Лекция 9 Трассировка соединений

Проектирование схем соединений, иначе трассировка соединений, является одной из наиболее трудных задач в общей проблеме автоматизации проектирования электронных устройств. Прежде всего, это связано с многообразием способов конструктивно-технологической реализации соединений, каждый из которых обусловливает использование специфических критериев оптимизации и ограничений при алгоритмическом решении задачи трассировки.

Исходной информацией для решения задач трассировки соединений являются:

• список цепей;

• параметры конструкции элементов и коммутационного поля;

• данные по размещению элементов.

В алгоритмическом плане задача трассировки состоит в построении для всех цепей схемы оптимальных монтажных соединений. Задача трассировки имеет метрический и топологический аспекты. Метрический аспект предполагает учет конструктивных размеров элементов, соединений и коммутационного поля (КП). Топологический аспект связан с выбором допустимого пространственного расположения отдельных монтажных соединений на КП при ограничениях на число пересечений соединений, число слоев коммутационной схемы и т. п.

Алгоритмические методы трассировки проводных и печатных соединений существенно различаются.

Для проводного монтажа трассировка осуществляется с помощью алгоритмов построения минимальных деревьев соединений. Полная монтажная схема (таблица проводов) получается при последовательном применении указанных алгоритмов для отдельных цепей схемы. Далее, на основании анализа паразитных связей в полученной монтажной схеме трассы отдельных соединений могут быть скорректированы.

Алгоритмические методы трассировки печатных соединений существенно зависят от конструкции коммутационного поля и могут быть разделены на две основные группы.

К первой группе относятся так называемые топографические методы, в которых приоритет отдается метрическому аспекту задачи. Вторая группа основана на графотеоретическом подходе к решению задачи трассировки. В нашем курсе рассматриваются методы первой группы.

Топографический метод трассировки в общем случае содержит следующие основные этапы:

1. получение списка соединений;

2. распределение соединений по слоям;

3. определение порядка прокладки соединений;

4. собственно трассировка отдельных соединений.

Методы данной группы наиболее эффективны для трассировки двухсторонних и многослойных печатных плат.

Поскольку список цепей определяет лишь группы эквипотенциальных выводов, основной задачей первого этапа является предварительное определение порядка соединений выводов внутри отдельных цепей. Такое упорядочение, как и при проектировании монтажных схем проводных соединений, осуществляется с помощью алгоритмов построения минимальных деревьев.

На втором и третьем этапах решаются вопросы, на каком из слоев будет осуществляться трассировка соединений и в каком порядке. Большинство методов расслоения соединений основано на анализе взаимного расположения всей совокупности соединений на одной плоскости с целью распределения конфликтующих между собой соединений по отдельным слоям. Так как подавляющее большинство алгоритмов трассировки принадлежит к алгоритмам последовательного типа, порядок прокладки соединений должен быть определен заранее.

Для трассировки соединений предложено много алгоритмов, отличающихся скоростью и требуемым объемом памяти при реализации на компьютере, а также качеством результата: волновой алгоритм и его модификации, алгоритмы трассировки по магистралям и каналам и ряд комбинированных алгоритмов.