Considerações sobre o Layout de PCB: Tolerância de Correspondência de Comprimento de Pares Diferenciais e Evitando Violações

Desembaraçar o cabelo da minha filha me lembra de desembaraçar trilhas de PCB. Tudo precisa ser organizado em camadas, e a sobreposição deve ser evitada. Desembaraçar o cabelo de uma criança de 9 anos não leva tanto tempo quanto rotear trilhas de PCB, mas os resultados são igualmente dolorosos se não feitos corretamente. Idealmente, porém, o cabelo da sua filha não está causando curto-circuitos em eletrônicos ou pequenas faíscas.

O roteamento de trilhas em um layout é, sem dúvida, a atividade de design mais importante e que consome mais tempo. Em design de alta velocidade, os comprimentos das trilhas precisam ser extremamente precisos e estar dentro de tolerâncias específicas. Manter o controle da impedância característica, integridade do sinal, empilhamento de camadas e largura das trilhas pode se tornar tedioso, demorado e extremamente difícil para qualquer ferramenta realizar automaticamente.

Você pode superar os maiores gargalos de roteamento e maximizar a produtividade quando trabalha com o melhor software de design de PCB. Além de usar as melhores ferramentas de roteamento automático e tolerância de comprimento, você precisa ter acesso às ferramentas de simulação que a indústria exige. Dessa forma, você pode confiar em seus designs para superar qualquer impedância que esteja obstruindo o caminho do seu dispositivo e fornecer os melhores designs de placas de circuito possíveis.

Roteamento de Alta Velocidade e Correspondência de Tolerância de Comprimento

Sinais de alta velocidade têm maior probabilidade de interagir com outros sinais, e vice-versa. A maioria dos engenheiros prioriza o layout desses sinais para garantir que as regras de roteamento prescritas possam ser seguidas. Entre as regras de roteamento de alta velocidade mais críticas está a correspondência de tolerância de comprimento, também conhecida como ajuste de comprimento. O roteamento de pares diferenciais e de sinal único na sua PCB é essa tarefa crítica que conecta componentes distintos em um sistema funcional.

O roteamento de múltiplas trilhas deve ser extremamente preciso em sistemas digitais de alta velocidade. Quando dados digitais são enviados através de componentes com múltiplas entradas, como um CI de porta lógica, os sinais precisam chegar a todas as entradas ao mesmo tempo. À medida que as velocidades de transferência de dados em dispositivos eletrônicos aumentam, a quantidade aceitável de descompasso entre múltiplas trilhas torna-se progressivamente menor. Os comprimentos das trilhas precisam ser precisamente combinados para evitar a criação de erros de dados no seu dispositivo.

A correspondência de tolerância de comprimento em pares diferenciais também é essencial para garantir que os sinais estejam sincronizados. Quando as interconexões de componentes em uma rede não são compatíveis, seu software deve notificá-lo com um indicador diretamente no layout. Nem todos os softwares facilitam a correção de um descompasso de comprimento. Diferentes programas têm diferentes procedimentos e ferramentas para ajustar comprimentos de trilhas, e ajustar comprimentos de trilhas deveria ser tão fácil quanto qualquer comando de arrastar e soltar.

Nem todas as redes são criadas iguais. Seu software de design de PCB deve equilibrar a automação de roteamento e verificação de regras com a liberdade de personalizar seu design conforme a aplicação do seu dispositivo exige. Quando você agrupa vários pares diferenciais ou trilhas de sinal único em redes, você precisa de um editor de regras e restrições de PCB que facilite a definição de restrições de correspondência de comprimento em cada rede.

Roteamento de par diferencial no Altium 

Percebendo De Onde Vem a Dor

Se você começar a rotear diretamente no editor de layout, as trilhas são colocadas usando regras de design pré-definidas. Alguns problemas com o roteamento surgem devido a configurações de regras conflitantes, especialmente em pacotes de design mal elaborados. Software de design ruim pode, na verdade, rotear automaticamente suas trilhas incorretamente por toda a placa, e você não teria ideia de que isso aconteceu, exceto nos casos mais extremos. Isso é especialmente verdadeiro para pares diferenciais.

Não apenas um software de design ruim roteia trilhas e pares diferenciais incorretamente, mas você também não será fornecido com os recursos de roteamento, a menos que os compre como complementos. Isso o deixa preso ao roteamento manual, verificando tolerâncias de comprimento a olho nu e inserindo meandros manualmente. Você precisará comprar esses recursos essenciais se quiser rotear até mesmo um pequeno número de trilhas em um tempo razoável, sem mencionar um suporte para pulso para esse novo caso de síndrome do túnel carpal.

Uma vez que você esteja realmente no processo de corrigir quaisquer incompatibilidades de roteamento em suas redes, você precisará de um indicador claro que mostre a incompatibilidade entre trilhas simples adjacentes e entre cada trilha em um par diferencial. Isso deveria ser tão simples quanto colocar um indicador visual na visualização do layout que se ajusta conforme você arrasta meandros para suas trilhas. Não há razão para o seu indicador de tolerância estar escondido em três diálogos de profundidade.

Tolerâncias de Roteamento em um Ambiente de Design Unificado

Uma vez que o roteamento de pares diferenciais, o rastreamento de comprimento, a definição de redes e o roteamento entre camadas são tipicamente as partes mais demoradas do design de PCB, seu software de design deve incluir recursos interativos que acelerem todo o processo, ao mesmo tempo em que garantem que suas tolerâncias de comprimento nas suas redes de sinal serão atendidas. Essas ferramentas devem estar integradas ao seu pacote de software; não há razão para que esse recurso crítico esteja disponível apenas como um complemento.

Ter seu software notificando você sobre uma incompatibilidade de comprimento na sua rede é uma coisa, corrigir essa incompatibilidade é outra. Corrigir uma incompatibilidade de comprimento de traço requer a colocação de meandros nos traços mais curtos na rede para que eles correspondam ao comprimento do traço mais longo. Suas configurações de correspondência de comprimento e geometria de meandro devem ser facilmente acessadas diretamente do layout. Adicionar um chanfro para ajuste de comprimento deve ser tão fácil quanto arrastar o mouse sobre o traço incompatível.

Uma vez que você tenha roteado todas as suas conexões e corrigido seus traços incompatíveis, um ambiente de design unificado integra seu layout em pacotes de simulação e análise padrão da indústria. Ninguém deveria ter que exportar de seu pacote de design para seu programa de simulação. Trabalhar em um ambiente unificado dá acesso a essas ferramentas e permite gerar todos os seus entregáveis de fabricação dentro de um único programa.

Roteamento auto-interativo no Altium

Roteamento no Ambiente de Design Unificado da Altium

A Altium utiliza uma interface unificada que torna o roteamento entre componentes intuitivo, ao mesmo tempo que integra seu design com recursos avançados de simulação e verificação de regras. Embora a tolerância de comprimento seja extremamente sensível em dispositivos de alta velocidade, as ferramentas de roteamento, ferramentas CAD e recursos de verificação de regras estão lá para garantir que seu dispositivo funcionará corretamente. Todos os comandos são intuitivos e fáceis de localizar dentro do programa.

Você pode definir seus pares diferenciais diretamente no seu esquemático e capturar facilmente essas especificações no seu layout. Definir regras de design é simplificado por especificar diretivas diretamente no esquemático. Isso fornece um sinal visual para indicar seus pares diferenciais diretamente no esquemático e layout. Violações de regras podem ser verificadas individualmente ou em lotes, e as violações têm uma exibição intuitiva que facilita localizar e corrigir quaisquer erros de design.

Se você está procurando por uma solução avançada de roteamento que lhe dê o poder de definir regras de tolerância, você precisa de um pacote de software de design de PCB como Altium. As funcionalidades de roteamento e a ferramenta
^® no Altium permitem que você defina suas redes de sinal, trace automaticamente as trilhas e roteie componentes de alta densidade de pinos como FPGAs e módulos de memória. Restrições críticas de roteamento são mantidas usando recursos automáticos de verificação de regras de design.

Então, qual é a diferença entre o Altium e outras empresas? O Altium garante que você tenha os recursos necessários para o sucesso. O Altium é fácil de ler, fácil de acessar e inclui exemplos e casos de uso para funcionalidades avançadas de design. Você terá acesso ao fórum AltiumLive, grupos de usuários, vídeos e webinars fornecidos por especialistas da indústria. Uma forte rede de suporte está a apenas alguns cliques de distância.

Não deixe suas placas murcharem sob o estresse e as demandas da integridade do sinal. Use um software de design de PCB que se importa com você, o PCB, como seu usuário e gerencia ferramentas projetadas para fazer cada aspecto do seu processo de design se sentir interconectado e unificado.

Agora você pode baixar uma versão de teste gratuita do software de layout de PCB que deseja usar para seus projetos. Para saber mais sobre a Altium e como suas funcionalidades de roteamento podem ajudá-lo a projetar sua próxima PCB, fale com um especialista na Altium.

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