Calculadoras de retardo por propagación en el diseño de PCB de alta velocidad

Zachariah Peterson
|  Creado: April 9, 2020

El retardo por propagación se convierte en una consideración importante en el diseño de PCB de alta velocidad. Deberá asegurarse de que las señales sigan estando sincronizadas a lo largo de la placa para evitar la desviación. Un paquete de diseño de PCB que incorpora una calculadora de retardo por propagación como parte de las reglas de su diseño permite compensar fácilmente el retardo por propagación, lo que le permitirá centrarse en el ruteo y la integridad de la señal, en lugar de ajustar los trazos y calcular las tolerancias manualmente.

ALTIUM DESIGNER

Una plataforma de diseño de PCB basada en reglas estrictas con funciones avanzadas de ruteo y simulación.

Así que ha decidido incluir componentes con un tiempo de ascenso y velocidad de conmutación razonablemente rápidos en su siguiente PCB. Y, ¿cómo se asegurará de que sus componentes se comporten correctamente durante el funcionamiento? Nadie tiene tiempo de solicitar y volver a solicitar placas de prueba para comprobar su diseño. El software de diseño de PCB debe darle las herramientas para validar su siguiente diseño de alta velocidad antes de realizar su pedido de fabricación.

Trabajar con dispositivos de alta velocidad requiere tener en cuenta varios aspectos de diseño. Algunos diseñadores no piensan en lo que ocurre con las señales en circuitos de alta velocidad, y en la mayoría de las clases no se enseña este comportamiento explícitamente; sin embargo, el diseño de PCB de alta velocidad requiere tolerancias de ruteo muy ajustadas. El retardo por propagación en sus trazos puede causar rápidamente la desincronización de las señales, y su software de diseño de PCB debe incorporar una calculadora de retardo por propagación en sus reglas de diseño para que pueda compensar fácilmente el retardo por propagación y prevenir la desviación.

Calculadoras de retardo por propagación en el diseño de alta velocidad

El retardo por propagación surge debido a la velocidad finita de las señales digitales en su PCB. El cálculo del retardo por propagación en un trazo requiere conocer la constante dieléctrica efectiva en sus trazos. Una vez que un trazo es lo bastante largo y la velocidad de conmutación en el dispositivo es alta, el dispositivo pasará a tener un comportamiento de alta velocidad y deberá comprobar que los trazos en una red de señales estén ajustados correctamente para compensar el retardo por propagación.

Si algunos trazos en una red de señales son apreciablemente más largos que otros, las señales en su PCB de alta velocidad estarán desincronizadas, y la información no se transmitirá a través de la placa correctamente. Las señales llegarán a su destino en momentos incorrectos, y deberá añadir una longitud adicional a sus trazos más cortos para compensarlo. El cálculo del retardo por propagación consiste realmente en garantizar que las longitudes de los trazos se mantengan dentro de una cierta tolerancia. Sus herramientas de ruteo en su programa de diseño de PCB deben interactuar con sus reglas de diseño, de modo que resulte fácil compensar el retardo por propagación.

Magníficas herramientas de CAD y de simulación para facilitar el diseño de alta velocidad

Dimensionar correctamente la longitud adecuada del trazo para compensar el retardo por propagación y evitar la inclinación puede causar rápidamente que el dispositivo pase a tener un comportamiento de alta velocidad, y deberá incorporar estrategias de ruteo de alta velocidad a su PCB si el retardo por propagación constituye un auténtico problema. Un buen programa de diseño de PCB puede ayudarle a trabajar conforme a estos requisitos muy fácilmente, ayudándole a evitar problemas graves de integridad de señal que pueden paralizar su siguiente PCB.

En lugar de buscar una calculadora de retardo por propagación en línea y ajustar manualmente las longitudes de los trazos en un dispositivo de alta velocidad, el programa de diseño de PCB debe incorporar estos cálculos como parte de sus reglas de diseño y le permitirá insertar meandros en sus trazos. Esto le permitirá concentrarse en el ruteo de las señales de alta velocidad alrededor de la placa en lugar de realizar cálculos repetitivos de retardo por propagación.

captura de pantalla del editor de reglas y restricciones para dimensionar trazos en Altium Designer

Dimensionado de los trazos como reglas de diseño en Altium Designer

Validación de su diseño

La creación de PCB para aplicaciones de alta velocidad consiste en lograr las estrategias de ruteo correctas. La diafonía entre trazos de señal, las llamadas debidas a problemas de terminación y varios efectos de acoplamiento en una PCB pueden resolverse con las estrategias de ruteo y apilado adecuadas. El programa de diseño de PCB debe incluir todas las herramientas necesarias que le permitan crear el apilado de capas que necesita y rutear rápidamente los trazos en su diseño mientras se cotejan con sus reglas de diseño.

Para validar sus PCB son necesarias herramientas de simulación y análisis que accedan a sus datos de diseño directamente desde el diseño de su PCB. Necesitará introducir sus datos de CAD directamente en sus herramientas de simulación y análisis si desea validar rápidamente la funcionalidad de su dispositivo, especialmente si se trata de un dispositivo de alta velocidad. Sus herramientas de CAD también necesitan tener funciones de ruteo de alto nivel que se interconecten directamente con sus reglas de diseño, le permitan definir la geometría de sus pares diferenciales y aseguren la sincronización entre trazos en sus redes de señales y en los modelos de entrada o salida.

Uso de reglas de diseño para compensar el retardo por propagación

Los requisitos de los diseños a alta velocidad y de ruteo complicados tienden a ir de la mano. Sus herramientas de CAD deben ayudarle a automatizar el ruteo a través de toda la placa y a la vez, seguir siendo adaptable a cualquier estrategia de ruteo. Cuando llega el momento de validar su placa cotejándola con las reglas de diseño y comprobar la integridad de la señal, la información contenida en su diseño debe interconectarse directamente con sus herramientas de simulación y análisis. Deberá asegurarse de que sus interconexiones estén finalizadas correctamente y que las longitudes de los trazos estén correctamente dimensionadas a fin de compensar el retardo por propagación.

Cuando tiene incorporada la calculadora de retardo por propagación como parte de sus reglas de diseño, podrá comprobar que las longitudes de los trazos estén en el nivel de tolerancia adecuado sin medir los trazos manualmente en sus herramientas de CAD. Las herramientas del enrutador automático que están integradas en este entorno facilitan el ajuste de las longitudes de los trazos en una red para que la inclinación se reduzca al mínimo, garantizando que sus señales siempre permanecerán sincronizadas.

Captura de pantalla de la vista en 3D del ruteo de trazos en Altium Designer

Vista en 3D del ruteo de trazos en un PCB de múltiples capas.

El entorno unificado en Altium Designer

Un programa que combina funciones de comprobación de reglas y herramientas de CAD ultraprecisas proporciona un aumento de productividad espectacular. Esto le permite calcular y compensar automáticamente el retardo por propagación en la PCB sin medir manualmente los trazos con sus herramientas de CAD. Así que, ¿cuál es la mejor manera de agrupar todas estas características en un solo programa y asegurarse de que puedan comunicarse entre sí correctamente?

Ya sea para contar el tiempo de propagación, medir el retardo, el retardo de tiempo o el periodo de tiempo, sólo Altium Designer engloba todas estas herramientas esenciales de diseño de PCB en una única interfaz unificada. El motor de diseño basado en reglas de Altium Designer garantiza que todas sus herramientas de diseño y ruteo se comunicarán en el mismo idioma. Sus herramientas de diseño evitarán los errores básicos de entrada y salida cuando se interconecten directamente con sus reglas de diseño.

Diseñar en un entorno unificado

Las herramientas de ruteo de Altium Designer le brindan la libertad de ejecutar la estrategia de ruteo que sabe que es mejor para su dispositivo, o pueden permitir que el programa rutee sus trazos automáticamente. Podrá hacerlo todo, desde definir pares diferenciales y redes de señales hasta crear un perfil de ruteo personalizado que facilite la colocación densa de componentes, asegurando que sus dispositivos posean una ventaja competitiva.

Las herramientas de ruteo de Altium Designer también facilitan la compensación del tiempo de propagación, el retardo por propagación y la medición del retardo, además de evitar la inclinación. Estos cálculos están incorporados en las reglas de diseño, por lo que es fácil cotejar su diseño con normas estándar. Si necesita ajustar la longitud de sus trazos para eliminar la inclinación ocasionada por el retardo por propagación, las herramientas de ruteo permiten serpentear fácilmente sus trazos más cortos en una red de señales. Puede tener la certeza de que sus señales se sincronizarán cuando utilice Altium Designer.

Si está cansado de trabajar con una calculadora externa y desea recuperar su tiempo y la cordura, necesita trabajar en un entorno de diseño unificado. Altium Designer es la única plataforma unificada basada en reglas que incluye CAD, ruteo y simulación de alta calidad en un solo paquete.

Aprender a utilizar cualquier programa nuevo conlleva tiempo, sobre todo si la empresa le deja aprenderlo por su cuenta. Altium Designer le permite acceder a útiles ejemplos de diseño, al foro de AltiumLive, una amplia base de conocimientos y podcasts y seminarios web impartidos por expertos de la industria. Altium Designer realmente desea que triunfe.

Las mejores herramientas de diseño, ruteo y simulación pueden ayudar a compensar el retardo por propagación en su próximo dispositivo de alta velocidad. En lugar de trabajar con una calculadora de retardo por propagación externa, una plataforma unificada como Altium Designer es la mejor manera de incorporar estos cálculos como parte del proceso de diseño. Si está preparado para un nuevo tipo de plataforma de diseño de PCB, deberá probar Altium Designer.

Sobre el autor / Sobre la autora

Sobre el autor / Sobre la autora

Zachariah Peterson cuenta con una amplia experiencia técnica en el mundo académico y la industria. Antes de trabajar en la industria de PCB, enseñó en la Universidad Estatal de Portland. Realizó su investigación en Física MS sobre sensores de gas quimisortivo y su doctorado en Física Aplicada sobre teoría y estabilidad del láser aleatorio. Su experiencia en investigación científica abarca temas en láseres de nanopartículas, dispositivos semiconductores electrónicos y optoelectrónicos, sistemas ambientales y análisis financiero. Su trabajo ha sido publicado en varias revistas revisadas por pares y actas de conferencias, y ha escrito cientos de blogs técnicos sobre diseño de PCB para varias empresas. Zachariah trabaja con otras compañías en la industria de PCB proporcionando servicios de diseño e investigación. Es miembro de IEEE Photonics Society y de la American Physical Society.

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