Free Trials

Download a free trial to find out which Altium software best suits your needs

How to Buy

Contact your local sales office to get started on improving your design environment

Downloads

Download the latest in PCB design and EDA software

  • PCB DESIGN SOFTWARE
  • Altium Designer

    Complete Environment for Schematic + Layout

  • CircuitStudio

    Entry Level, Professional PCB Design Tool

  • CircuitMaker

    Community Based PCB Design Tool

  • NEXUS

    Agile PCB Design For Teams

  • CLOUD PLATFORM
  • Altium 365

    Connecting PCB Design to the Manufacturing Floor

  • COMPONENT MANAGEMENT
  • Altium Concord Pro

    Complete Solution for Library Management

  • Octopart

    Extensive, Easy-to-Use Component Database

  • PRODUCT EXTENSIONS
  • PDN Analyzer

    Natural and Effortless Power Distribution Network Analysis

  • See All Extensions
  • EMBEDDED
  • TASKING

    World-Renowned Technology for Embedded Systems Development

  • TRAININGS
  • Live Courses

    Learn best practices with instructional training available worldwide

  • On-Demand Courses

    Gain comprehensive knowledge without leaving your home or office

  • ONLINE VIEWER
  • Altium 365 Viewer

    View & Share electronic designs in your browser

  • Altium Designer 20

    The most powerful, modern and easy-to-use PCB design tool for professional use

    ALTIUMLIVE

    Annual PCB Design Summit

    • Forum

      Where Altium users and enthusiasts can interact with each other

    • Blog

      Our blog about things that interest us and hopefully you too

    • Ideas

      Submit ideas and vote for new features you want in Altium tools

    • Bug Crunch

      Help make the software better by submitting bugs and voting on what's important

    • Wall

      A stream of events on AltiumLive you follow by participating in or subscribing to

    • Beta Program

      Information about participating in our Beta program and getting early access to Altium tools

    All Resources

    Explore the latest content from blog posts to social media and technical white papers gathered together for your convenience

    Downloads

    Take a look at what download options are available to best suit your needs

    How to Buy

    Contact your local sales office to get started improving your design environment

    • Training & Events

      View the schedule and register for training events all around the world and online

    • Design Content

      Browse our vast library of free design content including components, templates and reference designs

    • Webinars

      Attend a live webinar online or get instant access to our on demand series of webinars

    • Support

      Get your questions answered with our variety of direct support and self-service options

    • Technical Papers

      Stay up to date with the latest technology and industry trends with our complete collection of technical white papers.

    Program Altium Designer 20 zmienił mój sposób projektowania układów PCB

    Tuomas Heikkila
    |  June 3, 2020
    Altium Designer 20 – program do projektowania układów PCB

    Właśnie skończyłem pierwszy projekt PCB w programie Altium Designer 20®. Jednocześnie przetestowałem pewne nowe funkcje AD20 i w tym artykule przedstawię moje spostrzeżenia dotyczące tych funkcji, które zrobiły na mnie największe wrażenie: przesuwanie ścieżek i trasowanie ścieżek pod dowolnym kątem. Po wcześniejszym przeczytaniu informacji i obejrzeniu filmów dotyczących tych funkcji trasowania bardzo chciałem je wypróbować. Miałem okazję wytyczać ścieżki na zakrzywionych obszarach o topologii 45 stopni i doznawałem uczucia frustracji, gdy próbowałem zmieścić wszystkie ścieżki na wymaganym obszarze. W AD19 była już dostępna możliwość „trasowania ścieżek pod dowolnym kątem”, ponieważ w rzeczywistości można było wybrać dowolny kąt. Jednak po dodaniu i zastosowaniu reguł projektowych dotyczących odstępów nie byłem w stanie wystarczająco zbliżyć się do krawędzi lub zaokrąglonych przedmiotów, przez co musiałem zachowywać znacznie większe odstępy niż były niezbędne. Jednocześnie próby ręcznego minimalizowania odstępów wydłużały czas przygotowywania projektu, a rezultaty i tak nie były satysfakcjonujące. Pamiętając to uczucie frustracji, miałem duże oczekiwania dotyczące przesuwania i trasowania ścieżek pod dowolnym kątem.

    Udoskonalona funkcja przesuwania zmieniła mój proces trasowania małych grup ścieżek. Zamiast od razu wytyczać ostateczne przebiegi wszystkich ścieżek, szybko i z grubsza poprowadziłem grupę ścieżek, nie zwracając uwagi na kąty, optymalne odstępy czy inne szczegóły. Jednak po wszystkim przeprowadziłem końcowe grupowanie i optymalizację układu, używając funkcji przesuwania. W ten sposób umieściłem ścieżki w najdogodniejszych położeniach w danym obszarze. Wydaje się, że wszystko działało dobrze, gdy najpierw zdefiniowałem stos, a potem określiłem reguły dotyczące szerokości ścieżek i odstępów między nimi pod kątem docelowej impedancji i minimalizacji przesłuchów. Po tym zgrubnym poprowadzeniu zgrupowałem ścieżki i przesunąłem je do ich pozycji finalnych. Przesuwanie sprawdzało się również dobrze w przypadku ścieżek poprowadzonych pod dowolnym kątem. Przy przesuwaniu ścieżek w kierunku „zablokowanej” ścieżki (opcja Walkaround Obstacles [Obchodzenie przeszkód]) przyjmowały one taki sam kształt przy jednoczesnym przestrzeganiu reguły dotyczącej minimalnych odstępów. W przypadku małej grupy ścieżek ta metoda pozwala na szybkie trasowanie przy zachowaniu zgodności z regułami projektowymi. Na ilustracji 1 widać przykłady ukazujące różnorodność dostępnych opcji wytyczania ścieżek poprzez przesuwanie. 

    Sliding routed traces in a group. The upper-left picture presents quick and dirty routing, while the rest are examples of different options for arranging traces by sliding.

    Ilustracja 1. Projektowanie układów PCB – przesuwanie ścieżek w grupie. U góry po lewej stronie widać szybkie poprowadzenie zgrubne, a reszta to przykłady różnych opcji aranżowania ścieżek przez przesuwanie. 


    Gdy przesunie się ścieżkę w pobliże krawędzi płytki lub obszaru wycięcia, ścieżka przybiera kształt krawędzi płytki PCB, jednocześnie zachowując zdefiniowany odstęp, jak pokazano na ilustracji 2. Widzę bezsporne korzyści takiego rozwiązania przy projektowaniu elektroniki drukowanej lub strukturalnej. W takich przypadkach obszar płytki nigdy nie jest prostokątny, ale z grubsza podąża za kształtem części. Korzystając z funkcji przesuwania, mogę wytyczyć prostą ścieżkę i po prostu dociągnąć ją do krawędzi obszaru płytki. To pozwala na prowadzenie ścieżek możliwie najbliżej krawędzi płytki PCB, dzięki czemu można wykorzystać cały dostępny obszar układu, a nie tylko te jego części, gdzie udało nam się wytyczyć ścieżki pod kątem 45 stopni. AD20 umożliwia sprytne przesuwanie indywidualnych lub zgrupowanych ścieżek, co jest bardzo przydatną funkcją, gdy trzeba upakować ścieżki na optymalnym, a może nawet minimalnym obszarze. Zalety tej funkcji są szczególnie widoczne w przypadku płytek o zaokrąglonych krawędziach. 

    Sliding traces toward the edge of a printed electronics board outline. The first picture depicts a traditional approach. The second picture depicts when traces are slid towards the curved edge of the layout area.

    Ilustracja 2. Przesunięcie ścieżek w kierunku krawędzi płytki obwodu drukowanego. Pierwsza ilustracja przedstawia tradycyjne podejście. Druga ilustracja pokazuje przypadek przesunięcia ścieżek do zaokrąglonej krawędzi płytki.

    Funkcja prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem wyszukuje najkrótsze niezbędne połączenie między dwoma punktami. Ilustracja 3 poniżej pokazuje przykład ścieżki poprowadzonej przy zachowaniu kąta 45 stopni oraz zarys ścieżki proponowanej przez funkcję prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem. Jak widać, ścieżka inteligentnie zmienia kąty, aby ominąć przelotki. Tak samo dzieje się w przypadku wszelkich innych przeszkód, jak ścieżki czy podzespoły, przy zachowaniu płynnego trasowania. Poprowadziłem wiele ścieżek pod dowolnym kątem i za każdym razem udawało mi się znaleźć najkrótszy przebieg ścieżki, nawet w bardzo wymagających sytuacjach, gdy występowało wiele przeszkód o różnych rozmiarach i kształtach. Tak zrodziła się moja nowa metoda trasowania: zasada minimalnej długości ścieżki.

    Minimum trace length by any angle routing

    Ilustracja 3. Możliwości programu do projektowania układów. Minimalna długość ścieżki dzięki funkcji prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem

    Zasada projektowania układów PCB przy zachowaniu minimalnych długości ścieżek może zapewnić kilka korzyści. Jednym z przykładów jest projektowanie czujników pojemnościowych. Tego rodzaju czujniki mierzą bardzo małe pojemności, nawet poniżej jednego pikofarada. Ze względu na to istotne jest zaprojektowanie ścieżek o minimalnej pojemności pasożytniczej. Każda ścieżka na płytce ma pojemność (a także indukcyjność) pasożytniczą, która zależy zarówno od projektu stosu, jak i długości ścieżki. Wartość pojemności dla określonej długości można szybko uzyskać z profilu impedancji w menedżerze stosu warstw. Całkowita pojemność stanowi wtedy iloczyn długości ścieżki oraz pojemności na długość. Minimalizowanie pojemności ścieżki wymaga zminimalizowania długości ścieżki. 

    Innym przykładem są sytuacje, gdy szybkie czasy narastania powodują problemy z integralnością sygnału. Przy topologii trasowania z zachowaniem kąta 45 stopni ścieżka może być na tyle długa, aby powodować problemy, jednak wyprostowanie linii dzięki funkcji prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem może skrócić długość ścieżki poniżej wartości krytycznej. Nie twierdzę, że prowadzenie ścieżek pod dowolnym kątem rozwiązuje wszystkie problemy, ponieważ nadal trzeba zaprojektować obciążenie zakończeniowe, jeśli mimo skrócenia ścieżki czas narastania jest zbyt szybki. Funkcja prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem to narzędzie pozwalające znaleźć minimalną długość ścieżki. Może się zatem okazać pomocne lub nie. Po skróceniu ścieżki nadal trzeba ustalić, czy jest potrzebne obciążenie zakończeniowe, czy nie.

    W elektronice drukowanej minimalna długość ścieżki minimalizuje jej rezystancję. W tego rodzaju zastosowaniach skrócenie ścieżki zawsze jest korzystne, ponieważ rezystancja przewodzącego tuszu drukowanych ścieżek zawsze odgrywa istotną rolę. Każdy om, o jaki można zmniejszyć rezystancję ścieżki, jest wart zachodu.

    Prowadzenie ścieżek pod dowolnym kątem to doskonały wybór dla zatłoczonych obszarów płytki. Prowadzenie ścieżek pod kątem 45 stopni prowadziło do zatorów w warunkach „zagęszczenia”, ale funkcja prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem z łatwością radzi sobie w takich sytuacjach. Problemy związane z zatłoczonymi obszarami o dużej liczbie przelotek, podzespołów, ograniczeń czy innych przeszkód na niewielkiej przestrzeni, najłatwiej rozwiązać za pomocą funkcji prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem. Zamiast blokować się wskutek braku możliwości znalezienia kąta 45 stopni dla ścieżki, funkcja prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem znajduje najdogodniejszy kąt dla ścieżki i pozwala ominąć przeszkody przy zachowaniu reguły dotyczącej odstępów. Prowadzenie ścieżek pod dowolnym kątem pozwala „obejmować” przeszkody z zachowaniem minimalnych odstępów przez ścieżki o dowolnym kształcie. Stosowny przykład widać na ilustracji 4.

    Any angle routing in a crowded area

    Ilustracja 4. Możliwości programu do projektowania układów PCB. Prowadzenie ścieżki pod dowolnym kątem w zatłoczonym obszarze. 

    Podczas projektowania układu PCB, musimy również wziąć pod uwagę przesłuchy. Jedną z przyczyn przesłuchów są zbyt małe odstępy między ścieżkami w porównaniu do grubości dielektryka między ścieżką a płaszczyzną odniesienia. Korzystając z funkcji prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem, zauważyłem, że ścieżki bardzo rzadko przesuwają się równolegle z zachowaniem dopuszczalnych odstępów. Zamiast tego ścieżki rozchodzą się w nieco innych kierunkach, ponieważ nieczęsto najkrótsze odcinki między dwoma zestawami punktów prowadzą dokładnie w tym samym kierunku, co pokazano na ilustracji 5. Z tego powodu w wielu przypadkach odstępy między ścieżkami były większe niż minimalne dopuszczalne, co oznacza mniejsze przesłuchy. A przy korzystaniu z funkcji prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem był to efekt uboczny. Można by powiedzieć, że układ nie jest piękny, ale w końcu czy musi taki być, jeśli po prostu działa lepiej?

    Same design with 45-degree routing and any angle routing.

    Ilustracja 5. Różne podejścia do projektowania układów PCB. Ten sam projekt przy zachowaniu kątów 45 stopni oraz przy prowadzeniu ścieżek pod dowolnym kątem

    Po zakończeniu projektu doszedłem do wniosku, że funkcje przesuwania i prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem zapewniają następujące korzyści:

    1. Przesuwanie umożliwia szybkie grupowanie ścieżek. Bez względu na kąt grupowanie odbywa się płynnie i z zachowaniem reguł dotyczących odstępów.
    2. Dzięki funkcji przesuwania można wykorzystać cały dostępny obszar płytki lub układu drukowanego, co jest szczególnie cenne, gdy obszar rozmieszczania elementów jest zaokrąglony.
    3. Funkcja prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem wyszukuje najkrótszy możliwy przebieg ścieżki. Dzięki temu można stosować zasadę projektowania najkrótszych ścieżek, co minimalizuje wartości pojemności, indukcyjności i rezystancji pasożytniczych w elektronice drukowanej.
    4. Prowadzenie ścieżek pod dowolnym kątem zapewnia ogromne korzyści w przypadku zatłoczonych obszarów płytki. Zdecydowanie przyspiesza proces trasowania, dając większą swobodę w wyborze kierunku.
    5. Stosując zasadę minimalnych długości ścieżek w połączeniu z prowadzeniem ścieżek pod dowolnym kątem, „przypadkowo” zmniejszamy przesłuchy, ponieważ najprawdopodobniej nie uzyskamy równoległych ścieżek z minimalnymi odstępami.

    Funkcje przesuwania i prowadzenia ścieżek pod dowolnym kątem zmieniły moje metody trasowania ścieżek na płytkach PCB i w układach drukowanych. Te funkcje udostępniają nowe opcje prowadzenia ścieżek, a także przyspieszają i ułatwiają ten proces. Ponadto mogą również stworzyć nowe możliwości wdrożenia innych zasad prowadzenia ścieżek, jak np. minimalna długość ścieżek. Rozpoczynając projekt, miałem duże oczekiwania, a po skorzystaniu z tych funkcji widzę, że będą one niezwykle przydatne przy realizowaniu każdego zadania projektowego.

    Masz więcej pytań? Porozmawiaj z ekspertem Altium lub zapoznaj się z naszymi przyjaznymi samouczkami projektowania płytek PCB, aby lepiej zrozumieć zaawansowane funkcje programu do projektowania układów w miarę zgłębiania tajników projektowania PCB.

    About Author

    most recent articles

    Back to Home