PCB 설계가 처음 임-왜 자동 배치 구성 요소가 존재하지 않습니까?

내가 본 회로 설계 소프트웨어에는 PCB에서 트레이스 등을 자동으로 라우팅하는 기능이 있습니다.
그러나이 소프트웨어가 PCB에 자동으로 부품을 배치 할 수있는 기능이없는 이유는 무엇입니까?
자동화하기에는 너무 복잡합니까?

최근에 일부 PCB를 설계하고 있으며 최종 제품에 자동 배치 장치 나 자동 라우터를 사용하지 않는 것이 좋습니다. (Proteus에는 자동 배치기가 있습니다.)

우선-소프트웨어는 자동 배치 또는 자동 라우팅과 관련하여 지렁이처럼 지능적입니다. 다시 말해 감자처럼 멍청하다.

자동 라우팅은 어떤 배치가 더 나은 트레이스 패턴을 얻을 수 있는지 알지 못하므로 효율적인 설계를 할뿐만 아니라 회로의 노이즈를 최소화 할 수 있습니다. 마찬가지로 자동 라우팅은 구성 요소를 왼쪽이나 오른쪽으로 약간 이동하면 트랙을 더 나은 방법으로 라우팅 할 수 있다는 것을 모릅니다. 이 도구는 회로에 따라 올바른 디자인을 제공합니다. 그러나 실제 성능에 관해서는 상황이 다릅니다.
예를 들면 다음과 같습니다.

• 디커플링 커패시터는 IC와 물리적으로 가까워 야합니다.
• 최소 밀폐 면적의 루프가 있어야합니다.
• 접지면은 가능한 한 단단해야합니다.
• 크리스털 발진기 등에 간섭 신호가 가해져서는 안됩니다.

귀하의 소프트웨어는 이러한 개념을 회로도에 언급하지 않았기 때문에 이러한 개념을 존중하지 않습니다. PCB를 제조했을 때만 알 수 있으며 항상 예상대로 작동하지 않습니다. 나는 그것이 작동하지 않는다고 말하고 있지 않다. 90 %의 시간 동안 작동 할 수도 있지만 10 %도 고려해야합니다.

내 제안은 PCB 설계 개념을 배우고 스스로 배치하고 라우팅하는 것이 좋습니다. 포럼에 회로도 및 보드 레이아웃을 언제든지 게시 할 수 있으며 전문가가 의견 / 제안을 제공합니다.

내 라우터에는 장소가 있으며 "방"을 지원합니다. 그러면 회로도에서 영역을 그리고 "실"에 부품을 할당 할 수 있습니다. 자동 배치기는 부품이 지정된 방에 그룹화됩니다. 이 커넥터에 대한 지원도이 위치로 이동해야합니다. 시뮬레이션 결과에 따라 자동 분리 배치 및 부품 선택 / 최적화를 수행 할 수있는 도구도 있습니다. 그것은 저렴하지는 않지만 :) 작동합니다.

자동 배치기는 모든 것을 함께 배치하여 약간의 시간을 절약 할 수 있습니다. 그러나 나는 여전히 장소 모드에서 회로도를 레이아웃으로 교차 프로빙하는 것을 선호합니다.

자동 라우터와 마찬가지로 제약 조건 측면에서 무엇을 사용하고 얼마나 잘 사용할 수 있는지 알 수 있습니다. 제대로 제한하지 않고 자동 라우터를 사용하려고하면 어디에서나 라우팅됩니다. 올바르게 설정하면 일치하는 긴 DDR 섹션을 올바르게 라우팅하는 데 사용됩니다. 훨씬 크고 밀도가 높은 보드에서는 거의 필요하며 속도가 필요한 레이아웃 서비스 샵에 대한 요구 사항입니다. 그러나 이러한 일들은 1 년에 몇 개의 작은 보드 만하는 사람에게는 가치가 없을 수도 있습니다.

고려 하지 않은 한 가지는 회로도에 보드를 올바르게 배치하기에 충분한 정보가 포함되어 있지 않다는 것 입니다.

기본적으로 PCB 레이아웃은 부품 당 수십 개의 레이아웃 요구 사항에 대한 고려 및 조정이 필요 하지만 회로도에는 그 중 어느 것도 정리되어 있지 않습니다. 바이 패스 커패시터 만 고려하십시오. 자동화 된 시스템이 각 구성 요소에 대한 바이 패스 커패시터를 올바르게 배치하려면 두 노드 사이의 트레이스가 특정 길이보다 작아야한다는 오토 라우터를 지시하는 회로도에 추가 지시문이 있어야합니다.
아마도 다양한 네트에 대한 길이 최소화 의 우선 순위 , 차동 페어 / 제어 임피던스, 가드 트레이스 (필요한 경우) 등을 지정하기 위해 길이 최소화 의 우선 순위 를 인코딩하려면 추가 지시문이 필요할 것입니다 .
기본적으로 배치를 구동하는 많은 추가 변수가 회로도 / 가장 비좁은 문서에서 일반적으로 전혀 인코딩되지 않습니다.

또한 위의 모든 디자인 제약 조건이 있다고 가정하더라도 공통 레이아웃에 대한 문제 공간의 크기는 엄청납니다 . 모든 입력이 다른 모든 비선형 효과를 갖는 수천 개의 입력으로 방정식을 푸는 것과 같습니다. 사실상, 문제는 무차별 대입 관점에서 완전히 다루기 힘들다. 따라서 모든 솔루션에는 고유 한 복잡성을 갖는 일종의 휴리스틱 메커니즘이 포함되어야합니다.

사실, 더 나은 자동 라우터가 없는 주된 이유는 시장이 없기 때문입니다. EDA 시장은 다른 많은 틈새 시장, 특수 목적 소프트웨어 시장에 비해 상대적으로 규모가 작으며 최고의 오토 라우터조차도 실제 사람이 실제 레이아웃에 접근하지 못합니다.

특히 지루한 레이아웃 중에는 일반적으로 벡터 필드와 시뮬레이션 어닐링으로 무언가를 수행하여 내 자신의 자동 라우터를 설계하려는 환상이 있지만, 심지어 최적의 레이아웃보다는 로컬 최적에 접근합니다.

1974-1975 년에 Honeywell의 디자인 자동화 부서에서 근무했습니다. 그 이후로는 문제가 변경되지 않았습니다.

1. 계산적으로 최적화하는 것은 불가능합니다. 대부분의 전역 최적화 문제와 마찬가지로 NP-Complete이므로 계산의 복잡성이 엄청나게 빠르게 증가합니다. 1 조 (또는 더 나쁘게) 동안 기다릴 수 없으므로 최적의 솔루션을 찾기가 불가능한 것으로 간주 할 수 있습니다.
2. 프로그램에서 최적화하려는 것이 확실하지 않습니다. 회로 구성 모델에 따른 논리적 그룹? 추적 길이? 보드 지역? 기생 커플 링? 전파 지연? 열 소산 (최대 온도)? 고전력 섹션에서 온도에 민감한 구성품에 이르는 열 블리드? RF 방출? 소음? 기계적 특성 (예 : 기계적 지지대 근처에 더 큰 구성 요소 배치? 사람의 손가락보다 내장 커넥터를 더 가깝게 배치하지 않는 것과 같은 서비스 특성? 커넥터 위치와 같은 외부 제약 조건 또는 사용 가능한 공간 내에 맞춤 ( 케이스, 팬 등)

이와 같은 문제를 해결하기위한 AI 기반 접근 방식이 있습니다. 그러나 어떤 시점에서 디자이너는 작업을 시도하고 관심있는 설계 기준에 대해 소프트웨어로부터 피드백을받는 것이 더 쉽습니다. AI 소프트웨어에 알면 모든 것을 끝없이 감사 할 수 있습니다. 궁극적으로 소프트웨어는 귀하, 디자이너 및 귀하의 트레이드 오프를 만족시켜야합니다.

이 작업을 수행하는 가장 좋은 방법은 디자이너가 최종 결정을 내릴 때 디자이너와 소프트웨어 간의 협업으로 보는 것입니다. 이 소프트웨어는 속성에 대한 정보를 제공하고 관심 속성을 개선하는 방법을 제안하고 변경의 결과를 탐색하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

그러나 인간이 결과를보고 돌보는 한 완전 자동화 된 레이아웃을 절대로 보지 못할 것으로 예상합니다.

내 소프트웨어에는 배치기가 있습니다. 나는 어떻게 될지보기 위해 한 번만 실행했습니다. 보드를 통해 으르렁 거리며 모든 구성 요소를 얻었습니다. 내가 그것을 보았을 때, 부품은 어디에나 있었다. IC는 한쪽 구석에 있고 분리 캡은 다른 쪽 구석에있었습니다. 중요한 경로는 보드를 가로 질러 앞뒤로 움직입니다.

내 요점은 배치가 레이아웃에서 가장 어려운 부분이라는 것입니다. 먼저 기계적 제약이 있습니다. ME / 산업 디자이너는 커넥터 / 스위치 / 포트 / LED / 기타 외부 인터페이스 구성 요소가 보드에서 특정 지점으로 떨어지기를 원합니다. 인클로저 내부의 특정 영역에 맞지 않는 일부 구성 요소가있을 수 있습니다. 절연을 위해 일정한 간격을 유지해야하는 회로 부분이있을 수 있습니다.

이러한 요소 중 일부를 처리하도록 소프트웨어를 구성 할 수는 있지만 결코 좋은 일을하거나 인간이 할 수있는 방식으로 문제를 시각적으로 볼 수는 없습니다. 완벽한 세상에서 배치를 올바르게하고 전원, 접지 및 중요 경로 라우팅을 수행하면 자동 라우터를 빠르게 통과하여 레이아웃을 완료 할 수 있습니다.

나는 전에 자동 배치기를 사용했으며 실제로 바위 더미처럼 바보입니다. 당신이 그것들을 쓸데없이 사용할 수있는 유일한 것은 발자국 더미를 모두 같은 장소에있는 당신의 보드로 가져온 것입니다; 다른 것은 단순히 너무 많이 묻습니다.