Введение в проектирование высокоскоростных печатных плат: Пути сигналов

Вы когда-нибудь планировали авиапоездку, когда нет прямого рейса до вашего пункта назначения? Я планировал, и, как вы, вероятно, уже знаете, это не проблема. Я использую планировщик поездок на сайте моей авиакомпании и позволяю ему выяснить все детали поездки за меня. Всё, что мне нужно сделать, это ввести мой пункт отправления и назначения, и планировщик определяет мой маршрут — с достаточным временем для пересадок. Это проще простого.

Можете ли вы представить, сколько вашего времени потребовалось бы, если бы вам пришлось самостоятельно заниматься всем планированием поездки? Вам пришлось бы исследовать разные авиакомпании, рейсы, время отправления и прибытия, а затем собирать всю эту информацию вместе, чтобы выяснить лучший маршрут.

Авиапоездка, требующая нескольких пересадок, очень похожа на путь сигнала на печатной плате. У пути сигнала есть начало и конец, с несколькими соединениями между ними, точно так же, как и в авиапоездке. И так же, как вам нужно планировать ваш маршрут, попытка проложить путь сигнала на ПП путем определения длин и параметров всех отдельных цепей — это, в лучшем случае, затратное по времени предложение.

К счастью, у нас есть инструменты программного обеспечения для разработки печатных плат, которые могут управлять сигнальными путями так же, как веб-сайты для планирования путешествий используют инструменты для организации поездок. Давайте рассмотрим, что такое сигнальные пути и как современные инструменты программного обеспечения для разработки печатных плат могут помочь вам работать с ними. Я не могу обещать вам беззаботное путешествие на какой-нибудь экзотический остров, но я могу обещать вам лучшее понимание того, как вы можете работать с сигнальными путями в вашем следующем проекте высокоскоростной печатной платы.

Что такое сигнальный путь?

Сигнальный путь — это путь, по которому сигнал проходит от своего источника через множество компонентов и соединений к своему назначению. Например, рассмотрим простую линию передачи между двумя частями, которые соединены резистором с последовательным подключением. Первое соединение подключает вывод драйвера к одному концу резистора, в то время как второе соединение подключает другой конец резистора к выводу приемника. В системе CAD это два разных соединения, но для целей высокоскоростного дизайна эти два соединения формируют один сигнальный путь.

Когда вы разрабатываете печатную плату высокой скорости, вы можете контролировать импеданс вашего маршрута через ширину дорожки и то, как вы определяете стек слоев платы. Вы также можете контролировать длину маршрута дорожки и согласовывать эти длины дорожек с другими дорожками. Следующим шагом в развитии ваших навыков проектирования печатных плат высокой скорости является прокладка сигнальных путей. Теперь вам не только нужно будет прокладывать дорожки с контролируемым импедансом и согласованными длинами, но и делать это для всего сигнального пути, а не только для отдельных сетей. К счастью, современные инструменты САПР могут предложить вам много помощи в прокладке сигнальных путей.

Настройка сигнального пути для маршрутизации

Чтобы настроить путь сигнала, обеспечивающий хорошую целостность сигнала, вы создадите класс пути сигнала в своих CAD-инструментах и назначите соответствующие сети этому классу. При назначении сетей классу пути сигнала вы можете назначить их вручную или, если ваше программное обеспечение предоставляет такую возможность, позволить CAD-инструментам автоматически назначать сети на основе указанных вами драйверов и приемников. Независимо от того, назначаете ли вы сети вручную или автоматически, вам все равно нужно будет убедиться, что они расположены в правильной последовательности. Это важно для того, чтобы топология маршрутизации сетей пути сигнала была в правильном порядке. Многие дизайнеры автоматически назначают сети в свои классы сигналов, а затем вручную переставляют их при необходимости.

После назначения сетей классу пути сигнала вы сможете указать другие параметры для класса пути сигнала. Эти параметры включают максимальную и минимальную длину маршрутизации, которая разрешена, и максимальное и минимальное количество используемых переходных отверстий (vias).