Top menu

Описание правил проектирования в Altium

Также имеется возможность задавать правила проектирования вручную. Для этого активизируется команда главного меню Design>Rules, откроется диалоговое окно Design Rules (см. Рис.1.). Все доступные в редакторе печатных плат правила проектирования делятся по функциональным назначениям на десять групп, каждой из которых в диалоговом окне Design Rules выделена отдельная вкладка. В рамках данной статьи будем рассматривать только правила, относящиеся непосредственно к разработке платы.

5,1-1

Рис.1. Задание правил вручную

В левой части окна располагается дерево правил проектирования, DesignRules. В правой части список правил с указанием категории, приоритета, активности, атрибутов – численных значений, логических признаков или словесных описаний.

Все правила имеют свою сферу применения: некоторые из них используются при трассировке, другие – при размещении компонентов, третьи – только при проверке DRC. При разработке плат чаще используются те правила, которые оказывают влияние на интерактивную трассировку.

Для создания нового правила необходимо выбрать интересующую группу и нажать правой кнопкой мыши, после чего выбрать NewRule.

Двойным щелчком в строке правила или выборе его из дерева, в правой половине окна отображаются функции редактирования выбранного правила.

Electrical

Расположены правила, учитывающие электрическое соединение компонентов:

Clearance (зазоры) – определяет минимально допустимый зазор между любыми двумя металлизированными объектами на сигнальном слое. Это правило используется для задания расстояния между проводниками на плате.

5,1-2

Рис.2. Зазоры

Стоит отметить, что начиная с Altium Designer 14.3 правило «Clearance» задается в виде матрицы минимальных зазоров (см. Рис.2). Используя матрицу можно точно настроить зазоры между любыми объектами в проекте. В сочетании с правилом — определения объема, у вас есть все необходимое для создания краткого и целенаправленного набора правил для удовлетворения даже самых сложных проектов.

Short-Circuit (короткозамкнутые цепи) – проверяет наличие короткого замыкания между примитивами различных цепей. Наличие короткого замыкания констатируется, когда два объекта, принадлежащие цепям с различными именами, касаются друг друга.

5,1-3

Рис.3.Короткозамкнутые цепи

Un-Routed Nets (неразведанные цепи) – проверяет статус завершения трассировки всех цепей, попавших в указанную область. Если трассировка некоторой цепи выполнена не до конца, то каждая незаконченная часть цепи (sub-net) заносится в список, где также указывается коэффициент завершения, рассчитываемый как отношение выполненного числа соединений к полному числу соединений (в процентах).

5,1-4

Рис.4. Неразведанные цепи

Un-Connected Pin (неподключенные выводы) – данное правило служит для выявления выводов, не соединенных с проводниками на плате.

UnpouredPolygon (не залитые полигоны) – данное правило служит для выявления не залитых полигонов на плате и дает возможность не заливать отдельные полигоны.

 

Routing

Правила, учитываемые при трассировке:

Width (ширина проводника) – данное правило определяет минимальную, максимальную и рекомендуемую ширину проводников и дуг на медном слое. Следует учитывать, что если не задан разброс от минимальной до максимальной ширины проводника, то программа не только не будет сужать дорожки при автоматической трассировке, но и не позволит уменьшить ширину трассы в интерактивном режиме (по команде Shift+W). Параметры печатного проводника могут быть заданы и в относительных единицах, т.е. имеется возможность указать волновое сопротивление проводника, по которому программа автоматически вычислит ширину трассы по ранее заданным параметрам платы.

5,1-5

Рис.5. Ширина проводника

Routing Topology Rule (топология трассировки) – определяет порядок или образец соединения выводов проводниками. По умолчанию редактор печатных плат располагает соединения между выводами таким образом, чтобы полная длина всех соединений была минимальной.

Специфические ограничения могут накладываться на отдельные цепи по нескольким причинам: для высокоскоростных схем, где отражения сигналов должны быть минимизированы, применяется последовательная топология – «цепочка»; для цепей заземления может быть использована топология типа «звезда», что гарантирует наличие общей точки для всех проводников. В описываемом правиле могут быть применены следующие виды топологий (см.Рис.6):

  • Shortest (минимальная длина) – соединяет все узлы так, чтобы полная длина всех соединений была минимальной;
  • Horizontal (горизонтальная) – соединяет все узлы таким образом, чтобы длина горизонтальных связей относилась к длине вертикальных как 5 : 1;
  • Vertical (вертикальная) – соединяет все узлы таким образом, чтобы длина вертикальных связей относилась к длине горизонтальных как 5 : 1;
  • Daisy-Simple (простая цепочка) – соединяет все узлы в цепочку один за другим. Порядок следования узлов в цепочке рассчитывается так, чтобы минимизировать общую длину. Если заданы начальная и конечная контактные площадки (sourceи terminator), то остальные располагаются по принципу минимизации общей длины. Для назначения начальных или конечных контактных площадок необходимо выполнить их редактирование;
  • Daisy-Mid Driven (цепочка с началом в центре) – начальный узел (или узлы) размещается в центре цепочки, остальные узлы делятся на две группы и размещаются по разные стороны от начального узла. При этом необходимо задать два конечных узла, которые размещаются на концах цепочки. Если не определены два конечных узла, то используется топология простой цепочки Daisy-Simple;
  • Daisy-Balanced (сбалансированные цепочки) – всё множество узлов делится на одинаковые по числу узлов цепочки, общее количество которых равно числу конечных узлов. Затем эти цепочки соединяются с начальным узлом по схеме «звезда». Несколько начальных узлов соединяются вместе;
  • Starburst (звезда) – каждый узел подсоединяется непосредственно к начальному узлу. Если заданы конечные узлы, они подсоединяются после каждого узла. При наличии нескольких начальных узлов они соединяются вместе, как в топологии типа Daisy-Balanced. Правилавыполняютсявследующемпорядке: Star, Daisy-Balanced, Daisy-Mid Driven, Daisy_Simple, Horizontal, Vertical, Shortest.

5,1-6

Рис.6. Топология трассировки

RoutingPriority (приоритет трассировки) – присваивает цепи приоритет трассировки. Самый высокий приоритет равен 100, самый низкий – 0. Приоритет трассировки представляет собой относительное значение, используемое для задания порядка автоматической трассировки цепей.

RoutingLayers (слои трассировки) – определяет слои, которые будут использоваться при автоматической трассировке.

RoutingCorners (углы изгиба проводников) – определяет стиль излома проводников, используемый при автоматической трассировке. Изломы могут быть скруглёнными или под углом 45°. Устанавливаемые значения определяют минимальный и максимальный размеры скоса или дуги.

5,1-7

Рис.7. Углы изгиба проводников

RoutingViaStyle (стиль переходных отверстий) – определяет диаметр контактной площадки и диаметр круглого переходного отверстия.

5,1-8

Рис.8. Переходных отверстий

Fanout Control– стиль отвода проводника от контактной площадки для поверхностного монтажа. Можно задать варианты вывода, т.н. «фаноуты», для различных типов корпусов.

Differential Pairs Routing (трассировка дифференциальных пар) – настройки интерактивной трассировки дифференциальных пар. Данное правило задаёт зазор между двумя проводниками пары и размер препятствия, которое проводники пары могут огибать не параллельно.

5,1-9

Рис.9. Трассировка дифференциальных пар

 

SMT

Правила для контактных площадок под поверхностный монтаж. Все правила этой группы используются только при проверке правил проектирования, т.е. программа в автоматическом и интерактивном режиме не выполняет требования этих правил.

SMD to Corner (минимальное расстояние до изгиба) – определяет минимальное расстояние от центра контактной площадки компонента для поверхностного монтажа до ближайшего изгиба подключенного к ней проводника.

5,1-10

Рис.10. Минимальное расстояние до изгиба

SMD to Plane (минимальное расстояние до переходного отверстия) – определяет максимальное расстояние от центра контактной площадки компонента для поверхностного монтажа до ближайшего переходного отверстия на внутренний слой питания или заземления.

SMD Neck-Down (сужение ширины проводника) – определяет максимальное отношение ширины проводника к ширине контактной площадки компонента для поверхностного монтажа, выраженное в процентах.

5,1-11

Рис.11. Сужение ширины проводника

SMDEntry (подключение к контактной площадке) – правило появилось с выходом Altium Designer 14.3. Это правило определяет, как дорожка будет подключаться к SMD площадке. Проектировщик может выдрать следующие варианты подключения дорожки (см. Рис.12):

  • Corner (Угол) — позволяют треку войти через угол площадки
  • Side (Сторона) – позволяет треку подключаться со стороны боковой грани контактной площадки под углом 90 градусов. Стоит отметить, что для выполнения данной функции боковая грань площадки должна быть в 2 раза длиннее окончания, в ином случае все ребра будут рассматриваться как окончание площадки.
  • Any Angle (Под любым углом) – позволяют подключаться к контактной площадке под любым углом в любом месте.

5,1-12

Рис.12. Подключение к контактной площадке

 

Mask

Правила для нанесения паяльной пасты и защитной маски. Эти правила выделяются тем, что они не используются при проверке и при работе, но они имеют очень большой вес, оказывая влияние на формирование выходной документации для производства (gerber).

Solder-Mask Expansion (размер окна в трафарете для защитной маски) – задаётся величина, на которую расширяется или сжимается рисунок контактной площадки на слое Solder Mask, из которого формируются окна в трафарете для пайки волной. Приоритет имеет правило, которое определяет наибольшее значение.

5,1-13

Рис.13. Размер окна в трафарете для защитной маски

Paste-Mask Expansion (размер окна в трафарете для нанесения паяльной пасты) – задается величина, на которую расширяется или сжимается рисунок контактной площадки на слое Paste Mask, из которого формируются окна в трафарете для нанесения паяльной пасты. Сжатие рисунка осуществляется при задании отрицательного значения. Приоритет имеет правило, которое определяет наименьшее расширение.

5,1-14

Рис.14. Размер окна в трафарете для нанесения паяльной пасты

 

Plane

Правила для подсоединения полигонов и экранных слоев.

PowerPlaneConnectStyle (стиль соединения выводов со слоем питания) – определяет стиль соединения выводов компонента со слоем питания; аналогичен стилю подключения полигона. Заметим, что слой питания отображается в негативе, следовательно, нарисованный на нём примитив будет вытравлен на слое меди.

5,1-15

Рис.15. Стиль соединения выводов со слоем питания

Power Plane Clearance (зазоры на слоях питания) – определяет радиальный зазор, создаваемый вокруг переходных отверстий и контактных площадок, которые проходят сквозь слои питания, но не соединяются с ними. Приоритет имеет правило, которое определяет наибольший зазор.

5,1-16

Рис.16. Зазоры на слоях питания

Polygon Connect Style (стиль соединения выводов с полигоном) – определяет стиль соединения выводов компонента с металлизированным полигоном. Система допускает два типа соединения: непосредственное (сплошное) соединение и соединение с тепловым барьером, а также отсутствие соединения. При выборе соединения с тепловым барьером необходимо задать количество и ширину проводников, а также угол их расположения.

5,1-17

Рис.17. Стиль соединения выводов с полигоном

 

Manufacturing

Правила, учитываемые при производстве. Здесь задаются технологические ограничения производства. Данные правила в наименьшей степени относятся к работе конструктора и не оказывают существенного влияния на разработку.

Minimum Annular Ring (минимальный размер контактной площадки) – определяет минимально допустимый размер кольца контактной площадки, который измеряется радиально от края отверстия контактной площадки до её кромки. Выполняется правило с наибольшим установленным размером кольца.

5,1-18

Рис.18. Минимальный размер контактной площадки

Acute Angle (ограничение на размер острых углов) – определяет минимально допустимый угол излома проводников. Наличие острых углов может стать проблемой при производстве платы, т.к. при травлении в точке излома может возникнуть разрыв. Выполняются правила с максимально заданными размерами углов.

5,1-19

Рис.19. Ограничение на размер острых углов

Hole Size (диаметр отверстия) – определяет минимально и максимально допустимые значения диаметра присутствующих на плате отверстий. Может быть задано как абсолютное значение диаметра, так и относительное (от размера контактной площадки или кольца переходного отверстия). Приоритет имеет правило с наименьшим минимальным значением и наименьшей разностью максимального и минимального значений.

5,1-20

Рис.20. Диаметр отверстия

Layer Pairs (пары слоёв) – проверяет соответствие используемых пар слоёв парам слоёв для сверления, которые определяются из присутствующих на плате контактных площадок и переходных отверстий. Для каждой пары слоёв один выбирается Start Layer, другой – End Layer.

Hole to hole clearance (расстояние между отверстиями) – определяет минимальное расстояние между отверстиями на плате.

5,1-21

Рис.21. Расстояние между отверстиями

Minimumsoldermasksliver (минимальное расстояние для защитной маски) – устанавливает минимальное допустимое значения нанесения защитной маски.

5,1-22

Рис.22. Минимальное расстояние для защитной маски

Silktosoldermaskclearance (расстояние между шелкографией и защитной маской) задается минимально допустимое расстояние между шелкографией и краем защитной маски.

5,1-23

Рис.23. Расстояние между шелкографией и защитной маской

Silktosilkclearance (расстояние между шелкографией) – устанавливается минимальный зазор между шелкографией разных объектов.

5,1-24

Рис.24. Расстояние между шелкографией

Net antennae (цепи антенн) – устанавливается значение длины неподключенного печатного проводника, превышая которое он будет распознаваться как антенна и программа сигнализирует об этом (см. Рис. 25).

5,1-25

Рис.25. Проводники – антенны

Silktoboardregionclearance (шелкография в пределах платы) – правило проверяет, чтобы вся шелкография была в пределах размера платы.

 

High Speed

Правила, задаваемые для высокоскоростных схем.

Parallel Segment (ограничение на длину параллельных сегментов) – определяет длину параллельных сегментов двух проводников в зависимости от заданного расстояния между этими сегментами. Заметим, что данное правило тестирует только два сегмента проводников и не тестирует наборы сегментов. Для оценки уровня перекрёстных искажений, которые являются функцией длины и размера зазора, необходимо использовать несколько таких правил для множества параллельно проложенных сегментов цепи. Установка данного правила не создаёт конфликта дублированных правил.

Данное правило проверяется программой проверки (DRC) в интерактивном и пакетном режимах.

5,1-26

Рис.26. Ограничение на длину параллельных сегментов

Length (ограничение длины проводника) – определяет минимальную и максимальную длину проводника. Приоритет имеет правило, которое определяет наименьшую разницу между установленными значениями.

5,1-27

Рис.27. Ограничение длины проводника

Matched Net Lengths (допуск согласования длин цепей) – определяет разницу длин цепей, которые должны быть выровнены по длине. Редактор печатных плат определяет самую длинную цепь (в указанной группе) и сравнивает её с другими цепями в этой группе.

5,1-28

Рис.28. Допуск согласования длин цепей

Daisy Chain Stub Length (ограничение на длину шлейфа) – определяет максимально допустимую длину шлейфа для цепей с топологией в виде цепочки. Приоритет имеет правило, которое определяет наименьшую длину шлейфа.

5,1-29

Рис.29. Ограничение на длину шлейфа

Via Under SMD (переходные отверстия под SMD элементами) – устанавливает возможность размещения переходных отверстий во время автоматической трассировки под контактными площадками для устройств, использующих технологию поверхностного монтажа.

5,1-30

Рис.30. Переходные отверстия под SMD элементами

Maximum Via Count (максимальное число переходных отверстий) – определяет максимально допустимое количество переходных отверстий.

 

Placement

Перечислены правила проектирования, используемые при размещении компонентов.

Room Definition (области размещения) – определяет область (Room), в которой либо разрешено, либо запрещено размещать некоторый набор объектов. Области размещения определяются с помощью команды меню Place > Room. Редактирование областей производится аналогично любым другим объектам на плате. Установленные правила проверяются в режимах интерактивной или пакетной проверки правил проектирования (DRC), а также при автоматическом размещении компонентов программой Cluster Placer.

5,1-31

Рис.31. Определение области размещения

ComponentClearanceConstraint (расстояние между компонентами) – устанавливает минимально допустимое расстояние между компонентами. В списке задаётся один из двух режимов проверки: либо выбирается общий зазор между компонентами по горизонтали и вертикали (Infinite), либо задаются отдельные значения (Specified).

5,1-32

Рис.32. Расстояние между компонентами

ComponentOrientation (ориентация компонентов) – определяет допустимую ориентацию компонентов. Разрешается назначать одновременно несколько видов ориентации, что позволяет программе автоматического размещения выбирать любую из них.

5,1-33

Рис.33. Определение ориентации компонентов

Permitted Layers (разрешённые слои) – определяет, на каких слоях программой Cluster Placer могут быть размещены компоненты. Программа Cluster Placer не может изменить слой, где будут размещаться компоненты, поэтому необходимо устанавливать слой до её запуска.

NetstoIgnore (игнорирование цепей) – определяет, какие цепи не должны быть оптимизированы при выполнении программой Cluster Placer операции автоматического размещения. Отключение оптимизации цепей питания и земли может помочь в быстром и качественном размещении компонентов.

Height (высота) – определяет ограничение по высоте компонентов, которые могут располагаться в указанной области.

5,1-34

Рис.33. Определение максимальной высоты компонента в области