Что такое трассировка печатных плат?

Трассировка является очень важным шагом при проектировании печатных плат. Обычно она осуществляется после операции, называемой размещением, которое определяет местоположение каждого компонента печатной платы. Здесь мы рассмотрим некоторые проблемы, с которыми дизайнеры обычно сталкиваются при трассировке, и инструментами трассировки, которые могут помочь.

Использование трассировки печатных плат для подключения сетей

Преобразование схематических сетей в физические трассы на печатных платах уже давно является основной обязанностью инженеров по компоновке. Обычно это делалось вручную, заставляя дизайнеров проходить процесс рисования и перерисовки своей схемы в увеличенных размерах на сетчатых майларовых листах.

Когда чертежи схемы будут готовы, они будут уменьшены и покрыты непрозрачной лентой, чтобы создать правильный инструмент для изготовления. В течение многих лет потребность в производительности новой электроники заставила использовать элементы платы, которые стали намного меньше, и не могли быть созданы точно с помощью ленты. По этой причине, наряду со многими другими, происходит эволюция конструкций печатных плат на более высокий уровень – это система САПР.

С момента внедрения этих систем у них было много преимуществ. Во-первых, от схематических данных дизайнеры могут автоматически переходить к данным макета. Для этого им не нужно вручную вводить данные подключения электронных таблиц. Еще одним преимуществом здесь является то, что вы можете автоматически проверять допуск зазора, обнаруженный между объектами плат, такими как trace to pad или trace to trace.

С помощью инструментов САПР для проектирования печатных плат произведенная работа испытала экспоненциальный рост. Все изменилось, и вскоре электронные технологии, которые продолжают развиваться, начали требовать больше инструментов для проектирования печатных плат, особенно в области трассировки.

Проблемы, с которыми сталкиваются дизайнеры при трассировке печатных плат

Соединение трасс во время компоновки печатных плат может быть сложным. Вытягивание этих трасс, а затем их зацепление, чтобы убедиться, что сети завершены, может быть проблематичным. С каждым днем простые конструкции плат, которые позволяют базовую маршрутизацию иметь минимальные правила, начинают исчезать.

Правила проектирования с высокой скоростью, жесткие требования к производству, а также другие ограничения, требующие большого внимания, а не просто соединительные точки заняли их место.

Ниже приведены некоторые из проблем, с которыми сталкиваются дизайнеры при работе с трассировкой печатных плат:

Сокращение сроков проектирования: чтобы обеспечить сохранение конкурентного преимущества, время, необходимое для проектирования печатной платы, должно быть сокращено. Помимо этого, вращения платы должны быть уменьшены. Это поможет сократить расходы на прототипирование. При этом на дизайнера будет оказываться большее давление, чтобы впервые правильно выполнить трассировку.

Ожидания анализа: чтобы правильно выполнить маршрутизацию трассировки, дизайнеры макетов должны понимать, как их проекты настроены по времени. Помимо инструментов для вашего маршрутизатора с ЧПУ на печатной плате, это также требует инструментов анализа и моделирования.

Многочисленные конструктивные ограничения: было время, когда все сети имели одинаковые правила расстояния и ширину трассы, за исключением земли и мощности, которая должна была быть шире. Различные правила интервалов и ширина для нескольких сетей теперь заменили правила проектирования.

Требования к комплексной маршрутизации: так много маршрутизации на высокоскоростных платах сегодня потребует некоторых конкретных топологий и шаблонов маршрутизации. Например, маршрутизация памяти DDR, используемая в прошлом, требует использования шаблонов маршрутизации T-топологии, в то время как DDR4 и DDR3 требуют топологий с временным завершением. Более того, некоторые линии импеданса должны быть сконфигурированы в соответствии с укладкой слоя платы, некоторые дифференциальные пары должны быть направлены вместе, а также другие требования.

Одним из способов эффективного управления всеми этими проблемами маршрутизации является оснащение себя инструментами, которые отвечают передовым требованиям к проектированию печатных плат.

Инструменты для трассировки печатных плат

Успешная трассировка печатной платы требует большего, чем просто функции расширенной маршрутизации. Трассировка начинается задолго до прокладки маршрутов. Поэтому мы начнем этот список с некоторых других функций, которые должны иметь ваши инструменты для проектирования печатных плат.

Проверка размещения компонентов и вспомогательные средства: Правильный маршрут трассировки начинается с правильного размещения компонентов. Это влечет за собой размещение правильного расстояния между теми частями, которые должны соблюдаться. Кроме того, должны быть оптимизированы пути сигнала, а плата должна пройти проверку технологичности. Как и симуляторы схем, разрыв вашей трассировки для исправления проблем, связанных с размещением компонентов, может оказать волновой эффект на весь дизайн, которого вы хотели бы избежать любой ценой.

Моделирование схем: эти инструменты не только помогут вывести ваш дизайн на рынок раньше, выявив проблемы с дизайном перед созданием прототипа, они также помогут вашей маршрутизации. Большинство высокоскоростных конструкций высокой плотности имеют плотно упакованную трассировку. Это важно для управления импедансом, синхронизации сигнала, а также по другим причинам. Однако всякий раз, когда вам нужно перенаправить и разорвать неправильно захваченные следы, вся конструкция может быть выброшена из равновесия. Используя инструменты для моделирования схем, с самого начала вы можете использовать правильные схематические данные.

Инструменты анализа: вам не нужно ждать, чтобы построить прототип, прежде чем анализировать, насколько эффективна ваша маршрутизация. Лучшим процессом для вашего проектирования является использование встроенных инструментов анализа, которые можно найти в системе проектирования вашей печатной платы для проверки вашей мощности и целостности сигнала при прохождении маршрута. Это позволяет вносить изменения в ошибки, допущенные во время работы, а не возвращаться к редизайну платы.

Ограничения и правила проектирования: вам не просто нужно контролировать расстояния и ширину трассировки для нескольких областей и сетей, есть некоторые параметры проектирования, которыми также необходимо управлять. Менеджеры ограничений дадут вам некоторый контроль над физическими и электрическими атрибутами дизайна. Благодаря этому вы сможете настроить сопоставление длины трассировки, дифференциальные пары, а также многие другие ограничения и правила.

Имея все эти функции, вы будете готовы к трассировке печатной платы. Ниже приведены некоторые из инструментов маршрутизации, которые вы найдете очень полезными:

Трассировка слайдов: это дает возможность быстро очищать трассы, захватывать сегменты трассировки и извлекать их в нужное место. Еще лучше его способность перемещать другие объекты, такие как трассы и флаконы, с пути во время скольжения.

Интерактивная маршрутизация вручную: конечно, вам всегда придется подключать некоторые трассы вручную. Ваши инструменты для проектирования должны позволять легко выполнять это с различными вариантами редактирования, чтобы помочь в дополнении вашей трассировки.

Дифференциальная парная маршрутизация: Дифференциальные пары должны быть направлены вместе, гарантируя, что интервал согласован между следами пары. Эти маршрутизаторы фактически работают в соответствии с правилами дифференциальных пар, которые настроены для значений интервала и ширины трассировки.

Трассировка Fanout: это также называется маршрутизацией побега. С помощью этой автоматической функции вы можете быстро извлекать следы из деталей с большим количеством выводов, а затем подключать их к vias.

Авто-маршрутизация: авто-маршрутизация может принимать различные формы. Это варьируется от одиночной трассировки до полного типа пакета. Полная партия означает, что вся плата будет маршрутизирована.

Трассировка автобусов: это еще одна замечательная и полезная функция, где некоторые следы могут быть захвачены, а затем направлены вместе.

Очистка трассировки: доступно несколько инструментов, которые могут очистить трассировку вашей платы. Некоторые кабины заморозят угол ваших трасс, в то время как другие избавятся от ненужных сегментов и пробежек.

Настройка трассировки: маршрутизаторы работают в соответствии с ограничениями конструкции. Это также помогает увеличить его длину в целом, добавляя некоторые серпантинные сегменты к вашим трассам.

Существует множество других функций трассировки, которые можно использовать, и вы можете называть их по-разному в отношении инструментов, используемых для проектирования печатных плат.