Consideraciones sobre el diseño de PCB: Tolerancia de emparejamiento de longitud de pares diferenciales y cómo evitar infracciones

Desenredar el cabello de mi hija me recuerda a desenredar las pistas de un PCB. Todo necesita estar organizado en capas, y se debe evitar el cruce. Desenredar el cabello de una niña de 9 años no toma tanto tiempo como trazar las pistas de un PCB, pero los resultados son igual de dolorosos si no se hacen correctamente. Idealmente, sin embargo, el cabello de tu hija no está causando cortocircuitos en los electrónicos o pequeñas chispas de fuego.

El trazado de pistas en un diseño es posiblemente la actividad de diseño más importante y que más tiempo consume. En el diseño de alta velocidad, las longitudes de las pistas necesitan ser extremadamente precisas y estar dentro de tolerancias particulares. Mantener un registro de la impedancia característica, la integridad de la señal, los apilamientos de capas y el ancho de las pistas puede volverse tedioso, consumir mucho tiempo y ser extremadamente difícil para cualquier herramienta realizar automáticamente.

Puedes superar los cuellos de botella de enrutamiento más difíciles y maximizar la productividad cuando trabajas con el mejor software de diseño de PCB. Además de utilizar las mejores herramientas automáticas de enrutamiento y tolerancia de longitud, necesitas acceso a las herramientas de simulación que la industria demanda. De esta manera, puedes confiar en tus diseños para superar cualquier impedancia que esté obstruyendo el camino de tu dispositivo y proporcionar los mejores diseños de placas de circuito posibles.

Enrutamiento de Alta Velocidad y Coincidencia de Tolerancia de Longitud

Las señales de alta velocidad tienen más probabilidades de interactuar con otras señales, y viceversa. La mayoría de los ingenieros organizan estas señales primero para asegurarse de que se puedan seguir las reglas de enrutamiento prescritas. Entre las reglas de enrutamiento de alta velocidad más críticas se encuentra la coincidencia de tolerancia de longitud, también conocida como ajuste de longitud. El enrutamiento de pares diferenciales y de señal única en su PCB es esa tarea crítica que conecta componentes dispares en un sistema funcional.

El enrutamiento de múltiples trazas debe ser extremadamente preciso en sistemas digitales de alta velocidad. Cuando los datos digitales se envían a través de componentes con múltiples entradas, como un IC de puerta lógica, las señales necesitan llegar a todas las entradas al mismo tiempo. A medida que aumentan las velocidades de transferencia de datos en los dispositivos electrónicos, la cantidad aceptable de desajuste entre múltiples trazas se vuelve sucesivamente menor. Las longitudes de las trazas necesitan coincidir precisamente para evitar la creación de errores de datos en su dispositivo.

La coincidencia de tolerancia de longitud en pares diferenciales también es imprescindible para asegurar que las señales estén sincronizadas. Cuando las interconexiones de componentes en una red no coinciden, su software debería notificarle con un indicador directamente en el diseño. No todos los programas facilitan la corrección de un desajuste de longitud. Diferentes programas tienen diferentes procedimientos y herramientas para ajustar las longitudes de las trazas y el ajuste de las longitudes de las trazas debería ser tan fácil como cualquier comando de arrastrar y soltar.

No todas las redes son creadas iguales. Tu software de diseño de PCB debería equilibrar la automatización del enrutamiento y la verificación de reglas con la libertad de personalizar tu diseño según lo requiera la aplicación de tu dispositivo. Cuando agrupas múltiples pares diferenciales o trazas de extremo único en redes, necesitas un editor de reglas y restricciones de PCB que facilite definir restricciones de coincidencia de longitud en cada red.

Enrutamiento de pares diferenciales en Altium 

Darse cuenta de dónde viene el dolor

Si comienzas a enrutar directamente en el editor de diseño, las trazas se colocan usando reglas de diseño predefinidas. Algunos problemas con el enrutamiento surgen debido a configuraciones de reglas conflictivas, especialmente en paquetes de diseño de mala calidad. Un software de diseño pobre puede en realidad enrutar automáticamente tus trazas incorrectamente a lo largo de toda la placa, y no tendrías idea de que esto sucedió excepto en los casos más extremos. Esto es especialmente cierto para los pares diferenciales.

No solo el software de diseño deficiente enruta trazas y pares diferenciales incorrectamente, sino que tampoco te proporcionará las características de enrutamiento a menos que las compres como complementos. Esto te deja atrapado haciendo el enrutamiento a mano, comprobando las tolerancias de longitud a simple vista y insertando meandros manualmente. Necesitarás comprar estas características esenciales si quieres enrutar incluso un pequeño número de trazas en un tiempo razonable, sin mencionar una muñequera para ese nuevo caso de túnel carpiano.

Una vez que estés en el proceso de corregir cualquier desajuste de enrutamiento en tus redes, necesitarás un indicador claro que muestre el desajuste entre trazas de extremo único adyacentes y entre cada traza en un par diferencial. Esto debería ser tan simple como colocar un indicador visual en la vista de diseño que se ajuste a medida que arrastras meandros en tus trazas. No hay razón para que tu indicador de tolerancia esté enterrado en tres diálogos de profundidad.

Tolerancias de Enrutamiento en un Entorno de Diseño Unificado

Dado que el enrutamiento de pares diferenciales, el seguimiento de longitudes, la definición de redes y el enrutamiento entre capas suelen ser las partes más consumidoras de tiempo en el diseño de PCBs, su software de diseño debe incluir características interactivas que aceleren todo el proceso mientras aún se asegura de que se cumplan las tolerancias de longitud en sus redes de señal. Estas herramientas deberían estar integradas en su paquete de software; no hay razón para que esta característica crítica solo esté disponible como un complemento adicional.

Tener un software que le notifique sobre una discrepancia de longitud en su red es una cosa, corregir esta discrepancia es otra. Corregir una discrepancia en la longitud de un trazo requiere colocar meandros en los trazos más cortos de la red para que coincidan con la longitud del trazo más largo. Sus configuraciones de coincidencia de longitud y la geometría del meandro deberían ser fácilmente accesibles directamente desde el diseño. Agregar un chaflán para la sintonización de longitud debería ser tan fácil como arrastrar el ratón a través del trazo desajustado.

Una vez que haya enrutado todas sus conexiones y limpiado sus trazos desajustados, un entorno de diseño unificado integra su diseño en paquetes de simulación y análisis estándar de la industria. Nadie debería tener que exportar de su paquete de diseño a su programa de simulación. Trabajar en un entorno unificado le da acceso a estas herramientas y le permite generar todos sus entregables para el fabricante dentro de un solo programa.

Enrutamiento auto-interactivo en Altium

Enrutamiento en el Entorno de Diseño Unificado de Altium

Altium utiliza una interfaz unificada que facilita el enrutamiento entre componentes de manera intuitiva, al mismo tiempo que integra tu diseño con funciones avanzadas de simulación y verificación de reglas. Aunque la tolerancia de longitud es extremadamente sensible en dispositivos de alta velocidad, las herramientas de enrutamiento, herramientas CAD y funciones de verificación de reglas están para asegurar que tu dispositivo funcionará correctamente. Todos los comandos son intuitivos y fáciles de localizar dentro del programa.

Puedes definir tus pares diferenciales directamente en tu esquemático y capturar fácilmente estas especificaciones en tu diseño. Definir reglas de diseño se simplifica al especificar directivas directamente en el esquemático. Esto te proporciona una señal visual para indicar tus pares diferenciales directamente en el esquemático y diseño. Las violaciones de reglas se pueden verificar individualmente o en lotes, y las violaciones tienen una visualización intuitiva que facilita localizar y corregir cualquier error de diseño.

Si estás buscando una solución de enrutamiento avanzada que te permita definir reglas de tolerancia, necesitas un paquete de software de diseño de PCB como Altium. Las características de enrutamiento y la herramienta ^® en Altium te permiten definir tus redes de señal, trazar automáticamente las pistas y enrutar componentes de alta densidad de pines como FPGAs y módulos de memoria. Las restricciones críticas de enrutamiento se mantienen utilizando características automáticas de verificación de reglas de diseño.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre Altium y otras compañías? Altium se asegura de que tengas los recursos que necesitas para tener éxito. Altium es fácil de leer, fácil de acceder e incluye ejemplos y casos de uso para características de diseño avanzadas. Tendrás acceso al foro AltiumLive, a los grupos de usuarios, a los videos y a los webinars proporcionados por expertos de la industria. Una red de soporte fuerte está a solo unos clics de distancia.

No dejes que tus placas se marchiten por el estrés y las demandas de la integridad de la señal. Usa un software de diseño de PCB que se preocupa por ti, el PCB, como su usuario y maneja herramientas diseñadas para hacer que cada aspecto de tu proceso de diseño se sienta interconectado y unificado.

Ahora puedes descargar una prueba gratuita del software de diseño de PCB que deseas utilizar para tus diseños. Para saber más sobre Altium y cómo sus características de enrutamiento pueden ayudarte a diseñar tu próximo PCB, habla con un experto en Altium.

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