PCB 블로그 - 매개변수 구속조건을 사용한 PCB 보드 설계

오늘날 PCB 보드 설계에서 고려되는 요소는 시계, 인터럽트, 임피던스, 검측, 제조 공정 등과 같이 점점 더 복잡해지고 있으며, 이는 종종 디자이너로 하여금 대량의 배치, 검증 및 유지 보수 작업을 반복하게 한다.매개변수 구속조건 편집기는 설계자가 설계 및 프로덕션 프로세스에서 이러한 때때로 또는 그 반대의 매개변수를 더 잘 처리할 수 있도록 이러한 매개변수를 개발할 수 있습니다.최근 몇 년 동안 PCB 보드 레이아웃과 배선에 대한 요구는 점점 더 복잡해지고 있으며, 집적 회로의 트랜지스터 수는 여전히 무어의 법칙으로 예측되는 속도로 증가하고 있으며, 이로 인해 부품의 속도가 더 빨라지고 각 펄스 가장자리의 상승 시간이 단축되고 있다.이와 함께 핀의 수도 늘고 있다.점점 더 많아져서 종종 500-2000개의 핀에 도달합니다.이 모든 것은 PCB를 설계할 때 밀도, 클럭 및 인터럽트 문제가 발생합니다.몇 년 전 대부분의 PCB 보드에는 임피던스, 길이 및 간격에 대한 몇 가지 제한을 나타내는 몇 가지 핵심 노드 (네트워크) 만 있었습니다.PCB 보드 설계자는 일반적으로 이러한 경로를 먼저 수행합니다.수동으로 경로설정한 다음 소프트웨어를 사용하여 전체 회로를 자동으로 대규모로 경로설정합니다.오늘날의 PCB 보드에는 일반적으로 5000개 이상의 노드가 있으며 이 중 50% 이상이 핵심 노드입니다.시간과 시장의 압력 때문에 현재 수동으로 배선할 수 없습니다.또한 주요 노드의 수가 증가했을 뿐만 아니라 각 노드의 구속도 증가했습니다.이러한 제한은 주로 매개변수 연관성과 갈수록 복잡해지는 설계 요구 사항 때문입니다.예를 들어, 두 트레일의 간격은 노드 전압과 보드 재료의 함수에 따라 달라질 수 있습니다.디지털 IC는 상승 시간이 줄어든다.높은 클럭 속도와 낮은 클럭 속도는 설계에 영향을 미칩니다.펄스 생성이 빠르기 때문에 설정 및 유지 시간이 짧습니다.또한 상호 연결 지연은 고속 회로 설계에서 총 지연의 중요한 부분입니다.저속 설계 등에도 매우 중요합니다. 등등.이사회가 좀 더 크게 설계될 수 있다면 위의 일부 문제는 더 쉽게 해결될 수 있지만 현재의 추세는 정반대이다.상호 연결 지연 시간 및 고밀도 패키징 요구 사항으로 인해 회로 기판이 점점 작아지면서 고밀도 회로 설계는 소형화 설계 규칙을 따라야 합니다.상승 시간의 감소와 이러한 소형화 설계 규칙의 결합은 교란 소음의 문제를 점점 더 뚜렷하게 만들고, 그리드 어레이와 기타 고밀도 패키징 자체는 교란, 스위치 소음, 접지 반발 등의 문제를 심화시킬 수 있다.

고정 구속조건이 있습니다. 이러한 문제를 처리하는 전통적인 방법은 경험치, 기본값, 표 또는 계산을 통해 전기 및 프로세스 요구 사항을 고정 구속 매개변수로 변환하는 것입니다.예를 들어, 회로를 설계할 때 엔지니어는 먼저 정격 임피던스를 결정한 다음 공정 요구 사항에 따라 필요한 임피던스에 도달할 수 있는 정격 선가중치를"추정"하거나 계산표나 산술 프로그램을 사용하여 간섭을 테스트한 다음 길이 구속을 찾을 수 있습니다.이 접근 방식은 일반적으로 자동 배치 및 케이블 연결 도구를 사용하여 설계할 때 사용할 수 있는 PCB 보드 설계자의 기본 지침으로 사용되는 경험 데이터 세트를 설계해야 합니다.이 방법의 문제는 경험 데이터가 일반적인 원칙일 뿐이며, 대부분의 경우 정확하지만 때로는 작동하지 않거나 잘못된 결과를 초래한다는 것입니다.위의 임피던스 측정을 예로 들어 이 방법이 초래할 수 있는 오차를 살펴보자.임피던스와 관련된 요소로는 보드 재료의 개전 특성, 동박의 높이, 각 층에서 접지/전원 층까지의 거리 및 선가중치가 있습니다.처음 세 개의 매개변수는 일반적으로 생산 프로세스에 의해 결정되기 때문에 설계자는 일반적으로 선가중치에 의존합니다.임피던스를 제어합니다.각 회로 레이어와 지상 또는 전원 레이어의 거리가 다르기 때문에 각 레이어에 대해 동일한 경험 데이터를 사용하는 것은 분명히 잘못된 것입니다.개발 과정에서 사용되는 생산 공정이나 판재의 특성이 수시로 바뀔 수 있다는 사실은 문제를 더욱 복잡하게 만든다.대부분의 경우 이러한 문제는 프로토타입 설계 단계에서 발생하며 일반적으로 회로 기판을 수정하거나 문제가 발견되면 회로 기판을 재설계하여 해결됩니다.이것은 비용이 많이 들며, 일반적으로 추가 디버깅이 필요한 추가 문제를 해결하고 출시 지연으로 인한 수익 손실이 디버깅 비용보다 훨씬 큽니다.거의 모든 전자 제조업체가 이 문제에 직면해 있다. 결국 전통적인 PCB 보드 설계 소프트웨어는 현재 전기 성능 요구의 현실을 따라갈 수 없다. 이 점에서 기계 설계의 경험 데이터처럼 간단하지 않다.해결 방법: 패라메트릭 구속 설계 소프트웨어 공급업체는 현재 이 문제를 해결하기 위해 구속에 매개변수를 추가하려고 합니다.이러한 접근 방식은 PCB 설계에 추가하기만 하면 설계 소프트웨어가 이러한 정보를 사용하여 자동 배치 및 경로설정 도구를 제어할 수 있는 다양한 내부 전기 특성을 충분히 반영하는 기계 사양을 지정할 수 있다는 점에서 유용합니다.후속 생산 프로세스가 변경되면 재설계할 필요가 없습니다.설계자는 프로세스 피쳐 매개변수를 간단히 업데이트하기만 하면 관련 구속을 자동으로 변경할 수 있습니다.그런 다음 설계자는 DRC(설계 규칙 확인)를 실행하여 새 프로세스가 다른 설계 규칙을 위반하는지 확인하고 오류를 수정하기 위해 설계의 어떤 부분을 변경해야 하는지 확인할 수 있습니다.구속조건은 상수, 다양한 연산자, 벡터 및 기타 설계 구속조건을 포함한 수학적 표현식으로 입력하여 설계자에게 패라메트릭 규칙 제어 시스템을 제공할 수 있습니다.구속조건은 PCB 또는 맵의 설계 파일에 저장하기 위해 찾기 테이블로 가져올 수도 있습니다.PCB 보드 경로설정, 동박 영역 위치 및 배치 도구는 이러한 조건에 따른 제한을 충족해야 합니다.DRC는 선가중치, 간격 및 공간 요구사항 (예: 면적 및 높이 구속) 등 전체 설계가 이러한 구속조건에 부합하는지 검증합니다. 매우 간단한 예로 상승 시간 구속을 들 수 있습니다. 일반적으로 상수 1.5ns로 설정됩니다. 이 조건에 따라 흔적선 길이 구속, 즉5800mil/ns 곱하기 1.5ns의 상승 시간입니다. 조금 복잡한 예는 컴포넌트 간격입니다. 검출 각도의 탄젠트를 컴포넌트 높이에 곱하여 결정합니다. 여기서 컴포넌트 간격 값이 나타납니다.계층 관리: 매개변수 구속조건의 주요 이점 중 하나는 계층적으로 처리할 수 있다는 것입니다.예를 들어, 글로벌 선가중치 규칙을 전체 설계의 설계 구속조건으로 사용할 수 있습니다.물론 이 원칙을 복사할 수 없는 영역이나 노드도 있습니다.이제 계층 설계에서 낮은 구속조건을 사용하여 높은 구속조건을 우회할 수 있습니다. 1) 다른 구속조건 없이 모든 객체에 대한 구속조건을 설계합니다. 2) 객체에 대한 계층 구속조건을 레이어에 설계합니다. 3) 유형에 포함된 모든 노드에 대한 노드 유형 구속조건. 4) 노드에 대한 노드 구속조건. 5) 클래스 간 구속조건,두 유형의 노드 간의 제약을 나타냅니다. 6) 공간에 있는 모든 장치의 공간 제약. 7) 특정 장치의 장치 제약.예 1: 선가중치 = f(임피던스, 레이어 간격, 개전 상수, 동박 높이) 다음은 매개변수 구속을 임피던스를 제어하는 설계 규칙으로 사용하는 방법의 예입니다.앞에서 말한 바와 같이 임피던스는 개전 상수, 근거리 회로층까지의 거리, 동선의 너비와 높이의 함수이다.설계에 필요한 임피던스가 결정되었기 때문에, 이 네 개의 매개변수는 임의로 관련 변수로 임피던스 공식을 다시 쓸 수 있으며, 대부분의 경우 설계자가 제어할 수 있는 유일한 매개변수는 선가중치입니다.따라서 선폭의 구속은 임피던스, 개전 상수, 근선층까지의 거리와 동박 높이의 함수이다.방정식이 레벨 구속으로 정의되고 제조 프로세스 매개변수가 설계 레벨 구속으로 정의되면 설계의 선 레이어가 변경되면 자동으로 선가중치가 조정되어 보상됩니다.마찬가지로, 설계된 회로의 경우