Нове у дизайні друкованих плат - чому не існує компонентів автоматичного розміщення?

Програмне забезпечення для проектування схем, яке я бачив, має можливість автоматично маршрутизувати сліди тощо на друкованій платі.
Але чому це програмне забезпечення не має можливості автоматично розміщувати компоненти на друкованій платі, щоб зменшити загальний розмір плати?
Це занадто складно, щоб бути автоматизованим?

Нещодавно я розробляв деякі друковані плати, і я б запропонував вам НЕ використовувати для свого кінцевого продукту авторозміщувач або автоматичний роутер. (Proteus має автоматичний розсип.)

Перш за все - Ваше програмне забезпечення настільки ж розумне, як і дощовий черв'як, коли мова йде про автоматичне розміщення або автоматичну маршрутизацію. Іншими словами, він німий, як картопля.

Автоматична маршрутизація не знає, яке розміщення дозволить отримати кращу схему відстеження, яка дозволить вам не тільки зробити ефективну конструкцію, але і мінімізувати шум у ланцюзі. Так само автоматична маршрутизація не знає, що злегка переміщення компонента вліво або вправо дозволить вам краще прокласти маршрут. Ці інструменти просто дадуть вам правильну конструкцію відповідно до схеми. Але коли мова йде про реальні світові показники, то справи інакше.
Наприклад:

• Роз'єднані конденсатори повинні бути фізично близькими до ІС.
• Повинні бути петлі найменш укладеної площі.
• Площина землі повинна бути максимально міцною.
• Жоден заважаючий сигнал не повинен бути близьким до вашого кристалічного генератора тощо.

Ваше програмне забезпечення не поважатиме ці поняття, оскільки вони не вказані у вашій схемі. Ви дізнаєтесь лише про те, коли виготовлено друковану плату, і вона не працює так, як очікували весь час. Я не кажу, що це не спрацює. Це може спрацювати 90% разів, але вам доведеться враховувати і ці 10%.

Мої пропозиції полягають у тому, що ви повинні вивчити деякі концепції проектування друкованої плати та спробувати розмістити та маршрутизувати самостійно. Ви завжди можете розміщувати свою схематичну схему та макет на форумах, і експерти дадуть вам свою думку / пропозиції.

Мій маршрутизатор має розсип і підтримку для "номерів". Щоб ми намалювали області та призначили частини «кімнатам» зі схеми. Автомобільний розсип згрупує їх разом у кімнаті, якій призначена частина. Досить впевнений, що у нього є підтримка цього роз'єму, щоб він також перейшов до цього місця. Існує також інструмент, який може робити автоматичне роз'єднання розміщення та вибір / оптимізацію деталей на основі результатів моделювання. Хоча це і не дешево :), але це працює.

Авторозміщувач може заощадити трохи часу, розмістивши все так. Але я все одно віддаю перевагу перехресному зондуванню схематичної схеми перед розташуванням у режимі місця.

Так само, як і в автоматичному маршрутизаторі, ви зрозумієте, що ви ставите перед обмеженнями і наскільки добре ви можете ним користуватися. Якщо ви просто намагаєтесь використовувати свій автоматичний маршрутизатор, не обмежуючи його належним чином, він просто рухається скрізь. При правильному налаштуванні ми використовуємо його, щоб правильно прокласти DDR-розділи великої довжини. На набагато більших і щільніших дошках це майже необхідність, і, звичайно, вимога до магазину сервісних розробок, який потребує швидкості. Однак це може бути не вартим того, щоб хтось робив лише кілька невеликих дощок на рік.

Одне, що ви не замислюєтесь, це те, що схема не містить достатньо інформації, щоб правильно розмістити дошку .

В основному макет друкованої плати вимагає розгляду та розміщення декількох десятків вимог до компонування на частину , жодна з яких не кодифікована схематично. Розглянемо лише обхідні конденсатори. Щоб автоматизована система правильно розмістила обхідний конденсатор для кожного компонента, вам потрібно мати кілька додаткових директив щодо схеми, яка диктує авторуту, що слід між двома вузлами повинен бути нижче певної довжини.
Імовірно, тоді вам знадобляться додаткові директиви для кодування пріоритету мінімізації довжини для різних мереж, щось для диктування диференціальних пар / керованого опору, захисних слідів (за потреби) тощо ...
В основному, існує маса додаткових змінних, які визначають розташування, які зазвичай взагалі не кодуються в схемах / ratsnest документах.

Крім того, навіть якщо ви припускаєте, що у вас є всі перераховані вище дизайнерські обмеження, розмір проблемного простору для спільної верстки є величезним . Це еквівалент спроби розв'язати рівняння з тисячами входів, де кожен вхід має різний, нелінійний вплив на всі інші. По суті, проблема є абсолютно нерозв'язною з точки зору грубої сили. Тому будь-яке рішення повинно включати якийсь евристичний механізм, який має власні складності.

Реально, головна причина, що немає принаймні кращих автоперевантажувачів - це те, що просто немає ринку. Ринок EDA порівняно малий порівняно з багатьма іншими нішами, ринками програмного забезпечення спеціального призначення, і навіть найкращий автосерійник ніколи навіть не підійде до реального плану дійсної людини.

Коли я в розпалі особливо нудної верстки, у мене зазвичай є фантазії, як намагатися створити власну автосмужку, роблячи щось із векторними полями та імітуючи відпал, але навіть це підходило б лише до локального оптимуму, а не до загального оптимального макета.

Ще в 1974-1975 роках я працював у відділі автоматизації дизайну в Honeywell. Проблема не змінилася з тих пір:

1. Обчислювально неможливо оптимізувати. Як і більшість проблем глобальної оптимізації, це NP-Complete, тобто складність обчислень зростає жахливо швидко. Оскільки ви не можете чекати трильйона років (або гірше), ми можемо вважати оптимальне рішення неможливим.
2. Програмі незрозуміло лише те, що ви хочете оптимізувати. Логічне групування за вашою моделлю організації схеми? Довжина сліду? Площа ради? Паразитне з’єднання? Затримка розповсюдження? Теплове розсіювання (max temp)? Термічне видування з секцій підвищеної потужності до чутливих до температури компонентів? Випромінювання в РФ? Шум? Механічні властивості (наприклад, розміщення більш масивних компонентів поблизу механічних опор? Характеристики обслуговування, такі як не розміщувати бортові роз'єми ближче один до одного, ніж людські пальці можуть керувати? Зовнішні обмеження, як-от розташування з'єднувачів, або встановлення в доступному просторі (без конфліктів з корпуси, вентилятори тощо)

Існують підходи на основі AI для вирішення подібних проблем. Однак в якийсь момент дизайнеру простіше просто спробувати речі та отримати відгуки від програмного забезпечення щодо критеріїв, що його цікавлять. Розповідати про програмне забезпечення AI все, що ви знаєте, може бути нескінченним, невдячним завданням. Зрештою, програмне забезпечення повинно задовольнити вас, дизайнера та ваш набір компромісів.

Оптимальним способом для цього є розгляд цього як співпраця між дизайнером та програмним забезпеченням, причому дизайнер приймає остаточні рішення. Програмне забезпечення може надавати інформацію про властивості, а також може запропонувати шляхи вдосконалення властивості, що цікавить, та допомогти вивчити наслідки змін.

Але я прогнозую, що ми ніколи і ніколи не побачимо повністю автоматизовану компоновку - доти, доки люди будуть дивитися і піклуватися про результат.

Моє програмне забезпечення має розсип. Я запустив це один раз, щоб побачити, що буде. Він прорвався ревом по дошці і отримав усі компоненти на ньому. Коли я дивився на це, частини були ВСЕ. СК знаходився в одному куті, а його розв'язувальний ковпачок - в іншому. Критична доріжка, зігзагована назад і вперед по всій дошці.

Моя думка тут - розміщення - найважча частина макета, щоб правильно вийти. Спочатку виникають механічні обмеження. МЕ / промисловий дизайнер хоче, щоб ваш роз'єм / перемикач / горщик / світлодіод / будь-який інший зовнішній компонент взаємозв'язку відходив від плати в певному місці. Деякі компоненти можуть бути занадто високими, щоб бути у певних місцях всередині корпусу. Можуть бути частини ланцюга, які потребують збереження певного зазору для ізоляції.

Програмне забезпечення може бути налаштоване для боротьби з деякими з цих факторів, але воно ніколи не зробить такою доброю роботою або зможе візуально бачити проблеми так, як може людина. У ідеальному світі, якщо ви маєте право розміщення, зробіть владу, заземлення та критичну траєкторію шляху, швидкий прохід автосерії повинен мати можливість закінчити макет.

Раніше я використовував авто-розсипи, і вони справді такі німі, як купу скель. Про єдине, для чого ви можете їх сумлінно використати - це розкрутити купу слідів, які всі були імпортовані у вашу дошку в тому самому місці на ній; нічого іншого - просто занадто багато, щоб запитати.