Auto-interaktives Routing zum Umgehen von Hindernissen und anderen Polygonen

October 23, 2018

PCB-Routing in 3D mit auto-interaktivem Routing

 

Kein Zweifel: das manuelle Routing von Leiterbahnen kann viel Spaß machen. Es ist eine spannende Herausforderung, das Routing so sauber, knapp und korrekt wie möglich zu gestalten, damit möglichst kurze Leiterbahnen mit optimaler Signalintegrität entstehen. Sobald Sie fertig sind, können Sie wirklich stolz sein, wenn Ihre wohldurchdachten Verbindungen perfekt gelungen und die Differentialpaare punktgenau abgestimmt sind und alles auch noch gut aussieht. Das einzige Problem dabei ist, dass es viel Zeit in Anspruch nimmt, dieses Niveau an Präzision auf manuellem Weg zu erreichen.

 

Moderne PCB-Designsoftware bietet viele Routing-Hilfsmittel, mit denen Sie den Zeitaufwand für Ihr Routing verringern können. Angeboten wird alles von vollwertigen Batch-Autoroutern bis hin zu Tools zum Bereinigen von Leiterbahnen. Eine Anwendung, die sich zu einem wirklich praktischen Hilfsmittel entwickelt hat, ist der auto-interaktive Router, mit dem Sie das Leiterbahnenrouting dirigieren und gleichzeitig von der Geschwindigkeit eines Autorouters profitieren können. Altium Designer verfügt mit seiner Active-Route-Technologie über einen der besten auto-interaktiven Router, der sich außerdem nicht darauf beschränkt, nur beim Umgehen von Hindernissen zu helfen.

Manuelles interaktives Routing

Seit die ersten Leiterplatten entworfen wurden, haben PCB-Designer Leiterbahnen manuell verlegt – zuerst mit Klebeband auf Mylar, inzwischen aber mit fortschrittlicher PCB-Designsoftware und ihrem regelorientierten Design. Da das Routing von Leiterbahnen im Laufe der Zeit komplexer wurde, benötigen PCB-Designer zunehmend automatisierte Werkzeuge für das Routing, um Hindernisse in weniger Zeit umgehen zu können.

 

Wie Sie noch sehen werden, enthält der PCB-Editor von Altium Designer einige Werkzeuge, die dabei helfen können. Als einfaches Beispiel haben wir in einem noch nicht gerouteten Bereich unseres PCB-Designs ein Polygon hinzugefügt, wie Sie unten sehen können.

 

AD18-Screenshot mit Netzen, die mit auto-interaktivem Routing geroutet werden sollen

Mit diesem Bereich unseres noch nicht gerouteten PCB werden wir arbeiten.

 

PCB-Designer sind sehr versiert darin, Leiterbahnen manuell um Hindernisse herum zu führen. Es dauert nur ein wenig, bis man eine Leiterbahn dort hat, wo man sie gern haben will. Um die vier vertikalen Netze auf der rechten Seite im Bild oben zu routen, würden Sie normalerweise jedes einzeln auswählen und dann das Polygon „umfahren“, indem Sie jeden seiner Eckpunkte anklicken.

 

Altium hilft dem Designer in diesem Fall mit einer gewissen Automatisierung in Form einer Routing-Engine. Auf dem Bild unten sehen Sie, wo die Leiterbahn heruntergezogen wurde und wie sie das Hindernis automatisch auf dem kürzesten Weg umgeht. Der Designer muss also nicht mehr jedes im Weg befindliche Polygon, Pad oder andere Hindernis manuell umfahren.

 

AD18-Screenshot des manuellen interaktiven Routings im auto-interaktiven Routing

Die „Hugging“-Funktion in Ihrem interaktiven Router hilft Ihnen beim Umgehen von Hindernissen

 

Im Bild oben sehen Sie das Segment, in dem wir die Leiterbahn einfach zu dem grünen Kreuz hinabgezogen haben. Unser interaktiver Router hat das Hindernis automatisch umgangen und gehorsam darum herum geroutet. Hierfür gibt es in Altium Designer einige Einstellungen für den interaktiven Router. Sie finden diese Einstellungen, indem Sie im Pulldown-Menü „Tools“ „Preferences“ auswählen und dann in der Gruppe „PCB Editor“ auf „Interactive Routing“ klicken.

 

AD18-Screenshot der Routing-Einstellungen beim auto-interaktiven Routing

Die Einstellungen für das interaktive Routing mit Altium Designer

 

Welche Einstellmöglichkeiten es gibt, sehen Sie im Bild oben. Diese Einstellungen sollen Ihnen die Arbeit beim manuellen Routen von Leiterbahnen erleichtern. Das einzige Problem dabei ist, dass sie lediglich beim manuellen Routing einer einzelnen Leiterbahn helfen. Um auch das gleichzeitige Routing mehrerer Leiterbahnen zu vereinfachen, werfen wir als Nächstes einen Blick auf die automatischen interaktiven Routingfunktionen in Active Route von Altium Designer.

Auto-interaktives Routing mit Active Route

Active Route gibt uns die Möglichkeit, den Pfad vorzugeben, auf dem unsere Netze automatisch geroutet werden sollen. Öffnen Sie zunächst das Fenster „PCB ActiveRoute“. Anschließend wählen Sie jene Gruppe von Netzen aus, die Sie routen möchten. In unserem Fall haben wir eine Gruppe mit vier vertikalen Netzen auf der rechten Seite durch Drücken und Halten der ALT-Taste und der linken Maustaste gleichzeitig sowie durch Ziehen des Cursors von rechts nach links über einen Teil dieser vier Netze ausgewählt.

 

Wenn Sie in Altium Designer von links nach rechts ziehen, werden nur Elemente ausgewählt, die vollständig von der Auswahlbox umschlossen sind. Zur Auswahl von Elementen, die die Auswahlbox nur berührt, müssen Sie die Box von rechts nach links aufziehen.

 

Jetzt, da die vier Netze ausgewählt sind, können wir anfangen, mit dem Router zu arbeiten. Weil unser Fenster „Active Route“ bereits geöffnet ist, klicken Sie einfach auf die Schaltfläche „Route Guide“. Sie werden sehen, dass Ihre Netze gebündelt und mit einem Ziel für den Cursor versehen sind, wie die folgende Abbildung zeigt.

 

AD18-Screenshot mit den Einstellungen für das auto-interaktive Routing

Einrichten von Active Route für das automatische interaktive Routing

 

Jetzt digitalisieren Sie den Pfad oder „Fluss“, dem Ihr Routing folgen soll. Als wollten Sie eine einzelne Verbindung manuell routen, klicken Sie einfach auf die Eckpunkte für den Routenpfad  Dieser Pfad muss nicht immer vom Anfang des Routings bis zu seinem Ende reichen. Sie können auch nur eine kurze Strecke angeben, um die Leiterbahnführung um ein Hindernis zu lenken, wie in der Abbildung unten gezeigt.

 

Sie können jederzeit mit der Backspace-Taste das von Ihnen Gezeichnete rückgängig machen, wenn Sie die Richtung ändern wollen. Ebenso können Sie die Auf- und Abwärtspfeile nutzen, um die Leiterbahnbreite des Pfades zu erhöhen oder zu verringern. Hierdurch wird der Platzbedarf für die Gruppe der von Ihnen verlegten Leiterbahnen verändert.

 

AD18-Screenshot mit dem Leitpfad beim auto-interaktiven Routing

Angabe des Leitpfades, den Active Route beim Routing verwenden soll

 

Wenn Sie mit dem Zeichnen Ihres Pfades fertig sind, sehen Sie nach einem Rechtsklick Ihren Pfad mit den ausgewählten Hilfslinien an seinen beiden Enden, wie oben gezeigt. Jetzt sind Sie bereit für das Routing. Klicken Sie im Active-Route-Fenster auf die Schaltfläche „ActiveRoute“ oder benutzen Sie die Tastenkombination Shift + A. Altium Designer hält kurz an und stellt das Routing dann fertig, wie in der Abbildung unten gezeigt.

 

AD18-Screenshot fertiggestellter Routen beim auto-interaktiven Routing

Mit Active Route fertiggestellte Route in Altium Designer

 

Active Route routet das gesamte Netz so weit wie möglich, sogar über den von Ihnen angegebenen Pfad hinaus. Es routet auch die nicht gerouteten Teile eines Netzes zwischen zwei gerouteten Teilen desselben Netzes. Es ist somit auch das ideale Werkzeug zum Vervollständigen eines bereits vorher begonnenen Routings.

Die Vorteile von Active Route von Altium Designer

Einer der großen Vorteile von Active Route ist, dass es Bestandteil der durchgängigen Designumgebung von Altium Designer ist. Somit sind keine komplizierten Konvertierungen oder Datenübertragungen von einem Werkzeug zum anderen notwendig, sondern Sie wählen einfach die Netze aus, die Active Route bearbeiten soll, und drücken auf die Schaltfläche „Go“.

 

Active Route ist mehr als nur ein herkömmlicher Autorouter, sondern es handelt sich hier um einen steuerbaren interaktiven Router, mit dem Sie die ausgewählten Netze in hoher Qualität routen können. Es gibt auch einige Einstellungen, die Sie in Active Route für Ihre Arbeit verwenden können, wenn Sie das möchten. Sie können damit Regeln für die Lagenauswahl festlegen, nachträgliche Anpassungen ermöglichen, konfigurieren, welche Art von Schlangenlinien Active Route bilden darf, und das Pin-Swapping aktivieren.

 

Active Route unterstützt auch angepasste Netzlängen und differentielle Paare. In den meisten Fällen folgt Active Route jedoch den Standarddesignregeln, die Sie bereits für Ihr Layout festgelegt haben. Für einen PCB-Editor ist es wirklich so einfach zu bedienen, wie hier beschrieben.

 

Der Schlüssel zu Ihrem Erfolg mit Active Route liegt darin sich daran zu gewöhnen, diese Funktion im Rahmen Ihrer normalen Routing-Werkzeuge einzusetzen und es nicht als einen komplizierten automatischen Router anzusehen. Das traditionelle Denken bei einem Batch-Autorouter besteht darin, das Design zunächst mit viel Zeitaufwand so vorzubereiten, dass es vom Autorouter möglichst erfolgreich bearbeitet werden kann. Das ist bei Active Route nicht notwendig. Stattdessen bekommen Sie die besten Ergebnisse, wenn Sie es für die üblichen Routing-Aktivitäten verwenden, die manuell ausgeführt normalerweise viel Zeit in Anspruch nehmen würden.

 

Falls Sie Active Route noch nicht benutzen, sollten Sie es unbedingt einmal testen. Ich wette, dass Sie von den Ergebnissen angetan sein werden. Altium Designer verfügt über viele nützliche, in die PCB-Designsoftware integrierte Funktionen, die Ihnen bei sämtlichen Aspekten Ihres Designs helfen. Active Route ist eine dieser Funktionen, mit denen Sie Ihre Arbeit durch Automatisierung produktiver gestalten können, anstatt wie bisher viel Zeit für manuelles Routing aufzuwenden.

 

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Ihnen Altium beim Routing Ihres nächsten PCB-Designs helfen kann?Dann sprechen Sie mit einem Experten von Altium.

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