Élet „túl az Autorouteren” – 1

avagy: hogyan huzalozható hatékonyan több differenciális vezetékpár

Hogyan készíthetünk hatékony és mégis minőségi huzalozást a mai, korszerű szoftvereszközökkel, az autoroutereket minőségben, a kézi huzalozást pedig időhatékonyságban meghaladva?

Bevezetés

Ahogy szakmai körökben, nyomtatott áramkörök huzalozásán dolgozó kollégákkal beszélgetve tapasztaltam, eléggé eltérők a vélemények az automatikus huzalozás használhatóságát illetően. Már-már úgy tűnik, mintha ez hit kérdése lenne. Vannak villamosmérnökök, akik szeretik és használják a mindennapi munkájukban, mások viszont azt mondják: „Semmire nem jó, maximum arra, hogy megnézzem, ráfér-e minden a panelre.”
Az kétségtelen, hogy az autorouter használata bizonyos esetekben – gyorsasága miatt – előnyösebb a kézi huzalozásnál, de elterjedt a vélekedés, mely szerint nem láttak még olyan autoroutert, amely minőségi huzalozást képes produkálni. Azok, akik mégis alkalmazzák az autorouter szolgáltatásait, általában a huzalozás utolsó fázisában teszik ezt, mivel könnyen megtalálja az utat az utoljára maradt huzaloknak, melyekhez nem tartoznak különleges követelmények.

Kihívások

Ha mérlegre akarjuk tenni az autorouter előnyei és hátrányait, a meggyőződések mellett a piaci kihívások is közbeszólnak; sokak számára lehet ismerős az „utolsó este készre huzalozott” panel története. Abban mindannyian egyetérthetünk, hogy az időkényszer nem segíti a minőségi munka létrehozását. Emellett a technológia fejlődésével egyre elterjedtebbek a nagy sebességű, differenciális huzalpárokat tartalmazó tervek, és ez talán már-már exponenciálisan növeli a tervvel szemben támasztott követelményeket. Ezek nyomon követése – komplexitásuk és mennyiségük miatt – megfelelő szoftver hiányában szinte lehetetlen.
Ha viszont minőségi munkát akarunk kezeink közül kiadni, és mégis időre átnyújtani a terveket a megrendelőnek, új területek felé érdemes fordulni. Ez jelentheti új huzalozási technikák megismerését, de sokszor elegendő csupán az ismert rendszer lehetőségeit jobban megismerni és kihasználni, és ezáltal sokkal hatékonyabban használni.
Ebben a cikkben a Mentor Graphics PADS Professional csomagjának huzalozási lehetőségeit fogom bemutatni. Részletesen kitérek arra, hogy ezek a félig automatizált lehetőségek milyen esetekben, milyen módszerek használatával eredményeznek gyorsan elkészíthető, mégis minőségi huzalozási rajzolatot a nyáktervünkben. Végezetül felvázolok egy ajánlást a munkafolyamatra, melyet követve sokkal hatékonyabban juthatunk el a kívánt végeredményhez.

Eszközök

A tervezés során talán a legfontosabb a szisztematikus tervezés, és az időhatékonyságot figyelembe vevő, lehető legrészletesebb előre gondolkodás. Fontos, hogy a huzalozást végző szakember tisztában legyen a kapcsolási rajz tervezője által meghatározott követelményekkel, és a NyÁK-tervező is – már a tervezés minél korábbi fázisában – komplexen átlássa az áramköri részek szerepét, kritikus működési feltételeit. A tapasztalatok szerint ezzel sok újratervezési fázis kerülhető el, ami által vele sok bosszúságtól és felesleges költségtől kíméljük meg magunkat valamint a velünk „egy hajóban evező” kollégáinkat. Kezdjük tehát mindjárt a huzalozás előkészítésénél.

Design előkészítése

A huzalozási fázis előkészítésben három fontos területet kell érinteni azért, hogy a félig automatizált huzalozási eszközök megfelelően részletesen kidolgozott kritériumok mentén, az elvárásoknak megfelelve működjenek. Ez sokban hasonlít az autorouter használatához, amely eredményes használatához ugyancsak alapos és átgondolt szabályrendszerek megfogalmazása szükséges. Emellett a jelek csoportosítása nagyban megkönnyíti a huzalozást abban a fázisban, amikor már a lábkiosztás és az alkatrész elhelyezés is újabb szempontokat állít elénk. Továbbá a tápfeszültség elosztás topológiájának meghatározása is lényeges.

Tápelosztási topológiák

Szabályok

A továbbiakban a tervezési szabályok szolgálnak a félautomatikus eszközök működésének alapjául. Ha itt hanyagul járunk el, nem fordítunk elegendő figyelmet a szabályok alapjainak és hierarchiájának kialakítására, az jelentős kihatással lehet a huzalozási eszközök működésére, illetve az azok által tervezett huzalozás minőségére.
Tervezési szabályaink megfogalmazása már a koncepció kialakításakor elkezdődik azáltal, hogy kidolgozzuk és számszerűen fogalmazzuk meg az összes tervezési szempontot. Ezek forrása lehet

• a specifikációs előírás,

• a topológia,

• az előző áramkörverziókkal szerzett tapasztalatok érvényesítése vagy

• egy szimuláció kimeneti adathalmaza.

A szabályokat módosító tényezők közt említhetjük például

• az IC tokozásokat vagy

• az adatlap ajánlásaiból leszűrhető tervezési követelményeket.

A szabályok közé sorolható például

• az objektumok közötti minimális távolság (clearance),

• a huzalozási kritériumok, mint például

          → a furat típusok, 

          → a huzalok sorrendje, a rétegek szerepe és kiegyenlítése, valamint 

          → a huzalszélességek. 

Ezeken túl a nagysebességű vonalak esetén további speciális kritériumokat írhatunk elő az

• árnyékolási, 

• párhuzamossági, 

• jelkésleltetési, 

• kapacitás, 

• impedancia és 

• hosszkiegyenlítési szabályokkal.

Az elrendezési (layout) fázisban úgynevezett Rule Area-kat is létrehozhatunk olyan területeket meghatározva a NyÁK-on, melyekre speciális, és az adott területen belül egységesen alkalmazandó szabályok vonatkoznak.
Érdemes figyelni a fenti szabályok hierarchiájára is, mert ezzel sok bosszúságtól kíméljük meg magunkat. A PADS Professional az alábbi ábrán látható hierarchia alapján bírálja el a szabályokat:

A tervezési szabályok hierarchiája PADS Professional-ban

A fentiekből is jól látszik, hogy – különösen összetettebb tervek esetén – pusztán csak a memóriánkra hagyatkozva elég nehéz áttekinteni ezeket az adatokat és összefüggéseket. Ebben nyújt nagy segítséget már a huzalozás előtt fázisokban is a „korlátozás kezelő”, a Constraint Manager.

Csoportok

A huzalozási csoportok (Net Class) létrehozásának legfőbb szempontja, hogy egységesen kezeljük a logikailag vagy az azonos kritériumok, szabályok szerinti kialakítást követelő, esetleg topológiailag összetartozó huzalokat. A huzalozási csoportok a huzalozás tervezésekor, vagy rétegváltáskor nagyban megkönnyítik a kijelöléseket. Érdemes Net Class csoportokban kezelni egy összetett terven belül például az analóg jeleket, az órajelet továbbító huzalokat, a tápellátás vezetőit, a cím- és adatbuszokat. Ez utóbbiak esetén a PADS képes az elnevezések alapján differenciális párokba rendezni a jeleket, és ezt követően egy közös szabályrendszerben kezelni őket.
Tovább lépve a tervezésben, az elrendezési fázisban hasznosnak bizonyul a tervezési csoportok (Planning Group) használata, mellyel egységben kezelhetünk például egy IC-t és a hozzá kapcsolódó alkatrészeket. A hozzájuk tartozó buszok, illetve azok jel és címvezetői is könnyedén kiválaszthatóak az említett Net Class-ek célszerű alkalmazásával. Ugyanígy jelentősen könnyíti a kijelölést a PADS Layout Net Explorer funkciója, amely hierarchikusan, csoportokba szedve, a Constraints, az azonos úthosszakat előíró Match Length, a Net Class és az User Groups szerint csoportosítva jeleníti meg a vezetékeket.
Ezeket a csoportokat szabadon definiálhatjuk, meghagyva ezzel a tervezési stratégia szabadságát.

A PADS Professional szabálykezelő felülete, benne a csoportokkal, szabályokkal

Kövesse a cikk itt megjelenő folytatását, melyben arról szólunk, hogy milyen válaszokat ad a PADS Professional a kihívásokra.

Pál Gergely – EDMD Solutions Kft.

EDMD Solutions Kft.
1087 Budapest
Könyves Kálmán krt. 76.
Tel.: +36 1 461 9000
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.edmd.hu

Még több EDMD