Трассировка проводников в Altium

Трассировка — это процесс прокладки проводников и переходных отверстий на плате с целью электрического соединения компонентов. Для облегчения этого процесса Altium Designer предлагает мощные средства интерактивной трассировки, а также топологический автотрассировщик Situs, который позволяет выполнить оптимальную трассировку всей платы или ее части одним нажатием кнопки.

Хотя автотрассировщик предоставляет лёгкий и мощный способ разводки трасс на плате, иногда возникают ситуации, когда необходим точный контроль над размещением трасс – или же необходимость трассировать плату вручную. В таком случае можно вручную оттрассировать всю или часть платы. В этом разделе руководства вся плата будет разведена вручную на одном слое.

В предыдущих статьях были показаны основные методы размещения компонентов на плате (6.2) и создание контура печатной платы (4.1). Пользуясь описанными методами, был создан контур платы и размещены компоненты (проект, используемый в данной статье можно тут Пример). Все компоненты поверхностного монтажа и размещены на слое Top, поэтому и размещение трасс будет производиться на слое Top.

Средства интерактивной трассировки обеспечивают максимальную эффективность и гибкость благодаря таким возможностям, как управление курсором при прокладке трасс, разводка соединения одним щелчком мыши, расталкивание или огибание препятствий, автоматическое следование существующим соединениям в соответствии с правилами проектирования. Трассы на печатной плате формируются из последовательности прямых сегментов. При каждой смене направления начинается новый сегмент. Кроме того, по умолчанию в Altium Designer проводники можно располагать вертикально, горизонтально или под углом в 45°, что позволяет легко получать профессиональные результаты. Вы можете изменить эти настройки в соответствии с вашими требованиями. Сначала обратимся к настройке DXP > Preferences > PCB Editor > General. Здесь большинству пользователей будет неудобна опция автоматического панорамирования (Autopan Options), поэтому рекомендуется её отключить (Disable). Следующей страницей настроек, важной с точки зрения трассировки, является DXP > Preferences > PCB Editor > Interactive Routing. Здесь в группе Routing Conflict Resolution перечислены режимы трассировки, которые определяют действие, применяемое к прокладываемой трассе и близлежащей топологии, при возникновении конфликтной ситуации. Во время трассировки эти режимы переключаются комбинацией клавиш Shift+R, и мы рассмотрим их ниже на конкретном примере.

В группе Interactive Routing Options перечислены дополнительные параметры трассировки, из которых можно отметить Automatically Remove Loops – удалять старую дорожку при прокладке новой, Automatically Terminate Routing – автоматически завершать прокладку трассы при доведении дорожки до центра. Следует отметить, что более ранние версии Altium Designer имеют меньший функционал, название некоторых параметров, а значит и другой вид. В данной статье описывается Altium Designer 14 (см. рис. 1).

Рис.1. Дополнительные параметры трассировки

Группа Interactive Routing Width/Via SizeSources задаёт значение толщины дорожки и переходного отверстия, которое будет использоваться по умолчанию, – здесь рекомендуется выбрать настройку Rule Preferred (предпочтительное по правилам). В этой же группе кнопки Favorite задают типоразмер толщины дорожек и параметров контактных площадок (см. Рис.2), которые могут быть использованы при трассировке.

Рис. 2. Создание списка используемых переходных отверстий и толщины дорожек

Толщина во время трассировки изменяется комбинацией клавиш Shift+W, переходное отверстие – Shift+V. Если устанавливаемое значение выходит за рамки, оно автоматически ограничивается верхним или нижним значением.

Указания для трассировки

Во время интерактивной трассировки действуют следующие команды и комбинации горячих клавиш:

• Нажатие ЛК (или Enter) окончательно вводит сегмент трассы. Контурный сегмент трассы представляет предполагаемую структуру трассы. Размещённый сегмент трассы представляется в цвете слоя.
• SPACEBAR – переключение между режимами ввода трасс по направлениям -ортогонально или под углом 45 градусов.
• END – перерисовка экрана в любой момент работы с редактором плат.
• V,F (View>Fit Board) – перерисовка экрана и отображение всех объектов.
• PAGEUP и PAGEDOWN – увеличение и уменьшение экрана с центрированием вокруг позиции курсора. Используйте колесико мышки для панорамирования вверх и вниз, а с зажатой клавишей Shift – влево или вправо. Удерживайте клавишу Ctrl для масштабирования изображения с помощью колесика мышки.
• BAKCSPACE – отмена последнего сегмента трассы.
• Нажмите ПК (или ESC) – завершение ввода трассы и для начала ввода новой.
• Не возможно случайно соединить трассой КП, которые не имеют связности. Altium Designer постоянно анализирует связность платы и препятствует созданию неверных трассы или их пересечению.
• Для удаления сегмента трассы нажмите ЛК на ней для выбора. Будет выделен сегмент, редактируемый вручную (остаток трассы будет подсвечен). Нажмите клавишу DELETE для удаления выбранного сегмента трассы.
• Перетрассировка – просто введите новый сегмент трассы, и после нажатия ЛК для завершения, старые сегменты трассы будут удалены автоматически.
• При завершении трассировки всех связей на плате, нажмите ПК (или ESC) для выхода из режима размещения трасс. Курсор примет вид стрелки.

Для более удобной работы можно включить отображение одного слоя, тем самым избавив от загроможденности в рабочей области (см. Рис.3.). Для включения/отключения режима отображения одного слоя необходимо нажать Shift+S.

Рис.3. Режим отображения одного слоя

Режим размещения проводника на плате включается командой меню Place > InteractiveRoutingили соответствующей пиктограммой из инструментов меню. Рассмотрим режимы интерактивной трассировки, для чего после выбора инструмента Place > Interactive Routing выберем начальную контактную площадку и нажимаем клавиши Shift+R до появления режима Ignore. Название режима отображается в строке состояния под вкладками слоёв или во всплывающей информации в левом верхнем углу рабочей области; в данном случае должна быть видна надпись Track45:Ignore Obstacle (см. Рис.4).

Рис. 4. Отображение выбранного режима

Теперь по порядку:

? Ignore Obstacle – игнорирование препятствий. Практически ручной режим, в котором не соблюдаются ранее созданные правила проектирования;

? Walkaround Obstacle – огибание препятствий. Программа огибает конфликтный объект с учётом минимальных зазоров и по оптимальной траектории;

? Push Obstacle – «расталкивание» препятствий; приоритет отдаётся прокладываемой дорожке, и все встречающиеся элементы топологии (трассы, переходные отверстия) расталкиваются с учётом правил;

? Hug and Puhsh Obstacle – огибание и расталкивание препятствий. В отличие от режима Walkaround, программа огибает препятствия только в заданном направлении, а не предлагает оптимальный вариант. Причём в узких участках, при невозможности обогнуть конфликтный объект, дорожка отталкивает его в сторону. Например, имея проложенный проводник, мы начинаем прокладывать вторую дорожку (см. Рис. 5а). Обратите внимание, что новая трасса идёт справа от имеющейся топологии и около контура платы для новой трассы не хватает места, но после проведения курсора выше и левее имеющегося проводника новая дорожка «отталкивает» существующую дорожки левее (см. Рис. 5б).

Рис.5. Принцип работы Hug and Puhsh Obstacle

Интерактивная трассировка также может быть выполнена для нескольких параллельно идущих проводников (трассировка шин). Для этого используется специальная команда Place> InteractiveMultiRouting, которую можно запустить, используя пиктограмму. Прежде чем использовать команду трассировки шин, следует выбрать контактные площадки, от которых отходят параллельные связи, а затем выполнить команду Interactive MultiRouting.

Выбрать несколько контактных площадок можно рамкой выделения, а также одиночным выделением с нажатой клавишей Shift. После того как указаны площадки, запускается команда Interactive Multi Routing, и затем необходимо указать любую из выбранных площадок. Во время трассировки шины действуют те же горячие клавиши, что и в обычной трассировке, например, режим огибания препятствий (см. Рис. 6). Кроме того, можно изменять зазор между проводниками шины, используя клавиши «.» (точка увеличивает зазор между проводниками) и «,» (запятая уменьшает зазор).

Рис.6. Interactive Multi Routing

К интерактивной трассировке также относится ещё один инструмент – трассировка дифференциальной пары, который по выполнению не отличается от трассировки шин.

Для СВЧ необходимо выполнять дорожки определенной длины, это осуществляется с помощью меандр, также известный как змеевидная маршрутизация. Меандр добавляются к существующему маршруту, используя в Altium Designer инструмент Interactive Length Tuning. После того, как инструмент выбран, необходимо нажать на проводник, и тянут по существующему маршруту, чтобы добавить зону меандр. Во время добавления меандра появляется шкала отображения необходимой длины дорожки (см. Рис.7.).

Рис.7. Создание зоны меандра

Длину дорожки можно настроить с помощью Length Tuning Gauge, которая включается и выключается с помощью сочетания клавиш Shift + G.

На дисплее настройки включает в себя:

• Минимальная, Заданная и Максимальная длины, показаны вертикальными линиями на датчике
• Текущая длина маршрута, отображается цифрами на верхней части ползунка
• Ползунок, который ранее показывал длину дорожки в настоящее время, разбиты и теперь показывает длину маршрута + длину оставшегося пути.