5 - 2001

Свободный стиль для печатных плат

Светлана Молочных

Работа системы

Трассировка

Оптимизация разводки

Корректировка расположения компонентов

Практические результаты

Компания «Диал Инжиниринг» предлагает новый бессеточный трассировщик печатных плат FreeStyle Router.

Эта разработка — специализированное программное обеспечение, выполняющее быструю и качественную разводку печатных плат, а также на оптимизацию и корректировку разводки по ряду критериев. FreeStyle прекрасно работает с печатными платами, спроектированными в таких системах, как PCAD и Specctra.

Разработанный специалистами «Диал Инжиниринг» продукт обладает весьма привлекательным соотношением цены и качества.

Программное обеспечение FreeStyle разрабатывалось не только для выполнения быстрой и качественной трассировки печатных плат, а предназначалось в первую очередь для проектирования, включающего в себя выбор стиля трассировки, коррекцию расположения компонентов, оптимизацию разводки и перетрассировку плат, разработанных не только в FreeStyle, но и в других пакетах (Specctra, PCAD). Использование этой системы позволяет в считанные минуты разработать сотни вариантов разводки. FreeStyle — это простая в эксплуатации, быстрая и удобная система, легко выполняющая оптимизацию и корректировку разводки любых печатных плат.

Работа системы

Рассмотрим структурную схему системы. Обработка печатной платы производится в три этапа: определение стиля разводки, трассировка соединений и коррекция. На первом этапе, перед началом трассировки, задается стиль разработки, то есть те параметры, которые не были заданы в исходном PDF-файле (форма контактных площадок, ширина проводников, величина зазоров, шаг перемещения элементов при их движении и др.). В принципе, для FreeStyle не имеет значения, в какой системе разработана плата. Исходные данные для работы системы готовятся в любых внешних САПР по разработке печатных плат. Необходимо только согласовать исходные данные для выполнения процесса проектирования.

На втором этапе производится трассировка и (или) перетрассировка печатной платы. Система FreeStyle включает в себя высокопроизводительный бессеточный трассировщик SpeedWay. Этот уникальный модуль за 1-2 с выполняет 100-процентную разводку цепей. Далее производится оптимизация, позволяющая значительно повысить качество разводки. Печатные платы, разработанные FreeStyle, соответствуют по качеству аналогам, изготовленным способом точной ручной трассировки.

На третьем этапе производится коррекция — вычисление оптимальной формы печатных проводников и выбор оптимального расположения элементов, в результате которой суммарная длина проводников становится минимальной, а площадь печатной платы уменьшается. Полученные результаты анализируются, а те, что выбраны из них пользователем, сохраняются в виде PDF-файлов, созданием которых завершается процесс разработки печатной платы. В дальнейшем эти файлы могут быть использованы в других системах, в частности PCAD.

FreeStyle очень неприхотлив по отношению к аппаратным средствам. Основные требования к компьютеру: свободная оперативная память не менее 550 Кбайт, Windows 95 или Windows NT 4.0 сессия DOS, наличие видеокарты и жесткого диска с любыми минимальными параметрами.

Рассмотрим основные функции, предлагаемые системой, подробнее. Это трассировка, оптимизация и коррекция расположения элементов.

В начало В начало

Трассировка

Процесс трассировки печатных плат с помощью FreeStyle начинается с выполнения 100-процентной разводки цепей, на что уходят доли секунды. Разведены будут все связи, даже если для этого придется нарушить некоторые технологические ограничения, налагаемые выбранным конструктивом. Таким образом, адекватность выбора конструктива выясняется еще на ранней стадии трассировки.

Затем выполняется оптимизация полученной трассировки (повышение качества разводки) — выбираются лучшее назначение участков проводников на слои коммутации, а также их расположение относительно других проводников и контактных площадок. За 2-5 минут оптимизации можно получить очень хорошее решение.

После этого определяется точная конфигурация проводников, контактных площадок и расположения компонентов. Маршрут каждого проводника после трассировки FreeStyle имеет минимальную длину, то есть огибает контактные площадки по дугам окружностей с необходимым зазором, а с одной дуги на другую переходит вдоль отрезков прямых. Помимо этого уточняются координаты компонентов.

Рациональное расположение компонентов позволяет не только уменьшить размеры платы, но и непосредственно влияет на качество трассировки, поскольку от расположения компонентов во многом зависят суммарная длина проводников и количество возникающих переходов.

Специальная команда «Перетрассировать заново» позволяет начать процесс сначала и получить сотни вариантов трассировки. Лучшие варианты система FreeStyle сохраняет автоматически.

В начало В начало

Оптимизация разводки

Наибольший вклад в оптимизацию разводки вносит алгоритм глобальной минимизации числа и длины проводников. Алгоритм уникален, он имеет теоретически минимальное число операций, что позволяет для текущей совмещенной топологии проводников за доли секунды точно минимизировать количество межслойных переходов.

Важным свойством системы FreeStyle является возможность продолжать процесс оптимизации бесконечно долго. Пользователь сам прерывает процесс, когда достигается требуемый результат.

Удобство работы с системой заключается и в том, что из полученных вариантов автоматически запоминаются те, которые имеют наилучшие параметры. FreeStyle использует следующие критерии качества трассировки, по которым производится оптимизация: количество ошибок, количество переходов, суммарная длина соединений. FreeStyle автоматически выбирает и сохраняет лучшие варианты. При необходимости можно использовать команду «Повысить качество разводки», которая позволяет продолжить оптимизацию выбранного пользователем варианта.

В начало В начало

Корректировка расположения компонентов

Процесс корректировки начинается с проверки правильности расположения компонентов, цепей, контактов и ветвлений на всех слоях платы. Затем система предлагает выполнить операцию перемещения компонентов — с целью ликвидации узких мест, а также для сокращения длины печатных проводников и уменьшения размера платы.

Можно определить минимальную площадь печатной платы, задавая два направления «дрейфа» элементов — например, влево-вверх или влево-вниз, — чтобы все компоненты собрались в определенном углу. Это позволит определить минимальную площадь. Кроме того, в системе FreeStyle предусмотрена возможность расчета направления предпочтительного движения элементов платы. В некоторых случаях применение FreeStyle позволяло сократить площадь платы до 50%.

В процессе перемещения компоненты могут раздвигаться, обеспечивая возможность прокладки между ними нужного числа проводников, и сдвигаться, уменьшая длину проводников и освобождая площадь платы. Допустимо также вращение компонентов. Некоторые элементы можно зафиксировать — обычно не передвигаются разъемы, крепежные отверстия и т.п.

Перемещение может выполняться в автоматическом и ручном режимах. При ручном перемещении (с помощью мыши) можно двигать также переходы и ветвления. Это особенно важно при большом скоплении переходов, которое трудно развести автоматически. В ручном режиме система указывает изменение координат компонента, а также (рядом) насколько увеличилась или уменьшилась общая длина соединений.

Как и трассировка, автоматическая корректировка может производиться сколь угодно долго. По мере получения требуемых результатов пользователь сам останавливает процесс.

FreeStyle автоматически отбирает и сохраняет лучшие варианты разводки, после чего список сохраненных вариантов можно вывести на экран.

В начало В начало

Практические результаты

Использование системы FreeStyle позволяет не только быстро выполнить трассировку печатных плат, но и значительно улучшить или перетрассировать печатные платы, разработанные в других системах.

Применение FreeStyle обеспечивает сокращение времени разработки печатной платы, а также минимизацию габаритов самой платы и соответственно изделия, для которого она разработана. При этом качество тоже выигрывает. Внедрение предприятиями FreeStyle целесообразно и с точки зрения экономии средств. Система, разработанная специалистами компании «Диал Инжиниринг» с учетом требований промышленного производства, имеет отличное соотношение цены и качества. Качество — высокое, а цена лицензионной версии доступна для любого предприятия.

Компания «Диал Инжиниринг» гарантирует заказчикам предоставление всех необходимых услуг, связанных с внедрением системы. Специалисты компании проводят обучение пользователей, бесплатные консультации, гарантийное и послегарантийное обслуживание, системную интеграцию и, по мере необходимости, поставку аппаратных средств.

 

В статье использованы материалы С.Ю. Лузина, автора FreeStyle, а также учебное пособие А.В. Сухарева и О.И. Золотова.

«САПР и графика» 5'2001