Пробная версия

Загрузите бесплатную пробную версию, чтобы оценить возможности ПО Altium

Как приобрести

Свяжитесь с региональным представительством, чтобы начать улучшение процесса проектирования

Загрузки

Загрузите самые новые системы проектирования электроники

  • Проектирование плат
  • Altium Designer

    Единая среда проектирования схем и плат

  • CircuitStudio

    Профессиональный инструмент разработки печатных плат, готовый к работе

  • CircuitMaker

    Хорошо налаженный инструмент PCB Design, созданный специально для вашего сообщества

  • NEXUS

    Быстрое и гибкое проектирование в команде

  • ОБЛАЧНАЯ ПЛАТФОРМА
  • Altium 365

    Синхронизация проектирования и производства печатных узлов

  • Управление компонентами
  • Altium Concord Pro

    Комплексное решение для управления библиотеками

  • Octopart

    Обширная и простая в использовании база данных компонентов

  • Дополнительные модули
  • PDN Analyzer

    Визуальный анализ цепей доставки питания

  • Все модули
  • Разработка встроенного ПО
  • TASKING

    Широко известная среда разработки встроенного ПО

  • Учебные курсы
  • Очные курсы

    Узнайте о лучших практиках на тренингах, доступных по всему миру

  • Курсы по запросу

    Получите полноценное обучение прямо из дома или офиса

  • ОНЛАЙН-ПРОСМОТР
  • Altium 365 Viewer

    Самый простой способ онлайн-визуализации проектных данных

  • Altium Designer 20

    Самая мощная, современная и простая в использовании система проектирования печатных плат для профессионалов

    ALTIUMLIVE

    Ежегодная конференция по проектированию печатных плат

    • Форум

      Место для общения пользователей и поклонников Altium

    • Блог

      Статьи на интересные вам темы

    • Идеи

      Присылайте идеи и голосуйте за новые функции, которые вы хотели бы видеть среди инструментов Altium.

    • Исправление ошибок – Bug Crunch

      Направляйте запросы на исправление ошибок, чтобы помочь сделать решения Altium лучше

    • Лента новостей

      События на AltiumLive, в которых вы участвуете или за которыми следите.

    • Программа бета-тестирования

      Информация об участии в программе бета-тестирования и о получении раннего доступа к решениям Altium.

    Все ресурсы

    Изучите избранные материалы из блога, социальных сетей и технических документов, собранных в одном месте для вашего удобства

    Загрузки

    Загрузите необходимые вам продукты

    Как приобрести

    Свяжитесь с региональным представительством, чтобы начать улучшение процесса проектирования

    • Документация

      Портал документации, где вы можете найти исчерпывающую информацию по нужной версии системы

    • Курсы и мероприятия

      Посмотрите расписание и зарегистрируйтесь на очное или онлайн-обучение

    • Ресурсы для проектирования

      Изучите наши бесплатные ресурсы для проектирования: компоненты, шаблоны, примеры проектов

    • Вебинары

      Зарегистрируйтесь на вебинар или получите доступ к записи вебинаров

    • Поддержка

      Свяжитесь с технической поддержкой или воспользуйтесь сервисами самообслуживания

    • Руководства

      Прочитайте или загрузите руководства и инструкции по решениям Altium

    • Видео-библиотека

      Краткие видеоуроки на определенные темы для быстрого начала работы в Altium Designer

    Согласование длины цепей для высокоскоростных сигналов: подстройка тромбоном, аккордеоном и пилой

    Закарайя Петерсон
    |  7 Ноября, 2019

    Согласование длины цепей для высокоскоростных сигналов – это вопрос синхронизации

     

    Когда-то согласование длины цепей для высокоскоростных сигналов требовало от конструктора достаточно навыков, чтобы сохранять скорость работы при ручном использовании различных схем подстройки длины трасс. На сегодняшний день, когда в современных средствах проектирования плат доступны эффективные инструменты интерактивной трассировки, конструкторам больше нет необходимости подстраивать каждую трассу вручную. За конструктором остается лишь выбор схемы подстройки длины: тромбон, аккордеон или пила.

    Какой из этих вариантов наилучшим образом подойдет для ваших быстродействующих конструкций? С трассами достаточной ширины (т.е. не в режиме HDI) и с сигналами около гигагерцового диапазона не нужно беспокоиться о сложных проблемах резонанса, которые могут возникнуть при работе с аналоговыми сигналами в миллиметровом и субмиллимитрового диапазона. Тем не менее, всё ещё необходимо учитывать некоторые важные моменты, касающиеся линий передач и целостности сигналов.

    Варианты согласования длины высокоскоростных цепей

    При работе со множеством сигнальных цепей, где необходима подстройка множества сигналов, либо когда нужно выровнять длину цепей в дифференциальной паре, вам понадобятся различные методы подстройки длины. На низких скоростях (как правило, маломощные устройства TTL или более медленные), разница между стилями подстройки длины незначительна. Различия между ними становятся ощутимыми на более высоких скоростях.

    Независимо от того, с какой скоростью вы имеете дело, рекомендуется трассировать дифференциальную пару максимально симметрично. Основной идеей является поддержание связности между цепями в паре. Тем не менее, я помню старую статью от Бена Джордана, где было сказано, как добиться связности в дифференциальной паре без идеальной симметрии. Это также применимо к случаю, когда цепи пары трассируются на разных слоях. Не важно, как вы будете трассировать дифференциальные пары – всегда необходимо проверять поведение каждого сигнала в паре с помощью каких-либо средств анализа, например, с помощью измерительных приборов.

    Стили согласования длины цепей, которые показаны ниже, созданы для того, чтобы обеспечить минимальную неоднородность импеданса вдоль всей длины трассы. Эта проблема является достаточно важной, поскольку вдоль соединения будут накапливаться многократные отражения, что уменьшит интенсивность сигнала на приемнике. Это также приводит к ступенчатому подъему напряжения на приемнике. Это всегда будет происходить вдоль согласованной по длине трассы, но это поведение будет незаметным при достаточно большом запасе по помехоустойчивости и при использовании наименьшего количества изломов.

    Подстройка тромбоном

    Если вы работаете с сигналами низкой скорости или низкой частоты, вы можете использовать подстройку длины трасс с помощью тромбона. Можно заметить, что в конфигурации трассы присутствует множество поворотов под углом 90 и 180 градусов. Для изгибов здесь предпочтительнее использовать кривые, а не прямые углы, поскольку так вы добьетесь меньшей неоднородности импеданса. Это подходит для низкоскоростных асимметричных сигналов, проходящих через группу параллельных трасс, а также для предотвращения фазового сдвига тактовых импульсов в функциональном блоке, но этот вариант может быть не лучшим для согласования длины цепей дифференциальной пары.

    Очевидно, что область тромбона чередует дифференциальную и синфазную связь между каждой цепью пары, когда сигнал в одной цепи движется через тромбон туда и обратно. По сути, сигналы переключаются между основным и дифференциальным режимом по мере своего распространения. Если необходимо использовать подстройку тромбоном, то его необходимо разместить в той цепи пары, где возникает рассогласование. Это обычно осуществляется возле источника для обеспечения дифференциальной передачи сигнала к приемнику и устойчивости к синфазным помехам.

     

    Подстройка длины трасс высокоскоростных сигналов с помощью тромбона

     

    Подстройка аккордеоном

    Подстройка аккордеоном и подстройка тромбоном схожи между собой, поскольку оба стиля используют меандры. Тем не менее, подстройка аккордеоном не смещает этот меандр в сторону от трассы. Вместо этого, его можно провести вдоль нужной трассы. Этот вариант подходит лучшим образом, чем тромбон, для согласования высокоскоростных сигналов в дифференциальных парах, поскольку можно сохранить связность вдоль длины трасс.

    Топология, показанная ниже, подойдет для большинства конструкций, но это не лучшее решение, когда вы переходите в область крайне высоких скоростей сигналов (например, ECL или TTL(G)). На очень высоких скоростях необходимо разместить согласующий участок в область сильного расхождения, т.е. возле источника или приемника. Это особенно важно для дифференциальных пар, поскольку необходимо поддержать связность вдоль максимально возможной области соединения.

     

    Подстройка длины трасс высокоскоростных сигналов с помощью аккордеона

     

    Подстройка пилой

    Пример подстройки пилой показан ниже. Здесь мы не используем гладкие изгибы вдоль трассы. Необходимо точно выдержать зазоры, как показано ниже. Прежде всего, правило “s-2s” используется для обеспечения изгибов под углом 45 градусов вдоль согласованной по длине трассы. Правило “3w” (не путать с одноименным правилом для перекрестных помех!) является верхним ограничением. Длина широкой части пилы должна находиться в диапазоне от w до 3w, хотя некоторые рекомендации приводят другие значения. Эти размеры используются для минимизации неоднородности импеданса вдоль длины трассы.

     

    Подстройка длины трасс высокоскоростных сигналов с помощью пилы – правило “3w”

     

    Во всех трех методах, приведенные выше, нужно быть осторожным и не размещать подстроечные области слишком близко друг к другу. В противном случае, эти области будут влиять друг на друга через индуктивные наводки. Это приведет к искажению сигналов при их распространении в этих подстроечных областях. Говард Джонсон (Howard Johnson) приводит интересное объяснение этого эффекта в свое статье.

    Для верификации необходима имитация

    Приведенные здесь рекомендации являются лишь рекомендациями. Каждый, кто столкнулся с тем, что какие-то эмпирические правила не работают, знает, что всегда необходимо проверять свои конструкции, в том числе согласование длин высокоскоростных цепей, с помощью посттопологических средств анализа. Эти средства позволяют выявить важные проблемы целостности сигналов, такие как перекрестные помехи, избыточное отражение сигналов на сгибах и фазовый сдвиг сигналов в дифференциальной паре или во множестве трасс, которые требуют точной синхронизации.

    Мощные средства интерактивной трассировки и посттопологического анализа в Altium Designer® созданы на основе унифицированного ядра проектирования, ориентированного на правила, и они позволяют осуществить согласование длин цепей и проверку целостности сигналов. Также вы получите полный набор средств для создания схем, проработки конструкции и формирования комплекта документации для производства.

    Вы можете загрузить бесплатную пробную версию Altium Designer и узнать больше о лучших в отрасли инструментах конструирования, анализа и планирования производства. Поговорите с экспертом Altium сегодня, чтобы узнать больше.

    Об авторе

    Об авторе

    Закарайя Петерсон (Zachariah Peterson) имеет обширный технический опыт в научных кругах и промышленности. До работы в индустрии печатных плат преподавал в Портлендском государственном университете. Проводил магистерское исследование на хемосорбционных газовых датчиках, кандидатское исследование – по теории случайной лазерной генерации. Имеет опыт научных исследований в области лазеров наночастиц, электронных и оптоэлектронных полупроводниковых приборов, систем защиты окружающей среды и финансовой аналитики. Его работа была опубликована в нескольких рецензируемых журналах и материалах конференций, и он написал сотни технических статей блогов по проектированию печатных плат для множества компаний.

    самые новые материалы

    Вернуться на главную