7.3 Распределение соединений по слоям.

Распределение соединений по слоям можно делать как до, так и после трассировки. Цель эффективно использовать площадку КП при минимуме числа переходов и числа слоев.

Расслоение до трассировки происходит на этапе анализа схемы соединений, которые не могут быть расположены на одной плоскости.

Расслоение выполняется после размещения элементов, так как должно быть известно расположение выводов. Граф схемы разбивается на минимальное число планарных подграфов для каждого слоя. Сложность в построении точных математических моделей схемы с учетом размеров КП.

Самый простой метод выделение преимущественных направлений для каждого слоя.

Например, для двух сторонней платы: горизонтальное – для одной стороны, вертикальное – для другой. В этом случае пересечений нет, но много переходных отверстий, что не технологично. В PCAD задается система штрафов за переходные отверстия.

Расслоение после трассировки происходит, когда получена совмещенная топология схемы на одной плоскости с использованием алгоритма построения дерева (предварительная трассировка). Далее минимизируются геометрические параметры соединений: длина, число пересечений, количество изгибов и т.п. Окончательная трассировка заключается в ликвидации возникших пересечений за счет конструкции многослойной ПП. Существует два метода:

• раскраски графа пересечений;

• ортогональное расслоение с минимизацией переходов.

7.4 Очередность прокладки соединений

Мы рассматривали алгоритмы построения связывающих деревьев для отдельных цепей. Большое число алгоритмов трассировки ПП решают задачу соединений между двумя выводами. Значит, для трассировки всей схемы необходимы дополнительные алгоритмы, задающие очередность прокладки соединений.

В одних алгоритмах соединения могут проводиться в порядке возрастания длин отдельных соединений. (За длину считается кратчайшее расстояние между соединениями). Это выгодно для случая показанного на рисунке 7.4.1,а а не для случая на рисунке 7.4.1,б.

Но для такого расположения рисунок 7.4.1,в и г выгодно проводить в первую очередь более длинные соединения рисунок 7.4.1,г, обосновывается это тем, что они «более трудны» для трассировки.:

,

а) б)

в) г)

Рис.7.4.1. Различные порядки трассировки.

Суммарная длина получается по-разному, в зависимости от используемого алгоритма. Но практика показывает, что любая из рассмотренных тактик упорядочения приводит к примерно одинаковым результатам трассировки.

7.5 Волновой алгоритм трассировки печатных проводников (алгоритм Ли)

7.5.1 Основные положения волнового алгоритма

Задача: для двух эквипотенциальных выводов на ПП требуется найти оптимальный путь прокладки печатного проводника.

КП разбивается на ячейки размеры, равные шагу сетки. Множество всех ячеек называется дискретным рабочим полем (ДРП). Каждую ячейку будем описывать парой координат (х, у), где х – номер столбца, а у – номер строки ДРП, в которой расположена ячейка.

Каждая ячейка может быть свободной или занятой. Занятые ячейки соответствуют выводам элементов, технологическим областям, ранее построенным проводникам и т.д. В процессе проведения очередного соединения свободным ячейкам приписывается рассчитанные веса и они становятся помеченными. После окончания проведения соединения те ячейки, по которым прошло соединение, причисляются к занятым.

Алгоритм Ли является развитием алгоритмов построения кратчайших путей в сети. Основу его составляют два этапа:

• поиск пути;

• проведение пути.

На первом этапе от одной заданной ячейки, называемой источником, имитируется распространение круговой числовой волны до тех пор, пока ее фронт не достигнет второй заданной ячеки–цели, либо в очередной фронт нельзя будет включить ни одну новую ячейку ДРП из числа непомеченных. В первом случае путь существует в другом – нет.

На втором этапе алгоритма проводят путь, если он существует. Для этого, начиная с ячейки-цели, движение идет в направлении, противоположном движению волны, т.е. последовательно переходит от ячейки с большим весом к соседней (по вертикали или горизонтали) ячейке с меньшим весом, пока не будет достигнута ячейка-источник. Ячейки ДРП, пройденные при реализации этой процедуры, задают искомую оптимальную трассу.