Как убедиться в том, что импедансы на печатной плате корректны даже после изменений трассировки?

Вы согласны с тем, что работа разработчика печатных плат – дело не очень заметное для окружающих, но очень важное? Сделанные вами платы встраиваются в самое современное оборудование, зачастую – в аппаратуру ответственного применения, от которой зависит комфорт, здоровье, а иногда и жизнь людей. Но так как эти платы скрыты внутри корпуса прибора, их никто не видит, и о вас мало кто вспоминает – за исключением тех случаев, когда возникли какие-то проблемы именно из-за печатных плат.

Успех вашего предприятия, как разработчика и производителя аппаратуры, и успех ваш лично как члена команды разработчиков во многом зависит от того, насколько качественно вы разрабатываете печатные платы. То есть, другими словами: насколько эти платы пригодны для дальнейшего производства (то есть технологичны), и насколько они надежны в эксплуатации (то есть выполняют поставленные задачи, так что прибор работает без сбоев).

Существенную долю вашей работы, и существенную часть результата определяет трассировка. В процессе трассировки вы следуете определенным заранее правилам, которые заданы в проекте (или, скорее, тем правилам, которые есть у вас в голове – ведь очень часто мы ленимся вносить все правила в САПР, или просто не имеем возможности это сделать). К сожалению, не все можно определить правилами, и не все ошибки и неточности в проекте можно предотвратить, следуя правилам. Более того, не все ошибки можно обнаружить визуально, и даже с помощью имеющихся САПР печатных плат не все можно увидеть. Например, как найти места, в которых импеданс критически важного проводника отклонился от номинала из-за того, что при корректировке проекта этот проводник прошел над разрывом в земляном полигоне? Или – как увидеть, что два критических проводника идут рядом друг с другом настолько близко и настолько долго, что перекрестные помехи между ними превышают допустимый уровень?

На помощь приходят современные САПР печатных плат, которые могут отображать визуально тот реальный импеданс проводника, который будет на плате, ну и, конечно, выдавать соответствующий отчет для удобства просмотра и поиска проблемных мест. В САПР Cadence OrCAD (подмножестве САПР Allegro) такой контроль импеданса делается с применением технологий моделирования Sigrity, встроенных прямо в редактор OrCAD PCB Designer.

Вы работаете не в OrCAD, а в других системах проектирования? Ну что же – тогда можете, например, импортировать свой проект из P-CAD в OrCAD (есть такой транслятор у нашей компании, который довольно неплохо позволяет втянуть трассировку из P-CAD 2004/2006 и проанализировать ее в OrCAD, или даже поправить и перетрассировать какие-то цепи и полигоны прямо в редакторе OrCAD). Затем надо задать структуру слоев платы (это элементарная операция, в таблице слоев указать диэлектрическую проницаемость и толщину диэлектрика), и запустить пункт меню Analyze – Workflow manager, выбрать нужный слой, указать критические цепи (например, *OUT*, если нас интересуют цепи, в имени которых присутствует OUT), и запустить анализ импеданса.

Вуаля, включаем режим Impedance Vision и видим результат – прямо в редакторе PCB Editor видна графическая шкала, цветом отображающая реальный импеданс на всем протяжении каждого критического проводника. Можно кликнуть мышкой на интересующих нас участках и разобраться – в чем причина отклонения, и тут же скорректировать трассировку, исправив ошибки проекта «на лету». Можно на шкале выделить только интересующий нас диапазон волновых сопротивлений, и все остальные участки проводников будут затемнены. Можно проанализировать как одиночный, так и дифференциальный импеданс.

При необходимости можно посмотреть и перекрестные помехи – в том же Workflow manager надо выбрать Coupling Workflow, и система тут же покажет вам, какие из ваших критических цепей находятся под угрозой чрезмерных наводок, которые могут нарушить работоспособность вашей электроники.

Хотите попробовать? Нет ничего проще – скачать Trial-версию САПР OrCAD Professional на 30 дней можно с сайта orcad.com, раздел TRIAL.

Посмотрите видео-ролик, демонстрирующий эти возможности САПР, по ссылке. Буду рад увидеть тут в блоге ваши комментарии – помогла ли лично вам эта функция, или вы считаете ее бесполезной в своей работе?