プロパティパネルでの長さ調整

高速PCBでは、物理チャネル内を移動する信号が所定の時間差内で受信コンポーネントに到達するように、単一および差動のトラック群の調整がしばしば必要です。Altium Designerには、このようなタスクを迅速かつ高品質に解決するための強力なツールが含まれています。このドキュメントを研究して、望ましい結果をさらに速く達成してください。

なぜ長さの調整が使用されるのか？

ほとんどの高速インターフェースには、差動ペアとして配線されるシリアルインターフェースが含まれているか、または高周波で動作する並列の単一エンドバスが含まれています。一部のインターフェースでは、複数の差動ペアを並列に使用して、コンポーネント間でデータを送信します。これらのインターフェースの例には、USB、PCIe、DDR3/DDR4メモリインターフェース、SerDesチャネルなどがあります。

これらのインターフェースが適切に機能するためには、送信機から受信機へ送られる信号が限定された時間の不一致内に来る必要があります。この問題は、トラック群の長さをある不一致許容範囲内で揃えることによって解決されます。これは、アコーディオン、トロンボーン、またはのこぎり歯のパターンの形で短いトラックに遅延セクションを追加することによって行われます。差動ペア内では、タイミングの不一致が排除されるように長さ調整セグメントも使用され、これは受信差動信号に存在する可能性のあるノイズを抑制するのにも役立ちます。

Altium Designerのチューニングオプション

Altium Designerには、2つのアラインメントツールがあります：

   インタラクティブ長さチューニング – 単一トラック用；

   インタラクティブ差動ペア長さチューニング– 差動ペア用。

ツールを実行した後、プロパティパネルで選択できる3つの長さ調整パターンがあります。

アコーディオンパターン

アコーディオンは、最も一般的に使用されるネット長さチューニングパターンです。プロパティパネルを使用して、アコーディオンセグメントの形状、振幅、ピッチを調整します。これらのパラメーターは、作成中にホットキーで動的に変更できます。

配置されたアコーディオンを使用する際の追加機能：

移動/サイズ変更

アコーディオンを選択し、フレーム内を左クリックしてトラックに沿って移動します。サイドまたはフレームの角を移動してサイズを変更します。

回転

回転中にRを押して、45度の倍数で回転させます。

アコーディオンパターン適用の実践的ガイドライン：

• 高速信号および差動ペアに推奨される;
• 最適なセグメントクリアランスは>3Hで、差動ペアの場合は>5Hです。セグメントの最大長さは15Hを超えてはなりません。これにより、隣接するセグメントの電磁場の相互作用が減少します。
• ミタードアークまたはラウンド回転スタイルの使用が好ましいです。

Hは、最も近い基準平面上のトラックリフトの高さです。

トロンボーンパターン

トロンボーンはチューニングスリーブの概念を使用し、狭い場所でもトラックの曲がり角に配置して効率的にスペースを埋めることができます。プロパティパネルでは、トロンボーンセグメントの形状、ピッチ、位置を設定できます。また、建設中にホットキーを直接使用して、多くのパラメータを動的に変更することもできます。

配置されたトロンボーンを操作する際の追加オプション：

移動/サイズ変更

CtrlキーとShiftキーを使用することで、移動と形状変更の異なるモードが利用可能です。

トロンボーンパターン適用のための実践的ガイドライン：

• 障害物がある場合や狭い場所で役立ちます。
• 最適なセグメントクリアランスは>3Hで、差動ペアの場合は>5Hです。セグメントの最大長さは15Hを超えてはなりません。これにより、隣接するセグメントの電磁場の相互作用が減少します。
• マイタードアークまたはラウンドスタイルの使用が望ましいです。
• トラックフェーズと差動ペアの調整には推奨されません。

Hは、最も近い基準平面上のトラックリフトの高さです。

ノコギリパターン

ノコギリはチューニングスリーブの概念を使用し、トラックの曲がり角に配置できます。これにより、長さをより正確に調整できます。プロパティパネルでは、ノコギリの角度、幅、高さ、開始点を設定できます。また、建設中に「ホットキー」を使用して高さを動的に変更することもできます。

ノコギリパターンを使用する際の追加オプション：

移動/サイズ変更

CtrlキーとShiftキーを使用することで、移動や形状の変更モードが利用できます。

長さ調整のためのノコギリパターン使用の実践的ガイドライン：

• このパターンは狭い場所で役立ち、ビアの周りをルーティングするのに使用できます。
• 差動ペアの信号位相整合に適しています。
• 高速信号には鋭角は望ましくありません。
• ミスアラインメントが発生した場所にできるだけ近いところに鋸歯を配置してください。
• ミスマッチ構造の全長を短くすることが望ましいです

下の画像は、PCB内の鋸歯パターン構造を使用する際のいくつかの保守的なガイドラインを示しており、特に差動ペアの2つのトレースに関してです。これらのガイドラインは、エッジレートが約1 nsの遅いインターフェースに適しています。鋸歯パターンセクション内の最大クリアランスの制限は<2Sで、歯の幅は<3Wです。Sはトラック間のクリアランス、Wは差動ペアのトラック幅です。遅いインターフェースでは、これらのガイドラインが必要な長さマッチングを提供することが知られていますが、長さ調整セクションへの入力時に過度の反射を引き起こすことはありません。

高速インターフェースでは、これらのガイドラインが常に当てはまるわけではなく、差動ペア間の過剰なインピーダンスや伝搬遅延の不一致を防ぐために、幅と間隔を慎重に設定することが望ましいです。これは、設計者がAltium DesignerのLayer Stackup Managerツールを使用して、最適なトレース幅と間隔の良い初期推定値を得た後、インターコネクトシミュレータを使用してチャネルの適合性をより明確に決定する必要があることを意味します。適切な長さ調整の限界が確認されると、Altium DesignerのPCBエディタのインタラクティブルーティング機能を使用してPCBレイアウトに配置することができます。

• Altium DesignerのPCBルーティング機能についてもっと学ぶ