6. Трассировка проводников

Быстро растущая интеграция электронных средств ведет к постоянному уплотнению монтажа радиоэлементов и соответственно увеличению соединений на печатной плате. Задача размещения элементов на плате порой бывает трудной, ведь необходимо не только учесть схемотехническое решение и конструктивные особенности, но и хотелось бы минимизировать длину соединений. Первые два требования являются основной задачей разработчика печатных плат.

Перед тем как разводить плату на экране у нас должна быть плата с расставленными футпринтами компонентов, как показано на рисунке 43.

Рисунок 43. Плата с размещенными футпринтами

Интерактивная трассировка

Режим размещения проводника на плату включается командой меню Place→Interactive Routing или соответствующей пиктограммой из инструментов меню . Рассмотрим режимы интерактивной трассировки, для чего после выбора инструмента Place→Interactive Routing выберите начальную контактную площадку и нажимайте Shift+R, до появления режима Ignore. Название режима отображается в строке состояния, под вкладками слоев или во всплывающей информации в левом верхнем углу рабочей области.

Всего имеется 4 режима:

1. Ignore Obstacle – игнорирование препятствий. Практически ручной режим, в котором не соблюдаются ранее созданные правила проектирования.

2. Walkaround Obstacle – огибание препятствий. Программа огибает конфликтный объект с учетом минимальных зазоров и по оптимальной траектории.

3. Push Obstacle – расталкивание препятствий. В этом режиме приоритет отдается прокладываемой дорожке и все встречающиеся элементы топологии (трассы, переходные отверстия) расталкиваются с учетом правил.

4. Hug and Push Obstacle – огибание и расталкивание препятствий. В отличии от писанного режима Walkaround, программа огибает препятствия только в заданном направлении, а не предлагает оптимальный вариант. Причем, в узких участках, при невозможности обогнуть конфликтный объект, дорожка отталкивает его в сторону.

Во время интерактивной трассировки используются горячие клавиши, показанные в таблице 2.

Таблица 2. Горячие клавиши

Интерактивная трассировка также может быть выполнена для нескольких параллельно идущих проводников (трассировка шин). Для этого используется команда Place→Interactive Multi-Routing. Также ее можно запустить, используя пиктограмму . Прежде чем использовать команду трассировки шин, нужно выбрать контактные площадки, от которых отходят параллельные связи, а затем выполнить команду Interactive Multi-Routing. Выбрать несколько контактных площадок можно рамкой выделения или поочередным нажатием с зажатой клавишей Shift. После запуска команды, нужно указать любую из выбранных площадок. Менять зазор между проводниками можно, используя клавиши «.» (точка, увеличивает зазор между проводниками) и «,» (запятая, уменьшает зазор).

Также в программе Altium Designer имеется инструментарий, позволяющий размещать дифференциальные пары с учетом их особенностей и требований. Данный вид трассировки и знания о дифференциальных парах рекомендуем изучить самостоятельно.

Автоматическая трассировка (Situs)

Инструментарий автотрассировки расположен в меню Auto Route (рисунок 44), в котором имеются следующие инструменты:

Рисунок 44. Меню Auto Route

• All – трассировать все проводники;

• Net – трассировать одну цепь;

• Net Class – трассировать класс цепей;

• Connection – трассировать все цепи подсоединенные к данному выводу;

• Area – трассировать все проводники соединяющие выводы в выделенной области;

• Room – трассировать все проводники, между компонентами в выбранной области размещения;

• Component – трассировать все проводники, подходящие к выбранному компоненту;

• Component Class – трассировать все проводники, подходящие к выбранному классу цепей;

• Connections on selected components – трассировать все проводники внутри выбранных компонентов;

• Connections between selected components – трассировать все проводники между выбранными компонентами;

• Fanout – трассировать Fanout для выбранного элемента (цепь, КП, компонент и т.д.)

Рассмотрим, как сделать автотрассировку для платы с настроенными правилами и расставленными компонентами. Для этого выполним Auto Route→All, после чего появится окно Situs Routing Strategies (рисунок 45).

В верхней части окна перечислены все правила проектирования.

Ниже, на вкладке Routing Strategies можно выбрать из 5 заранее заданных стратегий трассировки или же при помощи кнопок Add/Remove/Edit/Duplicate создать свою стратегию.

Разберем стандартные стратегии:

• Cleanup – «чистка» топологии;

• Default 2 Layer Board – простая двухслойная плата;

• Default 2 Layer With Edge Connectors – двухслойная плата с торцевым разъемом;

• Default Multi Layer Board – многослойная плата;

• General Orthogonal – преимущественно ортогональная трассировка;

• Via Miser – трассировка с минимизацией числа переходных отверстий.

В правом нижем углу имеются два включающихся параметра:

• Lock All Pre-Routing – позволяет зафиксировать все ранее разведенные цепи.

• Rip-Up Violations After Routing – удаляет конфликтующие участки топологии после трассировки.

Рисунок 45. Окно Situs Routing Strategies

В случае, если нам понадобилось создать свою стратегию и мы нажали на кнопку Add в нижней части окна Situs Routing Strategies откроется окно Situs Strategies Editor, показанное на рисунке 46.

В стратегию можно добавлять следующие процедуры:

• Adjacent Memory – соединяет выводу U-образными проводниками.

• Clean Pad Entries – чистит подходы к контактным площадкам.

• Completion – добивается завершенности трассировки, для чего использует методы разрыва и расталкивания препятствий.

• Memory – процедура находит все цепи, связанные с устройствами памяти или похожие на таковые, и использует эвристический алгоритм. Рекомендуем всегда включать данную процедуру.

Рисунок 46. Окно Situs Strategy Editor

• Fan out Signal – прорисовывает стрингеры у КП поверхностного монтажа на сигнальных слоях.

• Fan out to Plane – прорисовывает стрингеры у КП поверхностного монтажа с переходами на внутренние слои питания и заземления.

• Hug – уплотнение проложенных дорожек.

• Layer Pattern – используются шаблоны трассировки с учетом преобладающего направления на слое.

• Main – главная процедура топологической трассировки с использованием методов разрыва и расталкивания препятствий.

• Recorner – добавление сглаживания прямых углов.

• Spread – равномерно использует доступное для прокладки место.

• Straighten – выполняет общую чистку топологии.

После того, как мы выбрали стратегию автотрассировки, её следует запустить нажатием кнопки Route All в окне Situs Routing Strategies.

В результате правильно сделанной трассировки мы получим полностью реализованную разводку платы в системе Altium Designer (рисунок 47).

Рисунок 47. Готовая разводка платы

По окончании проектирования и разводке печатной платы следует сохранить результаты.