Проектные ограничения

Прежде чем рисовать плату, договоримся с САПР о правилах: какой зазор держать между разными цепями, какой ширины делать дорожки, какие переходные отверстия ставить. Тогда трассировщик сам будет выдерживать эти значения, а проверка DRC (урок 7.7) поймает всё, что их нарушает.

Рис. 7.1. Девять шагов учебного проекта «Мультивибратор» — по одному уроку модуля 7 на шаг. Под названием шага — что в этот момент появляется в проекте.

Constraint Manager

В текущих версиях Altium правила задают в Constraint Manager — таблице, которая открывается и со стороны схемы, и со стороны платы. Мы включили его ещё при создании проекта (галочка Constraint Management, урок 7.1). Значения, заданные в схеме, потом переходят на плату вместе с компонентами.

🛠Особенность Altium

Раньше правила задавали только в редакторе платы, в диалоге PCB Rules and Constraints Editor. В проектах без Constraint Management он остаётся основным способом, и правила там те же: Clearance, Width, Routing Via Style и т. д. Руководство сейчас использует Constraint Manager, его скриншоты сделаны в основном в AD26. Сами ограничения, по словам руководства, одинаковы в AD24–AD26.

Шаг 1. Открываем и ставим миллиметры

1. Сделай активным лист схемы и выбери Design›Constraint Manager. Он откроется на виде Clearances.
2. Tools›Measurement Units›mm — дальше все значения вводим числами без единиц, в миллиметрах.

Шаг 2. Зазор

В матрице Clearances на пересечении строки All Nets и столбца All Nets введи 0.25. Это минимальное расстояние между объектами разных цепей: дорожка–дорожка, дорожка–площадка, площадка–площадка.

[СКРИНШОТ: Constraint Manager, вид Clearances, All Nets × All Nets = 0.25]public/screenshots/m07-multivibrator/l04-clearances.png

Почему 0,25 мм. Это комфортное значение для недорогого серийного производства двухслойных плат: большинство производителей держат меньше, так что запас есть. По напряжению при 12 В зазор нужен гораздо меньше (IPC-2221B, урок 5.5). Ограничивает здесь технология травления, а не электрическая прочность. Окончательно сверяйся с нормами своего завода: у кого-то минимум 0,1 мм, у кого-то 0,15 мм.

Шаг 3. Ширины для всех цепей

Перейди на вид Physical. В нижней области для All Nets задай:

Параметр	Значение, мм
Min Width	0.2
Preferred Width	0.25
Max Width	0.25

Почему так. Preferred — ширина, которой будет трассировать интерактивный трассировщик (в уроке 7.6 мы настроим его брать её из правил). Min — меньше нельзя, Max — больше нельзя. Сигнальные токи в схеме — доли миллиампера в базах и до 12 мА в коллекторах. По IPC-2221 для них хватит и самой тонкой дорожки, проверь калькулятором ниже. 0,25 мм выбраны ради технологичности, а не тока.

Шаг 4. Класс цепей Power

1. На виде Physical с Ctrl выдели строки 12V и GND.
2. Правый клик → Classes » Add Selected to Class » New Class.
3. В диалоге Add Class задай Name = Power, проверь, что 12V и GND в списке, нажми Ok.
4. В строке класса Power задай:

Параметр	Значение, мм
Min Width	0.25
Preferred Width	0.5
Max Width	0.5

Почему так. Цепи питания несут суммарный ток всей схемы, к тому же на каждой дорожке питания падает напряжение (урок 1.2). Дорожки питания и земли всегда делают шире сигнальных. Классы позволяют задать это одним правилом для группы цепей, а не для каждой цепи (урок 9.3).

Проверь сам: какой ширины хватило бы для тока 25 мА (два коллекторных тока по 12 мА)? В калькуляторе уже стоит 0,025 А.

Ширина дорожки по току (IPC-2221)

Ток I, АДопустимый перегрев ΔT, °C10 °C — осторожно, 20–30 °C — обычноДлина дорожки, ммдля расчёта падения напряжения

Внешний слойВнутренний слой

Минимальная ширина

—

То же в mil

—

Сечение

—

Сопротивление / падение U

—

Потери мощности

—

Формула IPC-2221 (ревизии B и C): I = k·ΔT^0,44·A^0,725, k = 0,048 (внешний) / 0,024 (внутренний), A — сечение в mil². Это минимум по нагреву, а не рекомендация. Новый стандарт IPC-2152 точнее, особенно для внутренних слоёв. Окончательную ширину сверяй с технологическими нормами производителя и добавляй запас.

Калькулятор покажет сотые доли миллиметра — меньше любых технологических норм. Значит, ширина 0,5 мм в классе Power — с огромным запасом. Это нормальная практика для учебной платы: широкие дорожки питания ничего не стоят, а при переходе к более мощной нагрузке переделывать не придётся.

Шаг 5. Переходные отверстия

На виде Physical в столбце Via Style для All Nets задай: Diameter = 1, Hole Size = 0.6 (мм). Отдельный стиль для класса Power руководство не задаёт: цепи питания скорее всего будут разведены на одной стороне.

Почему так. Отверстие 0,6 мм с площадкой 1 мм даёт поясок (annular ring) по 0,2 мм с каждой стороны — это легко делают практически все производители. Минимальные значения у заводов намного меньше (отверстия 0,2–0,3 мм), но мелкие отверстия дороже и не нужны на плате 30×30 мм. Подробно — уроки 4.4 и 5.10.

[СКРИНШОТ: Constraint Manager, вид Physical: ширины для All Nets и класса Power, Via Style 1/0.6]public/screenshots/m07-multivibrator/l04-physical.png

Шаг 6. Сохраняем

1. File›Save — сохранить ограничения.
2. Правый клик по ярлыку вкладки Constraint Manager → закрыть документ [Constraints] проекта.
3. Правый клик по проекту в Projects → Save.

⚠️Внимание

Все числа в этом уроке — разумные значения для учебной двухслойной платы, а не универсальная истина. Перед заказом реальной платы открой технологические нормы (capabilities) своего производителя: минимальная ширина и зазор, минимальное отверстие и поясок, толщина меди. Правила в Altium должны быть не меньше этих норм.

🧯 Типичные ошибки

Значения ввелись в mil вместо миллиметров

Почему Не переключили единицы перед вводом, и 0.25 стало 0,25 mil ≈ 0,006 мм.

Как исправить Сначала Tools » Measurement Units » mm, потом ввод. Проверь, что в заголовках колонок стоят мм.

Класс Power пустой

Почему Класс создали, не выделив строки цепей, или цепи ещё не существуют (не нарисованы метки 12V/GND).

Как исправить Сначала нарисуй схему и проверь проект (урок 7.3), затем выдели строки 12V и GND и создай класс.

Правила «тоньше», чем умеет завод

Почему Значения взяли «как в примере», не проверив нормы производителя.

Как исправить Сравни с capabilities производителя. Правило должно быть не меньше технологического минимума, лучше с запасом.

Проверь себя

1. 1. Что задаёт правило зазора All Nets × All Nets = 0,25 мм?

   Минимальную ширину дорожкиМинимальное расстояние между объектами разных цепейРасстояние от дорожки до края платы
2. 2. Какой ширины будет дорожка при интерактивной трассировке, если режим ширины — Rule Preferred?

   Min WidthPreferred WidthMax Width
3. 3. Переходное отверстие: диаметр площадки 1 мм, отверстие 0,6 мм. Какой поясок?

   0,4 мм0,2 мм0,6 мм
4. 4. Зачем дорожки класса Power шире сигнальных, если ток в этой схеме мал?

   Так требует AltiumПитание несёт суммарный ток и чувствительно к падению напряжения; запас ширины ничего не стоитЧтобы плата лучше выглядела

🎯Практическое задание~30 мин

1. Задай все ограничения по шагам урока и сохрани.
2. Найди на сайте любого производителя плат таблицу технологических норм (capabilities) для двухслойных плат и выпиши: минимальную ширину и зазор, минимальное отверстие для переходного, минимальный поясок. Сравни с правилами урока — какой у нас запас?
3. Посчитай калькулятором ширину дорожки на 1 А для меди 1 oz при перегреве 10 °C и сравни с 0,5 мм класса Power.