Ajuste de Comprimento no Painel de Propriedades

PCBs de alta velocidade frequentemente requerem o ajuste de grupos de trilhas, tanto únicas quanto diferenciais, para garantir que os sinais viajando em um canal físico cheguem a algum componente receptor dentro de uma diferença de tempo prescrita. O Altium Designer inclui ferramentas poderosas que permitem resolver tais tarefas rapidamente e com alta qualidade. Estude este documento e alcance o resultado desejado ainda mais rápido.

Por que o Ajuste de Comprimento é Usado?

A maioria das interfaces de alta velocidade contém interfaces seriais que são roteadas como pares diferenciais, ou contêm barramentos single-ended paralelos que operam em altas frequências. Algumas interfaces usam múltiplos pares diferenciais em paralelo para enviar dados entre componentes. Exemplos dessas interfaces incluem USB, PCIe, interfaces de memória DDR3/DDR4, canais SerDes e muitos outros.

Para que essas interfaces funcionem corretamente, é necessário que os sinais enviados do transmissor para o receptor cheguem dentro de uma certa limitação de descompasso de tempo. Esse problema é resolvido alinhando os comprimentos de grupo de trilhas dentro de alguma tolerância de descompasso. Isso é feito adicionando uma seção de atraso às trilhas mais curtas na forma de acordeões, trombones ou um padrão em zigue-zague. Dentro de um par diferencial, segmentos de ajuste de comprimento também são usados para garantir que o descompasso de tempo seja eliminado, o que também ajuda a interface a suprimir ruídos que podem estar presentes no sinal diferencial recebido.

Opções de Ajuste no Altium Designer

O Altium Designer possui duas ferramentas para alinhamento:

    Ajuste Interativo de Comprimento – para trilhas únicas;

    Ajuste Interativo de Comprimento de Par Diferencial – para pares diferenciais.

Após executar a ferramenta, existem três padrões de ajuste de comprimento para escolher no painel de Propriedades.

Padrão Acordeão

Acordeão é o padrão de ajuste de comprimento de rede mais comumente usado. O painel de Propriedades é usado para ajustar a forma, amplitude e passo dos segmentos do acordeão. Você pode alterar todos esses parâmetros dinamicamente com as teclas de atalho durante a criação.

Recursos adicionais ao trabalhar com o acordeão colocado:

Mover/Redimensionar

Selecione o acordeão e, em seguida, clique com o botão esquerdo dentro da estrutura para mover ao longo da trilha. Mova os lados ou cantos da estrutura para redimensionar.

Rotação

Pressione R enquanto rotaciona para ativar um múltiplo de 45 graus.

Orientações práticas para aplicação do padrão Acordeão:

• Preferido para sinais de alta velocidade e pares diferenciais;
• O espaçamento ótimo do segmento deve ser >3H, para pares diferenciais >5H. O comprimento máximo dos segmentos não deve ser mais do que 15H. Isso reduzirá a interação dos campos eletromagnéticos dos segmentos vizinhos.
• É preferível usar os estilos de rotação Mitered Arcs ou Rounded.

H é a altura de elevação da trilha acima do plano de referência mais próximo.

Padrão Trombone

O Trombone utiliza o conceito de manga de afinação e pode ser posicionado em curvas de trilha mesmo em lugares apertados para preencher o espaço de forma eficiente. No painel de Propriedades, você pode configurar a forma, o passo e a posição dos segmentos de trombone. Você também pode alterar dinamicamente uma série de parâmetros usando teclas de atalho diretamente durante a construção.

Opções adicionais ao trabalhar com o trombone colocado:

Mover/Redimensionar

Diferentes modos de movimento e mudança de forma estão disponíveis usando as teclas Ctrl e Shift .

Orientações práticas para aplicação do padrão Trombone:

• Útil em locais apertados, em caso de obstáculos;
• O espaçamento ótimo do segmento deve ser >3H, para pares diferenciais >5H. O comprimento máximo dos segmentos não deve ser mais do que 15H. Isso reduzirá a interação dos campos eletromagnéticos para segmentos vizinhos
• É preferível usar Arcos Chanfrados ou estilos Arredondados.
• Não recomendado para ajuste de fase de trilha e pares diferenciais.

H é a altura de elevação da trilha acima do plano de referência mais próximo.

Padrão Serrilhado

O padrão Serrilhado utiliza o conceito de manga de ajuste e pode ser colocado nas curvas da trilha. Ajuda a ajustar o comprimento mais precisamente. No painel de Propriedades, você pode configurar ângulo, largura, altura e início do «serrilhado». Você também pode alterar dinamicamente a altura usando os «atalhos» diretamente durante a construção.

Opções adicionais ao trabalhar com padrão Serrilhado:

Mover/Redimensionar

Diferentes modos de mover e mudar a forma estão disponíveis usando as teclas Ctrl e Shift.

Orientações práticas para usar padrões serrilhados para ajuste de comprimento:

• O padrão é útil em espaços apertados e pode ser usado para contornar vias;
• Preferido para alinhamento de fase de sinal em par diferencial;
• Ângulos agudos para sinais de alta velocidade não são desejáveis;
• Coloque os dentes de serra o mais próximo possível de onde ocorreu o desalinhamento.
• É preferível fazer o comprimento total da estrutura de desajuste mais curto

A imagem abaixo mostra algumas diretrizes conservadoras para usar uma estrutura de padrão de dente de serra em um PCB, particularmente nas duas trilhas em um par diferencial. Essas diretrizes são apropriadas para interfaces mais lentas com taxas de borda de aproximadamente 1 ns. Um limite para a folga máxima dentro da seção do padrão de dente de serra é <2S com largura do dente <3W. S é a folga entre trilhas, W é a largura da trilha em par diferencial. Em interfaces mais lentas, essas diretrizes são conhecidas por fornecer o emparelhamento de comprimento necessário, mas sem incorrer em reflexos excessivos na entrada na seção de ajuste de comprimento.

Em interfaces muito mais rápidas, essas diretrizes nem sempre se mantêm verdadeiras, e torna-se preferível dimensionar cuidadosamente a largura e o espaçamento entre pares diferenciais para evitar impedância excessiva e desajuste de atraso de propagação entre os dois traços no par. Isso significa que o projetista deve usar a ferramenta Layer Stackup Manager no Altium Designer para obter uma boa estimativa inicial da largura e espaçamento ótimos dos traços, seguido pelo uso de um simulador de interconexão para determinar mais claramente a conformidade do canal. Uma vez que os limites apropriados de ajuste de comprimento sejam verificados, eles podem ser colocados em um layout de PCB usando os recursos de roteamento interativo no Editor de PCB do Altium Designer.

• Aprenda mais sobre os recursos de roteamento de PCB no Altium Designer