Techniki projektowania wysokich prędkości: Dostrojenie ścieżek dla dopasowania długości trasowania

Pierwszy raz, kiedy usłyszałem kogoś mówiącego o "strojeniu" swoich technik projektowania wysokich prędkości, przypomniała mi się moja szkolna orkiestra z gimnazjum. W tamtych czasach "strojenie" oznaczało próbę zgrania dzieci, które nie miały doświadczenia i używały starych, zużytych instrumentów, w coś, co mogłoby razem współgrać. Jak można się było spodziewać, nasze pierwsze próby grania w zgodzie nie były zbyt udane. Po pewnym czasie, ucząc się o integralności sygnału, płaszczyźnie masy i wysokich częstotliwościach, udało nam się grać razem w zgodzie i zaczęliśmy brzmieć jak prawdziwa orkiestra.

Orkiestra stroi się, aby każdy instrument był zsynchronizowany z resztą instrumentów w zespole. Gdy wszyscy grają koncertowe B płaskie, powinno to brzmieć jak ta sama nuta. Z drugiej strony, kiedy orkiestra jest rozstrojona, słuchanie, jak różne instrumenty walczą ze sobą, może być wręcz bolesne.

Podobnie jak orkiestra, także wysokoprędkościowa płyta drukowana wymaga "strojenia". Istnieją sieci wysokoprędkościowe, które muszą mieć specyficzne długości "dostrojone" do siebie, aby funkcjonować zgodnie z zamierzeniem. Przyjrzyjmy się, czym jest strojenie ścieżek na PCB i omówmy kilka pomysłów, jak najlepiej to osiągnąć.

Co to jest strojenie ścieżek?

Strojenie ścieżek na płytce stykowej PCB polega na tworzeniu wzorów map trasowania ścieżek w kształcie serpentyn, aby osiągnąć określoną całkowitą długość ścieżki, jak pokazano na poniższym obrazku. Długość tej ścieżki musi być dopasowana do długości innych ścieżek, tak aby sygnał docierał do ich celów w tym samym czasie. Dopasowane długości ścieżek są ważne w trasowaniu danych i zegara, aby zsynchronizować sygnał razem.

Kiedy zaczynałem stroić ścieżki, aby dopasować ich długości, było to bardziej zgadywanką niż czymkolwiek innym. Mieliśmy tylko ogólną długość, którą musieliśmy dopasować, a nawet były momenty, kiedy wizualnie porównywaliśmy ścieżki na ekranie, aby zobaczyć, czy są blisko. Teraz możesz używać generatorów raportów długości ścieżek i raportowania długości ścieżek w czasie rzeczywistym, podczas trasowania, aby znaleźć dokładną długość ścieżki. Możesz również używać ograniczeń reguł długości ścieżek i automatycznych funkcji strojenia, aby Ci pomóc.

Różne typy strojenia ścieżek dla dopasowania długości ścieżek w projektowaniu PCB

Na powyższym obrazku można zobaczyć przykłady strojenia ścieżek wężowych. To strojenie może być ciasne, w wzór akordeonu, lub wydłużone, w wzór puzonu. Eksperci od układów PCB wysokiej prędkości zalecają trasowanie w duże wzory puzonu, aby wypełnić obszar i zostawić miejsce na późniejsze strojenie. Następnie, gdy będziesz gotowy, wróć i dokładnie dostroj trasowanie puzonu w ciaśniejszy wzór akordeonu, aby uzyskać dokładną długość ścieżki, której potrzebujesz. Powinieneś również używać narożników o kącie 45 stopni na falach wzoru akordeonu i rozmieszczać fale w minimalnej odległości 3 razy większej niż szerokość ścieżki.

Tak samo, jak poszczególne sieci muszą być dostrojone do innych sieci, powinieneś również dopasować długości dwóch sieci w parze różnicowej. Trzymaj parę trasowaną razem, jak to tylko możliwe, i wprowadź fale długości ścieżki na niesparowanych końcach. Ważne jest, aby trasować dwie ścieżki pary różnicowej razem wokół przeszkód, takich jak przelotki czy otwory, gdy dopasowujesz ich długości pod kątem impedancji. Nie rozdzielaj pary podczas trasowania wokół tych przeszkód. Pary różnicowe również muszą być dopasowane długością do innych par różnicowych.

Funkcjonalność strojenia ścieżek, która ci pomoże

W narzędziach do projektowania płytek drukowanych jest wiele funkcjonalności, które pomogą Ci w trasowaniu i dostrojeniu ścieżek. Po pierwsze, możesz ustawić reguły długości ścieżek w ograniczeniach trasowania wysokiej prędkości. Te reguły zapewnią, że Twoje trasowanie zostanie utworzone na odpowiednich długościach i odpowiednio dopasowane do innych sieci. Możesz również użyć procesów, które automatycznie trasują wzory dostrojenia do odpowiednich długości, dzięki czemu nie musisz ręcznie tworzyć fal. Te narzędzia zapewniają kontrolę, której potrzebujesz, aby regulować szerokość ścieżki oraz wysokość i odstępy wzorów fali akordeonowej. Wreszcie, możesz również użyć routerów par różnicowych, aby dopasować długości dwóch ścieżek w parze do siebie.

Oprogramowanie do projektowania PCB, takie jak Altium Designer^®, posiada funkcjonalność projektowania wysokiej prędkości dla trasowania i dostrojenia ścieżek wbudowaną w nie. To pomoże Ci trasować ścieżki wysokiej prędkości na Twojej płytce drukowanej pcb na odpowiednie długości, bez konieczności zgadywania ich rzeczywistych długości. Z takim wsparciem możesz stworzyć projekt zgodny z wysoką prędkością w krótszym czasie i z większą pewnością co do jego dokładności.

Czy chciałbyś dowiedzieć się więcej o tym, jak Altium Designer może pomóc Ci w projektowaniu wysokich prędkości? Porozmawiaj z ekspertem Altium Designer.