Introducción al diseño de PCB de alta velocidad: Rutas de señal

¿Alguna vez has planeado un viaje en avión donde no hay un vuelo directo para llegar a tu destino? Yo sí, y como probablemente ya sabes, no es un problema. Utilizo el planificador de viajes en el sitio web de mi aerolínea y dejo que se encargue de todos los detalles del viaje por mí. Todo lo que tengo que hacer es introducir mi origen y destino, y el planificador determina mi itinerario, con suficiente tiempo para hacer mis conexiones. Es pan comido.

¿Te imaginas cuánto de tu tiempo tomaría si tuvieras que hacer toda la planificación del viaje por ti mismo? Tendrías que investigar las diferentes aerolíneas, vuelos, horarios de salida y llegada, y luego calcular toda esa información juntos para averiguar la mejor ruta.

Un viaje en avión que requiere múltiples vuelos de conexión es muy similar a un camino de señal en una placa de circuito impreso. Un camino de señal tiene un inicio y un fin, con varias conexiones entre ellos, justo como el viaje en avión. Y así como necesitas programar tu itinerario, intentar trazar un camino de señal en un PCB requiere determinar las longitudes y parámetros de todas las redes individuales, una propuesta que consume mucho tiempo en el mejor de los casos.

Afortunadamente, contamos con herramientas de software para diseño de PCB que pueden gestionar las rutas de señal de la misma manera que los sitios web de aerolíneas utilizan herramientas de planificación de viajes para organizar los trayectos. Veamos las rutas de señal y cómo las herramientas de software de diseño de PCB actuales pueden ayudarte a trabajar con ellas. No puedo prometerte un viaje sin problemas a alguna isla desierta exótica, pero sí puedo prometerte una mejor comprensión de cómo puedes trabajar con las rutas de señal en tu próximo diseño de PCB de alta velocidad.

¿Qué es una Ruta de Señal?

Una ruta de señal es el camino que toma una señal desde su origen a través de múltiples componentes y redes hasta su destino. Por ejemplo, considera una línea de transmisión simple entre dos partes que tienen una resistencia de terminación en línea. La primera red conecta el pin del controlador a un extremo de la resistencia, mientras que la segunda red conecta el otro extremo de la resistencia al pin receptor. En el sistema CAD esto son dos redes diferentes, pero para propósitos de diseño de alta velocidad, las dos redes forman una ruta de señal única.

Cuando diseñas un PCB de alta velocidad, puedes controlar la impedancia de tu enrutamiento a través del ancho del trazo y cómo designas el apilado de capas de la placa. También puedes controlar la longitud del trazo del enrutamiento y igualar esas longitudes de trazo con otros trazos. El siguiente paso en el desarrollo de tus habilidades de diseño de PCB de alta velocidad es el enrutamiento de las vías de señal. No solo necesitarás seguir controlando la impedancia y las longitudes de trazo igualadas, sino que tendrás que hacerlo para toda la vía de señal en lugar de para redes individuales. Afortunadamente, las herramientas CAD en uso hoy en día pueden ofrecerte mucha ayuda con el enrutamiento de vías de señal.

Configurando una Vía de Señal para el Enrutamiento

Para configurar una ruta de señal que mantenga una buena integridad de señal, crearás una clase de ruta de señal en tus herramientas CAD y asignarás las redes apropiadas a esa clase. Al asignar las redes a la clase de ruta de señal, puedes asignarlas manualmente o, si tu software tiene esta opción, dejar que las herramientas CAD asignen automáticamente las redes basándose en los controladores y receptores que especifiques. Ya sea que asignes las redes manualmente o automáticamente, aún necesitarás confirmar que están en la secuencia correcta. Esto es importante para que la topología de enrutamiento de las redes de la ruta de señal esté en el orden correcto. Muchos diseñadores asignan automáticamente las redes en sus clases de señal y luego las reordenan manualmente si es necesario.

Una vez que las redes están asignadas a la clase de ruta de señal, entonces podrás especificar otros parámetros para la clase de ruta de señal. Estos parámetros incluyen las longitudes máximas y mínimas del enrutamiento que se permite y la cantidad máxima y mínima de vías que se pueden usar.