4.4 Решение задачи размещения компонентов на печатной структуре. Функциональные возможности и алгоритмы модулей размещения современных сапр конструкторского типа

Оптимальное размещение компонентов на монтажном пространстве предопределяет успешную трассировку проводников и работоспособность реального устройства. Высокая плотность размещения элементов создает большие трудности при реализации соединений между ними. Низкая плотность размещения крайне отрицательно сказывается на стоимостных параметрах, препятствует решению задач миниатюризации РЭА.

Система САПР P-CAD 2000 - 2002 не имеет хорошо развитых интерактивных редакторов для решения задач размещения, а автоматические методы размещения и вовсе не отображены в программном обеспечении. Для выполнения данного этапа широко используется система автоматического размещения и трассировки печатных плат SPECCTRA производства фирмы Cadence.

Основная сложность процедуры автоматического размещения компонентов переносится на задание правил размещения. Компоненты в автоматическом режиме размещаются на одной или на двух сторонах ПП с учетом распознавания шины и размещения компонентов с учетом удобства их трассировки. Возможно также автоматическое группирование компонентов в кластеры с учетом их электрических связей. Кластеры автоматически размещаются в соответствующие комнаты. Возможно также создание кластеров на основе расщепления слоев питания: компоненты, подключенные к "аналоговой земле" относят к одному кластеру и размещаются в одну комнату, расположенную над соответствующим слоем металлизации, а подключенные к "цифровой земле" - в другую. Для уменьшения общей длины проводников производится автоматическая перестановка логически эквивалентных выводов и секций компонентов. Задание жесткого взаимного расположения компонентов в суперкластерах позволяет автоматически размещать разделительные конденсаторы и нагрузочные сопротивления вместе с соответствующими интегральными схемами. Предусматривается расположение планарных компонентов друг под другом на противоположных сторонах платы.

При формализации задачи размещения необходимо учитывать следующее:

На данном этапе происходит выбор сторон печатной платы. Максимальный размер стороны ПП не должен превышать 500 мм. Это ограничение определяется требованиями прочности и плотности монтажа. Так же учитывается анализ базовых и типовых несущих конструкций, выбор необходимого варианта или аргументированного обоснования оригинального конструкторского решения, выбор типа электрического монтажа, выбор способов защиты устройства от дестабилизирующих факторов (механических, климатических и различных помех). По краям платы следует предусматривать технологическую зону шириной 1,5-2,0 мм. Размещение установочных и других отверстий , а также печатных проводников в этой зоне не допускается;

Соотношения размеров сторон ПП для упрощения компоновки блоков и унификации размеров ПП рекомендуются следующие: 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 3:2, 5:2 и т.д.;

На данном этапе конструктор принимает решение о количестве слоев печатной структуры. При разбиении на слои следует стремиться с минимизации числа слоев. Это диктуется экономическими соображениями;

Все отверстия должны располагаться в узлах координатной сетки. В крайнем случае хотя бы первый вывод микросхемы должен располагаться в узле координатной сетки;

На печатной плате должен быть предусмотрен ориентирующий паз (или срезанный левый угол) или технологические базовые отверстия, необходимые для правильной ориентации платы

В общем случае решение задачи размещения в САПР P-CAD 2000 – 2002 с использованием средств системы SPECCTRA состоит из следующих этапов: Создание (загрузка) конфигурации программы графического редактора печатной платы для нормальной работы;

Задание габаритной геометрии печатной структуры;

Упаковка схемы на печатную плату - вызов посадочных мест элементов согласно сформированного адекватно электрической принципиальной схеме списка соединений;

Задание правил размещения;

Размещение компонентов на плате;

Верификация результата размещения в соответствии с выдвигаемыми требованиями;

Ручное дорабатывание размещения до нахождения приемлемого варианта;

Сохранение проекта и формирование правил для трассировки топологии печатной структуры