Трасування друкованих плат

Трасування з'єднань є, як правило, заключним етапом конструкторського проєктування РЕА і полягає у визначенні топології та геометрії провідників, що з'єднують контакти елементів проєктованого пристрою.

Задача трасування є складною комбінаторною задачею — однією з найбільш трудомістких в загальній проблемі автоматизації проєктування РЕА. Це пов'язано з кількома факторами, зокрема з різноманіттям способів конструктивно-технологічної реалізації з'єднань, для кожного з яких при алгоритмічному вирішенні задачі застосовуються специфічні критерії оптимізації і обмеження. З математичної точки зору задача трасування — оптимізаційна задача, що полягає у виборі раціонального рішення з величезної кількості можливих варіантів рішень.

Кількість можливих варіантів рішень в задачах трасування така, що навіть для відносно нескладних систем вирішення задачі трасування шляхом перебору всіх можливих варіантів з'єднань неможлива. Саме тому представляють інтерес методи трасування, які відшукують не найкращий варіант трасування (що потребувало б гарантованого перебору та оцінки всіх варіантів), а раціональний варіант, який незначно поступається оптимальному, але може бути знайдений за відносно невеликий час.

Основна задача трасування формулюється в такий спосіб: за заданою схемою з'єднань прокласти необхідні провідники на площині (платі, кристалі і т.п.) таким чином, щоб досягти зазначеного критерію якості трасування з урахуванням заздалегідь заданих обмежень. Основними є обмеження на ширину провідників і мінімальні відстані між ними.

Вихідною інформацією для рішення задачі трасування є список ланцюгів, параметри конструкції елементів і комутаційного поля, а також дані про розміщення елементів. Представлення цільової функції часто виконують в адитивній або мультиплікативній форму функції оцінки, наприклад такого вигляду:

${\displaystyle F=\sum _{i=1}^{p}\lambda _{i}f_{i}}$,

де ${\displaystyle F}$ — адитивний критерій; ${\displaystyle \lambda _{i}}$ — ваговий коефіцієнт; ${\displaystyle f_{i}}$ — частковий критерій; ${\displaystyle p}$ — число часткових критеріїв.

Обмеженнями задачі трасування можуть бути:

• Відсоток реалізованих сполук та кількість перетинів провідників (нереалізовані з'єднання потребують додаткових перемичок або збільшення шарів розведення доріжок друкованої плати).
• Сумарна довжина провідників (більша довжина характеризується більшою чутливістю до внутрішніх та зовнішніх завад).
• Число монтажних шарів (збільшення шарів призводить до збільшення вартості виробництва РЕА).
• Число міжшарових переходів.
• Рівномірність розподілу провідників (в тому числі — сигнальні лінії диференціальних підсилювачів).
• Обмеження на прокладання доріжок через окремі області друкованої плати, наприклад:
  • для відокремлення областей високої («гарячої») та низької («холодної») напруги
  • для відокремлення аналогової та імпульсної частин
  • для відокремлення сигнальних та силових частин
• Мінімальна область трасування

та інші.

Часто ці критерії є взаємовиключними, тому оцінка якості трасування ведеться за пріоритетними критеріями за рахунок зменшення оцінки за іншими критеріями.