอดเวลา โชคดีที่นักพัฒนาเครื่องมือส่วนใหญ่สามารถจัดหาวิธีง่ายๆ ให้กับลูกค้าในการเขียน DRC ของตนเองเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของพวกเขา อย่างไรก็ตาม เครื่องมืออันทรงพลังนี้ไม่เป็นที่รู้จักหรือใช้กันอย่างแพร่หลาย บทความนี้เป็นแนวทางปฏิบัติในการใช้ประโยชน์สูงสุดจากเครื่องมือ DRC

เนื่องจาก DRC ต้องสำรวจ PCB เพื่อออกแบบแผนภาพวงจรทั้งหมด รวมถึงทุกสัญลักษณ์ ทุกพิน ทุกเครือข่าย ทุกแอตทริบิวต์ และสร้างไฟล์ “อุปกรณ์เสริม” ได้ไม่จำกัดจำนวนหากจำเป็น ตามที่อธิบายไว้ในส่วน 4.0 DRC สามารถตั้งค่าสถานะการเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากกฎการออกแบบ PCB ตัวอย่างเช่น ไฟล์ที่แนบมาหนึ่งไฟล์อาจมีตัวเก็บประจุดีคัปปลิ้งทั้งหมดที่ใช้ในการออกแบบ PCB หากจำนวนความจุต่ำกว่าหรือสูงกว่าที่คาดไว้ เครื่องหมายสีแดงจะอยู่ที่ตำแหน่งที่อาจเกิดปัญหากับสายไฟ DV/DT ไฟล์เสริมเหล่านี้อาจจำเป็น แต่ไม่จำเป็นต้องสร้างขึ้นโดยเครื่องมือ DRC เชิงพาณิชย์ใดๆ

วิธีการออกแบบตัวตรวจสอบกฎ PCB DRC

ข้อดีอีกประการของ DRC คือสามารถอัปเดตได้ง่ายเพื่อรองรับคุณสมบัติการออกแบบ PCB ใหม่ เช่น คุณสมบัติที่อาจส่งผลต่อกฎการออกแบบ PCB ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อคุณได้รับประสบการณ์เพียงพอในพื้นที่นี้แล้ว ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ อีกมากมายที่คุณสามารถนำมาใช้ได้

ตัวอย่างเช่น หากคุณสามารถเขียน DRC ของคุณเองได้ คุณสามารถเขียนเครื่องมือสร้าง BOM ของคุณเองเพื่อตอบสนองต่อความต้องการเฉพาะของผู้ใช้ได้ดีขึ้น เช่น วิธีรับ “ฮาร์ดแวร์เพิ่มเติม” (เช่น ซ็อกเก็ต หม้อน้ำ หรือไขควง) สำหรับอุปกรณ์ที่ไม่ใช่ ตัวเองเป็นส่วนหนึ่งของฐานข้อมูลแผนภาพวงจร หรือผู้ออกแบบ PCB สามารถเขียนโปรแกรมวิเคราะห์ Verilog netlist ของตนเองโดยมีความยืดหยุ่นเพียงพอในสภาพแวดล้อมการออกแบบ PCB เช่น วิธีรับแบบจำลอง Verilog หรือไฟล์เวลาที่เหมาะสมกับอุปกรณ์เฉพาะ ในความเป็นจริง เนื่องจาก DRC ข้ามผ่านแผนภาพวงจรการออกแบบ PCB ทั้งหมด จึงเป็นไปได้ที่จะรวบรวมข้อมูลที่ถูกต้องทั้งหมดเพื่อส่งออกการจำลองและ/หรือ BOM ที่จำเป็นสำหรับการออกแบบ PCB การวิเคราะห์ Verilog netlist

การอภิปรายหัวข้อเหล่านี้โดยไม่ได้ระบุรหัสโปรแกรมอาจเป็นเรื่องที่ยุ่งยาก ดังนั้นเราจะใช้เครื่องมือดึงข้อมูลแผนภาพวงจรเป็นตัวอย่าง บทความนี้ใช้บริษัท Mentor Graphics เพื่อพัฒนาเครื่องมือ ViewDraw ที่แนบมากับสายผลิตภัณฑ์ของ PADS-Designer นอกจากนี้ เราใช้เครื่องมือ ViewBase ซึ่งเป็นไลบรารีรูทีน C แบบง่าย ที่สามารถเรียกให้เข้าถึงฐานข้อมูล ViewDraw ได้ ด้วยเครื่องมือ ViewBase นักออกแบบ PCB สามารถเขียนเครื่องมือ DRC ที่สมบูรณ์และมีประสิทธิภาพสำหรับ ViewDraw ใน C/C ได้อย่างง่ายดาย สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าหลักการพื้นฐานที่กล่าวถึงในที่นี้ใช้กับเครื่องมือแผนผัง PCB อื่นๆ

ไฟล์อินพุต

นอกจากฐานข้อมูลไดอะแกรมวงจรแล้ว DRC ยังต้องการไฟล์อินพุตที่สามารถอธิบายสถานการณ์เฉพาะได้ เช่น ชื่อของเครือข่ายพลังงานที่ถูกต้องตามกฎหมายที่เชื่อมต่อกับระนาบกำลังไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่น หากเครือข่าย POWER เรียกว่า POWER เครื่องบิน POWER จะเชื่อมต่อกับระนาบ POWER โดยอัตโนมัติโดยใช้อุปกรณ์แพ็กเกจส่วนหลัง (ตามที่ใช้ได้กับ ViewDrawpcbfwd) ต่อไปนี้คือรายการไฟล์อินพุตที่ต้องวางไว้ในตำแหน่งส่วนกลางคงที่ เพื่อให้ DRC สามารถค้นหาและอ่านได้โดยอัตโนมัติ จากนั้นบันทึกข้อมูลนี้ภายใน DRC ในขณะใช้งาน

สัญลักษณ์บางตัวต้องมีหมุดสายไฟภายนอกเนื่องจากไม่ได้เชื่อมต่อกับชั้นสายไฟปกติ ตัวอย่างเช่น พิน VCC ของอุปกรณ์ ECL เชื่อมต่อกับ VCC หรือ GROUND พิน VEE สามารถเชื่อมต่อกับ GROUND หรือเครื่องบิน -5.0V นอกจากนี้ ขาสายไฟยังสามารถเชื่อมต่อกับตัวกรองก่อนที่จะถึงชั้นสายไฟ

โดยปกติแล้ว หมุดสายไฟจะไม่ติดอยู่กับสัญลักษณ์อุปกรณ์ แต่คุณสมบัติของสัญลักษณ์ (เรียกว่า SIGNAL ที่นี่) จะอธิบายว่าพินใดเป็นพินไฟฟ้าหรือกราวด์ และอธิบายชื่อเครือข่ายที่พินควรเชื่อมต่อ

สัญญาณ = VCC:10

สัญญาณ = พื้นดิน:20

DRC สามารถอ่านคุณสมบัตินี้ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าชื่อเครือข่ายถูกเก็บไว้ในไฟล์ legal_pwr_net_name หากชื่อเครือข่ายไม่รวมอยู่ในชื่อ legal_pwr_net_name ปลั๊กไฟจะไม่เชื่อมต่อกับระนาบพลังงาน ซึ่งเป็นปัญหาร้ายแรง

ไฟล์ legal_pwr_net_name เป็นทางเลือก ไฟล์นี้มีชื่อเครือข่ายทางกฎหมายทั้งหมดของสัญญาณ POWER เช่น VCC, V3_3P และ VDD ในเครื่องมือเค้าโครง/การกำหนดเส้นทาง PCB ชื่อต้องคำนึงถึงขนาดตัวพิมพ์ โดยทั่วไป VCC ไม่เหมือนกับ VCC หรือ VCC VCC สามารถเป็นแหล่งจ่ายไฟ 5.0V และ V3_3P สามารถเป็นแหล่งจ่ายไฟ 3.3V

ไฟล์ legal_pwr_net_name เป็นทางเลือก เนื่องจากไฟล์คอนฟิกูเรชันอุปกรณ์การห่อหุ้มแบ็กเอนด์มักจะประกอบด้วยชุดของชื่อเครือข่ายสายไฟที่ถูกต้อง หากใช้ CadencePCB ในการออกแบบเครื่องมือการเดินสาย Allegro ของระบบ ชื่อไฟล์ PCBFWD คือ Allegro.cfg และมีพารามิเตอร์รายการต่อไปนี้:

กราวด์: VSS CGND GND กราวด์

แหล่งจ่ายไฟ: VCC VDD VEE V3_3P V2_5P 5V 12V

หาก DRC สามารถอ่านไฟล์ allegro.cfg ได้โดยตรงแทน legal_pwr_net_name ก็จะได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า (เช่น มีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดน้อยลง)