統合環境における制約駆動設計とルール駆動設計

もし、人生のルールが自動的にチェックされたらどんなに素晴らしいだろうか。私はイタリア料理を作るのが好きだが、料理本とトマトソースの鍋の間を行き来するのは疲れる。キッチンでの唯一の自動ルールチェック機構はオーブンタイマーだ。幸いにも、PCBデザイナーにとっては、制約とルールのチェック機能を含む高品質のソフトウェアパッケージがあり、レイアウトと回路図を自動的にチェックできる。

ルーティング、スペーシング、伝搬遅延、ファンイン/ファンアウト、ビアに関する設計ルールをPCBに設定する能力は、PCB設計ソフトウェアの必須機能となっている。しかし、すべてのPCB設計ソフトウェアが同じように作られているわけではない。異なるプログラムでは設計ルールの定義が異なる方法で表示され、設計ルールは異なるインターフェースで定義され、いくつかの表示は他より直感的である。

PCB設計ソフトウェアは、設計ルールと制約を設定するだけでなく、これらのルールが回路図とレイアウトにどのように表示されるか、特定のアプリケーションに対してルーティング制約と指示をカスタマイズする柔軟性を提供すべきである。統合設計環境で作業するとき、設計ルールはプログラムの一部で定義され、レイアウト全体に適用される。

制約駆動型対ルール駆動型設計

制約ベースの設計とルール駆動型設計は、基本的な原則の下で動作します。定義された設計ルールに対してレイアウトをチェックし、設計者に違反を表示します。しかし、表面を掘り下げると、これらの方法論の間の主な違いは設計環境に関係しています。

制約駆動型設計を使用する一部のPCB設計ソフトウェア会社は、複数のプログラム間で制約定義を受け渡します。これが統合設計環境と呼ばれているにもかかわらず、設計はユーザーインターフェースの下で真に統合されていません。真に統一された設計環境はこれを克服します。すべての制約定義とチェックが単一の統一インターフェースで行われます。回路図キャプチャプログラムからレイアウトプログラムに制約を送信する代わりに、回路図とレイアウトを一つの屋根の下で真に統合するソフトウェアを使用するのはどうでしょうか？

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言われているように、ルールは破るためにあるものです。すべての設計ルールがすべての状況に適用されるわけではなく、設計ソフトウェアの仕事は、ルールを破ったときに通知することです。デザイナーやエンジニアとして、そのルールがデバイスが適切に機能するために本当に重要かどうかを決定するのはあなた次第です。レイアウト内のルール違反を明確で視覚的な方法で示すグラフィックをカスタマイズできるべきです。誰もルール違反のリストをスクロールして、モデル内の違反要素を手動で探したいとは思いません。

一部の設計ルールは他のルールよりも優先される必要があります。これを念頭に置いて、設計ソフトウェアはどの設計ルールをプロセスで優先するかを定義できるようにするべきです。これにより、優先順位の順にルールが順次チェックされます。このタイプのルールチェックは不必要なルールの衝突を防ぎ、統合設計モデルを使用するソフトウェアパッケージ内でのみ機能します。

Altium Designerのルールエディタ

制約と設計ルール：不足した場合はどうなるのか？

多層ボード、HDIアプリケーション、高速設計、および高周波設計において、ビアのパラメータと隣接する機能とのクリアランスを定義することは非常に重要です。これらの重要な構造に対する設計ルールを定義する際には、設計プロセスの各ステップでルールが設計にどのように影響するかを正確に表示するグラフィカルインターフェースを含めるべきです。

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ビアとルーティングパラメータのグラフィカル表現を含まないソフトウェアは、設計者が抽象的な識別子に基づいてすべての設計ルールの意味を記憶することを強いるため、重要なルールを無視したり、誤って他のルールを適用したりする可能性があります。これはまた、新しい設計者が設計ソフトウェアに慣れるまでの時間を増加させます。

PCB設計ソフトウェアが、トレースクリアランスやビア設計のようなものにのみ設計ルールが適用されるという視点を取る場合、重要な機能に関する設計ルールを定義する機会を失います。信号整合性、高速設計、ルーティング指示、およびその他の仕様に関するルールは同様に重要であり、回路基板に同様の容量で影響を与えます。

あなたのソフトウェアにこれらの設計ルールが含まれていない場合、これらの重要な要件を満たしていることを確認する唯一の方法は、シミュレーションを含めるようにプロセスを調整することです。これらの領域の問題を修正することは時間がかかり、設計とシミュレーションの間を行き来する必要があります。設計とシミュレーションのソフトウェアが統合された設計環境に組み込まれていない場合、状況はさらに悪化します。

設計ルールはルーティングだけに関するものではありません

複雑なデバイスに取り組むとき、設計ルールは不可欠です。おそらく、制約エディタ、設計ルールチェック、ライブラリ管理、およびコンポーネント定義ツールに大きく依存する必要があります。定義する必要がある設計ルールが多数あるため、設計ルールに関連するボードの特徴を表示するスムーズなビジュアルインターフェースがあると便利です。トレースとパッドのクリアランス、シルクスクリーンからはんだマスクまでのクリアランスなどの問題は、単一のダイアログ内で制御可能であるべきです。

デザインルールを指定することは、ルーティング仕様、ビアの寸法、または銅の注ぎ込み領域を定義することを超えます。設計ソフトウェアでは、伝搬遅延、エッジタイム、飛行時間、および信号整合性を維持するためのその他の設計意図に関する仕様を定義できる必要があります。これらの設計の側面の重要性にもかかわらず、一部のPCB設計パッケージはまだこれらの領域でのルールチェックを含んでいません。重要な仕様を定義することは、PCB設計が統合環境で行われる場合には簡単です。

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Altiumのビアルールエディタ

大規模な組織で複雑なデバイスに取り組む場合、設計ソフトウェアは、ルール違反の詳細を記載した完全なレポートを生成できる必要があります。これにより、設計者やエンジニアは、ボードを変更する必要があるか、または一部のルール違反を無視すべきかを簡単に判断できます。レイアウトレベルでは、設計違反は影響を受ける機能やコンポーネントに直接表示されるべきです。これにより、ルール違反を迅速に特定して修正できます。

統合設計環境ではデザインルールが普遍的です

Altium Designerは、リアルタイムまたはバッチで設計ルールをチェックできる統合モデルを実装しています。強力で直感的なグラフィカルインターフェイスを使用して、PCBレイアウトと機能のすべての側面に対して設計ルールを定義できます。設計ルールがカテゴリに分けられているため、ルールを視覚化しやすく、一度定義すればよいのです。ルール違反はボードレイアウトでグラフィカルに表示され、違反インジケータはあなたの方法に合わせてカスタマイズできます。

優れたPCB設計ソフトウェアパッケージであるAltium Designerは、大きな時間節約になります。Altium Designerの統合設計モデルは、設計プロセスを合理化し、デザイナーが設計フローを中断することなく必要なすべてのツールにシングル環境からアクセスできるようにします。Altium Designerは、フレックスおよびリジッドフレックス設計、3Dビジュアライゼーション、シミュレーションと分析、設計ルールのチェック、および達成する必要があるあらゆるデータとデータモデリングをサポートしています。Altium Designerのすべての設計ツールは、自動化された設計ルールと制約チェックを通じて実行されます。

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