Tecniche di Progettazione ad Alta Velocità: Regolazione delle Tracce per l'Abbinamento della Lunghezza dei Percorsi

La prima volta che ho sentito qualcuno parlare di "accordare" le loro tecniche di progettazione ad alta velocità, mi è venuto in mente il ricordo della banda della mia scuola media. In quei giorni, "accordare" significava prendere ragazzi senza esperienza che usavano strumenti vecchi e stanchi e cercare di trasformare il tutto in qualcosa che si amalgamasse bene. Come ci si potrebbe aspettare, i nostri primi tentativi di essere in armonia non sono stati molto riusciti. Dopo aver lavorato un po' e imparato sulla integrità del segnale, il piano di massa e le alte frequenze, siamo stati in grado di rimanere in sintonia insieme e abbiamo iniziato a suonare come una vera banda.

Una banda si accorda in modo che ogni strumento sia sincronizzato con il resto degli strumenti della banda. Quando tutti suonano un si bemolle concertato, dovrebbe tutto suonare come la stessa nota. D'altra parte, quando una banda è fuori tono può effettivamente far male ascoltare il suono degli strumenti che lottano l'uno contro l'altro.

Come una banda, anche un circuito stampato ad alta velocità ha bisogno di essere "accordato". Ci sono reti ad alta velocità che devono avere lunghezze specifiche "accordate" l'una all'altra per funzionare come previsto. Vediamo cosa significa l'accordatura delle tracce su un PCB e discutiamo alcune idee su come realizzarla al meglio.

Che cos'è la Regolazione della Traccia?

La regolazione della traccia su un breadboard PCB consiste nel creare schemi di tracciamento serpentinati per ottenere una lunghezza complessiva specifica della traccia, come mostrato nell'immagine sottostante. Questa lunghezza della traccia deve essere abbinata alle lunghezze delle altre tracce in modo che il segnale arrivi a destinazione contemporaneamente. Lunghezze delle tracce abbinate sono importanti nella gestione dei dati e dei segnali di orologio per sincronizzare insieme il segnale.

Quando ho iniziato a regolare le tracce per abbinare le lunghezze, era più un gioco di indovinelli che altro. Avevamo solo una lunghezza generale che dovevamo abbinare, e ci furono anche momenti in cui confrontavamo visivamente le tracce sullo schermo per vedere se erano vicine. Ora puoi utilizzare generatori di rapporti sulla lunghezza delle tracce e report in tempo reale sulla lunghezza delle tracce, mentre stai tracciando, per trovare la lunghezza esatta della traccia. Puoi anche utilizzare vincoli di regola sulla lunghezza della traccia e funzioni di regolazione automatica per aiutarti.

Diversi Tipi di Regolazione della Traccia per l'Abbinamento della Lunghezza delle Tracce nel Design PCB

Nell'immagine sopra puoi vedere esempi di accordatura di tracce a serpentina. Questa accordatura può essere stretta in un modello ad armonica o allungata in un modello a trombone. Gli esperti di layout PCB ad alta velocità raccomandano di instradare in grandi modelli a trombone per riempire l'area e lasciare spazio per l'accordatura successiva. Poi, quando sei pronto, torna indietro e rifinisci l'instradamento del trombone in un modello ad armonica più stretto per ottenere la lunghezza esatta della traccia di cui hai bisogno. Dovresti anche usare angoli di 45 gradi sulle onde dei modelli ad armonica e spaziare le onde ad una distanza minima di 3 volte la larghezza della traccia.

Nello stesso modo in cui le reti individuali devono essere accordate con altre reti, dovresti anche abbinare le lunghezze delle due reti in una coppia differenziale. Mantieni la coppia instradata insieme il più possibile e inserisci le onde di lunghezza della traccia sulle estremità non corrispondenti. È importante instradare le due tracce della coppia differenziale insieme attorno agli ostacoli come vie o fori quando stai abbinando la loro impedenza in lunghezza. Non separare la coppia mentre instradi attorno a questi ostacoli. Anche le coppie differenziali dovranno essere abbinate in lunghezza ad altre coppie differenziali.

La funzionalità di accordatura delle tracce che ti aiuterà

Ci sono molte funzionalità negli strumenti di progettazione delle schede a circuito stampato che ti aiuteranno con il routing e la regolazione delle tracce. Prima di tutto, puoi impostare delle regole per la lunghezza delle tracce nelle restrizioni di routing ad alta velocità. Queste regole garantiranno che il tuo routing sia creato con le lunghezze corrette e adeguatamente abbinato ad altre reti. Puoi anche utilizzare processi che routeranno automaticamente i modelli di sintonizzazione alle lunghezze corrette, così da non dover creare manualmente le onde. Questi strumenti forniscono il controllo necessario per regolare la larghezza della traccia e l'altezza e lo spazio dei modelli ad onda a fisarmonica. Infine, puoi anche utilizzare router per coppie differenziali per abbinare le lunghezze delle due tracce nella coppia.

Il software di progettazione PCB, come Altium Designer^®, ha funzionalità di progettazione ad alta velocità per il routing e la regolazione delle tracce integrate. Questo ti aiuterà a instradare le tracce ad alta velocità sulla tua scheda a circuito stampato pcb alle lunghezze corrette senza dover indovinare le loro lunghezze effettive. Con questo tipo di aiuto, puoi creare un design conforme ad alta velocità in meno tempo e con maggiore fiducia nella sua accuratezza.

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