CircuitMakerにおけるPCB設計ルールの定義、スコープ設定、管理

 

PCBエディタの Home | Design Rulesボタンをクリックすると、PCB Rules and Constraints Editorダイアログが開きます。このダイアログには、現在のPCBドキュメントに定義されているデザインルールを管理するための各種コントロールが用意されています。

デザインルールは、PCBエディタが従うべき指示セットを総体として構成します。各ルールは設計上の要件を表し、クリアランスや配線幅の制約など多くのルールは、Design Rule Checkerダイアログで作業中に監視できます。特定のルールは、たとえばSitus Autorouterで設計を配線する際の配線ベースのルールのように、ソフトウェアの追加機能を使用しているときに監視されます。

デザインルールは特定のオブジェクトを対象とし、階層的に適用されます。同じ種類のルールを複数設定することも可能です。その結果、同一スコープの同種ルールが複数存在し、ある設計オブジェクトが同じスコープの複数ルールに該当する場合があります。この場合は競合(コンテンション)が発生し、優先度設定によって解決されます。システムは優先度の高いルールから低いルールへ順に評価し、チェック対象のオブジェクトに対してスコープが一致する最初のルールを採用します。

適切に定義されたデザインルール一式があれば、要求が多様で、しばしば厳しい設計要件を持つ基板設計も成功裏に完了できます。PCBエディタはルール駆動であるため、設計プロセスの開始時点でルール設定に時間をかけておくことで、ルールシステムが成功を確実にするために強力に機能しているという確信を持ちながら、設計作業を効率よく進められます。

PCBルールシステムの基礎

PCBエディタに組み込まれているルールシステムには、いくつかの基本的な特長があります。

  • Rules are separate from the objects - ルールはオブジェクトの属性として追加するのではなく、全体のルールセットに追加したうえで、そのオブジェクトに適用されるようスコープを設定します。これにより、ルールを複数オブジェクトに適用したり、ルールを変更して別のオブジェクトに適用したりできます。個々のオブジェクトレベルでルール属性を変更する必要がある場合に比べ、作業負荷を大幅に軽減できます。
  • Rules are targeted (scoped) by writing a query - 固定の事前定義スコープを使うのではなく、柔軟なクエリシステムを用いて、ルールを適用するオブジェクトを定義します。これにより、各デザインルールの対象を精密に制御できます。
  • Rules for any design situation - 同じ種類のルールを複数定義し、異なるオブジェクト集合を対象にできます。これにより、基板制約の定義を完全に制御できます。たとえば、異なる層で異なる配線幅でネットを配線するために、複数の幅ルールを定義できます。
  • Each rule has a priority - 任意の設計オブジェクトは、同じ種類の複数ルールの対象になり得ます。ルール競合を解決するためにルール優先度が使用されます。システムは優先度の高いルールから低いルールへ順に評価し、チェック対象のオブジェクトに対してスコープ式が一致する最初のルールを採用します。
  • There are two types of rules - 単項ルール(オブジェクトに求められる振る舞いを定義するルール)と、二項ルール(2つのオブジェクト間の相互作用を定義するルール)があります。

PCB Rules and Constraints Editorダイアログ

このダイアログでは、現在のPCBドキュメントのデザインルールを参照・管理できます。

左側のフォルダツリーペインには、サポートされている各デザインルールカテゴリがDesign Rulesフォルダ配下に一覧表示されます。

  • ルートフォルダをクリックすると、全カテゴリにわたる全ルールタイプについて、定義済みの個別ルールをまとめたサマリー一覧にアクセスできます。
  • カテゴリフォルダをクリックすると、そのカテゴリに関連付けられた全ルールタイプについて、定義済みの個別ルールをまとめたサマリー一覧にアクセスできます。
  • ルールタイプフォルダをクリックすると、そのタイプに定義済みの個別ルールをまとめたサマリー一覧にアクセスできます。
  • 特定ルールのエントリをクリックするか、サマリー一覧内の該当エントリをダブルクリックすると、その定義を管理するためのコントロールにアクセスできます。

Right-click Menu

左ペインの右クリックメニューから、次のコマンドを使用できます。

  • New Rule - 現在選択されているルールタイプの新規ルールを作成します。新しいルールはフォルダツリーに追加され、そのルールタイプのサマリー一覧にも表示されます。ルール名は太字で表示され、新規作成されてまだ「適用」されていないことが区別されます。

新規ルールのスコープおよび制約属性にアクセスするには、フォルダツリーペインでそのルールのエントリをクリックするか、サマリー一覧で該当エントリをダブルクリックします。ダイアログのメイン編集ウィンドウが切り替わり、そのルールのスコープおよび制約属性を定義するためのコントロールにアクセスできるようになります。

新規ルールを追加すると、最初はルールの種類に基づいたデフォルト名が付与されます。たとえば新しいClearanceルールを追加した場合、デフォルト名はClearanceになります。このデフォルト名を変更しないまま同種の新規ルールを追加すると、同じルール名に連番サフィックスが付いた名前(例:Clearance_1Clearance_2など)になります。
特定のルールタイプに新規ルールを作成すると、そのルールには自動的に優先度1(最優先)が割り当てられます。同タイプの他ルールが存在する場合、それらの優先度はそれぞれ1つ分シフト(低下)します。これらはスコープ/制約レベルで明示的に変更していなくても、変更済みとして扱われます。そのため、同タイプの既存ルールはすべて変更状態(太字+アスタリスク)で表示されます。
  • Duplicate Rule - 現在選択されている既存ルールと同一のコピーを素早く作成します。複製ルールは、区別のためにサフィックス(例:_1)が付いた同名で作成されます。定義(スコープ、制約など)は元のルールと同一です。
優先度については、複製ルールは元のルールの次の優先度(1つ下)になります。たとえば元のルールの優先度が1の場合、複製は2になります。
  • Delete Rule - フォルダツリーで現在選択されているルールを削除します。削除されたルール名は、まだ「適用」されていない削除であることを示すため、太字かつ取り消し線で表示されます。
多くのルールタイプでは、新規PCBドキュメント作成時にデフォルトルールが作成されます。同様に、それらのルールタイプの個別ルールをすべて削除すると、デフォルトルールが自動的に再追加されます。
  • Report - 現在定義されているデザインルールのレポートを生成します。フォルダツリーで選択しているエントリに応じて、全ルールカテゴリ、特定カテゴリ、または特定ルールタイプのレポートを作成できます。Report Preview dialogが開き、該当レポートが読み込まれた状態で表示されます。このダイアログでページ/ズームなどの各種コントロールを使ってレポートを確認し、最終的にファイルへエクスポートするか印刷します。
  • Export Rules - よく使うルール定義をファイルにエクスポートします。Choose Design Rule Typeダイアログ(後述)が開きます。 
  • Import Rules - 以前に保存したPCBルールファイルからルール定義をインポートします。Choose Design Rule Typeダイアログ(後述)が開きます。 
インポート時、選択したタイプのルールがすでに存在する場合、インポート前に既存ルールをクリアするオプションが提示されます。Yes をクリックすると、そのタイプの既存ルールはすべて削除され、続いて.rulファイル内のルールに置き換えられます。No をクリックすると既存ルールは保持されます。ただし、既存ルールとインポートするルールの名前が同一の場合、インポートしたルールが既存のものを上書きします。

Main Editing Region

この領域は、左ペインで現在選択されている内容に応じて変化します。2種類の表示があります。

  • Summary Listing - 左ペインでDesign Rulesフォルダ、またはその配下のルールカテゴリ/タイプフォルダが選択されている場合、この領域には、定義済みの全ルール、または選択カテゴリ/タイプの全ルールのサマリー一覧が表示されます。サマリー一覧には次のボタンも用意されています。

  • New Rule - クリックすると、ダイアログのフォルダツリーペインで現在選択されているタイプの新規ルールを作成します。
  • Delete Rule(s) - クリックすると、一覧で現在選択されている特定ルール(複数可)を削除します。削除されたルール名は、まだ適用されていない削除であることを示すため、太字かつ取り消し線で表示されます。
標準的な複数選択操作(Ctrl+clickShift+click)により、一覧内で複数ルールを選択できます。
  • Duplicate Rule - クリックすると、一覧で現在選択されている既存ルールと同一のコピーを素早く作成します。
  • Report - クリックすると、現在表示されている一覧に含まれる全デザインルールのレポートを生成します。Report Preview dialogが開き、レポートが読み込まれた状態で表示されます。このダイアログでページ/ズームなどの各種コントロールを使ってレポートを確認し、最終的にファイルへエクスポートするか印刷します。
この領域の右クリックコンテキストメニューからも、レポート生成コマンドを利用できます。
  • Rule Definition - 左ペインで特定ルールが選択されている場合、この領域にはルールを定義するためのコントロールが表示されます。

  • Rule Scoping Controls - 適用対象(または対象間)となるオブジェクトの観点で、ルールのスコープを決定するためのコントロールを提供します。この領域のコントロールの使用方法については、Rule Scoping Controls セクションを参照してください。
  • Constraints - 編集中のルールタイプに適用される制約を表示します。各種コントロールを使用して、必要に応じてこれらの制約を設定します。
ルールの制約が無効な場合、フォルダツリーとサマリー一覧の両方でルール名が赤色で表示されます。また、このダイアログを閉じようとすると警告メッセージが表示されます。
既存ルール定義への変更は、フォルダツリーペインおよび該当するサマリー一覧の両方で強調表示されます。該当エントリは、ルール名が太字になり、名前の右側にアスタリスクが表示されることで区別されます。

Rule Scoping Controls

設計ルールのスコープを定義するということは、実質的に、そのルールによって管理されるメンバーオブジェクトを定義することを意味します。必要に応じて、用意されているオプションを使用してスコープを設定してください。ルールが単項(Unary)か二項(Binary)かによって、定義するスコープは1つまたは2つになります。

単項の設計ルールでは、単一のルールスコープを定義するためのコントロールが提供されます。Where The First Object Matches領域にあるオプションを使用してください。二項の設計ルールでは、2つ目のルールスコープを定義するためのコントロールも提供されます。Where The Second Object Matches領域にあるオプションを使用してください。

1つのルールスコープを定義する場合でも2つ定義する場合でもコントロールは同一で、詳細は以下のセクションで説明します。

  • Where The Object Matches - 目的のスコープ設定オプションを選択します。
  • Top drop-down field - Net(または Net and Layer)もしくは Layer オプションを使用する場合、このフィールドのドロップダウンには、設計内で定義されているすべてのネット、または現在有効になっているすべてのレイヤーが表示されます。必要なターゲットを選択してください。
  • Bottom drop-down field - Net and Layer オプションを使用する場合、このフィールドのドロップダウンには、設計内で現在有効になっているすべてのレイヤーが表示されます。必要なレイヤーを選択してください。
  • Priorities - クリックして Edit Rule Priorities ダイアログ (下記参照) を開き、同一ルールタイプの複数ルールの優先度を管理できます。
同じタイプのルールは複数設定できます。同一スコープの複数ルールが1つの設計オブジェクトに適用される場合があります。この場合、競合が発生しますが、優先度設定によって解決されます。システムは優先度の高いルールから低いルールへ順に評価し、チェック対象のオブジェクトに対してスコープが一致する最初のルールを採用します。

Choose Design Rule Type Dialog

このダイアログは、ボードに定義されている設計ルールの現在のセットから、.Rul ファイルへインポート/エクスポートするルールタイプを1つ以上指定するために使用します。

必要なルールタイプ(エクスポート/インポート時は複数選択可)を選択し、OK をクリックします。

選択したルールタイプをエクスポートする場合、OK をクリックすると Export Rules to File ダイアログが開き、生成されるルールファイル(*.Rul)の保存先とファイル名を指定できます。選択したルールタイプをインポートする場合、OK をクリックすると Import File ダイアログにアクセスし、必要なルールファイル(*.Rul)を参照して開くことができます。

Edit Rule Priorities Dialog

このダイアログには、選択したルールカテゴリ内でルールの優先度を管理するためのコントロールが用意されています。ルール優先度は、たとえば Design Rule Check を実行する際に、同一タイプの複数ルールが適用される順序を定義します。ルール優先度により、ルールの定義と管理が簡素化されます。基本的な考え方は、広範な要件をカバーする一般ルールを定義し、特定の状況ではそれを個別ルールで上書きする、というものです。 このダイアログは、PCB Editor から PCB Rules and Constraints Editor ダイアログ下部の Priorities ボタンをクリックして開きます。

同一スコープの複数ルールが1つの設計オブジェクトに適用される場合があります。この場合、競合が発生します。すべての競合は優先度設定によって解決されます。システムは優先度の高いルールから低いルールへ順に評価し、チェック対象のオブジェクトに対してスコープ式が一致する最初のルールを採用します。

Options/Controls

  • Rule Type - ドロップダウンを使用して、優先度を管理したい定義済みルールの対象となる具体的なルールタイプを選択します。特定タイプのルールが実際に存在するかどうかに関わらず、すべてのルールタイプが一覧表示される点に注意してください。
初期状態では、このダイアログには PCB Rules and Constraints Editor ダイアログで現在選択されているルールタイプのすべてのルールインスタンスが表示されます。
  • Priority Listing - この領域には、選択したタイプとして現在定義されているすべてのルールの一覧が表示されます。ルールは優先度順に並び、最上位の優先度(1)がリストの先頭に表示されます。各ルールについて、読み取り専用の情報が表示されます。 
  • Increase/Decrease Priority - クリックして、選択した設計ルールの優先度を上げる/下げることができます(該当する場合)。

Applicable Unary/Binary Rules Dialogs

これらのダイアログには、設計空間で選択したオブジェクトにどの単項/二項設計ルールが適用されるかの情報へ素早くアクセスするためのコントロールが含まれています。単項ルールは1つのオブジェクトに適用されます。二項ルールは2つのオブジェクトに適用される、または一方のセット内のオブジェクトから、もう一方のセット内の任意のオブジェクトに対して適用されます。そのため、二項設計ルールには2つのルールスコープがあります。

設計空間に配置された任意の設計オブジェクト上で右クリックし、コンテキストメニューから Applicable Unary Rules または Applicable Binary Rules をクリックします。Applicable Binary Rules を選択した場合は、設計内で2つのオブジェクトを選択するよう求められます。各オブジェクト上に順にカーソルを合わせてクリックするか、Enter を押してください。

選択した2つのオブジェクトに適用される二項ルールが存在しない場合、ダイアログは開きません。

Options/Controls

  • Unary/Binary Rules List - この領域では、照会('interrogated')対象として選択された設計オブジェクトを確認でき、オブジェクトに適用され得る定義済み設計ルールがルールタイプ別に一覧表示されます。各ルールの具体的な制約も表示されます。各ルールの横には green check または red X のいずれかが表示されます。チェックは、同一タイプの適用可能ルールの中で最も優先度が高く、現在適用されているルールであることを示します。同一タイプの低優先度ルールは X が付いて一覧表示され、適用可能ではあるものの最優先ではないため現在は適用されていないことを示します。オブジェクトに適用され得るものの現在無効化されているルールにも X が付き、取り消し線で表示されます。
  • Design Rules - このボタンは、メインリストでルール項目を選択すると使用可能になります。クリックすると PCB Rules and Constraints Editor ダイアログ(上記参照)が開きます。
2つのオブジェクト間にどのルールが適用されるかを見るのではなく、ルールを選んで「そのルールがどのオブジェクトに適用されるか」を確認したい場合は、PCB Rules And Violations panel を使用してください。パネルの Rules 領域で特定のルールをクリックすると、そのルールをフィルタのスコープとしてフィルタリングが適用されます。ルールのスコープに該当する設計オブジェクトのみがフィルタされ、(メインの設計空間での)見た目の結果は、有効になっているハイライトオプション(Mask/Dim/Normal, Select, Zoom)によって決まります。

Design Rules Categories

Electrical Rules

ルーティングルール

マスクルール

プレーンルール

配置ルール

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