Técnicas de Diseño de Alta Velocidad: Ajuste de Pistas para el Emparejamiento de Longitudes de Enrutamiento

La primera vez que escuché a alguien hablar sobre "ajustar" sus técnicas de diseño de alta velocidad, me vino a la mente el recuerdo de mi banda de la escuela secundaria. En aquellos días, "ajustar" significaba tomar a niños que carecían de experiencia y que usaban instrumentos viejos y cansados e intentar convertir todo eso en algo que se mezclara bien. Como podrías esperar, nuestros primeros intentos de estar en sintonía no fueron muy exitosos. Después de trabajar un poco aprendiendo sobre la integridad de la señal, el plano de tierra y la alta frecuencia, pudimos mantenernos en sintonía juntos, y comenzamos a sonar como una verdadera banda.

Una banda se afina para que cada instrumento esté sincronizado con el resto de los instrumentos de la banda. Cuando todos tocan un si bemol de concierto, todo debería sonar como la misma nota. Por otro lado, cuando una banda está desafinada, puede doler escuchar el sonido de los diferentes instrumentos luchando entre sí.

Como una banda, una placa de circuito de alta velocidad también necesita ser "ajustada". Hay redes de alta velocidad que deben tener longitudes específicas "ajustadas" entre sí para funcionar como se pretende. Veamos qué es el ajuste de trazas en un PCB y discutamos algunas ideas sobre cómo lograrlo mejor.

¿Qué es el Ajuste de Trazas?

El ajuste de trazas en un protoboard de PCB consiste en crear patrones de mapas de rutas de trazas serpentinas para lograr una longitud total específica de la traza, como se muestra en la imagen a continuación. Esta longitud de traza debe coincidir con las longitudes de otras trazas para que la señal llegue a sus destinos al mismo tiempo. Longitudes de trazas coincidentes son importantes en el enrutamiento de datos y reloj para sincronizar la señal juntas.

Cuando comencé a ajustar trazas para igualar longitudes, era más un juego de adivinanzas que otra cosa. Solo teníamos una longitud general que debíamos igualar, e incluso había veces que comparábamos visualmente las trazas en la pantalla para ver si estaban cerca. Ahora puedes usar generadores de informes de longitud de traza e informes de longitud de traza en tiempo real, mientras estás enrutando, para encontrar la longitud exacta de la traza. También puedes usar restricciones de reglas de longitud de traza y funciones de ajuste automatizadas para ayudarte.

Diferentes Tipos de Ajuste de Trazas para la Coincidencia de Longitud de Trazas en el Diseño de PCB

En la imagen de arriba puedes ver ejemplos de ajuste de trazas en forma de serpentina. Este ajuste puede ser apretado en un patrón de acordeón o alargado en un patrón de trombón. Los expertos en diseño de PCB de alta velocidad recomiendan trazar en grandes patrones de trombón para llenar el área y dejar espacio para el ajuste posterior. Luego, cuando estés listo, vuelve y ajusta finamente el trazado de trombón en un patrón de acordeón más ajustado para obtener la longitud exacta de traza que necesitas. También debes usar esquinas de 45 grados en las ondas de los patrones de acordeón y espaciar las ondas a una distancia mínima de 3 veces el ancho de la traza.

De la misma manera que las redes individuales necesitan ser ajustadas a otras redes, también debes igualar las longitudes de las dos redes en un par diferencial. Mantén el par trazado junto tanto como sea posible y coloca las ondas de longitud de traza en los extremos desajustados. Es importante trazar las dos trazas del par diferencial juntas alrededor de obstáculos como vías o agujeros cuando estás haciendo coincidir sus longitudes por impedancia. No separes el par mientras trazas alrededor de estos obstáculos. Los pares diferenciales también necesitarán ser igualados en longitud con otros pares diferenciales.

Funcionalidad de ajuste de trazas que te ayudará

Hay mucha funcionalidad en las herramientas de diseño de placas de circuito impreso que te ayudarán con tu enrutamiento y ajuste de trazas. Primero, puedes configurar reglas de longitud de traza en las restricciones de enrutamiento de alta velocidad. Estas reglas asegurarán que tu enrutamiento se cree con las longitudes correctas y que esté adecuadamente emparejado con otras redes. También puedes usar procesos que automáticamente enrutarán los patrones de ajuste a las longitudes correctas para que no tengas que crear manualmente las ondas. Estas utilidades proporcionan el control que necesitas para regular el ancho de la traza y la altura y el espaciado de los patrones de onda tipo acordeón. Finalmente, también puedes usar enrutadores de pares diferenciales para igualar las longitudes de las dos trazas en el par juntas.

El software de diseño de PCB, como Altium Designer^®, tiene funcionalidad de diseño de alta velocidad para enrutamiento y ajuste de trazas integrada en él. Esto te ayudará a enrutear las trazas de alta velocidad en tu placa de circuito impreso pcb a las longitudes correctas sin tener que adivinar sus longitudes reales. Con este tipo de ayuda, puedes crear un diseño compatible con alta velocidad en menos tiempo y con mayor confianza en su precisión.

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