 |
Трассировка печатных соединений
|
|
|
|
Исходными данными для решения задачи трассировки печатного монтажа являются: принципиальная схема соединений; таблица размещения элементов; конструкторско-технологические ограничения:
1. размеры печатной платы
2. количество слоёв многослойной печатной платы (МПП)
3. области, запрещенные для прокладки проводников
4. минимальная ширина проводников
5. минимальное расстояние между проводниками
6. типы и размеры контактных площадок
7. шаг координатной сетки
При этих исходных данных необходимо реализовать все соединения так, чтобы соединения, принадлежащие разным цепям в одном слое не имели пересечений. Дополнительно необходимо оптимизировать следующие показатели качества:
1. минимум суммарной длины проводников (из-за 
)
2. минимум числа переходных отверстий (электрическая надежность и механическая прочность)
3. минимальная длина параллельных участков соседних проводников
4. максимальная удаленность проводников друг от друга (Lпар и Cпар должны быть минимальными)
5. равномерное распределение проводников в монтажной плоскости
Трассировка печатных соединений предполагает выполнение следующих этапов:
1. Определение порядка соединения выводов внутри цепи (построение кратчайшего связывающего дерева - КСД).
2. Распределение соединений по слоям МПП.
3. Нахождение последовательности проведения соединений в каждом слое.
4. Получение конфигурации проводников.
Первый этап: Определение порядка соединения выводов внутри цепи
Задача сводится к построению КСД. При печатном монтаже соединения можно выполнять не только по эквипотенциальным выводам, но и в любой точке проводника, поэтому построение КСД здесь формируется как задача Штейнера:
|
|
|
К множеству P={P1,P2,…,Pn}, i=1,n основных точек добавить множество S={S1,S2…Sm} дополнительных точек и построить КСД. Множество P основных точек сопоставлено выводам цепи, а дополнительные точки представляют собой места соединений типа проводник-проводник. При определении положения дополнительных точек можно рассматривать только узлы координатной сетки, построенной на n заданных точках. Тогда число таких точек Q<=n-2.
Второй этап: Распределение соединений по слоям.
В результате выполнения первого этапа трассировки электрическая цепь представляется КСД, являющимся плоским графом. Но совокупность КСД (МС) может иметь пересечения между ребрами, принадлежащими разным деревьям, так как последние строятся на фиксированных вершинах и существуют ограничения на размер монтажного поля, ширину проводников и зазоры между ними, в тоже время в каждом слое печатные проводники не должны пересекаться.
Третий этап: Задача нахождения последовательности проведения соединений в каждом слое. Трассировка соединений выполняется последовательно, и каждая проложенная трасса является препятствием для всех не проведенных.
Сформируем условия отсутствия пересечения двух ребер и методику определения последовательности их проведения.
Координаты пересечения двух кривых определяются из выражения:
где
На основании выражения (1) определяется список пересекающихся ребер. Непересекающиеся ребра можно трассировать в произвольном порядке. Для определения последовательности проведения пересекающихся ребер составляют уравнения удлинения при огибании считая, что огибающий проводник может проходить сколь угодно близко от вершины. Эти уравнения составляются для всех пар пересекающихся ребер. Для каждого ребра подсчитывается число огибаний и удлинение. Список ребер ранжируется в порядке возрастания числа огибаний. Если у некоторых групп ребер число огибаний одинаково, то первыми проводятся ребра с меньшим удлинением.
|
|
|
Этап 4: Трассировка отдельных соединений.
Чаще всего эта задача решается в два этапа. В начале осуществляется предварительная приближенная трассировка, а затем окончательная.
Приближенная трассировка представляет собой стадию планирования окончательной трассировки, на которой определяется по каким областям (каналам) должны следовать отдельные соединения. Предварительная трассировка осуществляется на макромодели.
Цель её – равномерно распределить соединения без превышения пропускной способности областей каналов. Чаще всего она осуществляется за два прохода:
На первом проходе допускается превышение пропускной способности и в расчет принимается только кратчайшие расстояния между соединениями. После первого выявляются критические каналы области, и регистрируется превышения пропускной способности.
Второй этап обычно состоит из нескольких итераций, на каждой из которых вводятся прогрессирующие штрафы за превышение пропускной способности.
В результате выполнения приближенной трассировки окончательная трассировка распадается на ряд боле простых задач, имеющих меньшую размерность. Методы окончательной трассировки могут быть разбиты на три группы:
1. волновой алгоритм и его модификации.
2. алгоритм трассировки по магистральным каналам.
3. комбинированные алгоритмы.
|
|
|
