Warum ein auto-interaktiver Router sauberere Leiterbahnen zieht als ein Autorouter

Als ich noch ein kleiner Junge war, war mein Zimmer nie aufgeräumt. Weil ich immer wusste, wo alles war, sah ich für mich keinen Grund aufzuräumen. Aber nachdem mir meine Eltern und Freunde genug Druck gemacht hatten, kapitulierte ich schließlich und machte das Zimmer sauber. Die Wirkung war beeindruckend. Ich konnte mich viel einfacher bewegen, als der Weg frei war.  

Dasselbe kann man auch über Routing eines Autorouters sagen. Autorouter sind dafür bekannt, unordentliche Routings ohne Sinn für Ästhetik zu erstellen. Leiterplatten mit solchen Eigenschaften können die spätere Designarbeit erschweren und sehen aus, als wären sie nachlässig gestaltet worden. Dieses unerwünschte Routing lässt sich normalerweise in eine oder mehrere der folgenden drei Kategorien einteilen:

1)    Unterbrochenes Bus-Routing

2)    Lange, gewundene Leiterbahnen

3)    Leiterbahnen mit unerwünschten Ecken und Stichleitungen

Viele Jahre mussten PCB-Designer mit diesen Routing-Problemen umgehen, wenn sie auf die Geschwindigkeit eines Autorouters angewiesen waren. Das auto-interaktive Routing ist eine weniger bekannte Alternative, mit der Sie Zeit sparen können, ohne dafür die Routing-Probleme von Autoroutern in Kauf nehmen zu müssen.

Einheitliches Bus-Routing

Ein Autorouter kann beim Routen Ihres PCB zahlreiche Probleme verursachen. Das erste und offensichtlichste dieser Probleme ist ein unterbrochenes Bus-Routing.

Unter Bus-Routing versteht man das einheitliche Routing einer Gruppe gleicher Netze. Zum Beispiel sollten die 8 Netze eines Datenbusses (D0-D7) so eng wie möglich geroutet werden. Das bewahrt die Signaleigenschaften des Datenbusses durch die Anpassung der Längen und Topologien der Leiterbahnen.

Ein Autorouter aber betrachtet jedes Netz eines Busses einzeln, anstatt den Bus als eine Gruppe zu routen. Um jedes Netz zu routen, schiebt der Autorouter die anderen Routings des Busses unter Umständen aus dem Weg. Am Ende hat der Autorouter dann oft die Einheitlichkeit des Busses völlig zerstört.

Demgegenüber arbeitet ein auto-interaktiver Router auf der Grundlage der von Ihnen ausgewählten Netze, anstatt auf der Basis aller Netze des Designs. Er hält dabei auch alle Netz- und Netzklassenregeln ein, die Sie für Breite, Abstände, Lagen und Topologien festlegen. Das Ergebnis ist ein Bus-Routing, das saubere und präzise Muster produziert. Außerdem können Sie mit einem auto-interaktiven Router im Gegensatz zu einem Autorouter vorgeben, welchen Weg das Bus-Routing nehmen soll.

Saubere, einheitliche Routing-Muster

Kurze, direkte Leiterbahnen

Wir haben bereits angesprochen, was beim Auto-Routing von Bussen schiefgehen kann, aber dies sind nicht die einzigen Leiterbahnen, die durch Auto-Router unterbrochen werden. Das nächste Problem automatisch gerouteter Leiterplatten sind übermäßig lange Leiterbahnen, die über die gesamte Leiterplatte verlaufen.

Wenn ein Autorouter ein Netz zusammenstellt, nutzt er dabei jeden möglichen Pfad, um sein Ziel zu erreichen. Der Autorouter ist nämlich so konzipiert, dass er ein Hindernis immer auf dem Weg des geringsten Widerstands umgeht, selbst wenn dieser in die falsche Richtung führt. Häufig sieht man automatisch geroutete Leiterbahnen, die mehrere Leiterplattenlagen und sehr lange Strecken durchlaufen, um ein einfaches Netz zu verbinden.

Ein auto-interaktiver Router dagegen routet nur die Netze, die Sie ausgewählt haben. Er zieht die Verbindungen der ausgewählten Netze vom Start‑ bis zum Endpunkt, ohne alle anderen Netze im Design miteinzubeziehen, wie es ein Autorouter tun würde. So bleiben die gerouteten Leiterbahnen möglichst kurz. Wenn Sie außerdem festlegen, welchem Pfad der auto-interaktive Router folgen soll, werden sich die gerouteten Leiterbahnen innerhalb dieser Begrenzung befinden.

Kurze, direkte Leiterbahnen sind das Ziel

Unerwünschte Artefakte durch das Leiterbahn-Routing

Ein weiteres Problem, das Ihnen vielleicht unterkommen wird, sind kleine, unerwünschte Artefakte in den Leiterbahnen. Obwohl sie nicht so offensichtlich sind wie unterbrochene Bus-Routings oder lange, umständliche Leiterbahnen, können Sie Ihnen ebenfalls Kopfschmerzen bereiten.

Autorouter bringen oft unerwünschte Störungen wie Verschiebungen, Ecken und Stichleitungen in die Leiterbahnen ein. Das liegt daran, dass Autorouter Leiterbahnsegmente zerlegen und neu routen, um alle Netze eines Designs zu verbinden. Diese kleinen Probleme bleiben dabei übrig, wenn der Autorouter sein Ziel erreicht hat. Die besagten Artefakte können aber auch ernsthafte Probleme bereiten, zum Beispiel, wenn sie wie Antennen wirken und Signalintegritätsprobleme mit dem Design verursachen.

Ein auto-interaktiver Router vermeidet dieses Problem, weil er keine Leiterbahnen zerlegt, um seine Arbeit zu machen. Stattdessen verbindet er die gewählten Netze in einem Durchgang auf dem kürzestmöglichen Pfad. Sind die gewählten Netze geroutet, ist der auto-interaktive Router damit fertig und versucht nicht erneut, sie zu routen. So verhindern man die unerwünschten Routing-Artefakte, die ein Autorouter oft verursacht.

Zerstückeltes Bus-Routing, überlange Leiterbahnen und unerwünschte Routing-Artefakte sind drei der Probleme, mit denen sich Designer irgendwann herumschlagen müssen, wenn sie ein PCB mit einem Autorouter bearbeiten. Diese Probleme lassen sich aber durch den Einsatz eines auto-interaktiven Routers lösen. Auto-interaktives Routing gibt ihnen die Präzision, die sie brauchen, allerdings ohne die Probleme, die ein traditioneller Autorouter verursachen kann.

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