Rancangan Elektronik - Bagaimana menggunakan keterangan parametrik untuk desain PCB?

Dalam tahun-tahun terakhir, keperluan untuk bentangan dan kabel PCB telah menjadi semakin kompleks. Bilangan transistor dalam sirkuit terintegrasi masih meningkat pada kelajuan yang dijangka oleh Hukum Moore, yang membuat peranti lebih cepat dan masa naik setiap pinggir denyut dikurangi, dan bilangan pin juga meningkat. Lebih dan lebih sering 500 hingga 2,000 pin. Semua ini akan membawa masalah ketepatan, jam, dan percakapan salib bila merancang PCB.

Pada masa ini, faktor yang dianggap dalam rancangan PCB semakin kompleks, seperti jam, percakapan salib, impedance, pengesan, proses penghasilan, dll., yang sering membuat penjana PCB mengulangi banyak kerja seperti bentangan, pengesahan dan pemeliharaan. Editor ketat parameter boleh kumpil parameter ini ke dalam formula, membantu desainer PCB untuk menangani parameter ini lebih baik yang kadang-kadang melawan satu sama lain semasa desain dan proses produksi PCB.

Beberapa tahun yang lalu, terdapat hanya beberapa nod "kritikal" (net) pada kebanyakan PCB, yang biasanya bermakna bahawa mereka mengalami beberapa keterangan dalam terma impedance, panjang, dan jarak. Penjana PCB biasanya lalui jejak ini secara manual, dan kemudian menggunakan perisian untuk membuat kawalan automatik skala besar seluruh sirkuit. PCB hari ini sering mempunyai 5,000 atau lebih nod, dan lebih dari 50% daripada mereka adalah nod kritik. Kerana tekanan masa ke pasar, kawalan manual tidak lagi mungkin pada masa ini. Selain itu, tidak hanya bilangan nod kritik telah meningkat, tetapi batasan setiap nod juga meningkat.

Hadangan ini terutama disebabkan oleh korelasi parameter dan peningkatan kompleksiti keperluan desain PCB. Contohnya, jarak antara dua jejak mungkin bergantung pada fungsi berkaitan dengan tekanan nod dan bahan papan sirkuit, dan masa naik IC digital dikurangkan. Kedua kelajuan jam tinggi dan reka PCB kelajuan rendah akan mempunyai kesan. Sebab generasi denyut yang lebih cepat, setup dan tahan masa akan lebih pendek. Selain itu, lambat sambungan sebagai sebahagian penting daripada lambat jumlah rancangan sirkuit PCB kelajuan tinggi juga penting untuk rancangan PCB kelajuan rendah. Ia juga sangat penting dan sebagainya.

Jika papan sirkuit boleh dirancang lebih besar, sebahagian daripada masalah di atas akan lebih mudah untuk diselesaikan, tetapi perkembangan semasa adalah sebaliknya. Sebab keperluan untuk perlahan sambungan dan pakej densiti tinggi, papan sirkuit semakin kecil, menghasilkan rancangan sirkuit PCB densiti tinggi. Pada masa yang sama, peraturan rancangan PCB terpecah mesti diikuti. Kecilan masa naik dan peraturan rancangan PCB ini membuat bunyi percakapan salib semakin terkenal. Jaringan grid bola dan pakej yang lain dengan densiti tinggi juga akan memperteruskan percakapan salib, menukar bunyi, dan lompatan tanah.

keterangan terhadap keterangan tetap

Cara tradisional untuk menangani masalah ini adalah untuk mengubah keperluan elektrik dan teknologi ke parameter kekangan tetap berdasarkan pengalaman, nilai lalai, jadual nombor atau kaedah pengiraan. Contohnya, seorang jurutera pertama-tama boleh menentukan impedance bernilai apabila merancang sirkuit pada PCB, dan kemudian "estima" lebar baris bernilai yang boleh mencapai impedance yang diperlukan mengikut keperluan proses akhir, atau menggunakan jadual pengiraan atau program aritmetik untuk menguji gangguan, dan kemudian mencari Hadangan panjang.

Kaedah ini biasanya memerlukan rancangan PCB untuk mengembangkan set data pengalaman sebagai garis panduan as as bagi penjana PCB, sehingga data ini boleh digunakan dalam rancangan PCB dengan alat pemasangan dan penghalaan automatik. Masalahnya dengan kaedah ini adalah bahawa data empirik hanya prinsip umum. Dalam kebanyakan kes, mereka betul, tetapi kadang-kadang mereka tidak berfungsi atau membawa kepada keputusan yang salah.

Solution: parameterized constraints

Pada masa ini, penyedia perisian merancang PCB cuba untuk menyelesaikan masalah ini dengan menambah parameter kepada keterangan. Bahagian paling maju kaedah ini adalah bahawa ia boleh nyatakan indikator mekanik yang sepenuhnya mencerminkan pelbagai ciri-ciri elektrik dalaman. Selama mereka ditambah ke rancangan PCB, perisian rancangan PCB boleh menggunakan maklumat ini untuk mengawal alat pemasangan dan penghalaan automatik.

Hadangan boleh dimasukkan dalam bentuk ungkapan matematik, termasuk konstan, pelbagai operator, vektor, dan halangan reka PCB lain, menyediakan perancang PCB dengan sistem parametrik dipandu peraturan. Hadangan boleh dimasukkan dalam bentuk jadual carian-up dan disimpan dalam fail reka PCB atau skematik PCB. Kawalan PCB, lokasi kawasan foil tembaga dan alat bentangan mesti mematuhi peraturan kekangan yang dijana oleh syarat-syarat ini. DRC mengesahkan sama ada keseluruhan rancangan PCB memenuhi keterangan-keterangan ini, termasuk lebar baris, keterangan ruang dan keperluan ruang (seperti keterangan kawasan dan tinggi), dll.

Contoh yang sangat sederhana ialah keterangan masa naik, yang biasanya ditetapkan kepada konstan 1.5ns. Menurut syarat ini, keterangan panjang jejak maksimum boleh dicapai, iaitu, 5,800mil/ns darab dengan masa naik 1.5ns. Contoh yang lebih rumit ialah jarak komponen, yang ditentukan dengan darab nilai tangen sudut pengesan dengan tinggi peranti. Formula ini boleh mengira nilai jarak komponen minimum.

pengurusan hierarkis

Salah satu keuntungan utama terhad parameterisasi ialah ia boleh diproses secara hierarkis. Contohnya, peraturan lebar baris global boleh digunakan sebagai kekangan reka PCB untuk keseluruhan reka PCB. Sudah tentu, terdapat kawasan atau nod tertentu yang tidak dapat menyalin prinsip ini. Dalam kes ini, keterangan-aras yang lebih tinggi boleh diabaikan dan keterangan-aras yang lebih rendah dalam rancangan PCB hierarkis boleh digunakan. Ambil sebagai contoh penyelesaikan Hadangan Parametrik penyunting Teknologi ACCEL, terdapat 7 tahap Hadangan:

1. Hadangan reka PCB, digunakan untuk semua objek tanpa halangan lain.

2. Hadangan tahap, digunakan untuk objek pada tahap tertentu.

3. Hadangan jenis nod, digunakan untuk semua nod yang terdapat dalam jenis tertentu.

4. Hadangan nod, digunakan untuk nod tertentu.

5. Hadangan antara kelas, yang bermakna hadangan antara dua jenis nod.

6. Hadangan ruang, digunakan untuk semua peranti dalam ruang tertentu.

7. Hadangan peranti, digunakan untuk peranti tertentu.

Perisian ini mengikut perbezaan reka-reka PCB dalam tertib dari peranti individu ke seluruh peraturan reka-reka PCB, dan secara grafik menunjukkan tertib aplikasi peraturan ini dalam reka-reka PCB.

Guna semula reka PCB dan dokumentasi

Hadangan parametrik tidak hanya boleh meningkatkan proses reka-reka PCB awal secara signifikan, tetapi juga lebih berguna untuk perubahan reka-reka dan penggunaan semula reka-reka PCB. Hadangan boleh digunakan sebagai sebahagian daripada desain, sistem, dan dokumentasi PCB. Jika tidak, mereka hanya akan disimpan dalam reka-reka atau PCB. Dalam fikiran manusia, mereka mungkin perlahan-lahan lupa apabila mereka bergerak ke projek lain. Dokumen penghalang merakam peraturan prestasi elektrik yang patut diikuti dalam proses desain PCB, sehingga yang lain mempunyai peluang untuk memahami niat desain PCB, sehingga peraturan ini boleh dilaksanakan dengan mudah pada proses penghasilan baru atau diubah mengikut keperluan prestasi elektrik. Pengguna semula masa depan juga boleh tahu peraturan reka-reka PCB yang tepat dan membuat perubahan dengan memasukkan perlukan proses baru, tanpa perlu meneka mengenai isu-isu seperti bagaimana lebar baris diperoleh.