Аксенова И.К., Мельников А.А. Основы конструирования радиоэлектронных приборов (1986), страница 31

Каждая конкретная задача, решаемая в САПР, требует создания своего конкретного программного обеспечения. Но даже для каждой отдельной задачи нельзя создать универсальную программу, так как программы тесно связаны с конструкцией проектируемых устройств и технологическими ограничениями, которые часто меняются. Например, при автоматизированном проектировании печатных плат требуется удовлетворить таким требованиям: минимальная ширина печатного проводника и минимальный зазор между проводниками должны быть строго выдержаны; необходимо соблюдать минимальные размеры контактных площадок под переходные отверстия, минимальные зазоры между ними, а также минимальные зазоры между проводниками и площадками.

Этн требования периодически изменяются, так как совершенствуются технологические процессы, технологическое оборудование, разрабатываются новые материалы, что дает возможность делать проводники более тоикнмн, уменьшать зазоры между цроводннкамя и т. д. Улучшение характернстнк печатного монтажа приводят к повышению плотности монтажа я требует переработки программ. $8.8. Построеняе систем техннческого проектирования РЭА В системах автоматизнрованного проектирования РЭА решается обширяый класс задач, но несмотря на многообразие конструкций и конструктивных решений, можно выделить четыре основные задачи: компоновка узлов, где производится распределение элементов схемы по конструктивно-функциональным узлам различного уровня сложности; размещение узлов низшего структурного уровня в узлах высшего структурного уровня; трассировка межсоедняеннй на всех уровнях; полученяе конструкторско-технологической документации.

Эти задачн в содержательном плане аналогичны для узлов различного уровня сложности и различной технологической природы. Прн решении задачи компоновки узлов определяется состав каждого конструктивного узла, а также схемы внутрнузловых и межузловых соединеннй. Примерам аадачи этого типа может быть разбиение схемы на БИС частного применения, компоновка простейших функциональных элементов логических схем типа И, ИЛИ, НЕ в корпусах цифровых ИМС средней степени интеграция и т.

п. При решении задач компоновки необходимо учитывать большое количество таких ограничений, как количество элементов в узлах, суммарная площадь, которую занимают, элементы и соединения, обеспечение электромагнитной совместимости отдельных элементов в узле и нормального режима теплообмена.

Основные крнтерии прн решении задачи компоновки: минимальное ко. личество образующихся узлов, минимальное количество межузловых соединений илн минимальное количество внешних выводов на узлах. Решения задач размещения и трассировки вэанмосвязаны. В общем случае задачу размещения можно сформулировать следующим образом: задано определенное количество конструктивных элементов н связи между ними, задана совокупность ограничений на взаимное расположение элементов в пространстве; требуется разместить элементы на некотором монтажном пространстве та- «нм образом, чтобы снстема ограничений была выполнена наилучшим образом.

Примером такой задачи является размещение бескорпусных ИМС на монтажном поле подложки гнбридной ИМС, размещение корпуснрованных ИМС на монтажном поле печатной платы. Основными ограничениями при решении задачи размещения яв. ляются мннимально допустимые расстояния между отдельными элементамн, равномерность распределення элементов цо поверхности н др. В задачу трассировки входит проведение трасс, соеднняющих заданные элементы; прн этом связи между элемеитамн определяются электрической принципиальной схемой.

Практически соединения могут быть реализованы проводным, печатным н пленочным монтажом. При решении задачи трассировки действуют следующие основные ограничения: минимальная ширина проводников, минимальное расстояние между проводниками, форма и размеры монтажного пространства, размещение внешних контактов. Прн решении задачи размещения, естественно, стремятся удовлетворить принятым ограничениям. Однако стремление расположить рядом элементы, количество связей между которыми максимально, приводит к неравномерности размещения элементов на монтажном поле, а равномерное расположение элементов на поверхности может способствовать удлинению связей между ними.

Следовательно, задачи размещения оказываются тесно связанными с задачами трассировки. При этом качество размещеняя элементов сильно влияет, а иногда и полностью определяет качество трассировки. Взаимное влияние этих задач друг на друга говорят об нх принципнальной неразделимости. Совместное решение задач размещения и трассировки представляет значительные трудности, так как чрезвычайно сложный характер взаимосвязи между параметрами конструкции и схемами соединений не позволяет разработать алгоритмы, с помощью которых этн задачи решались бы совместно. Только человек обладает образным мышлением, которое помогает ему интуитивно решать одновременно задачи размещения и трассировки.

В САПР сначала решается задача размещения, а затем задача трассировки. Последовательное решенне этих задач с учетом сложности их совместного решения оправдано в конструкциях с высокой степенью унификации размеров элементов и соединений. Примерами таких кон- 163 струкций являются узлы, состоящие нз микросхем, соединенных с помощью двусторонних или многослойных печатных плат, многокристальные и монолитные БИС, имеющие несколько слоев коммутации, и т. д. Для таких конструкций, как правило, удается выделить главный критерий прн оптимизации размещения, учитывая остальные параметры в виде набора дополнительных ограничений.

Таким критерием в большинстве случаев является критерий минимума суммарной длины соединений, который в определенной степени учитывает многочисленные требования, предъявляемые к расположению элементов и трасс их соединений. Это обусловливается следующими основными факторами: уменьшение длины соединений улучшает электрические параметры схемы (как показывает практический опыт, чем меньше суммарная длина соединений, тем в среднем проще их реализация в процессе трассировки); уменьшение суммарной длины соединений снижает трудоемкость изготовления монтажных схем.

В большинстве случаев задача трассировки является решающей. Неудовлетворительное решение этой задачи вызывает необходимость повторного решения задачи размещения. Поэтому основной целью задачи размещения следует считать не столько соблюдение множества ограничений, сколько создание наилучших условий для последующей трассировки соединений при удовлетворении основных требований, обеспечивающих работоспособность схем.

Для некоторых конструкций РЭА последовательное решение задач размещения и трассировки приводит к неудовлетворительным результатам. Характерными особенностями таких конструкций являются нерегулярность расйоложения элементов и соединений, их разнотипность и наличие одного слоя коммутации.

К таким конструкциям относятся односторонние печатные платы с микросхемами и дискретными навесными элементами, биполярные ИМС с одним слоем коммутации. Основным критерием при разработке топологии таких схем является минимум числа пересечений соединений, а ограничением— площадь, занимаемая схемой. К автоматизации проектирования таких конструкций применяют другие методы решения. В результате решения задач размещения и трассировки получается точное пространственное положение от- дельных элементов конструктивного узла и геометрически определенный способ реализации всех соединений. Задача получения конструкторско-технологической документации является логическим завершением всего процесса автоматизированного проектирования, так как отражает результаты конструирования и определяет возможность автоматизации изготовления и контроля.

Пути и возможности решения этой задачи будут рассмотрены в 5 8.4, 8.5. Следует обратить внимание на то, что решение каждой следующей задачи в значительной степени зависит от результатов решения предыдущих задач. Для реализации рассмотренных основных задач САПР должна быть обеспечена необходимой входной информацией о проектируемом устройстве, иметь банк данных, обеспечить хранение и использование промежуточной информации. Для обеспечения достоверности результатов проектирования необходим контроль отдель.