Hochgeschwindigkeits-Design-Techniken: Leiterbahnanpassung für die Abgleichung der Leitungslängen

Das erste Mal, als ich jemanden über das "Abstimmen" seiner Techniken für Hochgeschwindigkeitsdesigns sprechen hörte, fiel mir die Erinnerung an meine Mittelschulband ein. In jenen Tagen bedeutete "Abstimmen", Kinder, die an Erfahrung mangelten und alte, abgenutzte Instrumente benutzten, zu nehmen und zu versuchen, alles so zu vereinen, dass es zusammenpasste. Wie man erwarten könnte, waren unsere ersten Versuche, aufeinander abgestimmt zu sein, nicht sehr erfolgreich. Nach einiger Zeit, in der wir etwas über Signalintegrität, die Masseebene und hohe Frequenzen lernten, konnten wir zusammenbleiben und begannen, wie eine echte Band zu klingen.

Eine Band stimmt sich ab, sodass jedes Instrument mit dem Rest der Instrumente in der Band synchron ist. Wenn jeder ein Konzert-B-Flat spielt, sollte es sich alles nach derselben Note anhören. Andererseits kann es tatsächlich schmerzhaft sein, dem Klang der verschiedenen Instrumente zuzuhören, die gegeneinander kämpfen, wenn eine Band nicht richtig abgestimmt ist.

Wie eine Band muss auch eine Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte „abgestimmt“ werden. Es gibt Hochgeschwindigkeitsleitungen, die spezifische Längen haben müssen, die aufeinander „abgestimmt“ sind, um wie beabsichtigt zu funktionieren. Lassen Sie uns anschauen, was Leiterbahnenabstimmung auf einer PCB ist und einige Ideen diskutieren, wie man dies am besten erreichen kann.

Was ist Trace Tuning?

Das Abstimmen von Leiterbahnen auf einem PCB-Breadboard bedeutet, serpentinartige Leiterbahnverläufe zu erstellen, um eine spezifische Gesamtlänge der Leiterbahn zu erreichen, wie im Bild unten gezeigt. Diese Leiterbahnlänge muss mit den Längen anderer Leiterbahnen abgeglichen werden, damit das Signal gleichzeitig an seinen Zielorten ankommt. Abgeglichene Leiterbahnlängen sind wichtig bei der Daten- und Taktleitungsführung, um das Signal zu synchronisieren.

Als ich anfing, Leiterbahnen abzustimmen, um Längen anzupassen, war es mehr ein Ratespiel als alles andere. Wir hatten nur eine allgemeine Länge, die es zu erreichen galt, und es gab sogar Zeiten, in denen wir die Leiterbahnen auf dem Bildschirm visuell verglichen, um zu sehen, ob sie nahe beieinander lagen. Jetzt können Sie Berichtsgeneratoren für Leiterbahnlängen und Echtzeit-Berichte über Leiterbahnlängen während des Routings verwenden, um die exakte Leiterbahnlänge zu finden. Sie können auch Regelbeschränkungen für Leiterbahnlängen und automatisierte Abstimmungsfunktionen nutzen, um Ihnen zu helfen.

Verschiedene Arten von Trace Tuning für die Abstimmung von Leiterbahnlängen im PCB-Design

Im obigen Bild können Sie Beispiele für die Abstimmung von Serpentinenleiterbahnen sehen. Diese Abstimmung kann eng in einem Akkordeonmuster oder verlängert in einem Posaunenmuster sein. Experten für Hochgeschwindigkeits-PCB-Layouts empfehlen, in großen Posaunenmustern zu routen, um den Bereich zu füllen und Platz für spätere Anpassungen zu lassen. Wenn Sie dann bereit sind, kommen Sie zurück und stimmen Sie das Posaunenrouting in einem engeren Akkordeonmuster fein ab, um die exakte Leiterbahnlänge zu erhalten, die Sie benötigen. Sie sollten auch 45-Grad-Ecken an den Wellen der Akkordeonmuster verwenden und die Wellen mit einem Mindestabstand vom Dreifachen der Leiterbahnbreite voneinander platzieren.

Genau wie einzelne Netze auf andere Netze abgestimmt werden müssen, sollten Sie auch die Längen der beiden Netze in einem differentiellen Paar angleichen. Halten Sie das Paar so weit wie möglich zusammen und fügen Sie die Wellen der Leiterbahnlänge an den nicht übereinstimmenden Enden ein. Es ist wichtig, die beiden Leiterbahnen eines differentiellen Paares zusammen um Hindernisse wie Vias oder Löcher herum zu führen, wenn Sie deren Längen auf Impedanz abstimmen. Trennen Sie das Paar nicht, während Sie um diese Hindernisse herum routen. Differentielle Paare müssen auch in der Länge zu anderen differentiellen Paaren abgeglichen werden.

Leiterbahnanpassungsfunktionalität, die Ihnen helfen wird

Es gibt viele Funktionalitäten in Entwurfswerkzeugen für gedruckte Schaltungen, die Ihnen bei Ihrem Routing und der Abstimmung Ihrer Leiterbahnen helfen werden. Zuerst können Sie Regeln für die Leiterbahnlängen in den Hochgeschwindigkeits-Routing-Beschränkungen festlegen. Diese Regeln stellen sicher, dass Ihr Routing in den korrekten Längen erstellt und angemessen auf andere Netze abgestimmt wird. Sie können auch Prozesse verwenden, die die Abstimmungsmuster automatisch auf die richtigen Längen routen, sodass Sie die Wellen nicht manuell erstellen müssen. Diese Hilfsmittel bieten Ihnen die Kontrolle, die Sie benötigen, um die Leiterbahnbreite sowie die Höhe und den Abstand der Akkordeon-Wellenmuster zu regulieren. Schließlich können Sie auch Differentialpaar-Router verwenden, um die Längen der beiden Leiterbahnen im Paar aneinander anzupassen.

PCB-Designsoftware, wie Altium Designer^®, verfügt über Hochgeschwindigkeitsdesign-Funktionalität für Routing und Leiterbahnabstimmung. Dies hilft Ihnen, die Hochgeschwindigkeitsleiterbahnen auf Ihrer gedruckten Schaltplatte pcb auf die richtigen Längen zu routen, ohne deren tatsächliche Längen erraten zu müssen. Mit dieser Art von Unterstützung können Sie ein hochgeschwindigkeitskonformes Design in weniger Zeit und mit größerem Vertrauen in dessen Genauigkeit erstellen.

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Altium Designer Ihnen bei Ihren Anforderungen an Hochgeschwindigkeitsdesigns helfen kann? Sprechen Sie mit einem Experten bei Altium Designer.