Техники проектирования высокоскоростных устройств: Настройка трасс для согласования длин маршрутов

Впервые услышав, как кто-то говорит о «настройке» своих методик проектирования для высокоскоростных схем, у меня в голове всплыли воспоминания о школьном оркестре средней школы. В те дни «настройка» означала попытку сделать так, чтобы дети, которые не имели опыта и использовали старые инструменты, смогли играть вместе. Как можно было ожидать, наши первые попытки играть в унисон были не очень успешными. После некоторой работы и изучения вопросов целостности сигнала, земляной плоскости и высоких частот, мы смогли настроиться и начали звучать как настоящий оркестр.

Оркестр настраивается так, чтобы каждый инструмент был синхронизирован с остальными. Когда все играют концертный си-бемоль, это должно звучать как одна и та же нота. С другой стороны, когда оркестр расстроен, слушать, как разные инструменты «ссорятся» друг с другом, может быть даже больно.

Как и оркестр, высокоскоростная печатная плата тоже требует «настройки». Есть высокоскоростные линии, которые должны иметь определенные длины, «настроенные» друг на друга для корректной работы. Давайте рассмотрим, что такое настройка трасс на ПП и обсудим некоторые идеи о том, как лучше всего это сделать.

Что такое настройка трасс?

Настройка трасс на макетной плате PCB заключается в создании зигзагообразных маршрутов трасс для достижения определенной общей длины трассы, как показано на картинке ниже. Эта длина трассы должна соответствовать длинам других трасс, чтобы сигнал достигал их конечных точек одновременно. Согласование длин трасс важно при маршрутизации данных и тактовых сигналов для синхронизации сигналов.

Когда я впервые начал настраивать трассы для согласования длин, это было больше похоже на игру в угадайку, чем на что-либо еще. У нас была только общая длина, которую нужно было согласовать, и даже были случаи, когда мы визуально сравнивали трассы на экране, чтобы увидеть, насколько они близки. Теперь вы можете использовать генераторы отчетов о длине трасс и отчеты о длине трасс в реальном времени во время маршрутизации, чтобы найти точную длину трассы. Вы также можете использовать ограничения правил длины трасс и автоматизированные функции настройки для помощи.

Различные типы настройки трасс для согласования длин трасс в дизайне PCB

На изображении выше вы можете увидеть примеры настройки змеевидных дорожек. Эта настройка может быть плотной в аккордеонном узоре или удлинённой в узоре тромбона. Эксперты по разработке высокоскоростных печатных плат рекомендуют прокладывать большие узоры тромбона, чтобы заполнить область и оставить место для последующей настройки. Затем, когда вы будете готовы, вернитесь и тонко настройте трассировку тромбона в более плотный аккордеонный узор, чтобы получить точно необходимую длину дорожки. Вы также должны использовать углы в 45 градусов на волнах аккордеонного узора и размещать волны на минимальном расстоянии в 3 раза больше ширины дорожки.

Так же, как отдельные сети нуждаются в настройке по отношению к другим сетям, вы также должны согласовать длины двух сетей в дифференциальной паре. Держите пару вместе настолько, насколько это возможно, и вставляйте волны длины дорожки на несовпадающих концах. Важно прокладывать две дорожки дифференциальной пары вместе вокруг препятствий, таких как переходные отверстия или отверстия, когда вы согласовываете их длины по импедансу. Не разделяйте пару, прокладывая дорожки вокруг этих препятствий. Дифференциальные пары также необходимо согласовывать по длине с другими дифференциальными парами.

Функциональность настройки дорожек, которая поможет вам

В инструментах для проектирования печатных плат есть много функциональных возможностей, которые помогут вам в прокладке трасс и настройке их длины. Во-первых, вы можете настроить правила длины трасс в ограничениях для высокоскоростной маршрутизации. Эти правила обеспечат создание вашей маршрутизации нужной длины и соответствие другим сетям. Также вы можете использовать процессы, которые автоматически прокладывают трассы нужной длины, так что вам не придется вручную создавать волны. Эти утилиты предоставляют контроль, необходимый для регулирования ширины трассы, а также высоты и расстояния между волнами аккордеона. Наконец, вы также можете использовать маршрутизаторы дифференциальных пар для согласования длин двух трасс в паре.

Программное обеспечение для проектирования печатных плат, такое как Altium Designer^®, имеет функциональность для высокоскоростного проектирования маршрутизации и настройки трасс. Это поможет вам прокладывать высокоскоростные трассы на вашей печатной плате pcb нужной длины, без необходимости угадывать их фактическую длину. С такой поддержкой вы сможете создать дизайн, соответствующий высокоскоростным требованиям, за меньшее время и с большей уверенностью в его точности.

Хотите узнать больше о том, как Altium Designer может помочь вам с потребностями в проектировании высокоскоростных устройств? Обратитесь к эксперту Altium Designer.