Vítejte, dnes je
čtvrtek
25.
duben
2024
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky Tento článek se zabývá autorouterem ELECTRA od firmy ConnectEDA. Autorouter ELECTRA je samostatný program, který spolupracuje s řadou programů pro návrh DPS, mezi jinými i s programem Eagle. A právě kombinace programů Eagle - ELECTRA umožňuje dosáhnout řádově lepších výsledků při automatickém pokládání spojů.
Pokud navrhujeme desku, která obsahuje BGA pouzdra, paměti na vysoké frekvenci nebo nějaké mikrovlnné obvody, tak s Eaglem určitě nevystačíme. Je potřeba mít návrhový systém, který umí vést diferenciální spoje vedle sebe a ve stejné délce, může být potřeba analyzovat přeslechy na desce, odrazy signálu atd. Bez těchto možností se k potřebnému výsledku nedostaneme. Pokud se ovšem podíváme na cenu tohoto návrhového systému, tak zjistíme, že pořízení nového auta do firmy je vlastně drobný výdaj. Do tohoto segmentu však směřovat nebudeme.
Spousta menších firem, které se zabývají elektronikou a navrhují plošné spoje, používá program Eagle. Je cenově přijatelný a dá se snadno naučit. Výhodou tohoto programu je i velké množství dodávaných knihoven a možnost stažení spousty dalších součástek z webu výrobce. Práce s ním je obdobná jako u jiných systémů. Pokud nám chybí součástka, tak si ji do knihovny vytvoříme. Nakreslíme elektrické zapojení a jednoduše přejdeme do návrhu desky. Desku můžeme propojit manuálně nebo automaticky zabudovaným autorouterem. Ale možná nebudeme zcela spokojeni. Autorouter programu Eaglu používá staré techniky pokládání spojů a používá rastr. Proto jsou jeho výsledky na složitějších deskách sporné.
Nyní se profesionální návrháři asi pousmějí. Samozřejmě, žádný autorouter nikdy nenavrhne desku tak jako oni, s tím bezvýhradně souhlasíme. Jsou ale situace, kdy má jeho použití opodstatnění. Jako první vidíme situaci, kdy je potřeba desku navrhnout velmi rychle do druhého dne. Jeho další použití je při rozmisťování součástek, kdy rozmístíme součástky a spustíme autorouter. Lze očekávat, že tam, kde autorouter bude mít problémy, budeme je mít i my při manuálním návrhu. Součástky tedy přemístíme a znovu spustíme autorouter. Teprve až bude výsledek z autorouteru přijatelný, můžeme se pustit do ručního tažení spojů.
Řešení je celkem snadné. Od va šeho dodavatele programu Eagle lze zakoupit autorouter ELECTRA firmy Connect- EDA. Tento autorouter funguje, i když v programu Eagle nemáte licenci na autorouter, máte jenom schéma a layout. Další výhodou autorouteru ELECTRA je jeho cena, která je podobná ceně interního autorouteru Eagle. Za tuto cenu lze routovat desky až se 4 signálovými vrstvami a neomezeným počtem napájecích vrstev. Pro srovnání jsme udělali test na celkem jednoduché desce a dostali následující výsledky:
Autorouter Eagle: oroutováno 99 %, 292 via otvorů, doba routování asi 20 minut, rastr 2 mils.
Autorouter ELECTRA: oroutováno 100 %, 242 via otvorů, doba routování asi 20 sekund, bezrastrové routování.
Naměřené výsledky nepotřebují komentáře, výsledky jsou vidět na přiložených obrázcích. Z vlastních zkušeností víme, že u složitějších desek ELECTRA položí spoje na 100 %, zatímco Eagle třeba jenom na 90 %, při podstatně lepší kvalitě položení spojů v programu ELECTRA.
Obr. 1 Deska routována programem Eagle
Obr. 2 Deska routována programem ELECTRA
Obr. 3 Pracovní prostředí programu ELECTRA
Celkem snadno. Součástí dodávky je ULP soubor, který se v programu Eagle spustí. V naskočeném dialogu lze nastavit množství parametrů pro routování desky. ULP program také přebírá návrhová pravidla nadefinovaná v programu Eagle, navíc zde lze nastavit i některé parametry, které v Eagle nejsou definovány.
Výsledkem spuštění ULP programu jsou dva textové soubory, které autorouter ELECTRA načítá. První soubor obsahuje popis desky s rozmístěním součástek, zatímco druhý soubor obsahuje definici některých parametrů pro routování. Skutečnosti, že se jedná o editovatelný textový soubor, často využíváme. Pokud se autoroutování nepovede na 100 %, tak jednoduše provedeme úpravu v textovém souboru a spustíme autoroutování znovu. Měníme tak jednoduše velikosti via otvorů, šířky spojů atd. Tato editace dat je velmi rychlá a umožní nám jednoduše měnit různé parametry. Pokud je výsledek autoroutování dobrý a jsme s ním spokojeni, vygenerujeme v programu ELECTRA script, kterým se routování řídí. Ten lze snadno přes menu nebo ikonku v programu Eagle spustit při dalším routování.
Autorouter ELECTRA je vyvíjen a dodáván firmou ConnectEDA od roku 2003. Autorouter ELECTRA je obdobou známého a velmi výkonného autorouteru Specctra. Ten byl původně vyvinut již v 90. letech firmou Cooper Chyan Technology, která byla později koupena firmou Cadance Design Systems. Podobně jako Specctra, je i ELECTRA samostatný autorouter s možností připojení na různé návrhové programy (Eagle je jeden z nich). Tento autorouter používá všechny známé algoritmy pro položení spojů na desce. Je to také tzv. „shape based“ autorouter, který se stará o dodržení nastavených izolačních mezer bez použití rastru. Bezrastrové routování umožňuje dokonalé využití volného místa na desce pro pokládání spojů. Je také velmi rychlý, což je dáno skutečností, že nejdříve pokládá plošné spoje pravoúhle a teprve v závěru sráží jejich rohy diagonálně.
