Vítejte, dnes je
pátek
19.
duben
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Každý návrhový systém DPS umožňuje nějakým způsobem definovat potřebná návrhová pravidla. Přinejmenším se jedná o stanovení šířek spojů a jejich izolačních mezer jak pro celou desku, tak i pro jednotlivé sítě spojů (nets). To ovšem pro seriózní práci na desce nestačí, a tak se návrhová pravidla u různých programů rozšiřují o celou řadu dalších možností. Podívejme se na to, jak je tato situace řešena u programu PADS – ten používá tzv. hierarchická návrhová pravidla na více úrovních, kdy vybráním některého z hlavního tématu se lze postupně dostat až na velmi detailní záležitosti.
Obr. 1 PADS – hlavní nabídka možností definování pravidel
Návrhová pravidla se liší podle toho, jestli se jedná o pravidla pro celou desku, nebo jednotlivé sítě spojů, či třeba diferenciální páry atd. Proto se v prvním kroku vybírá z nabídky hlavní téma návrhových pravidel (obr. 1). Jednotlivé položky nabídky umožňují definovat pravidla pro:
Obr. 2 Příklad nabídky pravidel pro celou desku
Vybráním potřebné položky se dostáváme k druhému kroku, kterým je definování konkrétních návrhových pravidel určitého typu. Tak např. vybráním celé desky nebo spojů (skupiny, nety, vývod-vývod atd) naskočí další nabídka, kde lze definovat následující typy pravidel (obr. 2):
Zde se vybráním určitého typu pravidla (např. routování) přivolají dialogová okna pro zadávání potřebných hodnot. Pochopitelně, že nabídky se mění s ohledem na smysl definování návrhových pravidel pro danou problematiku. Takové a podobné možnosti má více programů pro návrh desek, a proto se podíváme blíže na některé zajímavější možnosti definování pravidel, které nabízí program PADS.
Jedná se o návrhová pravidla mezi vybranými spoji (všechny, skupiny, jednotlivé, od vývodu k vývodu a jejich skupiny) a vrstvou nebo spoji (všechny, skupiny, jednotlivé, od vývodu k vývodu a jejich skupiny). Zadávají se šířka a izolační mezery vůči různým objektům desky a u high-speed volby také společná paralelní délka, mezera atd. Nastavená pravidla jsou navíc podmíněna vybranou vrstvou desky, na které potom platí (lze nastavit všechny nebo konkrétní). Na obr. 3 je vidět nastavení šířky a izolačních mezer mezi spoji CLK_3584MEG a PRNT_CTS, které platí pro horní stranu desky. Šířka spoje a izolační mezery jsou nastaveny v matrici údajů dostupné pod tlačítkem Matrix, kde jsou zapsané mezery jednotlivých objektů vůči ostatním (spoj-spoj, spoj-via, spoj-pad, spoj- -obrys desky, spoj-měď atd., ale také via-via, via-obrys desky, via-měď atd., stejně jako pad-obrys desky, pad-měď atd.).
Obr. 3 Příklad nastavení podmíněných pravidel mezi dvěma spoji
Podobně lze nastavit pravidlo (šířka a izolační mezera) např. pro skupinu spojů vůči určité vrstvě desky atd.
Obr. 4 Možnosti definování fanoutu
Fanouty jsou krátké spoje vyvedené z SMT plošky a zakončené via otvorem, které autorouter položí automaticky hned na začátku. Z via otvoru fanoutu je potom možné táhnout plošný spoj z/do SMT plošky na jakékoliv vrstvě desky. Pokud se později ukáže, že některý fanout byl proveden zbytečně, protože bylo možné danou pájecí plošku propojit na stejné vrstvě desky, vytvořený via otvor se automaticky zruší. Návrhová pravidla určují, jak se má fanout provést, a to buď na celé desce, nebo pro vybrané typy pouzder či součástek a jejich kombinace. Přitom se mohou nadefinovat tyto možná provedení fanoutů (viz obr. 4):
Obr. 5 Možnosti napojení plošného spoje na pájecí plošku
Plošný spoj se může napojit na pájecí plošku různým způsobem, ale ne vždy je žádoucí, aby to bylo jakkoliv. Proto jedna z možností definování návrhových pravidel v programu PADS umožňuje zadat, jakým způsobem může plošný spoj do plošky vstoupit nebo z ní být vytažen, a to pro všechny součástky (celá deska), jednotlivá pouzdra či jednotlivé součástky. V podstatě je možné volit mezi 5 situacemi (obr. 5).
Zajímavá je volba číslo 5, která je v programu PADS uvedena pod označením „Soft first corner exit“. V podstatě se jedná o to, že plošný spoj navazuje zahnutím na pájecí plošku z paralelního spoje, kdy minimální mezera mezi ploškou a spojem je definovaná v pravidlech. Pochopitelně je zde jisté nebezpečí podleptání spoje v místě jeho průniku do plošky (tzv. acid trap).
Obr. 6 Via otvory v pájecí plošce SMT
U hustě osazených desek někdy nezbývá než položit via otvor i do SMT pájecí plošky. O tom, jestli to je dovoleno a jakým způsobem, rozhodují také návrhová pravidla ve společném dialogu Pad Entry. Na obr. 7 jsou zachyceny možné volby pro umístění via otvoru v pájecí plošce SMT, kdy mohou nastat tyto situace:
Obr. 7 Obcházení překážek diferenciálním párem
Jedním z návrhových pravidel programu PADS u diferenciálních párů je i definice možnosti obcházení překážek. Pochopitelně, ideální situace vyžaduje, aby tyto spoje zůstaly vždy při sobě na požadovanou izolační mezeru, ale tuto podmínku nelze někdy splnit. Proto je možné povolit plošným spojům diferenciálního páru rozestoupit se, tak, jak je zachyceno na obr. 7, přičemž se definuje:
