Ajuste de longitud en el Panel de Propiedades

Las PCBs de alta velocidad a menudo requieren la sintonización de grupos de pistas, tanto simples como diferenciales, para asegurar que las señales que viajan en un canal físico lleguen a algún componente receptor dentro de una diferencia de tiempo prescrita. Altium Designer incluye herramientas poderosas que te permiten resolver tales tareas rápidamente y con alta calidad. Estudia este documento y logra el resultado deseado aún más rápido.

¿Por qué se utiliza la Sintonización de Longitud?

La mayoría de las interfaces de alta velocidad contienen interfaces seriales que se enrutan como pares diferenciales, o contienen buses de extremo único paralelos que operan a altas frecuencias. Algunas interfaces utilizan múltiples pares diferenciales en paralelo para enviar datos entre componentes. Ejemplos de tales interfaces incluyen USB, PCIe, interfaces de memoria DDR3/DDR4, canales SerDes y muchos otros.

Para que estas interfaces funcionen correctamente es necesario que las señales enviadas del transmisor al receptor lleguen dentro de cierta discrepancia de tiempo limitada. Este problema se resuelve alineando las longitudes de grupo de pistas dentro de alguna tolerancia de discrepancia. Esto se hace agregando una sección de retardo a las pistas más cortas en forma de acordeones, trombones o un patrón de diente de sierra. Dentro de un par diferencial, los segmentos de sintonización de longitud también se utilizan para asegurar que se elimine la discrepancia de tiempo, lo que también ayuda a la interfaz a suprimir el ruido que pueda estar presente en la señal diferencial recibida.

Opciones de Ajuste en Altium Designer

Altium Designer tiene dos herramientas para alineación:

    Ajuste Interactivo de Longitud – para pistas individuales;

    Ajuste Interactivo de Longitud de Pares Diferenciales – para pares diferenciales.

Después de ejecutar la herramienta, hay tres patrones de ajuste de longitud para elegir en el panel de Propiedades.

Patrón de Acordeón

Acordeón es el patrón de ajuste de longitud de red más comúnmente utilizado. El panel de Propiedades se utiliza para ajustar la forma, amplitud y paso de los segmentos del acordeón. Puedes cambiar todos estos parámetros dinámicamente con las teclas de acceso rápido durante la creación.

Características adicionales al trabajar con el acordeón colocado:

Mover/Redimensionar

Selecciona el acordeón, y luego haz clic izquierdo dentro del marco para moverlo a lo largo de la pista. Mueve los lados o las esquinas del marco para redimensionar.

Rotación

Presiona R mientras rotas para activar un múltiplo de 45 grados.

Guías prácticas para la aplicación del patrón de Acordeón:

• Preferido para señales de alta velocidad y pares diferenciales;
• El espacio óptimo entre segmentos debe ser >3H, para pares diferenciales >5H. La longitud máxima de los segmentos no debe ser más de 15H. Esto reducirá la interacción de los campos electromagnéticos de los segmentos vecinos.
• Es preferible usar los estilos de rotación de Arcos Biselados o Redondeados.

H es la altura de elevación de la pista por encima del plano de referencia más cercano.

Patrón de Trombón

El trombón utiliza el concepto de manga de afinación y puede posicionarse en curvas de pista incluso en lugares estrechos para llenar el espacio de manera eficiente. En el panel de Propiedades puedes configurar la forma, el paso y la posición de los segmentos de trombón. También puedes cambiar dinámicamente una serie de parámetros usando teclas rápidas directamente durante la construcción.

Opciones adicionales al trabajar con el trombón colocado:

Mover/Redimensionar

Diferentes modos de mover y cambiar de forma están disponibles usando las teclas Ctrl y Shift .

Guías prácticas para la aplicación del patrón de Trombón:

• Útil en lugares estrechos, en caso de obstáculos;
• El espacio óptimo entre segmentos debe ser >3H, para pares diferenciales >5H. La longitud máxima de los segmentos no debe ser más de 15H. Esto reducirá la interacción de los campos electromagnéticos para los segmentos vecinos
• Es preferible usar Arcos Biselados o estilos Redondeados.
• No recomendado para ajustar la fase de la pista y los pares diferenciales.

H es la altura de elevación de la pista por encima del plano de referencia más cercano.

Patrón de Sierra

El patrón de Sierra utiliza el concepto de manga de ajuste y se puede colocar en las curvas de la pista. Ayuda a ajustar la longitud más precisamente. En el panel de Propiedades puedes configurar el ángulo, ancho, altura e inicio del «diente de sierra». También puedes cambiar dinámicamente la altura utilizando los «atajos de teclado» directamente durante la construcción.

Opciones adicionales al trabajar con el patrón de Sierra:

Mover/Redimensionar

Diferentes modos de mover y cambiar la forma están disponibles utilizando las teclas Ctrl y Shift.

Guías prácticas para usar patrones de sierra para el ajuste de longitud:

• El patrón es útil en lugares estrechos y se puede utilizar para trazar rutas alrededor de vías;
• Preferido para la alineación de fase de señal en pares diferenciales;
• Los ángulos agudos para señales de alta velocidad no son deseables;
• Coloque los dientes de sierra lo más cerca posible de donde ocurrió el desalineamiento.
• Es preferible hacer que la longitud total de la estructura de desajuste sea más corta

La imagen a continuación muestra algunas pautas conservadoras para usar una estructura de patrón de dientes de sierra en un PCB, particularmente en los dos trazos de un par diferencial. Estas pautas son apropiadas para interfaces más lentas con tasas de borde de aproximadamente 1 ns. Un límite en la máxima separación dentro de la sección del patrón de dientes de sierra es <2S con un ancho de diente <3W. S es la separación entre pistas, W es el ancho de pista en par diferencial. En interfaces más lentas, estas pautas son conocidas por proporcionar el emparejamiento de longitud requerido pero sin incurrir en reflexiones excesivas en la entrada en la sección de ajuste de longitud.

En interfaces mucho más rápidas, estas directrices no siempre se mantienen, y se vuelve preferible dimensionar cuidadosamente el ancho y el espaciado entre pares diferenciales para prevenir un exceso de impedancia y desajuste en el retraso de propagación entre las dos pistas del par. Esto significa que el diseñador debe usar la herramienta Layer Stackup Manager en Altium Designer para obtener una buena estimación inicial del ancho y espaciado óptimos de la pista, seguido por el uso de un simulador de interconexión para determinar más claramente la conformidad del canal. Una vez que se verifican los límites adecuados de ajuste de longitud, pueden colocarse en un diseño de PCB utilizando las características de enrutamiento interactivo en el Editor de PCB de Altium Designer.

• Aprende más sobre las características de enrutamiento de PCB en Altium Designer