Компоновка и трассировка печатной платы

Одним из важных и ответственных этапов при автоматизированном проектировании печатных плат является этап компоновки и трассировки печатной платы. Как правило в техническом задании конструктору даются определенные требования и рекомендации о компоновке и трассировке конкретных электронных компонентов (ЭК).

Прежде чем конструктор приступает к компоновке ЭК, у него должен быть разработан конструктив печатной платы, в пределах которого и размещаются компоненты. Следует отметить, что конструктив может содержать фиксированные ЭК, это как правило соединители. После того как конструктив сформирован, можно приступить к загрузке Netlist - списка соединений, или как говорят конструктора "Получение кучи" (см. рисунок 1) - хаотически расположенных ЭК соединенных цепями (не печатными проводниками!). Далее, в зависимости от конкретных требований в техническом задании, конструктор приступает непосредственно к компоновке печатной платы -размещению ЭК в пределах конструктива.

После того как компоновка выполнена, следует приступить к этапу трассировки печатной платы. В техническом задании, как правило, содержатся требования и рекомендации к трассировке печатной платы. Трассировка может осуществляться как в ручном режиме, так и в интерактивном и автоматическом с применением автотрассировщиков.

Наиболее часто применяемым режимом является интерактивный режим, позволяющий конструктору в режиме "реального времени" контролировать прокладку конкретных цепей. Как правило, этап трассировки можно разделить на следующие стадии:

1. Трассировка дифференциальных пар;
2. Трассировка цепей с высокой тактовой частотой, быстродействующих цепей;
3. Трассировка остальных цепей, к котором не предъявляются особых требований;
4. Трассировка цепей питания и заземления формирование полигонов (плейнов).

При интерактивной и ручной трассировке следует учитывать множество факторов. Помимо технологических ограничений, заданных в правилах проектирования печатной платы (DRC), следует учитывать взаимное влияние цифровых сигналов и аналоговых. Аналоговая часть схемы должна быть отделена от цифровой части. Кроме того, следует правильно располагать цепи в структуре печатной платы: сигнальные слои разводятся на одних слоях печатной платы, цепи питания на отдельных слоях в виде полигонов.

При автоматической трассировке, как было сказано выше, применяются различные автотрассировщики. Одним из важных моментов на этой стадии является правильная настройка параметров (стратегий трассировки), которые будут учитываться автотрассировщиком. С одной стороны использование автотрассировщика позволяет полностью выполнить разводку печатной платы, с другой стороны правильная настройка параметров и стратегий может отнять немало времени.

Ниже приведены основные стратегии трассировки, которые применяются автотрассировщиками (в конкретном примере приведены стратегии автотрассировщика Situs, применяемого в САПР Altium Designer):

1. Adjacent Memory Соединяет выводы U-образными проводниками;
2. Clean Pad Entries Чистит подходы к контактным площадкам;
3. Completion Добивается завершенности трассировки, для чего использует методы разрыва и рассталкивания препятствий;
4. Memory Процедура находит все цепи, связанные с устройствами памяти или похожие на таковые, и использует эвристический алгоритм. Рекомендуется всегда включать эту процедуру, даже в случаях, когда на плате нет запоминающих устройств. Если на разрабатываемой вами плате присутствует настоящий банк памяти, и его местоположение, ориентация и привязка строго оговорены, для оценки его разводки рекомендуется включить только эту процедуру, а все остальные выключить;
5. Fan Out Signal Прорисовывает стрингеры у контактных площадок поверхностного монтажа на сигнальных слоях;
6. Fan Out To Plane Прорисовывает стрингеры у контактных площадок поверхностного монтажа с переходами на внутренние слои питания и заземления;
7. Hug Уплотнение проложенных дорожек;
8. Layer Pattern (шаблон дл слоя) Использует шаблоны трассировки с учетом преобладающего направления на слое.
9. Main Главная процедура топологической трассировки с использованием методов разрыва и расталкивания препятствий;
10. Reconer Добавление сглаживания прямых углов;
11. Spread Равномерно использует доступное для прокладки место;
12. Straighten Выполняет общую чистку топологии.

После того как выполнена трассировка печатной платы необходимо запустить режим проверки технологических ограничений (DRC-режим), благодаря которому конструктор сможет выявить ошибки, связанные с неправильной прокладкой трасс (в основном это нарушения по зазорам и по ширине печатных проводников в узких местах).

После проверки технологических ограничений этап компоновки и трассировки можно считать завершенным.