Introduzione alla progettazione di PCB ad alta velocità: Percorsi dei segnali

Hai mai pianificato un viaggio aereo in cui non esiste un volo diretto per raggiungere la tua destinazione? Io sì, e come probabilmente già sai, non è un problema. Utilizzo il pianificatore di viaggi sul sito web della mia compagnia aerea e lascio che si occupi di ogni dettaglio del viaggio per me. Tutto ciò che devo fare è inserire il mio punto di partenza e destinazione, e il pianificatore determina il mio itinerario, con abbastanza tempo per effettuare i miei collegamenti. È un gioco da ragazzi.

Puoi immaginare quanto tempo ti prenderebbe se dovessi pianificare tutto il viaggio da solo? Dovresti ricercare le diverse compagnie aeree, i voli, gli orari di partenza e arrivo, e poi mettere insieme tutte queste informazioni per capire il miglior percorso.

Un viaggio aereo che richiede più voli di collegamento è molto simile a un percorso di segnale su una scheda di circuito stampato. Un percorso di segnale ha un inizio e una fine, con diversi collegamenti tra di loro, proprio come il viaggio aereo. E proprio come è necessario pianificare il proprio itinerario, cercare di tracciare un percorso di segnale su un PCB richiede di determinare le lunghezze e i parametri di tutte le singole reti, una proposta che richiede tempo al meglio.

Fortunatamente, però, disponiamo di strumenti software per il layout dei PCB che possono gestire i percorsi dei segnali nello stesso modo in cui i siti web delle compagnie aeree utilizzano strumenti di pianificazione dei viaggi per organizzare i percorsi. Diamo un'occhiata ai percorsi dei segnali e a come gli strumenti software per il layout dei PCB di oggi possono aiutarti a lavorare con essi. Non posso prometterti un viaggio senza problemi verso qualche esotica isola deserta, ma posso prometterti una migliore comprensione di come puoi lavorare con i percorsi dei segnali nel tuo prossimo design di PCB ad alta velocità.

Cos'è un Percorso di Segnale?

Un percorso di segnale è il percorso che un segnale percorre dalla sua origine attraverso più componenti e reti fino alla sua destinazione. Per esempio, considera una semplice linea di trasmissione tra due parti che hanno una resistenza di terminazione in linea. La prima rete collega il pin del driver a un'estremità della resistenza, mentre la seconda rete collega l'altra estremità della resistenza al pin del ricevitore. Nel sistema CAD questo sono due reti diverse, ma per scopi di progettazione ad alta velocità, le due reti formano un unico percorso di segnale.

Quando progetti un PCB ad alta velocità, puoi controllare l'impedenza del tuo routing attraverso la larghezza della traccia e come designi lo stackup dei layer della scheda. Puoi anche controllare la lunghezza del routing della traccia e abbinare queste lunghezze di traccia con altre tracce. Il passo successivo nello sviluppare le tue competenze nella progettazione di PCB ad alta velocità è il routing dei percorsi di segnale. Non solo dovrai ancora gestire l'impedenza controllata e le lunghezze di traccia abbinate, ma dovrai farlo per l'intero percorso del segnale invece che per singole reti. Fortunatamente, gli strumenti CAD in uso oggi possono offrirti molto aiuto con il routing dei percorsi di segnale.

Configurare un Percorso di Segnale per il Routing

Per configurare un percorso di segnale che mantenga una buona integrità del segnale, creerai una classe di percorso di segnale nei tuoi strumenti CAD e assegnerai le reti appropriate a quella classe. Quando assegni le reti alla classe di percorso di segnale, puoi assegnarle manualmente o, se il tuo software offre questa opzione, lasciare che gli strumenti CAD assegnino automaticamente le reti in base ai driver e ai ricevitori che specifichi. Che tu assegni le reti manualmente o automaticamente, dovrai comunque confermare che siano nella sequenza corretta. Questo è importante affinché la topologia di routing delle reti del percorso di segnale sia nell'ordine corretto. Molti progettisti assegnano automaticamente le reti nelle loro classi di segnale, e poi le riordinano manualmente se necessario.

Una volta che le reti sono assegnate alla classe di percorso di segnale, sarai quindi in grado di specificare altri parametri per la classe di percorso di segnale. Questi parametri includono le lunghezze massime e minime del routing consentito e la quantità massima e minima di vie che possono essere utilizzate.