近年来,PCB布局布线的要求变得越来越复杂,集成电路中的晶体管数量以按摩法则所预期的速度持续上升,元件速度更快,每脉冲上升时间缩短,并且引脚数也是500?增加到2000针的情况很多。所有这些都导致在设计PCB中的密度、时钟、串扰等问题。
时钟、串扰、阻抗、检测、制造过程等PCB设计所考虑的因素越来越复杂,因此PCB设计人员经常重复进行布局布线、验证、维护等工作。参数介绍编辑器可以将这些参数合并到公式中,PCB设计有助于用户更好地处理PCB设计以及在实际操作中相互对立的参数。
几年前,几乎所有的PCB都只有少数的ldquo。重要性rdquo;节点net通常在阻抗长度、间隙等方面受到一些限制,PCB设计人员一般手工布线这些布线,然后用软件对整个电路进行大规模的自动布线。现在的PCB有5000个以上的节点,其中50%以上属于关键节点的情况较多。由于面临发售时间的压力,在这种情况下,不可能采用手工布线。而且,不仅关键节点的数量增加,各节点的约束也增加。
这些约束条件主要是由于参数依赖性和PCB设计要求的复杂化,例如,两条线的间隔可能取决于与节点电压和线路基板材料有关的一个函数,数字IC上升时间的减少影响高时钟速度和低时钟速度PCB设计由于脉冲的产生更快,建立和保持时间更短,并且互连延迟对于低速PCB设计也同样重要,作为高速电路PCB设计的总延迟的重要部分。
电路板如果能设计得更大,上述问题就很容易解决了,但是现在的发展趋势正好相反。根据相互连接延迟以及高密度封装上的请求,电路板逐渐变小,出现高密度电路PCB设计,并且必须遵循小型化PCB设计规则。除了上升时间的减少之外,由于这些小型化PCB设计规则,串扰噪声的问题变得越来越显著,球形格子阵列和其他高密度封装本身也增加了串扰、开关噪声、地球反弹等问题。
固定介绍中存在的限制
解决这些问题的常规方法是基于经验、默认值、数值表或计算方法将电和过程要求转换为固定约束参数。例如,工程师PCB设计电路可以首先确定额定值阻抗,然后根据最后的过程要求ldquo。估计rdquo;达到所希望的阻抗的额定线宽,或使用计算表或算术程序测试干扰,求出长度限制条件。
该方法为了在使用自动布局配线工具PCB设计进行PCB设计时能够利用这些数据,通常需要提示PCB设计一系列的经验数据作为用户的基本指南。这种方法的问题是,经验数据只不过是一般原则,大部分情况下它们都是正确的,但有时不起作用,有时会导致错误的结果。
在上述确定的阻抗示例中看到该方法可能导致的误差。阻抗相关的因素包括电路板材料的电介质特性、铜箔高度、从各层到地/电源层的距离以及线宽,因为最初的三个参数通常由生产过程决定,所以PCB设计师通常由线宽控制阻抗。由于从各线路层到地或电源层的距离不同,对于各层使用相同的经验数据明显是错误的。另外,在开发中采用的生产过程和电路板特性可能随时被变更,所以问题变得更加复杂。
多数情况下,这些问题在试制阶段就暴露出来了,一般在发现问题后,通过修复线路板、重新开始板PCB设计来解决。这样做的话,成本高,补丁带来追加的问题,需要进一步调试。最后,由于上市时间延迟,收益损失远高于调试成本。大部分电子厂商都面临着这样的问题,最终导致传统的PCB设计软件赶不上当前对电气性能的要求的实际情况,在这一点上没有机械PCB设计的经验数据那么简单。
解决方案:参数介绍参数介绍
当前PCB设计软件供应商试图通过在约束条件中添加参数来解决这个问题。该方法的最先进之处可以详细说明完全反映各种内部电气特性的机械指标,只要将其结合到PCB设计中,PCB设计软件就可以利用这些信息来控制自动布局布线工具。
即使后续的制造过程发生了变更,也不需要重新制作PCB设计,PCB设计人员只要简单地更新工艺特性参数,就可以自动变更相关制约条件。PCB设计用户接下来可以执行DRCPCB设计规则检查),确定新的过程是否违反其他PCB设计规则,并确定PCB设计应该改变什么样的方式来修改所有错误。
演示条件可以用包含常数、各种运算符、矢量和其他PCB设计演示的数学公式输入,PCB设计为用户提供参数规则驱动系统。约束条件也可以输入PCB或作为原理图中的PCB设计文件中存储的查找表。PCB布线、铜箔区域的位置和布局工具根据根据根据这些条件生成的约束规则来验证DRC整体是否符合这些约束,包括空间要求(例如线宽、间隔和面积和高度限制)。
一个简单的例子是上升时间约束,并且通常将常量设置为1.5ns,并且可以基于该条件将上升时间1.5ns乘以最大行进线路长度约束,即5800mil/ns。稍微复杂的例子是将元件高度乘以检测角的正切值来决定的元件间隔,该运算式能够计算元件最小间隔值。
层次管理
参数介绍的主要优点是可以分级处理。例如,全局线宽规则可以作为PCB设计约束整体PCB设计使用,当然,存在不能应用该原则的区域或节点,在这种情况下,层级PCB设计的低等级约束可以在高等级约束周围使用。以ACCEL Technologies的约束编辑器parametric Constraint Solver为例,有7个等级的限制。
1.PCB设计用于所有没有其他演示文稿的对象的演示。
2.用于分层演示(分层演示)层上的对象。
3.节点类型约束。用于某些类型中包含的所有节点。
4.节点介绍。
5.2表示两个节点之间的约束的类间约束。
6.用于某个空间内的所有设备的空间限制。
7.设备约束。
软件按照从各个设备到规则整体的顺序PCB设计,根据相应的PCB设计约束以图形方式示出PCB设计中这些规则的应用顺序。
例1:线宽=f(阻抗、层间距、介电常数、铜箔高度)
这里,例示参数限制作为PCB设计规则控制阻抗如何起作用。如上所述,阻抗是介电常数到最近的线路层的距离、铜线宽度和高度的函数,因为确定了PCB设计所要求的阻抗,所以可以任意地将这四个参数改写为相关变量,在许多情况下PCB设计人员能够控制的参数只有线宽。
因此,线宽的限制是阻抗、介电常数、到最近的线层的距离以及铜箔的高度的函数。如果将该公式定义为分级演示,将制造过程参数定义为PCB设计级演示文稿,则PCB设计的线路层被修改,软件将自动调整线宽以补偿。类似地,当PCB设计的布线板在另一个过程中制造以改变铜箔的高度时,如果改变PCB设计级的铜箔的高度参数,则可以自动地重新计算层级内的相关规则。
例2:设备间隔=max(默认间隔、f(设备高度、检测角度))
参数约束和PCB设计同时使用规则检查的明显优点是PCB设计修改时参数化法在移植性和监控性方面有着优异的优势。该示例示出了根据过程特性和测试要求来确定设备间隔的方法,上面的公式示出了设备间隔是设备高度和检测角度的函数。
通常,由于检测角度相对于整个板是常数,所以可以在PCB设计电平中定义。在通过不同设备进行检测的情况下,仅通过在PCB设计等级中输入新的值就可以更新整体PCB设计。在输入了新的机器性能参数后,PCB设计人员可以知道,如果设备间隔简单操作DRC以确认是否与新的间隔值冲突,PCB设计是否可行,这需要先分析后修改比新间隔所要求的硬度计算容易得多。
例3:部件布局
PCB设计不仅可以整理对象和约束条件,PCB设计规则也可以用于元设备布局。也就是说,可以基于约束条件来检测设备在任何位置都不会发生错误。
用实际模块化的方法生成制约条件的话,维护性和多重性会大幅提高。参照上一阶段不同层的约束参数,最上层的线宽取决于最上层的距离和铜线的高度,PCB设计级变量Temp和Diel-生成新公式,例如依赖于。Const。PCB设计因为规则是按照从低到高的顺序显示的,所以如果修改了高级别的演示文稿,则会立即影响引用该演示文稿的所有公式。
PCB设计)复用和文档化
参数约束不仅可以显著改善初始PCB设计过程,还可以帮助工程改变和PCB设计复用。约束条件可以用作PCB设计系统和文件资料的一部分。否则,只保存在工程师或PCB设计工作人员的头脑中,移动到其他项目的话,可能会慢慢忘记。约束文件中记录了PCB设计程序中应遵循的电气性质的规则,PCB设计者的意图可以让其他人理解,将这些规则应用于新的制造过程,或根据电气性质的要求而变更。随后的复用者知道正确的PCB设计规则,也可以通过输入新的过程要求来变更,不需要推测线宽如何得到等问题。
本文的结论
参数配置编辑器(parameter Constraint Editor)有助于在多维配置下PCB布线的布局。这是第一次完全按照复杂的电气和过程要求检查自动布线软件和PCB设计规则,而不是经验或简单且不太起作用PCB设计规则。结果,PCB设计成功减少或取消样本调试。