Técnicas de Design de Alta Velocidade: Ajuste de Trilhas para Correspondência de Comprimento de Roteamento

A primeira vez que ouvi alguém falando sobre "afinar" suas técnicas de design de alta velocidade, me veio à mente a lembrança da banda da minha escola. Naquela época, "afinar" significava pegar crianças sem experiência e que usavam instrumentos velhos e cansados e tentar transformar tudo isso em algo que se harmonizasse. Como você pode esperar, nossas primeiras tentativas de estar em sintonia não foram muito bem-sucedidas. Depois de algum trabalho aprendendo sobre integridade de sinal, o plano de terra e alta frequência, conseguimos nos manter em sintonia juntos, e começamos a soar como uma verdadeira banda.

Uma banda se afina para que cada instrumento esteja sincronizado com o resto dos instrumentos da banda. Quando todos tocam um si bemol de concerto, tudo deve soar como a mesma nota. Por outro lado, quando uma banda está desafinada, pode realmente doer ouvir o som dos diferentes instrumentos lutando uns contra os outros.

Como uma banda, uma placa de circuito de alta velocidade também precisa ser "afinada". Existem redes de alta velocidade que devem ter comprimentos específicos "afinados" entre si para funcionar conforme o pretendido. Vamos dar uma olhada no que é a afinação de trilhas em uma PCB e discutir algumas ideias sobre como melhor realizá-la.

O que é Ajuste de Trilha?

O ajuste de trilha em protótipos de PCB é a criação de padrões de mapeamento de trilhas em forma de serpentina para alcançar um comprimento total específico da trilha, conforme mostrado na imagem abaixo. Esse comprimento da trilha deve ser compatibilizado com os comprimentos de outras trilhas para que o sinal chegue aos seus destinos ao mesmo tempo. Comprimentos de trilhas compatibilizados são importantes na roteirização de dados e relógios para sincronizar o sinal juntos.

Quando comecei a ajustar trilhas para compatibilizar comprimentos, era mais um jogo de adivinhação do que qualquer outra coisa. Tínhamos apenas um comprimento geral que precisávamos compatibilizar, e até havia momentos em que comparávamos visualmente as trilhas na tela para ver se estavam próximas. Agora você pode usar geradores de relatório de comprimento de trilha e relatórios de comprimento de trilha em tempo real, enquanto está roteirizando, para encontrar o comprimento exato da trilha. Você também pode usar restrições de regras de comprimento de trilha e funções de ajuste automatizadas para ajudar.

Diferentes Tipos de Ajuste de Trilha para Compatibilização de Comprimento de Trilha em Design de PCB

Na imagem acima, você pode ver exemplos de ajuste de trilhas em serpentina. Esse ajuste pode ser apertado em um padrão de acordeão ou alongado em um padrão de trombone. Especialistas em layout de PCB de alta velocidade recomendam rotear em grandes padrões de trombone para preencher a área e deixar espaço para ajuste posterior. Então, quando estiver pronto, volte e faça um ajuste fino do roteamento de trombone em um padrão de acordeão mais apertado para obter o comprimento exato da trilha que você precisa. Você também deve usar cantos de 45 graus nas ondas dos padrões de acordeão e espaçar as ondas a uma distância mínima de 3 vezes a largura da trilha.

Da mesma forma que redes individuais precisam ser ajustadas em relação a outras redes, você também deve igualar os comprimentos das duas redes em um par diferencial. Mantenha o par roteado junto tanto quanto possível e coloque ondas de comprimento de trilha nas extremidades desiguais. É importante rotear as duas trilhas do par diferencial juntas ao redor de obstáculos, como vias ou furos, quando você está igualando a impedância de seus comprimentos. Não separe o par ao rotear ao redor desses obstáculos. Pares diferenciais também precisarão ter seus comprimentos igualados em relação a outros pares diferenciais.

A funcionalidade de ajuste de trilhas que irá ajudá-lo

Há muita funcionalidade nas ferramentas de design de placas de circuito impresso que irão ajudá-lo com o seu roteamento e ajuste de trilhas. Primeiro, você pode configurar regras de comprimento de trilha nas restrições de roteamento de alta velocidade. Essas regras garantirão que o seu roteamento seja criado nos comprimentos corretos e devidamente combinado com outras redes. Você também pode usar processos que rotearão automaticamente os padrões de ajuste para os comprimentos corretos, para que você não tenha que criar manualmente as ondas. Essas utilidades fornecem o controle necessário para regular a largura da trilha e a altura e espaçamento dos padrões de onda tipo acordeão. Finalmente, você também pode usar roteadores de pares diferenciais para combinar os comprimentos das duas trilhas no par juntas.

O software de design de PCB, como Altium Designer^®, possui funcionalidade de design de alta velocidade para roteamento e ajuste de trilhas integrada. Isso ajudará você a rotear as trilhas de alta velocidade na sua placa de circuito impresso pcb para os comprimentos corretos sem ter que adivinhar seus comprimentos reais. Com esse tipo de ajuda, você pode criar um design compatível com alta velocidade em menos tempo e com maior confiança em sua precisão.

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