Трассировка проводников. 
Электротехника и электроника

.

Благодаря применению нового принципа представления графических данных, так называемой бессеточной технологии (ShapcBascd), повышается эффективность трассировки печатных плат с высокой плотностью расположения компонентов, автоматической трассировки одной и той же цепи трассами разной ширины и др.

Программа SPECCTRA использует адаптивные алгоритмы, реализуемые за несколько проходов трассировки. Информация о конфликтах на текущем проходе трассировки используется так, чтобы, применив новую стратегию, уменьшить количество конфликтов на следующем проходе. Суть стратегии: => на первом проходе выполняется соединение большинства проводников, при этом не принимаются во внимание возможные конфликты, заключающиеся в пересечении проводников на одном слое и в нарушении зазоров;

=> на каждом последующем проходе автотрассировщик пытается уменьшить количество конфликтов, разрывая и прокладывая вновь связи (метод Rip-up-and-retry), проталкивая проводники и раздвигая соседние (метод Push-and-shovc).

В стратегию трассировки включено большое количество подкоманд, задающих способы изгиба трасс, центрирование проводников и другие особенности стиля разводки конкретной платы. Всем объектам печатной платы присваивается определенный уровень иерархии, и вводятся правила трассировки. Автоматическая трассировка проводников выполняется согласно этим правилам с соблюдением приоритетов (как и при размещении компонентов).

Особенности трассировки проводников. Прежде всего отметим, что в режиме предварительной прокладки трасс конфликтные ситуации помечаются графическими символами. На рис. 2 нарушение зазора между проводником и контактной площадкой помечено прямоугольником, а пересечение проводников в одном слое — ромбом. I I е — которые приемы, позволяющие улучшить качество трассировки: => для улучшения технологичности платы без персразводки проводников производится удаление выступов и уступов проводников, спрямлением трасс (рис. 3);

=> два примыкающих взаимно ортогональных проводника, образующие изгибы, могут быть сглажены по диагонали или по дуге (рис. 4);

=> при центрировании сегментов проводников осуществляется их сдвиг таким образом, чтобы они были расположены на равном расстоянии между соседними выводами компонентов (рис. 5);

=> перемещение компонентов и других объектов на плате может привести к отталкиванию мешающих проводников с соблюдением допустимых зазоров, или к расталкиванию проводников. На рис. 6 показана операция расталкивания проводников, вызванная необходимостью огибания вывода;

=> для подключения проводников к контактным площадкам планарных компонентов формируются стрингеры, которые представляют собой короткие сегменты, заканчивающиеся переходным отверстием (ПО). На рис. 7 изображен стрингер и планарный компонент с подключенными стрингерами. Допускается непосредственно располагать ПО на контактных площадках (вырожденный стрингер);

=> на рис. 8 приведены приемы, используемые при трассировке высокочастотных цепей:

• • искусственное увеличение длины одной из трасс (рис. 8,а), если заданы требования к равенству длин трасс нескольких цепей;
• 589
• • контроль максимальной длины (и зазора) параллельных сегментов (рис. 8,6), расположенных на одном или смежных слоях (для уменьшения уровня перекрестных искажений и наведенного шума);
• • экранирование высокочастотных цепи путем подключения экрана к «земле» или к питанию (рис. 8, в);
• • прокладка симметричных трасс, или дифференциальных цепей (рис. 8, г);

Рис. 8. Трассировка высокочастотных цепей: искусственное увеличение длины (я);

контроль максимальной длины и зазора (б); экранирование высокочастотных цепи (в); прокладка симметричных трасс (г).

=> при выполнении автоматической трассировки проводников предоставляется возможность выбора техники трассировки, показанной на рис. 9.

Автоматическая трассировка. Предварительно файл печатной платы с расширением .рса должен быть обработан конвертором M2S. С помощью меню выбираются (и задаются) параметры автотрассировки, наиболее существенными из которых являются:

=> ширина проводников, зазоры между объектами, зазоры между переходными отверстиями (ПО) и контактными площадками с выбором имени стека контактных площадок ПО;

=> шаг сетки трассировки и шаг сетки ПО;

=> способов трассировки: Starburst или Daisy-chain (рис. 9);

=> глобальные правила трассировки (ширина трассы и зазор) для отдельных цепей или классов цепей.

По специальной команде проверяется правильность занесения стратегии трассировки в DO-файл. При необходимости в него вносятся требуемые изменения и дополнения.

Трассировка проводников проводится в три этапа:

=> предварительная трассировка;

=> автотрассировка;

=> дополнительная обработка результатов автотрассировки.

Трассировка проводников реализуется с помощью команд, вводимых в процессе взаимодействия с программой SPECCTRA или записанных заранее в DO-файл. Команды управления процессом трассировки выбираются в меню программы или набираются в командной строке Command. DO-файл для последующей трассировки может быть получен редактированием файла протокола (с расширением .ссо).

Вес фазы трассировки в автоматическом (и интерактивном) режиме выполняются с помощью набора следующих команд:

=> Bus — разводка выводов компонентов с одинаковыми координатами X или Y (используется для предварительной трассировки однородных структур, например микросхем памяти);

=> Fanout — генерация переходных отверстий рядом с контактными площадками планарных компонентов и соединение их короткими проводниками;

=> Route — команда трассировки в несколько проходов. На первом проходе разводятся все проводники, не обращая внимания на конфликты (пересечения проводников в одном слое и др.). На последующих проходах повторно разводятся соединения, имеющие конфликты. При этом для уменьшения количества конфликтов динамически изменяются весовые коэффициенты (штрафы);

=> Clean — разводка заново всех проводников с прокладкой их по новым трассам. Допускается диагональная трассировка;

=> Smartroute — трассировка с оценкой особенностей проекта. Параметры автонастраиваются с учетом наличия конфликтов, количества неудачных попыток их разрешения и количества слоев. Команда обеспечивает наиболее полную трассировку.

Графический редактор EditRoutc позволяет контролировать:

=> технологические зазоры типа проводник — проводник, проводник — переходное отверстие;

=> максимальную длину параллельных проводников, расположенных на одном или двух смежных слоях, что позволяет уменьшить уровень перекрестных искажений и уровень шума проектируемого устройства;

=> максимальное запаздывание сигнала в отдельных цепях.

По результатам контроля могут быть внесены изменения. Редактор EditRoute позволяет провести неразведенные трассы, сдвинуть трассы и переходные отверстия, заменить типы переходных отверстий, удалить петли и изломы проводников, изменить их ширину.

Интерактивная трассировка. С помощью меню можно выбрать и задать необходимые опции для этого режима (произвести выбор компонентов, шага сетки трассировки и переходных отверстий, задать включение/выключение отображения значков для выравнивания компонентов, разрешение поворота указателя на любой угол и др.).

Прокладка проводников выполняется в режиме редактирования трассы (Edit Route Mode). Ввод сегмента проводника начинается щелчком курсора на контактной площадке или конце трассы. Точки излома фиксируются однократным щелчком, двойной щелчок открывает меню выбора слоя. После выбора нового слоя автоматически проставляется переходное отверстие. Процесс прокладки трассы отражается на экране монитора линиями, стрелками, черточками и другими символами. При этом производится автоматическое расталкивание мешающих проводников (Plow and Shove) и огибание препятствий с соблюдением допустимых зазоров, как показано на рис. 6.