Warum das autointeraktive Routing im PCB-Design kein PCB-Autorouter ist

September 18, 2018

Bilder einer AT-6 im Flug
Editorial credit: Santiparp Wattanaporn / Shutterstock.com

 

Vor einer Weile bekam ich einen Flug in einer AT-6 geschenkt, einem legendären Flugzeug aus dem Zweiten Weltkrieg, das zur Ausbildung von Kampfpiloten diente. Für einen Luftfahrtbegeisterten hätte es kein besseres Geschenk geben können, und so verbrachte ich die nächsten fünf Monate in gespannter Erwartung. Endlich war der Tag gekommen und ich hätte nicht glücklicher sein können, als wir in den blauen Himmel aufstiegen. Dann führte der Pilot eine 360°-Drehung um die Längsachse durch und vorbei war es mit meinen Top-Gun-Erwartungen. Den Rest des Fluges verbrachte ich mit einer Tüte vor meinem Gesicht. Ich war unsagbar enttäuscht darüber, dass ich offensichtlich nicht den richtigen Magen für Hochgeschwindigkeits-Akrobatik habe.

 

Die gleiche Art von Enttäuschung empfand ich, als ich das erste Mal einen Autorouter für ein PCB-Design verwendete. Ich erwartete, dass der Autorouter mein Design mit der gleichen Kompetenz routen würde, wie ich es machen würde. Mein Design sah jedoch furchtbar aus, als es aus dem Autorouter kam. Zwar hatte der Autorouter das Routing fertiggestellt, aber ich brauchte Stunden oder gar Tage für die manuelle Bereinigung, damit ich ein vorzeigbares Design erhielt.

 

Seit einiger Zeit macht es die autointeraktive Routing-Technologie jedoch möglich, die Leistungsfähigkeit des automatischen Routings zu nutzen und diese dem Designer für seine Arbeit zur Verfügung zu stellen. Das autointeraktive Routing unterscheidet sich vom Autorouting und ist ihm in vielerlei Hinsicht sogar überlegen. Bevor wir auf die Vorteile des autointeraktiven Routings eingehen, sollten wir uns die grundlegenden Unterschiede zwischen einem Autorouter und einem autointeraktivem Router ansehen.

Worin liegt der Unterschied zwischen autointeraktiven Routern und PCB-Autoroutern?

Trotz der Ähnlichkeit der Bezeichnungen sind Autorouter und autointeraktive Router in Wirklichkeit so unterschiedlich wie Tag und Nacht. Beide sind Routing-Engines, aber der Autorouter versucht, für Sie zu denken, während beim autointeraktiven Router allein Sie die Verantwortung tragen.

 

Autorouter gibt es schon seit langem als eigenständige Anwendungen. Obwohl sie jetzt an die PCB-Layout-Software angebunden sind, brauchen Autorouter nach wie vor ihre eigenen Entwurfsregeln, damit sie ihre Aufgaben erfüllen können. Diese Regeln können manuell erstellt oder aus der Layout-Software importiert werden. Einmal gestartet, versucht der Autorouter die Pfade aller aktivierten Netze im Design zu vervollständigen. Er führt mit diesen Pfaden eine Reihe von Arbeitsgängen mit voreingestellten Bedingungen für verschiedene Routing-Strategien durch. Ist dies abgeschlossen, importiert der Designer die Informationen zu den im Autorouting entstandenen Bahnen zurück in die Layout-Anwendung, wo das bestehende Routing ersetzt wird. Der Umfang des nutzbaren Routings, das mit dem Autorouter erzeugt wurde, hängt völlig von den Einstellungen ab, die der Designer vorgenommen hat. Die Ergebnisse sehen allerdings vielleicht nicht so aus wie von Ihnen erwartet.

 

Im Gegensatz dazu hängt der Erfolg des autointeraktiven Routers nicht von zusätzlichen Einstellungen ab, die der Designer gemacht hat. Da der autointeraktive Router nämlich in die Layout-Anwendung integriert ist, verwendet er die bestehenden Entwurfsregeln, die Sie bereits im standardmäßigen manuellen Routing angewendet haben. Die Befehle für einen autointeraktiven Router sind außerdem über die vorhandenen Routing-Menüs der Layout-Tools leicht zugänglich. Der Designer wählt lediglich ein Netz oder eine Gruppe von Netzen für den autointeraktiven Router aus, an denen gearbeitet werden soll, und aktiviert dann den Router. Autointeraktive Router geben dem Anwender die Kontrolle über das Routing, als würde dieser die Bahnen auf der Platine manuell setzen, jedoch mit der Geschwindigkeit des automatischen Routings.

 

3D-Leiterbahn-Routing eines Motherboards

Das Einrichten eines Autorouters kann sehr komplex sein

 

Warum das autointeraktive Routing kein Autorouting ist

Ein Autorouter benötigt viele Einstellungen, um korrekt zu funktionieren. Da er das gesamte Routing für Sie übernimmt, müssen Sie ihm beibringen, wie das Routing verlaufen soll, damit Sie das gewünschte Ergebnis erhalten. Um den Autorouter anzulernen, müssen Sie die Entwurfsregeln und Routing-Strategien eingeben. Obwohl Entwurfsregeln, wie z. B. Netzklassen und Topologie-Vorgaben, aus der Layout-Software importiert werden können, müssen Sie dennoch kleine Anpassungen vornehmen, damit der Autorouter seine maximale Leistungsfähigkeit erreicht. Allerdings liegt die eigentliche Herausforderung in der Einrichtung der verschiedenen Autorouting-Strategien. Diese Strategien bestimmen, wie eine Bahn geroutet werden soll und wie viele Versuche unternommen werden sollen, bevor aufgegeben wird. Sie beinhalten auch die Länge von Routing-Elementen in die falsche Richtung und wie oft der Autorouter versuchen soll, das Routing zu bereinigen. Das Erstellen der Autorouting-Strategien ist schwierig und es bedarf einer gewissen Erfahrung um verstehen zu können, wie der Autorouter bei unterschiedlichen Gegebenheiten arbeitet.

 

Der autointeraktive Router bietet Ihnen dagegen die Möglichkeit, den Pfad für das Routing ohne das umständliche Erstellen einer Strategie zu lenken. Da der autointeraktive Router nicht das gesamte Design, sondern nur die von Ihnen ausgewählten Netze routet, sind die von einem Autorouter benötigten Strategien hier nicht erforderlich. Sobald Sie das Netz oder die Gruppe von Netzen ausgewählt haben, die geroutet werden sollen, können Sie den autointeraktiven Router starten. Hier haben Sie die Möglichkeit, den Router seinen eigenen Pfad wählen zu lassen oder einen Pfad folgen zu lassen, den Sie manuell als Vorlage dafür gezeichnet haben. Durch das Zeichnen der Vorlage für den Routing-Pfad können Sie festlegen, wo das Routing verlaufen soll, während der autointeraktive Router die eigentliche Schwerstarbeit erledigt, indem er die Bahnen setzt.

 

Leiterbahn-Routing auf einer blauen Platine

Autointeraktives Routing ermöglicht gleichmäßige Routing-Muster wie dieses

 

Autointeraktives Routing ist nicht mit dem Autorouting Ihres Designs gleichzusetzen

Der Einsatz eines autointeraktiven Routers erzeugt nicht die Probleme, die beim Einsatz eines Autorouters entstehen. Eine Platine, die mit einem Autorouter hergestellt wurde, kann viele unerwünschte Ergebnisse mit sich bringen. Sie sehen eventuell Bahnen mit ärgerlichen kleinen Einschnitten, Ecken und Stummeln, sowie auch Bahnen, die über die ganze Platine gewandert sind. Dies geschieht, weil der Autorouter das Leiterbahn-Routing wieder verwirft und anschließend neu beginnt, um auch alle Bahnen fertigstellen zu können. Der Autorouter versucht auch, das Routing für die gesamte Platine vorzunehmen. Um dies zu erreichen, liegt sein Fokus auf der Fertigstellung der Bahnen, anstatt auf dem Erzeugen einheitlicher Routing-Muster. Infolgedessen können das Bus-Routing und andere Routing-Muster, in einzelne Bereiche mit unsauber geführten einzelnen Bahnen aufgeteilt werden.

 

Bei einem autointeraktiven Router ist der Fokus ein ganz anderer. Der autointeraktive Router routet nur die Netze, die Sie für das Routing ausgewählt haben, anstatt zu versuchen, Bahnen auf der gesamten Platine zu setzen. Indem er sich ausschließlich auf die ausgewählten Netze konzentriert, setzt der autointeraktive Router die Bahnen in engen gleichförmigen Routing-Mustern. Sie haben auch die Möglichkeit, den Pfad festzulegen, dem die ausgewählte Gruppe von Bahnen folgen wird. Dies ist ein großer Unterschied zu einem Autorouter, wo die für das Routing erforderlichen Entscheidungen vom Router und nicht vom Designer getroffen werden.

 

Autointeraktives Routing bietet Ihnen die Präzision des manuellen Routings, kombiniert mit der Leistung eines Autorouters.

 

Mit ActiveRoute von Altium stehen Ihnen die soeben beschriebenen Vorteile des autointeraktiven Routings zur Verfügung. Möchten Sie gern mehr darüber erfahren, welche Routing-Lösungen für das PCB-Design Altium seinen Anwendern bietet? Dann sprechen Sie mit einem Experten bei Altium.

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