PCB 레이아웃 고려 사항: 차동 쌍 길이 매칭 허용 오차 및 위반 방지

딸의 머리카락을 풀어주는 것은 PCB 트레이스를 정리하는 것을 연상시킵니다. 모든 것이 층으로 설정되어야 하며, 교차는 피해야 합니다. 9살짜리 아이의 머리카락을 푸는 것은 PCB 트레이스를 라우팅하는 것만큼 오래 걸리지는 않지만, 제대로 하지 않으면 결과는 마찬가지로 고통스러울 수 있습니다. 이상적으로는, 당신의 딸의 머리카락이 전자기기의 단락이나 작은 불꽃을 일으키는 원인이 되지 않겠지요.

레이아웃에서 트레이스를 라우팅하는 것은 아마도 가장 중요하고 시간이 많이 소요되는 설계 활동일 것입니다. 고속 설계에서는 트레이스 길이가 매우 정확해야 하며 특정 허용 오차 내에 있어야 합니다. 특성 임피던스, 신호 무결성, 레이어 스택업 및 트레이스 폭을 추적하는 것은 지루하고 시간이 많이 걸리며, 어떤 도구로도 자동으로 완성하기 매우 어려울 수 있습니다.

최고의 PCB 설계 소프트웨어와 함께 작업하면 가장 어려운 라우팅 병목 현상을 극복하고 생산성을 극대화할 수 있습니다. 최고의 자동 라우팅 및 길이 허용 오차 도구를 사용하는 것 외에도, 업계에서 요구하는 시뮬레이션 도구에 접근할 필요가 있습니다. 이렇게 하면, 장치의 경로를 방해하는 임피던스를 넘어서고 가능한 최고의 회로 기판 설계를 제공할 수 있습니다.

고속 라우팅 및 길이 허용 오차 매칭

고속 신호는 다른 신호와 상호 작용할 가능성이 가장 높으며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 대부분의 엔지니어는 지정된 라우팅 규칙을 따를 수 있도록 이러한 신호를 먼저 배치합니다. 가장 중요한 고속 라우팅 규칙 중 하나는 길이 허용 오차 매칭으로, 길이 튜닝으로도 알려져 있습니다. PCB에서 단일 종단 및 차동 쌍 라우팅은 서로 다른 구성 요소를 하나의 작동 시스템으로 연결하는 중요한 작업입니다.

고속 디지털 시스템에서 여러 트레이스를 라우팅하는 것은 매우 정밀해야 합니다. 디지털 데이터가 여러 입력이 있는 구성 요소(예: 논리 게이트 IC)를 통해 전송될 때, 모든 입력에 동시에 도달해야 합니다. 전자 장치의 데이터 전송 속도가 증가함에 따라 여러 트레이스 간 허용되는 불일치량이 점점 더 작아집니다. 트레이스 길이를 정확하게 맞추어야 장치에서 데이터 오류를 생성하지 않습니다.

차동 쌍에서 길이 허용 오차 매칭도 신호가 동기화되도록 보장하기 위해 필수입니다. 네트의 구성 요소 간 연결이 일치하지 않으면 소프트웨어가 레이아웃에서 직접 지시하는 지시자로 알려줘야 합니다. 모든 소프트웨어가 길이 불일치를 수정하기 쉬운 것은 아닙니다. 다른 프로그램마다 트레이스 길이를 조정하고 트레이스 길이를 조정하는 절차와 도구가 다릅니다. 트레이스 길이 조정은 드래그 앤 드롭 명령만큼 쉬워야 합니다.

모든 넷이 동일하게 생성되는 것은 아닙니다. PCB 설계 소프트웨어는 라우팅 자동화와 규칙 검사를 균형 있게 처리하면서도 장치 응용 프로그램의 요구에 따라 디자인을 사용자 정의할 수 있는 자유를 제공해야 합니다. 여러 개의 차동 쌍이나 단일 종단 트레이스를 넷으로 그룹화할 때, 각 넷에 길이 매칭 제약 조건을 쉽게 정의할 수 있는 PCB 규칙 및 제약 조건 편집기가 필요합니다.

Altium에서의 차동 쌍 라우팅 

고통의 원인을 깨닫기

레이아웃 편집기에서 직접 라우팅을 시작하면, 사전 정의된 설계 규칙을 사용하여 트레이스가 배치됩니다. 라우팅에 문제가 발생하는 일부 원인은 특히 열악한 설계 패키지에서 서로 충돌하는 규칙 설정 때문입니다. 열악한 설계 소프트웨어는 실제로 전체 보드에 걸쳐 트레이스를 잘못 자동 라우팅할 수 있으며, 가장 극단적인 경우를 제외하고는 이러한 사실을 알아차리지 못할 수 있습니다. 이는 특히 차동 쌍에 해당됩니다.

불량한 설계 소프트웨어는 트레이스와 차동 쌍을 잘못 라우팅할 뿐만 아니라, 라우팅 기능을 추가 구매하지 않는 이상 제공조차 되지 않습니다. 이로 인해 수동으로 라우팅하고, 길이 허용 오차를 눈으로 확인하며, 미앤더를 수동으로 삽입해야 하는 상황에 처하게 됩니다. 합리적인 시간 내에 소수의 트레이스라도 라우팅하려면 이러한 필수 기능을 구매해야 할 뿐만 아니라, 새로 생긴 손목터널 증후군에 대한 손목 보호대도 필요할 것입니다.

네트워크의 라우팅 불일치를 수정하는 과정에 있을 때, 인접한 단일 종단 트레이스 간의 불일치와 각 차동 쌍 트레이스 간의 불일치를 보여주는 명확한 지시기가 필요합니다. 이는 미앤더를 트레이스에 드래그하면서 조정되는 레이아웃 뷰에 시각적 지시기를 배치하는 것만큼 간단해야 합니다. 허용 오차 지시기가 세 개의 대화 상자 깊숙이 숨겨져 있을 이유가 없습니다.

통합 설계 환경에서의 라우팅 허용 오차

차동 쌍 라우팅, 길이 추적, 넷 정의, 층간 라우팅은 일반적으로 PCB 설계의 가장 시간이 많이 소요되는 부분이므로, 설계 소프트웨어는 전체 과정을 가속화하면서도 신호 넷의 길이 허용 오차를 충족시킬 수 있도록 상호 작용하는 기능을 포함해야 합니다. 이러한 도구는 소프트웨어 패키지에 내장되어 있어야 하며, 이 중요한 기능이 추가 기능으로만 제공되어야 할 이유는 없습니다.

소프트웨어가 넷의 길이 불일치를 알려주는 것은 하나의 일이고, 이 불일치를 수정하는 것은 또 다른 일입니다. 트레이스 길이 불일치를 수정하려면 넷의 가장 긴 트레이스의 길이와 일치하도록 더 짧은 트레이스에 미앤더를 배치해야 합니다. 길이 매칭 설정과 미앤더 기하학은 레이아웃에서 직접 쉽게 접근할 수 있어야 합니다. 길이 조정을 위한 미터를 추가하는 것은 불일치하는 트레이스를 따라 마우스를 드래그하는 것만큼 쉬워야 합니다.

모든 연결을 라우팅하고 불일치하는 트레이스를 정리한 후에는 통합된 설계 환경이 레이아웃을 업계 표준 시뮬레이션 및 분석 패키지와 통합합니다. 아무도 자신의 설계 패키지에서 시뮬레이션 프로그램으로 내보내야 할 필요가 없습니다. 통합 환경에서 작업하면 이러한 도구에 접근할 수 있으며 단일 프로그램 내에서 모든 제조업체 제공 자료를 생성할 수 있습니다.

Altium에서의 자동-상호 작용 라우팅

Altium의 통합 설계 환경에서의 라우팅

Altium은 구성 요소 간의 라우팅을 직관적으로 만들면서도 고급 시뮬레이션 및 규칙 검사 기능과 설계를 통합하는 통합 인터페이스를 사용합니다. 고속 장치에서 길이 허용 오차가 매우 민감함에도 불구하고, 라우팅 도구, CAD 도구 및 규칙 검사 기능은 장치가 올바르게 작동하도록 보장하기 위해 있습니다. 모든 명령은 직관적이며 프로그램 내에서 쉽게 찾을 수 있습니다.

스키마틱에서 직접 차동 쌍을 정의하고 레이아웃에서 이러한 사양을 쉽게 캡처할 수 있습니다. 설계 규칙 정의는 지시문을 스키마틱에 직접 지정함으로써 간소화됩니다. 이는 스키마틱과 레이아웃에서 차동 쌍을 직접적으로 나타내는 시각적 신호를 제공합니다. 규칙 위반은 개별적으로 또는 일괄적으로 검사할 수 있으며, 위반은 직관적인 디스플레이를 가지고 있어 설계 오류를 쉽게 찾아서 수정할 수 있습니다.

고급 라우팅 솔루션을 찾고 있으며 허용 오차 규칙을 정의할 수 있는 힘을 원한다면, Altium과 같은 PCB 설계 소프트웨어 패키지가 필요합니다. Altium의 라우팅 기능과 ^® 도구는 신호 네트를 정의하고, 자동으로 트레이스를 배치하며, FPGA와 메모리 모듈과 같은 고핀 밀도 구성 요소를 라우팅할 수 있게 해줍니다. 중요한 라우팅 제약 조건은 자동 설계 규칙 검사 기능을 사용하여 유지됩니다.

그렇다면 Altium과 다른 회사들 사이의 차이점은 무엇일까요? Altium은 성공을 위해 필요한 자원을 확실히 제공합니다. Altium은 읽기 쉽고 접근하기 쉬우며 고급 설계 기능에 대한 예제와 사용 사례를 포함하고 있습니다. AltiumLive 포럼, 사용자 그룹, 비디오, 그리고 업계 전문가가 제공하는 웨비나에 접근할 수 있습니다. 강력한 지원 네트워크가 몇 번의 클릭만으로 이용 가능합니다.

신호 무결성의 스트레스와 요구로부터 회로 기판이 시들어 버리게 하지 마세요. PCB와 그 사용자인 여러분을 신경 쓰고, 설계 과정의 모든 측면이 상호 연결되고 통합된 느낌을 주도록 설계된 도구를 관리하는 PCB 설계 소프트웨어를 사용하세요.

이제 원하는 디자인용 PCB 레이아웃 소프트웨어의 무료 체험판을 다운로드할 수 있습니다. Altium과 그 라우팅 기능이 다음 PCB 디자인에 어떻게 도움이 될 수 있는지 자세히 알아보려면 Altium의 전문가와 상담하세요.

오늘 Altium Designer로 전환하는 여정을 시작하세요.