Трассировка и проектирование
печатных плат

Печатные платы (ПП) ― это тонкие пластины из диэлектрического материала, внутри или на поверхности которых расположены токопроводящие цепи. Задачей данной детали является необходимость объединения всех электронных элементов аппаратуры в общую систему. Для этого на концах ПП предусмотрены места для припаивания выводов, ведущих к компонентам устройства.

Печатные платы имеют сложное устройство, их производство включает в себя несколько стадий, состоящих из разных работ. На каждом из этапов используется специальное оборудование, а процедуры выполняются в подготовленных для этого условиях. Одним из ключевых шагов проектирования и подготовки ПП считается трассировка. Она подразумевает процедуру ручного или автоматического формирования топологии проводников с помощью одной из удобных САПР. Работы по разводке электрических соединений выполняются по после формирования схемотехники, подбора оптимального варианта комплектации и конструктива.

• 1. Ручная трассировка. В этом случае специалист самостоятельно наносит рисунок проводников на поверхность платы, используя для этого специальные инструменты и оборудование.
• 2. Автоматическая трассировка. Данный способ подразумевает задействование программ, которые, пользуясь заранее установленными ограничениями, сами прокладывают проводниковые цепи. Разработчику РЭА остается лишь проверить результат, при необходимости скорректировать исходные данные и повторить разводку.
• 3. Интерактивная трассировка. Этот способ базируется на том, что всю черновую работу по контролю заданных правил трассировки и отрисовке цепи выполняет автоматика. Мастер же задает программе алгоритм действий на сложных участках и проверяет ее работу.

Выбор оптимального метода трассировки сильно зависит от сложности ПП, используемого стандарта передачи данных и необходимой конфигурации топологии. В некоторых случаях можно обойтись ручным проектированием, но чаще всего мастера прибегают к автоматической или интерактивной схеме работы.

Часто считается, что выбор размещения переходных отверстий и проводников ― довольно простая задача. Кажется, что выполнить соединение медью тех компонентов, которые уже размещены на импортированной печатной плате, легко. Это было так во времена широкого распространения низкоскоростных DIP микросхем и микросборок с транзисторно-транзисторной логикой. Сегодня же требования к проектированию существенно усложнились, и трассировка может иметь весьма специфические требования, без выполнения которых невозможно будет добиться постоянной целостности сигнала. Они отражаются в правилах, которые устанавливает разработчик при создании одиночных электроцепей и групп.

Если в расчетах возникнет ошибка, в дальнейшем для ее исправления потребуется много ресурсов и времени. В худшем случае в уже спроектированной системе или устройстве может возникнуть каскад неполадок, что приведет к невозможности дальнейшего использования РЭА. Чтобы избежать этого, нужно знать формулы и функции, а также контролировать следующие ключевые параметры, определяющие правила трассировки.

• 1. Геометрия проводников для межсоединений.
• 2. Максимально разрешенный импеданс цепи.
• 3. Ширина проводников и расстояние между ними.
• 4. Требования к топологии, определяемые стандартом передачи данных.
• 5. Отрицательные и положительные выбросы импульса сигналов на заднем и переднем фронтах, время задержки между ними.
• 6. Уровень напряжения сигнала.

Определившись с требованиями к трассировке в проекте, можно переходить к формированию конкретных правил и ограничений для разводки отдельных участков цепи. Заданные параметры максимальной и минимальной ширины проводников на разных участках цепи помогут автоматике в выполнении черновой работы по отрисовке электрических соединений. Оптимально, если на этом этапе будет использовано интерактивное оборудование. Оно поможет разместить проводники таким образом, чтобы они в автоматическом порядке подчинялись тем правилам, которые были заданы разработчиком для цепей и их групп.

Профессиональная разводка электросоединений включает в себя следующие процедуры.

• 1. Формирование библиотеки электронных компонентов, необходимых для создания РЭА.
• 2. Подготовка Netlist (списка электроцепей).
• 3. Упаковка и предварительное размещение компонентов на ПП.
• 4. Согласование компоновки и проекта разводки цепей.
• 5. Внесение необходимых корректировок.
• 6. Создание финального варианта трассировки.
• 7. Подготовка и передача заказчику проектной техдокументации.

Специалисты Fixit Development готовы выполнить трассировку одно-, двух- и многослойных плат с разным уровнем сложности. Перед началом работ мы уделяем особое внимание разработке стратегии разводки для разных цепей. Это позволяет избежать излишнего добавления новых слоев и нерационального использования переходных отверстий.

Чтобы разработчик мог определить линии для соединения компонентов и эквипотенциальных контактов проектируемого устройства, необходим набор следующих входных данных.

• 1. Принципиальная электрическая схема. Она может быть представлена в разных видах и форматах: электронный чертеж или чертеж на бумажном носителе, проект в САПР.
• 2. Список электронных компонентов, размещаемых на печатной плате. Спецификацию можно предоставить в бумажном виде или как электронный документ формата Word или Excel.
• 3. Габаритный чертеж ПП с указанием контуров, мест расположения радиаторов, разъемов, крепежных отверстий и элементов, которые должны быть обязательно зафиксированы. Этот документ также можно представить в САПР или в виде бумажного чертежа.
• 4. Техническое задание. Ключевой документ, в котором отражены требования по расположению деталей ПП, данные о ширине проводников, волновом сопротивлении.

Если вы затрудняетесь с подготовкой данной информационной базы, обратитесь за помощью к сотрудникам Fixit Development. Мы возьмем на себя проектирование печатной платы под ключ, а также произведем нужное количество микропроцессоров, которые могут быть созданы как субтрактивным, так и аддитивным методом.