Сглаживание и повторная трассировка

Улучшение трассировки

Чтобы получить аккуратную трассировку с минимальным количеством углов, в редакторе PCB также предусмотрен инструмент Glossing . Glossing — это сложный набор алгоритмов, разработанных специально для получения более чистой трассировки и входов в площадки, с учетом замысла применимых правил проектирования. Glossing пытается сократить длину пути, а также улучшить форму углов и уменьшить их количество, что обычно приводит к более аккуратной трассировке, созданной из меньшего числа сегментов. Glossing также оставляет перемычки sub-net в исходном виде, а при наличии правил ширины, привязанных к комнатам, изменения ширины на границе соблюдаются. Когда вы перемещаете курсор, задавая новый интерактивный маршрут, вся еще не зафиксированная трассировка также автоматически подвергается glossing.

Движок Glossing также включает команду Retrace Selected. Используйте ее, когда нужно обновить выбранные трассы с учетом изменений, которые вы внесли в настройки правил трассировки. С помощью Retrace можно «утолщить» существующую силовую трассировку или обновить дифференциальную пару под новые настройки ширины и зазора.

• Glossing сосредоточен на улучшении геометрии дорожек, тогда как Retrace предполагает, что общая геометрия удовлетворительна, и фокусируется на соблюдении правил проектирования.
• Glossing сохраняет существующую ширину дорожки и зазор дифференциальной пары, тогда как Retrace изменяет их на Preferred.
• Glossing запускается каждый раз по завершении ActiveRoute если в панели PCB ActiveRoute включена опция Gloss Results.
• Glossing также выполняется во время интерактивной трассировки для всех сегментов дорожек, которые еще не были зафиксированы (все сегменты, размещенные с момента запуска команды Interactive Routing и начала трассировки цепи).

Glossing — улучшение качества трассировки

Редактор PCB включает мощные инструменты для повышения качества существующей трассировки. Каждый раз, когда вы перемещаете курсор, чтобы задать новый путь трассы, вся предлагаемая трассировка автоматически подвергается glossing. Glossing пытается сократить длину пути, а также улучшить форму углов и уменьшить их количество, что обычно приводит к более аккуратной трассировке, созданной из меньшего числа сегментов. Также поддерживается «хорошее» качество стыков трассы с соседними примитивами — без острых или прямых углов, с аккуратными входами в площадки (хотя правила для входа в площадку в настоящее время не соблюдаются). Функция Gloss также поддерживает дифференциальные пары и пытается улучшить долю пары, сбалансированную по длине и расстоянию между проводниками.

У Glossing есть три режима: Off, Weak и Strong. Используйте сочетание клавиш Ctrl+Shift+G, чтобы переключаться между режимами во время интерактивной трассировки или интерактивного сдвига, либо нажмите Tab, чтобы открыть панель Properties и выбрать режим. Помимо текущих настроек Gloss Effort, Glossing также подчиняется следующим параметрам:

• Corner Style
• Hugging Style (во время Interactive Sliding, а также при выполнении команд Gloss Selected или Retrace Selected)
• Miter Ratio
• Min Arc Ratio

Используя эти параметры, Glossing управляет тем, насколько «плотно» формируется угол и как создается криволинейная форма трассы при обходе изогнутого препятствия.

Существующую трассировку можно подвергнуть glossing, выполнив команду Route » Gloss Selected (сочетание: Ctrl+Alt+G). Используйте это в своих интересах для внесения изменений в проект, например для преобразования фасок (mitered corners) в дуги, настроив Corner Style перед запуском команды. После выполнения команды инструмент по сути модифицирует выбранную и уже проложенную дорожку, сохраняя ее концы на месте и используя сегменты стандартных направлений (углы, кратные 45 градусам).

Для нескольких трасс/пар инструмент пытается выпрямить каждую из них после того, как мешающие уже были обработаны glossing. Однако в некоторых случаях это не удается, поскольку инструмент также стремится минимизировать затраты времени. Если после glossing пучка трасс остается не обработанная трасса, запустите команду glossing еще раз.

Существующую трассировку также можно перетрассировать (Retrace) (Route » Retrace Selected). Retrace предполагает, что общая геометрия удовлетворительна, и вместо этого фокусируется на проверке соответствия трассировки правилам проектирования. Если Gloss сохраняет существующую ширину дорожки и зазор пары, то Retrace изменяет их на Preferred. Retrace — отличный инструмент, когда изменилось правило проектирования и это изменение нужно применить к уже существующей трассировке.

Сводка поведения Glossing

Итого:

• Можно использовать гибкие подходы к выбору, поддерживается частичный glossing проложенной цепи:
  • Чтобы выполнить glossing только участка проложенной цепи, можно выбрать сегмент дорожки на каждом конце участка или выбрать вывод (pin) либо переходное отверстие (via), чтобы обозначить конец нужного участка.
• Glossing пытается исправлять опасные входы в площадки:
  • Gloss не всегда автоматически соблюдает SMT-правила (SMD Entry & SMD To Corner), если обнаруживает, что они провоцируют ненужные «ступеньки» и обходные маршруты.
  • Если SMT-правила присутствуют, движок glossing пытается распознавать опасные ситуации, например потенциальное образование перемычек припоя, и корректирует свое поведение с учетом этих правил.
  • Чтобы это работало, опция Corner в правиле SMD Entry должна быть отключена, а правило SMD To Corner должно иметь подходящую настройку.
  • Отклонения от правил: Gloss сохранит ортогональность сегмента дорожки относительно края площадки, с которого выполняется выход, но не обязательно сохранит его центрирование по этому краю. Gloss также позволит сегменту дорожки выходить со стороны площадки, если удается удовлетворить расстояние SMD to Corner и другие применимые правила.
• Glossing дифференциальных пар:
  • При применении к трассам дифференциальной пары инструмент распознает «застегнутые» (zipped) участки — где проводники пары уже находятся друг от друга на заданном зазоре диффпары. Его цель — zip-up пару, сокращая длины «расстегнутых» (unzipped) участков. Соответствующие расстегнутые участки с противоположных сторон по возможности делаются равными по длине, но Gloss НЕ добавляет меандры на более короткую сторону пары. Glossing применяется к каждому расстегнутому и застегнутому участку, стараясь сделать его коротким и плавным, но без ущерба параллельности трассировки и балансу длины. Если баланс длины не достигается естественным образом, пара остается несбалансированной.
  • Особое внимание уделяется входам в площадки дифференциальных пар для улучшения их качества, но Gloss не пытается выровнять длины входных участков.
  • Когда трассы дифференциальной пары пересекают границу комнаты и меняют ширину, Gloss отдает предпочтение синхронному изменению ширины обоих проводников пары. Это означает, что он не меняет ширину/зазор обеих трасс прямо на границе; вместо этого он фокусируется на сохранении согласованности пары, чтобы при изменении ширины оно происходило у обоих сегментов одновременно. Поэтому если трассировка входит в комнату под углом, одна трасса в паре изменит ширину на границе комнаты, а вторая — в точке рядом с первой трассой, show image.

  • При glossing дифференциальной пары Gloss будет пытаться применить зазор Preferred, где это возможно:

    • Если диффпара была проложена с зазором, отличным от значения Preferred в правиле Diff Pair Routing, Gloss попытается изменить его на Preferred.
    • Однако при необходимости он будет уменьшать зазор, чтобы обеспечить проход без нарушений DRC в тесных зонах и сбалансированные входы в площадки на концах.
    • Это поведение применяется к zipped участку пары (где стороны находятся друг от друга на расстоянии Max Gap или меньше).
    • Ограничение: Gloss не обрабатывает неоправданно большое значение Max Gap.
• Поддержка Subnet Jumpers:
  • Gloss рассматривает дорожки Subnet Jumper как фиксированные.
• Поддержка правил, привязанных к комнатам:
  • Gloss соблюдает правила Clearance и Diff Pair Routing, ограниченные комнатами.
  • Gloss позволяет трассе менять ширину при входе в комнату; он пытается сохранить исходные ширины, используемые как вне комнаты, так и внутри нее.
  • Если на границе комнаты есть изменение ширины, Gloss сохранит это изменение.
• Исключения:
  • Чтобы исключить трассы из glossing или retracing, заблокируйте сегменты дорожек.
  • Дуги в настоящее время не подвергаются glossing.
  • Дорожки с углами, не кратными 45 градусам, не подвергаются glossing; предполагается, что они размещены намеренно для удовлетворения требований проекта.
• Обратная связь:
  • Информация о команде и ходе выполнения отображается в строке состояния.
  • Сообщения Info и Warning отображаются на панели Messages. Подробности приведены в разделе Information and Warnings ниже.

Параметры, управляющие поведением глоссирования при интерактивной трассировке

Усилие глоссирования (проложенное)

Насколько интенсивно выполняется глоссирование трассы, определяется текущей настройкой Gloss Effort (Routed). Задайте этот параметр на странице Interactive Routing диалога Preferences или используйте сочетания клавиш Ctrl+Shift+G, чтобы циклически переключаться между тремя режимами. Текущая настройка отображается в строке состояния – show image.

• Off - В этом режиме глоссирование фактически отключено. Однако обратите внимание, что после выполнения трассировки/перетаскивания всё равно запускается очистка, чтобы устранить, например, перекрывающиеся сегменты дорожек. Обычно этот режим полезен на завершающем этапе разводки платы, когда требуется максимальная точность тонкой подстройки (например, при ручном перетаскивании дорожек, очистке входов в площадки и т. п.).
• Weak - В этом режиме применяется низкий уровень глоссирования: Interactive Router учитывает только те дорожки, которые напрямую подключены к дорожкам, которые вы сейчас трассируете, или находятся в их области (либо дорожки/переходные отверстия, которые перетаскиваются). Этот режим обычно полезен для тонкой подстройки топологии дорожек или при работе с критичными цепями.
• Strong - В этом режиме применяется высокий уровень глоссирования с сильным акцентом на кратчайший путь. Обычно этот режим полезен на ранних этапах процесса разводки, когда цель — быстро протрассировать значительную часть платы.

Усилие глоссирования (соседние)

Gloss Effort (Neighbor) настраивает объём глоссирования, применяемого к соседним трассам, на которые влияет текущая интерактивная трассировка или сдвиг. Также имеет три настройки: Off, Weak и Strong.

Стиль «обтекания» (Hugging Style)

Этот параметр определяет, как должны формироваться углы во время глоссирования. Глоссирование применяется ко всем сегментам дорожек, на которые влияет текущее действие редактирования, поэтому может затрагивать и окружающие дорожки. Например, при интерактивной трассировке или интерактивном сдвиге в режиме push глоссированию подвергаются и сдвигаемые дорожки, и дорожки, которые «выталкиваются», в соответствии с текущей настройкой Hugging Style.

• 45 Degree - всегда использовать прямые ортогональные/диагональные сегменты для формирования углов (используйте этот режим для традиционного ортогонального/диагонального поведения трассировки).
• Mixed - использовать прямые сегменты дорожек, когда перемещаемые/выталкиваемые объекты прямые; использовать дуги, когда они криволинейные.
• Rounded - использовать дуги в каждой вершине, подвергаемой глоссированию. Используйте этот режим для «змейки» (snake routing), а также для применения дуг + трассировки под любым углом при глоссировании (во время интерактивной трассировки и ручного глоссирования).

Минимальное отношение дуги (Minimum Arc Ratio)

Minimum Arc Ratio применяется при интерактивной трассировке под любым углом, а также при интерактивном сдвиге со стилем Mixed Hugging Style. Это отношение используется для определения минимально допустимого радиуса дуги: когда радиус дуги становится меньше этого минимума, дуга заменяется сегментами дорожки, где:

Min Arc Radius = Min Arc Ratio x Arc Width

Коэффициент усечения (Miter Ratio)

Miter Ratio управляет минимальной «плотностью» угла. Miter Ratio, умноженный на текущую ширину дорожки, равен расстоянию между стенками самой «тесной» U-образной формы, которую можно проложить при данном коэффициенте. Подробнее о углах с усечением (Mitered Corners).

Стабильность входа в площадку (Pad Entry Stability)

Ползунок Pad Entry Stability защищает центрированные входы в площадки. Он действует во время глоссирования, чтобы защитить уже центрированный вход (выход) в площадку; он не пытается повторно центрировать уже существующий смещённый относительно центра вход в площадку.

• 0 (Off) = без защиты
• 10 (Max) = максимальная защита

Демонстрация функции Pad Entry Stability.

Иными словами, этот параметр сообщает движку глоссирования, насколько близко угол трассировки должен находиться к краю площадки, чтобы было разрешено сместить вход в площадку в сторону.

Выполнение глоссирования

Инструмент глоссирования запускается:

• On selected routing - выбором команды Route » Gloss Selected в меню или нажатием сочетаний клавиш Ctrl+Alt+G.
• After ActiveRoute - включением опции Gloss Results на панели PCB ActiveRoute.
• During Interactive Routing - в соответствии с текущими настройками глоссирования, заданными в диалоге Preferences или в режиме Interactive Routing mode панели Properties.
• During Interactive Sliding - в соответствии с текущими настройками глоссирования, заданными в диалоге Preferences или в режиме Interactive Sliding mode панели Properties.

Retrace — изменение свойств существующей трассировки

Одна из типичных задач, с которой сталкивается разработчик платы, — необходимость изменить свойства уже существующей трассировки. Возможно, нужно изменить ширину дорожек из‑за изменения требований к проекту, или пришлось изменить стек слоёв, поэтому ширины и зазоры импеданс-контролируемой трассировки нужно скорректировать под обновлённые требования по импедансу.

В интерактивном движке трассировки есть функция, специально разработанная для решения этой задачи, — Retrace. Функция Retrace предполагает, что общая геометрия трассировки вас устраивает, и вместо этого сосредотачивается на проверке и обновлении трассировки в соответствии с текущими настройками правил проектирования. С Retrace вы можете «утолщить» существующую силовую трассировку или обновить дифференциальную пару под новые значения ширины и зазора.

Retrace работает ровно так, как следует из названия: проходит вдоль выбранных трасс и обновляет их в соответствии с текущими спецификациями правил. Поскольку это выполняется на уровне отдельной цепи (net) или пары, инструмент будет пытаться сохранять зазоры, но не сможет «раздвигать» окружающие трассы, если требуется больше места. В такой ситуации обновления правил применяются только к тем сегментам трассы, которые не создают нарушения.

Выберите нужные цепи (net) и выполните команду Retrace Selected из меню Route.

Пример использования Retrace для изменения углов трассировки на скруглённые дугами.

Примечания по Retrace:

• Retrace применяется к текущим выбранным дорожкам/дугам. Простой способ выбрать трассировку — выделить один сегмент в цепи, затем нажать Tab, чтобы выбрать все соприкасающиеся сегменты дорожек на этом слое. Если трассировка проходит по нескольким слоям, нажмите Tab второй раз, чтобы выбрать трассировку на других слоях.
• Команда Retrace следует существующему пути трассы, уделяя внимание соблюдению правил, а не кратчайшему пути или минимальному числу углов.
• Retrace не разместит сегмент дорожки/дуги, который создаёт нарушение. Если дорожка/дуга предпочтительной ширины не помещается, используется наибольшая ширина, не создающая нарушения.
• Retrace не изменяет переходные отверстия (vias) в соответствии с изменениями правила проектирования Routing Via Style.
• Retrace подчиняется текущим настройкам, заданным в PCB Editor - Gloss And Retrace диалога Preferences или на панели Gloss And Retrace. См. раздел Options that Control Glossing and Rerouting Behavior on Selected Routing, чтобы узнать больше.

Сводка поведения Retrace

Подведём итог:

• Retrace похож на Gloss (и использует тот же движок внутри). Отличия:
  • Gloss сохраняет ширину; Retrace изменяет её на значение, определённое выбранным режимом правила ширины.
  • Gloss даёт максимально короткий результат, часто радикально отклоняясь от исходного; Retrace приблизительно следует исходному.
• Используйте те же принципы выделения, что и для Gloss, чтобы выбрать трассы для Retrace.
• Используйте Retrace, чтобы обновить выделение и применить соответствующее предпочтительное правило Width.
• Изменяет выбранные трассы по мере необходимости, чтобы избежать углов и входов в площадки низкого качества, сохраняя общую геометрию трассы.
• Используйте Retrace, чтобы обновить зазор дифференциальной пары:
  • Обновит участок zipped пары (где стороны находятся на расстоянии Max Gap или меньше друг от друга), изменив зазор на Preferred.
  • Чтобы уменьшить зазор в уже проложенной паре, измените правило Diff Pair Routing так, чтобы Preferred Gap был желаемым зазором, а Max Gap — старым значением Preferred Gap, затем запустите Retrace. Важно: Retrace не обрабатывает необоснованно большой Max Gap.
  • Retrace также можно использовать для увеличения зазора в проложенной паре; задайте параметр Preferred Gap в правиле Diff Pair Routing на требуемое значение.
  • Примечание: если новые значения Preferred больше текущей ширины/зазора, Retrace может не достичь цели, не создав нарушений. В таких случаях он будет использовать меньшие значения, чтобы избежать нарушений. Проталкивание препятствий не выполняется.
• Исключения:
  • Retrace требует, чтобы оба конца выбранной трассировки были подключены к площадке (pad) или переходному отверстию (via); он не работает с «висящими» (dangling) трассами.
• Обратная связь:
  • Информация о команде и ходе выполнения отображается в строке состояния (Status bar).
  • Сообщения Info и Warning отображаются на панели Messages. Подробности приведены в разделе Information and Warnings ниже.

Выполнение Retrace

Инструмент retrace доступен в PCB Editor через выбор команды Route » Retrace Selected в главном меню.

Параметры, управляющие поведением Glossing и Retracing для выбранной трассировки

Страница PCB Editor – Gloss And Retrace диалога Preferences и панель Gloss And Retrace предоставляют множество настроек, относящихся к функциональности Gloss Selected и Retrace Selected в рабочем пространстве проектирования PCB.

Параметры Gloss & Retrace

• Hugging Style – управляет тем, как должны обрабатываться формы углов при glossing или retracing.
  • 45 Degree – всегда использовать прямые ортогональные/диагональные сегменты для формирования углов при glossing или retracing (используйте этот режим для традиционного ортогонального/диагонального поведения трассировки).
  • Rounded – использовать дуги в каждой вершине, задействованной в glossing или retracing. Используйте этот режим, чтобы применять дуги + трассы под любым углом при glossing или retracing.
• Avoid polygons – если этот параметр включен, существующие полигоны будут учитываться при выполнении команды Gloss Selected или Retrace Selected. Если параметр отключен, существующие полигоны будут игнорироваться (трассировка пройдет поверх), после чего затронутые полигоны можно перепролить (repour).
• Avoid rooms – если этот параметр включен, существующие комнаты (rooms) будут учитываться при выполнении команды Gloss Selected или Retrace Selected. Если в проекте определена комната, ограниченная требованиями к ширине трассировки, и трассировка, подлежащая gloss/retrace, не пересекает эту комнату, то при включенном параметре результирующая трассировка также не пересечет эту комнату. Если параметр отключен, трассировка будет проходить через существующие комнаты, а ширина, используемая внутри таких комнат, будет определяться ограничениями правила, основанного на комнате (room-based rule).
• Pad Entry Stability – защищает центрированные входы в площадки (pad entries). Введите желаемый уровень (в preferences) или используйте ползунок (в panel), чтобы настроить уровень защиты. '0'/'Off' не дает защиты; '10'/'Max' дает максимальную защиту. Этот параметр применим/доступен только когда для Hugging Style выбран параметр 45 Degree.
• Miter Ratio – управляет минимальной «плотностью» угла. Miter Ratio, умноженный на текущую ширину дорожки, равен расстоянию между стенками самой «тесной» U-образной формы, которую можно проложить при данном коэффициенте. Введите положительное значение, большее или равное нулю.

Параметры Gloss

• Effort – выберите желаемый уровень gloss из следующих вариантов:
  • Weak – в этом режиме применяется низкий уровень glossing. Обычно он полезен для тонкой подстройки разводки дорожек или при работе с критичными трассами.
  • Strong – в этом режиме применяется высокий уровень glossing с сильным акцентом на кратчайший путь. Обычно он полезен на ранних этапах компоновки, когда цель — быстро проложить значительную часть платы.

Параметры Retrace

• Set Width – используйте выпадающий список, чтобы выбрать один из вариантов ширины на основе правил (Min / Max / Preferred) применимого правила проектирования Width или Differential Pairs Routing при выполнении команды Retrace Selected, либо выберите ширину Current дорожек для retrace. Также можно напрямую ввести желаемое пользовательское значение ширины в поле.
• Set Diff Pair Gap – используйте выпадающий список, чтобы выбрать один из вариантов зазора на основе правил (Min / Max / Preferred) применимого правила проектирования Differential Pairs Routing при выполнении команды Retrace Selected, либо выберите зазор Current между дорожками дифференциальной пары для retrace. Также можно напрямую ввести желаемое пользовательское значение зазора в поле. Обратите внимание: этот параметр доступен только когда для Hugging Style выбран параметр 45 Degree. 

• Preserve route path – включите, чтобы сохранять точную геометрию трассы при Retrace. Когда этот параметр включен, алгоритмы Retrace не будут изменять осевую линию (centerline) трассы. Дорожки могут менять ширину и разбиваться на сегменты разной ширины, но траектория не будет изменена.

  • Этот параметр сузит дорожку, чтобы избежать нарушения DRC, тогда как при отключенном параметре возможно немного сместить трассу.
  • Этот параметр не устраняет дефекты, существовавшие до retrace, или созданные при расширении трассы.
  • Этот параметр работает только для одиночных (single-ended) трасс, поскольку сохранить путь для дифференциальных пар невозможно, не нарушив пару. При retrace дифференциальной пары ее путь будет изменен при необходимости независимо от состояния параметра.

Сообщения Information и Warning

См. также

• Трассировка PCB (родительская страница)
• Интерактивная трассировка
• ActiveRoute
• Топологическая автотрассировка
• Трассировка дифференциальных пар
• Трассировка с контролируемым импедансом
• Согласование длины