Автотрасування Altium — інструмент, який може за хвилини прокласти сотні з’єднань на платі. Але без підготовки він видає плутанину з переходами та доріжками в неочікуваних місцях. У статті розбираємо обидва автоматичні інструменти Altium Designer — Situs Autorouter та ActiveRoute: що налаштувати перед запуском, як обрати стратегію і коли краще трасувати вручну.
Situs чи ActiveRoute: два види автотрасування в Altium
В Altium Designer є два різні механізми автоматичного трасування. Їх часто плутають, хоча працюють вони зовсім по-різному.
| Situs Autorouter | ActiveRoute | |
|---|---|---|
| Що трасує | Усю плату, клас цепів, компонент, область | Лише вибрані з’єднання |
| Переходи (via) | Ставить сам | Не ставить, працює в межах шару |
| Керування шляхом | Стратегії й проходи | Route Guide, який малює користувач |
| Запуск | Route » Auto Route » All | Route » ActiveRoute або Shift+A |
| Для чого | Прості й середні плати, чернетка трасування | Шини, групи сигналів, вирівнювання довжин |
Situs — топологічний автотрасувальник. Спочатку він будує топологічну карту вільного простору плати й шукає «людський» шлях для кожного з’єднання, а потім перетворює цей шлях на реальні доріжки алгоритмом push-and-shove. Тому Situs не прив’язаний до сітки й може трасувати під будь-яким кутом.
ActiveRoute — інструмент напівавтоматичного трасування. Ви вибираєте групу з’єднань, за потреби малюєте напрямок Route Guide, і Altium за секунди прокладає їх паралельно з потрібними зазорами.
Коли автотрасування доречне, а коли ні
Автотрасування Altium добре працює на дво- і чотиришарових платах з невисокою щільністю: керуючі плати, модулі на мікроконтролерах, адаптери, прототипи. Воно також корисне як швидка перевірка: якщо Situs розвів плату на 95%, розміщення компонентів вдале.
Трасуйте вручну:
- диференційні пари (USB, Ethernet, LVDS) — Altium прямо радить розвести й заблокувати їх до запуску автотрасувальника;
- високочастотні та радіочастотні лінії, лінії з контрольованим імпедансом;
- силові кола з великими струмами і чутливі аналогові входи;
- з’єднання DDR і швидкісні шини з вирівнюванням довжин.
Документація Altium формулює просте правило: якщо ділянку плати неможливо розвести вручну, автотрасувальник її теж не розведе.
Підготовка плати до автотрасування Altium
Якість, яку дає автотрасування Altium, насамперед залежить від підготовки. Найбільше на результат впливає розміщення компонентів. Що коротші й менш заплутані лінії зв’язку (ratsnest), то краще трасування. Кілька правил:
- ставте контактні площадки на регулярну сітку, щоб між ними лишалося більше місця для доріжок;
- на двосторонніх платах розміщуйте SMD-компоненти однакового розміру точно один напроти одного;
- блокувальні конденсатори ставте за рекомендаціями даташитів, а не там, де залишилось місце;
- створіть замкнений контур Keepout по краю плати — Situs не працює без закритої межі;
- полігони заливайте після трасування, якщо вони не потрібні для попереднього трасування;
- розведіть критичні цепи вручну і заблокуйте їх опцією Lock All Pre-routes.
Правила для автотрасування Altium: Width, Clearance, Via Style
Situs виконує всі правила категорій Electrical і Routing, крім Routing Corners. Якщо в правилі є значення Min, Preferred і Max, автотрасувальник використовує Preferred. Правила відкриваються через Design » Rules.
Мінімальний набір правил для якісного автотрасування:
- Width — правило з областю дії All для основної ширини доріжок і окремі правила вищого пріоритету для живлення та землі;
- Clearance — зазор між провідниками з урахуванням можливостей виробника;
- Routing Via Style — розмір переходу й отвору, узгоджений з шириною доріжок;
- Routing Layers — шари, на яких дозволено трасування;
- Fanout Control — правило для SMD-компонентів, наприклад з запитом IsSMTComponent;
- Routing Priority — вищий пріоритет для складних цепів, щоб вони трасувались першими.
Width і Clearance визначають, наскільки щільно можна трасувати. Що вужчі доріжки, то легше розвести плату, але дорожче її виготовити. Мінімальні значення для JLCPCB і PCBWay ми зібрали у статті JLCPCB і PCBWay: design rules для друкованої плати.
Не додавайте зайвих правил: що їх більше, то довше працює автотрасувальник. Щоб виключити цеп з автотрасування, створіть для нього правило Routing Layers з вимкненими шарами і пріоритетом вищим за правило All.
Напрямки шарів: Layer Directions
Situs обирає шар для з’єднання за тим, наскільки воно збігається з напрямком шару. Тому для двошарової плати зазвичай ставлять Top Layer горизонтально, а Bottom Layer вертикально. Діалог відкривається кнопкою Edit Layer Directions у вікні Situs Routing Strategies.
Уникайте напрямку Any: такий шар стає шаром «останньої надії» і використовується найрідше. Any має сенс хіба що на односторонніх платах.
Routing Setup Report: перевірка перед запуском
Головне правило — запустити DRC і виправити всі порушення до старту автотрасування. Порушення не лише блокують трасування на своїй ділянці, а й сильно сповільнюють роботу: Situs раз у раз намагається розвести нерозвідне місце.
Після команди Route » Auto Route » All відкривається вікно Situs Routing Strategies. Угорі — Routing Setup Report: перелік правил, кількість об’єктів, на які вони діють, напрямки шарів, пари шарів для переходів, а також помилки, попередження й підказки.
Типові помилки у звіті: площадка не може бути розведена через порушення зазору, або ширина доріжки живлення більша за розмір площадки. Виправте правила кнопкою Edit Rules і дочекайтеся, поки звіт стане чистим.
Стратегії автотрасування Situs
У Situs автотрасування Altium керується стратегіями. Стратегія визначає, які проходи (passes) виконує Situs і в якій послідовності. У списку є шість вбудованих стратегій, їх не можна змінювати, але можна дублювати:
- Default 2 Layer Board — для двошарових плат;
- Default 2 Layer With Edge Connectors — двошарова плата з краєвими роз’ємами;
- Default Multi Layer Board — для багатошарових плат;
- General Orthogonal — трасування лише під прямими кутами;
- Via Miser — мінімум переходів;
- Cleanup — прибирання вже наявного трасування.
Щоб створити власну стратегію, натисніть Duplicate і змініть набір проходів у Situs Strategy Editor. Там же є повзунок кількості переходів, опція Orthogonal і Lock All Pre-routes.
| Прохід | Що робить |
|---|---|
| Fan Out Signal / Fan out to Plane | Виводи від SMD-площадок за правилом Fanout Control |
| Memory | Трасує площадки різних компонентів, що лежать на одній осі X або Y |
| Main / Multilayer Main | Основне трасування за топологічною картою |
| Globally Optimized Main | Оптимальне трасування з поступовим усуненням конфліктів |
| Completion | Дотрасовує складні з’єднання, переходи тут «дешевші» |
| Clean Pad Entries | Вирівнює входи доріжок у площадки |
| Straighten | Зменшує кількість зламів |
| Recorner | Зрізає кути під 45° при ортогональному трасуванні |
| Spread / Hug | Розподіляє доріжки рівномірно або притискає одна до одної; дуже повільні |
У стратегії має бути лише один основний прохід: Main, Multilayer Main або Globally Optimized Main.
Часткове автотрасування: цеп, клас, компонент
Не обов’язково запускати автотрасування Altium для всієї плати. Стратегія діє лише при трасуванні всієї плати, а решта команд меню Route » Auto Route використовують прохід Main і трасують частину плати:
- Net — усі з’єднання одного цепа;
- Net Class — один або кілька класів цепів;
- Connection — одне з’єднання між двома площадками;
- Area — з’єднання, що повністю лежать у виділеній прямокутній області;
- Room — з’єднання в межах кімнати;
- Component та Component Class — усі з’єднання від площадок компонента або класу компонентів;
- Connections On / Between Selected Components — з’єднання вибраних компонентів.
Зручний сценарій: спочатку вручну розвести живлення та критичні сигнали, потім автотрасувати клас цифрових сигналів, а наостанок перевірити все DRC. Команди Stop, Pause і Reset у тому ж меню зупиняють, призупиняють або перезапускають процес зі зміненою стратегією.
ActiveRoute: швидке трасування груп сигналів
ActiveRoute трасує вибрані з’єднання в межах шарів і не ставить переходів. Він ідеальний для шин даних, групи ліній від мікроконтролера до роз’єму або паралельних сигналів з вирівнюванням довжин.
Як працювати з ActiveRoute:
- Відкрийте панель View » Panels » PCB ActiveRoute. Якщо пункту немає, встановіть розширення ActiveRoute у Extensions and Updates.
- Виберіть з’єднання або площадки, які потрібно розвести.
- За потреби натисніть Route Guide і намалюйте шлях, яким підуть доріжки. Під час малювання ширину напрямної змінюють стрілками вгору та вниз, а відстань між доріжками всередині неї — повзунком Track-Track Space на панелі.
- Позначте шари, на яких дозволено трасувати.
- Запустіть трасування комбінацією Shift+A або кнопкою ActiveRoute на Active Bar.
- Перегляньте результат і повідомлення на панелі Messages.
На панелі також є розділ Tune для вирівнювання довжин меандром і Pin Swap для перестановки еквівалентних виводів, наприклад у FPGA.
Автотрасування Altium покроково
Коротка послідовність, яка дає передбачуваний результат на двошаровій платі:
- Розмістіть компоненти й мінімізуйте перетини ліній зв’язку.
- Створіть замкнений Keepout по краю плати.
- Налаштуйте правила Width, Clearance, Routing Via Style і Fanout Control.
- Розведіть вручну живлення, диференційні пари та критичні лінії, заблокуйте їх.
- Запустіть DRC і виправте всі порушення.
- Виконайте Route » Auto Route » All, перевірте Routing Setup Report і задайте Layer Directions.
- Оберіть стратегію Default 2 Layer Board і натисніть Route All.
- Якщо результат не влаштовує, скасуйте трасування, поправте розміщення або правила і повторіть.
- Залийте полігони землі й запустіть фінальний DRC.
Перед відправкою на виробництво згенеруйте Gerber, BOM і файли свердловки — як це зробити, читайте у статті Gerber файли, BOM і OutJob в Altium.
Немає часу трасувати плату?
Інженери SparSIT розведуть плату в Altium Designer під вимоги JLCPCB чи PCBWay і підготують файли для виробництва.
Замовити трасуванняТипові помилки автотрасування Altium
- Немає закритого контуру Keepout. Situs не розуміє межі плати.
- Порушення DRC до запуску. Автотрасувальник зависає на нерозвідних ділянках.
- Занадто широкі доріжки живлення для дрібних площадок. Перевірте, що ширина з правила проходить між виводами мікросхеми.
- Напрямок Any на всіх шарах. Доріжки йдуть хаотично, переходів забагато.
- Залиті полігони до трасування. Різко зростає кількість об’єктів і час роботи.
- Диференційні пари розведені автоматично. Порушується симетрія та імпеданс.
Висновок
Автотрасування Altium економить години на простих платах, якщо підготувати проєкт: розмістити компоненти, задати правила з потрібними значеннями Preferred, напрямки шарів і чистий Routing Setup Report. Situs розводить усю плату або її частину за стратегіями, а ActiveRoute швидко прокладає групи сигналів за вашим напрямком. Критичні лінії трасуйте вручну, а результат автотрасувальника завжди перевіряйте DRC.
Скріншоти взято з офіційної документації: Situs Topological Autorouter, ActiveRoute та Routing Rule Types (© Altium LLC).
