PCBレイアウトの考慮事項：差動ペアの長さマッチング許容誤差と違反の回避

娘の髪の毛をとかすことは、PCBトレースの絡みを解くことを思い出させます。すべてのものを層に設定し、クロスオーバーは避ける必要があります。9歳の娘の髪の毛をとかすのに、PCBトレースのルーティングほど時間はかかりませんが、正しく行わないと同じくらい痛みを伴います。理想的には、あなたの娘の髪が電子機器のショートサーキットや小さな火花を引き起こすことはありません。

レイアウトでのトレースのルーティングは、おそらく最も重要で時間がかかる設計活動です。高速設計では、トレースの長さは非常に正確であり、特定の許容範囲内に収まる必要があります。特性インピーダンス、信号の整合性、レイヤースタックアップ、トレース幅を追跡することは、手間がかかり、時間がかかり、どのツールでも自動的に達成するのが非常に難しいです。

最高のPCB設計ソフトウェアを使用することで、最も厳しいルーティングのボトルネックを克服し、生産性を最大化することができます。最高の自動ルーティングおよび長さ許容範囲ツールを使用するだけでなく、業界が要求するシミュレーションツールにアクセスする必要があります。このようにして、あなたのデザインがどのようなインピーダンスも乗り越え、可能な限り最高の回路基板デザインを提供できるように信頼できます。

高速ルーティングと長さ許容範囲マッチング

高速信号は他の信号と相互作用する可能性が最も高く、その逆もまた然りです。ほとんどのエンジニアは、規定のルーティングルールに従うことができるように、これらの信号を最初にレイアウトします。最も重要な高速ルーティングルールの中には、長さ許容誤差のマッチング、別名長さチューニングがあります。単終端および差動ペアルーティングは、異なるコンポーネントを一つの動作するシステムに接続する、その重要なタスクです。

高速デジタルシステムでは、複数のトレースのルーティングは非常に正確でなければなりません。デジタルデータが複数の入力を持つコンポーネント、例えばロジックゲートICを通して送信される場合、すべての入力に信号が同時に到着する必要があります。電子デバイスのデータ転送速度が上がるにつれて、複数のトレース間の許容される不一致の量は次第に小さくなります。トレースの長さは、デバイスでデータエラーを作り出さないように、正確に一致させる必要があります。

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差動ペアでの長さ許容誤差のマッチングも、信号が同期されることを保証するために必須です。ネット内のコンポーネント間の接続が一致していない場合、ソフトウェアはレイアウト上に直接インジケーターで通知するべきです。すべてのソフトウェアが長さの不一致を修正することを容易にしているわけではありません。異なるプログラムには、トレースの長さを調整し、トレースの長さを調整することがドラッグアンドドロップコマンドと同じくらい簡単であるべきです。

すべてのネットが同じように作られているわけではありません。PCB設計ソフトウェアは、自動ルーティングとルールチェックのバランスを取りつつ、デバイスアプリケーションの要件に応じて設計をカスタマイズする自由を提供するべきです。複数の差動ペアや単線トレースをネットにグループ化する場合、各ネットに長さマッチング制約を簡単に定義できるPCBルールと制約エディタが必要です。

Altiumでの差動ペアルーティング 

問題の原因を理解する

レイアウトエディターで直接ルーティングを開始すると、トレースは事前定義された設計ルールを使用して配置されます。ルーティングに関する問題のいくつかは、特に粗悪な設計パッケージでの矛盾するルール設定によって生じます。貧弱な設計ソフトウェアは、実際にはボード全体にわたってトレースを誤って自動ルーティングし、最も極端なケースを除いて、このことが起こったことに気づかないかもしれません。これは特に差動ペアに当てはまります。

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不適切な設計ソフトウェアは、トレースや差動ペアを誤ってルーティングするだけでなく、ルーティング機能を追加購入しない限り提供されません。これにより、手動でルーティングし、長さの許容範囲を目視で確認し、ミアンダを手動で挿入するしかなくなります。合理的な時間内に少数のトレースをルーティングしたい場合は、これらの基本的な機能を購入する必要があります。それに、新たに発症した手根管症候群のための手首サポーターも必要になるでしょう。

ネット内のルーティングの不一致を修正するプロセスに実際に取り組む際には、隣接する単線トレース間および差動ペア内の各トレース間の不一致を示す明確な指標が必要になります。これは、トレースにミアンダをドラッグすると調整される視覚的指標をレイアウトビューに配置するほど簡単であるべきです。許容範囲の指標が3つのダイアログの奥深くに埋もれている理由はありません。

統合設計環境におけるルーティング許容範囲

差動ペアのルーティング、長さのトレース、ネットの定義、層間ルーティングは、通常、PCB設計の最も時間がかかる部分であるため、設計ソフトウェアには、信号ネットの長さ許容値を満たしながら、プロセス全体をスピードアップするインタラクティブ機能が含まれているべきです。これらのツールはソフトウェアパッケージに組み込まれているべきであり、この重要な機能がアドオンとしてのみ利用可能である理由はありません。

ソフトウェアがネット内の長さの不一致を通知することは一つのことですが、この不一致を修正することは別のことです。トレース長の不一致を修正するには、ネット内の短いトレースにミアンダーを配置して、最長のトレースの長さに合わせる必要があります。長さマッチング設定とミアンダーのジオメトリは、レイアウトから直接簡単にアクセスできるべきです。長さ調整のためのマイターを追加することは、不一致のトレースをマウスでドラッグするほど簡単であるべきです。

すべての接続をルーティングし、不一致のトレースをクリーンアップしたら、統合設計環境は、レイアウトを業界標準のシミュレーションおよび分析パッケージに統合します。誰もが、設計パッケージからシミュレーションプログラムにエクスポートする必要はありません。統合環境で作業することで、これらのツールにアクセスし、単一のプログラム内ですべての製造業者向けデリバラブルを生成できます。

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Altium

でのオートインタラクティブルーティングAltiumの統合設計環境でのルーティング

Altiumは、コンポーネント間のルーティングを直感的に行える統一インターフェースを使用しており、高度なシミュレーションやルールチェック機能と設計を統合しています。高速デバイスでは長さの許容差が非常に敏感ですが、ルーティングツール、CADツール、ルールチェック機能は、デバイスが正しく動作することを確認するためにあります。すべてのコマンドは直感的で、プログラム内で簡単に見つけることができます。

回路図内で直接差動ペアを定義し、これらの仕様をレイアウトに簡単に取り込むことができます。設計ルールの定義は、指示を直接回路図に指定することによって簡素化されます。これにより、回路図とレイアウトの両方で差動ペアを直接視覚的に示す手がかりが提供されます。ルール違反は個別にまたは一括でチェックでき、違反には直感的な表示があり、設計エラーを簡単に見つけて修正することができます。

高度なルーティングソリューションを探していて、許容誤差ルールを定義する力を求めているなら、AltiumのようなPCB設計ソフトウェアパッケージが必要です。Altiumのルーティング機能と
^®ツールは、信号ネットを定義し、自動的にトレースを配置し、FPGAやメモリモジュールのような高ピン密度コンポーネントをルーティングすることを可能にします。重要なルーティング制約は、自動設計ルールチェック機能を使用して維持されます。

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

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では、Altiumと他の会社との違いは何でしょうか？Altiumは、成功に必要なリソースを確実に提供します。Altiumは読みやすく、アクセスしやすく、高度な設計機能の例や使用事例が含まれています。業界の専門家によって提供されるAltiumLiveフォーラム、ユーザーグループ、ビデオ、ウェビナーにアクセスできます。強力なサポートネットワークは、数クリックで利用可能です。

信号整合性のストレスと要求からボードを枯れさせないでください。あなた、PCBのユーザーを気にかけ、設計プロセスのあらゆる側面を相互接続され、統一された感覚で管理するツールを備えたPCB設計ソフトウェアを使用してください。

これで、設計に使用したいPCBレイアウトソフトウェアの無料トライアルをダウンロードできます。Altiumのルーティング機能が次のPCB設計にどのように役立つかをもっと知りたい場合は、Altiumの専門家に相談してください。

今日からAltium Designerへの切り替えの旅を始めましょう。