正確的自動(dòng)布線(xiàn)算法可以成就或破壞您的下一個(gè) PCB

2021-06-18

正確的自動(dòng)布線(xiàn)算法可以成就或破壞您的下一個(gè) PCB

如果您是一名稱(chēng)職的程序員，您將看到如何將不同的算法擴展到任何級別，包括自動(dòng)路由算法。但是有了正確的 EDA 軟件，您就不必不斷重新發(fā)明輪子了。

使用自動(dòng)布線(xiàn)器幫助布局下一個(gè) PCB 可以幫助您節省時(shí)間并保持理智。不幸的是，由于設計功能之間缺乏集成，自動(dòng)布線(xiàn)算法在過(guò)去 30 年中幾乎沒(méi)有創(chuàng )新。使用正確的設計軟件和一些簡(jiǎn)單的設計策略，您可以將布線(xiàn)能力提升到一個(gè)新的水平。

自動(dòng)路由算法：過(guò)去和現在

如果您對用于自動(dòng)布線(xiàn)器的算法進(jìn)行快速搜索，您會(huì )發(fā)現您面前有很多閱讀材料。許多這些自動(dòng)布線(xiàn)算法是過(guò)去的遺物，它們說(shuō)明了設計自動(dòng)化如何未能跟上人類(lèi)的創(chuàng )造力。A 將在開(kāi)始布局時(shí)利用他們的經(jīng)驗，他們可以預見(jiàn)并避免糟糕的設計選擇。

在數學(xué)上，自動(dòng)路由是旅行商問(wèn)題的一個(gè)變體。您正在嘗試在指定某些約束的同時(shí)確定位置之間的最短路線(xiàn)。PCB 布線(xiàn)的問(wèn)題要復雜得多，因為每條走線(xiàn)都是一個(gè)推銷(xiāo)員：您正試圖為成千上萬(wàn)的推銷(xiāo)員解決問(wèn)題。此外，禁止每條跡線(xiàn)與另一條跡線(xiàn)使用相同的路徑。人們很快就會(huì )看到這個(gè)問(wèn)題是如何變得非常復雜的。

有許多算法已被用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，最近最成功的自動(dòng)布線(xiàn)算法是河流布線(xiàn)，因為它甚至可以使用板層并減少對過(guò)孔的依賴(lài)。其他流行的算法是隨機或定向搜索算法，但這些算法需要大量時(shí)間，因為它們本質(zhì)上依賴(lài)于反復試驗。

自動(dòng)布線(xiàn)算法存在一個(gè)嚴重的缺陷，阻礙了它們在具有關(guān)鍵設計約束的更復雜的電路板上的采用：它們不允許將他們的經(jīng)驗注入布線(xiàn)過(guò)程。那些這樣做的人通常需要復雜的設置并且不會(huì )產(chǎn)生最佳結果。這就是一種稱(chēng)為交互式布線(xiàn)的半自動(dòng)化技術(shù)對于提高設計效率變得至關(guān)重要的地方。

交互式路由還是自動(dòng)路由？

我見(jiàn)過(guò)新手設計師交替使用這些術(shù)語(yǔ)（我自己曾經(jīng)為此感到內疚）。這兩種布線(xiàn)方案都使用不同的自動(dòng)布線(xiàn)算法在整個(gè)電路板上鋪設走線(xiàn)，但正確使用這些工具需要注入一定程度的經(jīng)驗和簡(jiǎn)單的設計選擇才能獲得最佳結果。

與自動(dòng)布線(xiàn)相比，交互式布線(xiàn)需要用戶(hù)的一些輸入才能在組件之間放置走線(xiàn)。設計人員沿互連路徑選擇幾個(gè)點(diǎn)，設計軟件沿途鋪設跡線(xiàn)，同時(shí)檢查每一步的設計規則。最好的交互式路由器將向您顯示沿途每條軌跡的疊加層，從而輕松查看軌跡沿途到達目的地的確切路徑。

有效地使用這些工具中的任何一個(gè)都需要一些遠見(jiàn)，或者可能需要引腳交換和柵極交換以防止交叉跡線(xiàn)或過(guò)度依賴(lài)過(guò)孔。在某些情況下，自動(dòng)布線(xiàn)器可能無(wú)法以滿(mǎn)足您的設計規則的方式在網(wǎng)絡(luò )中鋪設任何走線(xiàn)。這在布線(xiàn)具有大量差分對的網(wǎng)絡(luò )時(shí)尤其成問(wèn)題。走線(xiàn)間距加上走線(xiàn)長(cháng)度不匹配規則很容易導致自動(dòng)布線(xiàn)器出現故障，需要您更改布局策略。

除了明智地使用引腳交換之外，旋轉組件等簡(jiǎn)單更改可以幫助您防止走線(xiàn)在信號層內交叉或填滿(mǎn)，并減少對過(guò)孔的依賴(lài)。如果您仍然無(wú)法讓自動(dòng)布線(xiàn)器正常工作，您可能最好使用交互式布線(xiàn)器，因為這將根據您的設計規則實(shí)時(shí)檢查您的布線(xiàn)選擇。

自動(dòng)交互路由：兩全其美

PCB 布線(xiàn)的最新范例是自動(dòng)交互式布線(xiàn)。這種類(lèi)型的自動(dòng)布線(xiàn)將高端自動(dòng)布線(xiàn)算法與交互式布線(xiàn)相結合，幫助您平衡縮短的布線(xiàn)時(shí)間和滿(mǎn)足您需求的精確設計。這種類(lèi)型的工具允許您在同時(shí)在信號網(wǎng)絡(luò )中布線(xiàn)多條跡線(xiàn)時(shí)避開(kāi)障礙物和其他多邊形。

此類(lèi)工具的交互部分允許用戶(hù)選擇互連或信號網(wǎng)絡(luò )的源和目標之間的特定布線(xiàn)點(diǎn)。自動(dòng)布線(xiàn)器部分然后在這些點(diǎn)之間自動(dòng)布線(xiàn)。這允許設計人員在利用典型自動(dòng)布線(xiàn)器的主要省時(shí)功能的同時(shí)將他們的經(jīng)驗注入到布線(xiàn)過(guò)程中。

當此工具在規則驅動(dòng)的設計引擎之上與您的其他設計功能集成時(shí)，將執行布線(xiàn)步驟，同時(shí)檢查每個(gè)信號網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵設計規則。這種類(lèi)型的集成工具還允許您通過(guò)過(guò)孔布線(xiàn)以利用內部信號層。

您可以使用自動(dòng)交互式路由器輕松實(shí)現這種類(lèi)型的路由方案

隨著(zhù) PCB 變得越來(lái)越復雜，設計人員需要他們能找到的所有工具來(lái)幫助提高他們的生產(chǎn)力。Altium Designer ? 中的自動(dòng)布線(xiàn)功能與您的其他設計工具直接集成。Altium Designer 中的所有設計功能均使用單一界面中的單一規則驅動(dòng)設計引擎構建。Active Route 包將交互式布線(xiàn)的自動(dòng)化和精度提升到一個(gè)新的水平，幫助您在更短的時(shí)間內設計出最好的電路板。