差動ペア配線

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差動信号の仕組みを示す説明図

差動ペア配線は、プリント基板上で差動信号を伝送できるバランスの取れた伝送システムを作成するために使用される設計技術です。通常、この差動配線は外部の差動伝送システム、例えばコネクタやケーブルに接続されます。

差動信号システムとは、信号が密接に結合された一対のキャリアを介して送信されるシステムで、そのうちの一方が信号を、もう一方が信号の等価で反対のイメージを運ぶものです。差動信号は、信号源のグラウンドが負荷のグラウンドにうまく接続できない状況に対応するために開発されました。差動信号は、電子製品に存在する最も一般的な干渉アーティファクトであるコモンモードノイズを打ち消します。差動信号のもう一つの大きな利点は、信号ペアから発生する電磁干渉(EMI)を最小限に抑えることができることです。

差動ペアPCB配線は、プリント基板上で差動信号を運ぶことができるバランスの取れた伝送システムを作成するために使用される設計技術です。通常、この差動配線は、コネクタやケーブルなどの外部差動伝送システムに接続されます。

PCB上の差動ルーティングの例

ねじれ対の差動ケーブルで達成される結合比が99%を超えることがある一方で、差動ペア配線で達成される結合は通常50%未満であることに注意する必要があります。現在の専門家の意見では、PCB配線のタスクは特定の差動インピーダンスを達成しようとするのではなく、外部ケーブリングからターゲットコンポーネントまで差動信号が良好な状態で到着することを確実にすることに焦点を当てるべきだとされています。

業界で著名な高速PCB設計の専門家であるLee Ritcheyによると、成功した差動信号伝送には以下が必要です:

  • 受信側の差動ケーブルインピーダンスの半分に各配線信号のインピーダンスを設定する。

  • 2つの信号線がそれぞれ自身の特性インピーダンスで受信側で適切に終端されていること。

  • 2本の線は、設計に使用されるロジックファミリーと回路の周波数の許容範囲内で等しい長さであるべきです。タイミングを保持することに焦点を当て、設計のスキューバジェットを満たすのに十分近い長さに合わせます。例えば、高速USBの場合、長さの不一致は150ミルを超えてはならず、DDR2クロックは25ミル以内に合わせる必要があります。

  • 2つの信号を並行して配線する利点を利用して、一致した長さの良質な配線を実現します。必要に応じて、障害物を避けるために分離して配線することは許容されます。

  • 信号インピーダンスが維持される限り、レイヤーの変更は許容されます。

詳細については、Lee W. Ritchey著の記事「差動信号に差動インピーダンスは必要ない」を参照してください。以下のリンクから入手できます:https://speedingedge.com/home/related-articles/

Altium Designerでの高速設計について学ぶには、このリンクを使用してください:Altium Designerでの高速設計

Altium Designerでの制御インピーダンス配線について学ぶには、このリンクを使用してください:Altium Designerでの制御インピーダンス配線

回路図上での差動ペアの定義

差動ペアは、ペア内の各ネットにDifferential Pair directivePlace » Directives)を配置することで、回路図上で定義されます。ネットペアは、ネットラベルの接尾辞として_Nおよび_Pを使用して命名する必要があります。

カスタム差動ペアの接尾辞は、Diff PairsセクションのOptions tab of the Project Optionsタブで定義できます。

差動ペアの定義は、設計同期中にPCBに転送されます。

スキーマティック上で差動ペアを定義するための指示を配置する例

回路図上で差動ペアを定義するための指示を配置します。

ネットタイプオブジェクトにディレクティブを適用するには、上記のようにParameter Setディレクティブオブジェクトをネットオブジェクトに触れるように配置します。デザインルールおよび/またはそのParameter Setオブジェクト内のクラスの存在をソフトウェアが検出し、設計同期中にPCBに出力します。

パラメータセットオブジェクトについてもっと学ぶ

ブランケットディレクティブを使用して複数のペアを識別する

定義するペアが多数ある場合、Blanket directiveを配置するという別のアプローチもあります。これにより、ブランケット(ソフトウェアがブランケットの境界内にあるネットラベルのホットスポットを検出します)の下にある複数のネットにディレクティブを適用できます。その後、ブランケットは下の画像に示されているように、単一の差動ペアディレクティブによってタグ付けされます。

この画像からは、含まれるネットを差動ペアメンバーとして定義するよう指示するだけでなく(差動ペアディレクティブの存在により)、すべての含まれるネットをネットクラスRocketIOのメンバーに、ペアを差動ペアクラスROCKET_IO_LINESのメンバーにするよう指示し、さらにDifferential Pair Routing ruleを作成するようにも指示していることがわかります。同じ差動ペアディレクティブにネットクラスが指定されているため、PCBエディタにデザインを転送するとき、このルールはRocketIOネットクラスをターゲットとしてスコープされます。

自動PCBルール作成機能は、作成された差動ペアクラスに差動ペア配線ルールを割り当てることをサポートしていません。しかし、差動ペアディレクティブにネットクラスが含まれている場合、自動的にネットをネットクラスに割り当てることはサポートしています。これが行われると、PCBエディター内に単一の差動ペア配線ルールが作成され、このネットクラスを対象とします。その後、ルールを編集して差動ペアクラスを対象とするように変更できます。ネットクラスが含まれていない場合、個々の差動ペア配線ルールがブランケットの下で各差動ペアに対して作成されます。

ブランケットディレクティブを差動ペアディレクティブと組み合わせて複数のネットを対象とする方法の例

ブランケットを使用して、複数のネットを差動ペアメンバーとして設定し、これらのネットのネットクラスを作成し、差動ペア配線設計ルールを適用することができます。

差動ペアをPCBエディタに転送する

回路図でネットに差動ペアディレクティブを配置している場合、デフォルトのプロジェクトオプション設定により、差動ペアメンバーがPCB上に作成されます。PCBプロジェクトのオプションダイアログで使用される以下のオプションを設定します:

  • Comparatorタブ - Extra Differential Pairs(その後、異なる差動ペアのチェックが後続の更新のために行われ、デザインルールを作成/変更している場合はルールオプションもあります)

  • ECO Generationタブ - Add Differential Pair(その後、差動ペアの変更のチェックが後続の更新のために行われ、デザインルールを作成/変更している場合はルールオプションもあります)

  • Class Generationタブ - Generate Net Classes(PCB差動ペア配線ルールの範囲を指定するために使用するネットクラスも作成している場合)

PCB上での差動ペアの表示と管理

差動ペアの定義は、PCBパネルDifferential Pairs Editorモードに設定して表示および管理されます。下の画像は、差動ペアクラスROCKET_IO_LINESに属するペアを示しています。ペアV_RX0が強調表示されており、このペアのネットはV_RX0_NV_RX0_Pです。各メンバーのネット名の隣に表示される-および+は、それがペアの正または負のメンバーであるかを示すシステムフラグです。

差動ペアエディターモードでのPCBパネル

差動ペアは差動ペアエディターで表示および管理できます。Differential Pair Classes領域で右クリックして新しいクラスを作成します。

PCBパネルのDifferential Pairs Editorモードでは、現在のPCB設計の差動ペア階層を反映するために、その3つの主要な領域が変更されます(上から順に):

  • Differential Pair Classes

  • クラス内の個々のメンバーDifferential Pairs

  • 差動ペアを形成する構成要素のNets(ネガティブとポジティブ)。

差動ペアクラスの定義

設計ルールによって対象とされる必要がある差動ペアが1つ以上ある場合がよくあります。このような状況では、差動ペアのクラスを定義し、それらを論理的なグループにクラスタリングすることができます。差動ペアクラスエントリを右クリックしてPropertiesを選択するか(またはエントリを直接ダブルクリックすると)、Edit Object Classダイアログが開き、クラスの名前を変更したり、クラスの差動ペアメンバーシップを表示/変更することができます。差動ペアクラスを含むすべてのクラスを完全に制御および編集するには、メインメニューからDesign » Classesコマンドを使用してObject Class Explorerダイアログを開きます。


オブジェクトクラスエクスプローラーは、差動ペアを含むすべてのクラスの作成、表示、および変更を可能にします。

クラスの操作について詳しくは、回路図&PCB上でのクラスの操作ページを参照してください。

差動ペアの管理

差動ペアは、回路図上だけでなく、PCBエディター内でも定義することができます。後者での管理は、Differential Pairsエディターモードに設定されたPCBパネルのDifferential Pairs領域から行われます。選択された特定の差動ペアクラスについて、そのクラスに属する現在定義されているすべての差動ペアオブジェクトがDifferential Pairs領域にリストされます。

領域の下にあるボタンを使用して、必要に応じて差動ペアを管理してください:

  • 新しい差動ペアオブジェクトを作成するには、Addボタンをクリックします。Differential Pairダイアログで、正と負のネットの既存のネットを選択し、ペアに名前を付けてからOKをクリックします。

選択可能なネットのみがリスト表示されることに注意してください。既存の差動ペアの一部として定義されているネットはリストに表示されません。

名前付きネットから迅速にペアを作成します。 名前付きネットから迅速にペアを作成します。

  • 既存の差動ペアを変更するには、そのエントリを選択してEditボタンをクリックします。Differential Pairダイアログが開き、ペアに選択された現在のネットがPositive NetおよびNegative Netのドロップダウンフィールドに入力されます。ペアのネットを1つまたは両方変更するか、必要に応じてペアの名前を変更します。

差動ペアエントリー上で右クリックし、Propertiesを選択するか、エントリーを直接ダブルクリックすることもできます。

  • 既存の差動ペアを削除するには、そのエントリを選択し、Deleteボタンをクリックします。

設計ネットからの差動ペアの作成

ネットをペアリングする際に一貫した命名規則(例えば、共通のプレフィックスと一貫した正/負のサフィックス、TX0_PTX0_N のような)を持っている場合、Create Differential Pairs From Netsダイアログを使用できます。Differential Pairs EditorモードのPCBパネル内のCreate From Netsボタンをクリックしてダイアログを開きます。


ダイアログの上部にあるフィルターエントリーに応答して、作成するための予定の差動ペアオブジェクトがリストされています。

この自動化された方法の効果は、差動ペアを構成する特定のネットに使用されている命名規則に直接依存します。理想的には、共通のルートに一貫した正/負の指示子(PおよびN)が続く命名規則が使用されます。例えば、設計内の差動信号である受信信号D_ETH_O.RXを考えてみましょう。この信号を構成する2つのネットはETH_O.RX_PETH_O.RX_Nです - これらはそれぞれ信号の正と負の側を表しています。

ダイアログの上部にあるフィルターを使用すると、ネットクラスと、正と負のネットを区別するために使用された特定の差別化要因の観点から、これらのネットを迅速に対象とすることができます。たとえば、_P_N です。作成される差動ペアオブジェクトに追加される接頭辞を定義することも、どの差動ペアクラスに追加されるかを決定することもできます。

各差動ペアオブジェクトについて、ダイアログはその構成要素である正と負のネットをリストします。デフォルトでは、すべての見込み差動ペアオブジェクトが作成のために選択されており、関連するCreateチェックボックスをクリアすることで個々のものを除外できます。

すべてのオプションが必要に応じて設定されたら、Executeボタンをクリックします。差動ペアオブジェクトが作成され、PCBパネルがそれに応じて更新されます。

  • Net(s)のエントリをPCBパネルで右クリックしてPropertiesを選択するか(またはエントリを直接ダブルクリックすると)、必要に応じてネットのプロパティを表示/変更できるEdit Netダイアログが開きます。

  • Rule Wizardボタンを使用して、Differential Pair Rule Wizardにアクセスし、自動プロセスで差動ペアルールのプロパティを実装します。差動ペアルールウィザードを使用してルールを定義するセクションを参照して、詳細を学びましょう。

xSignalsを差動ペアと共に使用する

メインページ: xSignalsを使用して高速信号経路を定義する

差動ペアにシリーズコンポーネントが信号経路上にある場合、xSignalsを作成することが便利です。xSignalは、二つのノード間の設計者が定義した信号経路です。これらは同じネット内の二つのノードであることも、異なるネットの二つのノードであることもあります。xSignalを使用すると、シリーズコンポーネントの両側にあるネットを含むように信号経路を定義できます。xSignalsの経路長計算には、xSignalsモードのPCBパネルでxSignalが選択されたときに表示される細い線が示すように、シリーズコンポーネントを通る経路の長さが含まれます。

これらの差動ペアはxSignalsとして定義されており、ルート長には直列コンポーネントが含まれます。これらの差動ペアはxSignalsとして定義されており、ルート長には直列コンポーネントが含まれます。

xSignalsは、マッチング長および長さのルールを含む設計ルールの範囲を指定するために使用できます。

xSignalsを使用した高速信号パスの定義についてもっと学ぶ

適用可能な設計ルール

差動ペアをインタラクティブに配線するには、以下の2つの設計ルールを作成し、設定してください。PCB Rules and Constraints Editorダイアログ(Design » Rules)で行います。

  • Differential Pairs Routing - ペア内のネットの配線幅、ペア内のネット間の隔たり(ギャップ)、および全体の非結合長(ギャップがMax Gap設定よりも広い場合、ペアは非結合になります)を定義します。このルールの範囲を差動ペアである対象オブジェクトに設定します。例えば、IsDifferentialPairInDifferentialPairClass('All Differential Pairs')です。なお、Min/Preferred/Max Gap設定は配線時に使用できますが、設計ルールチェック中には使用できません。設計ルールチェック中には、ペア内のネット間の距離は、下記のハイライトボックスで説明されているように、適用可能な電気的クリアランス設計ルールによってテストされます。

差動ペアルーティングのルール

  • 電気的クリアランス - 任意のネット、同じネット、または異なるネット上の任意の2つのプリミティブオブジェクト(例:パッド間、トラック-パッド)間の最小クリアランスを定義します。このルールの範囲を差動ペアのメンバーであるオブジェクトを対象として設定し、例えば、InDifferentialPairを選択し、以下に示すようにダイアログの制約領域で適切なオブジェクトタイプを選択します。

Important Note: 差動ペアを配線する際、ペア内の配線されたネットは、適用される差動ペア配線設計ルールで定義された現在のMin/Preferred/Max Gap設定によって分離されます(配線中にギャップモードを切り替えるには、Shift+6を押し、どのモードが適用されているかをステータスバーで確認してください)。しかし、設計ルールチェック中には、すべての電気オブジェクトが適用可能な電気クリアランス設計ルールを使用してテストされます。ペア内のネットが、適用可能な電気クリアランス設計ルールによって許可される最小設定よりも近くに配置されている場合、差動ペアに対してDiff Pair Routing Gap設定と同等のクリアランスを許可する追加の電気クリアランス設計ルールを追加する必要があります。このルールには、テストされるネットタイプがSame Differential Pairに設定されていることも定義されている必要があります。これは、 この画像に示されています。

設計ルールの範囲設定

設計ルールの範囲は、ルールを適用したいオブジェクトのセットを定義します。差動ペアはオブジェクトの一つであるため、以下の例のようなクエリを使用できます:

  • InAnyDifferentialPair - 任意の差動ペア内のオブジェクトです。
  • InDifferentialPair('D_V_TX1') - 名前がD_V_TX1である差動ペアの両方のネットを対象とします。
  • InDifferentialPairClass('ROCKET_IO_LINES') - ROCKET_IO_LINESと呼ばれる差動ペアクラスに属するすべてのペアのすべてのネットを対象とします。
  • (IsDifferentialPair And (Name = 'D_V_TX1')) - 名前がD_V_TX1である差動ペアオブジェクトを対象とします。
  • (IsDifferentialPair And (Name Like 'D*')) - 名前がDで始まるすべての差動ペアオブジェクトを対象とします。

差動ペアルールウィザードを使用してルールを定義する

ルールはPCB Rules and Constraints EditorDesign » Rules)を使用して手動で作成することができますが、Differential Pairs EditorモードのPCBパネルはDifferential Pair Rule Wizardの便利さを提供します。PCBパネルのNets領域の下にあるRule Wizardボタンを使用してウィザードにアクセスし、必要に応じてルールのプロパティを実装します。


差動ペアルールウィザードは、ルール定義プロセスをガイドします。

ルールの範囲は、ウィザードを起動する前にPCBパネルでの選択に依存することに注意してください。以下の通りです:

差動ペアクラス

All Differential Pairsクラスが選択されている場合、各ルールの範囲はAllになります。

特定の差動ペアクラスが選択された場合、各ルールに対するスコープはInDifferentialPairClass('ClassName')になります。

差動ペア

パネルで単一の差動ペアオブジェクトが選択された場合、スコープは以下の通りです:

  • 幅 - InDifferentialPair('PairName')
  • マッチングされたネット長さと差動ペアの配線 - IsDifferentialPair And (Name = 'PairName'))

複数の差動ペアオブジェクトがパネルで選択されている場合、各ペアオブジェクトごとに個別のスコープエントリがあり、それぞれが「Or」演算子で区切られます。例えば、個別に選択された差動ペアオブジェクトD_ETH_O.TXD_ETH_O.RXを対象とする配線幅ルールのスコープは以下のようになります:
InDifferentialPair('D_ETH_O.TX') Or InDifferentialPair('D_ETH_O.RX')

差動ペア内のネットと、ペアの一部ではない他の電気オブジェクトとのクリアランスは、適用されるClearanceルールによって監視されることに注意してください。

差動ペアの配線

関連記事: インタラクティブ配線

差動ペアは一対として配線されます。つまり、2つのネットを同時に配線します。差動ペアを配線するには、RouteメニューまたはActive BarからInteractive Differential Pair Routingを選択します。ペア内のネットのうちの1つを選択するように求められます。どちらをクリックしても配線を開始できます。ペア内の正または負のトレースを選択しても、システムが自動的にもう一方のトレースも選択します。下のビデオは、差動ペアが配線される様子を示しています。

差動ペア配線中には、以下の機能を実行できます:

  • Shift+R を押して、競合解決配線モード(回避、押しのけて進む、抱きつきながら押しのけて進む、最初の障害物で停止、障害物を無視)を切り替えます。
  • Shift+Spacebar を押して、利用可能なコーナースタイル(45度コーナー、コーナーに45度アーク、90度コーナー、コーナーに90度アーク)を切り替えます。
  • Spacebar を押して、2つのコーナー方向のサブモード間で切り替えます。
  • Backspace キーを押して、最後の頂点を削除します。
  • 3 を押して、可能な差動ペア配線幅(ユーザー選択、ルール最小、ルール推奨、ルール最大)を切り替えます。
  • Shift+6 を押して、可能な差動ペアギャップ(ルール最小、ルール推奨、ルール最大)を切り替えます。
  • 数値キーパッドの + および - キーを使用して、配線レイヤーを切り替えます。
  • レイヤーを切り替えてビアを挿入するには:数値キーパッドの * キーを押すか、Ctrl+Shift+Wheel Scroll のショートカット組み合わせを使用します。その後
    • 4 を押して、可能なビアサイズ(ユーザー選択、ルール最小、ルール推奨、ルール最大)を切り替えます
    • 5 を押して、レイヤー変更時の可能なビアパターンを切り替えます
    • 6 を押して、可能なビアスタックを切り替えるか、8 を押して選択するためのリストを表示します(インタラクティブ配線中に配置されるビアを制御する方法について詳しくはこちら
  • Shift+F1 を押して、利用可能なコマンド内ショートカットをすべて表示します。
  • コーナーにアークモードでは、"," キーを押して最大アーク半径を減らし、"." キーを押して最大アーク半径を増やします。アークサイズはカーソルを動かすことでインタラクティブに変更できます。この設定は、配線時にステータスバーに表示される最大許容アーク半径を定義します。

現在の配線モード、幅、ギャップ、ビアサイズなどの設定は、ステータスバー(下記参照)またはヘッズアップディスプレイに表示されます(Shift+Hでオン/オフを切り替えます)。

差動ペア配線の動作の多くは、シングルネットインタラクティブ配線と同じです。

インタラクティブ配線についてもっと学ぶ

インタラクティブ差動ペアルータの設定

インタラクティブ差動ペア配線の設定の多くは、PropertiesパネルのInteractive Differential Pair Routingモードで、インタラクティブ差動ペア配線中に変更することができます。配線中にTabを押すと、パネルが表示されます。

差動ペアのメンバーを認識するために、カップリングの概念が使用されます。ソフトウェアが差動ペアに属するオブジェクトを認識すると、PropertiesパネルのInteractive SlidingまたはInteractive Via Draggingモード(以下で説明)でKeep Coupledオプションが有効になっている場合、ペアのパートナートラックやビアをドラッグしようとします。

次の折りたたみセクションには、利用可能なオプションとコントロールに関する情報が含まれています:

配線品質の向上

メイン記事: ポストルートのグロッシングとリトレーシング

PCBエディタには、既存の配線の品質を向上させるための強力なツールが含まれています。これらのツールはグロッシングとリトレーシングとして知られており、どちらもRouteメニューで利用可能です。

  • Gloss - トレースのジオメトリを改善することに焦点を当て、コーナーの数を減らし、全体のルート長を短縮しようとします。グロスは既存のトレース幅と差動ペア間隔を保持します。グロスは現在のGloss Effort (Routed)設定を尊重し、PreferencesダイアログのPCB - Interactive Routingページで構成されます(画像を表示)。

  • Retrace - 全体のジオメトリが満足であると仮定し、代わりに配線が設計ルールを満たしているかを検証することに焦点を当てます。グロスが既存のトレース幅とペア間隔を保持するのに対し、リトレースはそれらを好ましいものに変更します。差動ペア配線の設計ルールが変更され、その変更を既存の配線に適用する必要がある場合に、リトレースは優れたツールです。

前のセクションのアニメーション、差動ペアの配線には、Gloss Effort (Routed)Strongに設定した簡単なグロッシングのデモンストレーションが含まれています。

差動ペア配線のインタラクティブな変更

メイン記事: 配線の変更

配線中には、既存の配線を変更する必要がある場面に何度も遭遇します。例えば、パッドの出口に満足できない場合、それらを再形成したいと思うかもしれません(下のビデオで示されています)。トラックセグメントをクリックしてドラッグするドラフティングタイプのアプローチを使用して既存の配線を変更することができますが、単に再配線する方がしばしば簡単です。

これを行うには、Route » Interactive Differential Pair Routingコマンドを選択し、既存の配線上の任意の場所をクリックします。新しいパスを配線し、必要に応じて既存の配線に戻ってきます。これにより、古いパスと新しいパスの間にループが作成されます。右クリックまたは Esc を押して配線を終了すると、冗長なセグメントが自動的に削除され、冗長なビアも含まれます。

ループ除去機能は、Automatically Remove Loopsオプションを有効にすることで使用されます。これは、インタラクティブ差動ペア配線モード中にPropertiesパネルから、またはPreferencesダイアログPCB Editor - Interactive Routingページから選択できます。配線中にこの機能をオンまたはオフに切り替えるには、Shift+Dキーボードショートカットを使用します。

差動ペア配線は、シングルネット配線とは少し異なります。シングルネット配線は、最後のセグメントを中空(先読みセグメント)に設定でき、このセグメントはクリック時に配置されません。差動ペア配線には先読みセグメントが含まれていないため、クリックすると見えるすべてのセグメントが配置されます。余分なセグメントがないようにカーソルを位置づけてください。

差動ペアを手動でトラックセグメントをドラッグして調整する場合、一方のペアメンバーをもう一方で押すか、それぞれを独立してドラッグすることができます。

ループ除去機能を使用して、差動ペアを新しいパスに沿ってインタラクティブに再配線し、古い配線ループは自動的に削除されます。ペアは、一方のルートをドラッグして他方を押すことによっても変更できます。

詳細については、配線の変更を参照してください。

インタラクティブなビアドラッグ

PCBデザイナーは、遅れた設計変更のためや、設計を完成させるために、配線の調整に多くの時間を費やすことがあります。これには、既存の配線を押したり引いたり、ビアをドラッグしたり、コンポーネントを微調整したりすることが含まれます。

プロパティパネルでビアドラッグの挙動を調整します。プロパティパネルでビアドラッグの挙動を調整します。

隣接ルートのグロッシングサポートに加えて、ドラッグによる操作もサポートされています。ドラッグによる操作は、PCBエディタのPropertiesパネルのInteractive Via Draggingモードを通じて設定されたNeighbor Glossingをサポートします。ビアをドラッグ中にTabキーを押すと、パネルにアクセスして設定を調整できます。

差動ペアのドラッグ

差動ペアのメンバーを認識するために、カップリングの概念が使用されます。ソフトウェアが差動ペアに属するオブジェクトを認識すると、PropertiesパネルのInteractive SlidingまたはInteractive Via DraggingモードでKeep Coupledオプションが有効になっている場合、ペアのパートナートラックまたはビアをドラッグしようとします。

ビアペアをドラッグする際にXキーを押すと、ペアが90度回転します。

パートナーオブジェクトが結合していることを確認するために、ソフトウェアは以下のオブジェクトをチェックします:

  • ビアペアについて - ペアに属し、2 * Preferred Gapよりも近い

  • トラックペアについて - ペアに属し、同じレイヤー上にあり、Preferred Gapを超えることなく分離されている

利用可能なクリアランスの表示

配線中に、なぜその隙間を通過できないのかと悩んだことはありませんか?このフラストレーションは、差動ペア配線を行う際にさらに起こりやすいです。Altium Designerには、この問題を解決するための機能が含まれており、クリアランス境界の動的表示と呼ばれます。これを有効にすると、既存のオブジェクト + 適用可能なクリアランスルールによって定義された禁止クリアランスエリアが、下のビデオに示されているように、ローカルビューイングサークル内でシェーディングされたポリゴンとして表示されます。機能をオン/オフに切り替えるには、Ctrl+Wを押します。

差動ペア配線中にクリアランス境界を動的に表示します。差動ペア配線中にクリアランス境界を動的に表示します。

表示エリアは、現在のカーソル位置の周囲の領域に制限することも、画面全体にすることもできます。これは、Reduce Clearance Display Areaサブオプションによって制御されます。PreferencesダイアログのPCB Editor - Interactive Routingページで設定します。

差動ペアの長さの一致

差動ペアは、固有のノイズ耐性と、信号の高品質なリターンパスを提供する課題を簡素化するという事実のため、高速設計でよく使用されます。しかし、片側信号と同様に、信号タイミング要件を満たすためには、その長さを管理する必要があります。

差動ペアの配線中に、ペア内の2つのネットのそれぞれの長さがステータスバーに表示され、ヘッズアップディスプレイでも表示されます(Shift+Hでオン/オフを切り替え)。ペアの配線を終了したときに、PCBパネルに表示される長さの値が更新されます。

ペア内の各ネットの現在のルート長は、ヘッズアップディスプレイに表示されます(オン/オフを切り替えるにはShift+H)。ペア内の各ネットの現在のルート長は、ヘッズアップディスプレイに表示されます(オン/オフを切り替えるにはShift+H)。

PCBパネルは、設計スペース内のオブジェクトを調べるために使用され、ネット差動ペアxSignalsなど、他にも様々なモードが含まれています。このパネルには、各ネット/差動ペア/xSignalの詳細が含まれており、信号長や遅延などの情報があります - パネルの各セクションで右クリックすると、そのセクションのコマンドメニューが表示されます。例えば、パネルがNetsモードの場合、パネルのネットセクションで右クリックし、Columnsサブメニューを使用してSignal LengthDelayなどの詳細を有効または無効にします。長さや一致した長さのルールが適用されている場合、設計ルールに違反するネットのSignal Length列は、目標長より短い場合はオレンジ色で、目標長を超える場合は赤色でハイライトされます。

PCBパネルを使用して長さの一致の進行状況を監視する。PCBパネルを使用して長さの一致の進行状況を監視する。

PCBパネルについてもっと学ぶ

一致した長さと長さの設計ルール

長さ一致した長さの設計ルールは、フライトタイムとスキューのタイミング要件が満たされるように定義することができます。これらのルールは、設計ルールチェック(DRC)中だけでなく、インタラクティブな長さ調整中にも使用されます。

一致した長さの設計ルールは、ルールの範囲によって対象とされる最長のペアを検出し、そのペアのAverage Lengthの値を参照として使用して、他の対象ペアが定義された許容誤差内であることを要求します。このAverage Lengthの値は、PCBパネルのDifferential Pairs Editorモードで表示されます。

Length UnitsまたはDelay Unitsでスコープできる長さおよびマッチした長さの設計ルールがあります。ルールが遅延によってスコープされる場合、長さ調整ゲージも遅延を使用して表示されます。

ペア内およびペア間の設計ルール

ペア間、および各ペア内でマッチした長さの要件がある可能性が高いです。

これを管理するには、適切なマッチした長さの設計ルールを作成します:

  1. ペア間(Group Matched Lengthsオプションを選択することで達成)に適用されるマッチした長さの設計ルールを定義します。下の画像に示されているように、ルールが適用される必要があるペア(またはxSignals)にルールをスコープします。

差動ペア間、またはこの例ではxSignals間の長さ要件を定義するためのマッチング長さルールを作成します。差動ペア間、またはこの例ではxSignals間の長さ要件を定義するためのマッチング長さルールを作成します。

  1. ペア内で適用される別のマッチドレングス設計ルールを定義します(Within Differential Pair Lengthオプションを選択することで達成されます)。このルールは、各ペア内の2つのネットの長さが許容範囲内であることを保証します。このルールは、下記に示すように、差動ペアを対象とするWhere the Object Matches設定を使用してスコープを指定する必要があります。このルールは、ペア間のルールよりも高い優先度を持つべきです。

ペア内の長さ要件を定義するために、2番目のマッチドレングスルールを作成します。ペア内の長さ要件を定義するために、2番目のマッチドレングスルールを作成します。

差動ペアの長さ調整

メイン記事: 長さ調整

ペアの長さ、および各ペア内のネットは、2つの長さ調整コマンドを使用して調整されます。長さを調整するには:

  1. 差動ペアの長さは、RouteメニューのInteractive Diff Pair Length Tuningコマンドを使用して正確に調整できます。長さ調整中には、ショートカットを使用してアコーディオンスタイルとサイズを対話的に調整するか、Tabを押してDifferential Pair Length TuningモードでPropertiesパネルを開くことができます。パネルでは、目標の長さが定義されます:
    • 適用可能な長さおよび/またはマッチングされた長さの設計ルールから

    • ユーザーが選択した配線された差動ペアから

    • Target Lengthフィールドに手動で値を入力

差動ペアの長さを他のペアの長さに合わせてインタラクティブに調整できます

  1. ペア内のネットを調整するには、Route メニューの  Interactive Length Tuningコマンドを使用します。ペア内でより長いネットを調整しようとすると、Target Length Shorter than Old Lengthというメッセージが表示されます。

まず差動ペアの長さを調整し、次にペア内の短いネットの長さを調整します。 まず差動ペアの長さを調整し、次にペア内の短いネットの長さを調整します。

長さ調整中にアコーディオンが表示されない場合は、現在の設定がアコーディオンを配置するための利用可能なスペースに適していない可能性が高いです。このような状況が発生した場合は、Tabキーを押してDifferential Pair Length TuningモードでPropertiesパネルを開き、パネルのPatternセクションの設定が適切であることを確認してください。例えば:

  • Max Amplitudeの値が大きすぎる可能性があります

  • Styleがミタードアークの場合、現在の振幅とスペースに対してミターのパーセンテージが大きすぎてアークを形成できない可能性があります

良い選択肢は、スタイルをミタードラインに設定し、一時停止ボタンをクリックして長さ調整を再開し、1および2のショートカットを使用してMiterを、3および4のショートカットを使用してSpace(ピッチ)を、,および.のショートカットを使用してAmplitudeを対話的に調整します。調整が希望通りの見た目になったら、好みのスタイルに切り替えるためにSpacebar を押します。

長さ調整のページを参照してください。ここでは、アコーディオンスタイル、振幅、ピッチを変更するために使用できるショートカットの詳細なリストが見つかります。また、長さと一致した長さの設計ルールにおいて重複する設定がある場合に、ソフトウェアがどのルール設定に従うかについても説明しています。

長さ調整とアコーディオンの変更のデモンストレーション

このビデオでは、xSignalの長さに基づいて他のペアと比較してペアの長さを調整するために長さ調整アコーディオンを追加する様子を示しています。各ペアの短いメンバーは、そのペアの長いメンバーに対して長さ調整されます。その後、ペアを対話的に移動および再形成する方法、調整アコーディオンを削除する方法、配置中にショートカットを使用して新しいアコーディオンを形成する方法が示されます。

差動ペアの長さは、長さ調整アコーディオンを追加することで調整できます。アコーディオンは、移動、形状変更、削除が可能なオブジェクトです。

参照

## このページの画像にiMX6 Rex開発ボードを使用させていただいたFEDEVELアカデミーのRobert Feranecに感謝します (www.fedevel.com) (http://www.imx6rex.com/)。

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