Подстройка длины

Главная страница: Трассировка

Двумя ключевыми задачами проектирования быстродействующих устройств являются контроль импеданса трасс и согласование длин критически важных цепей. Трассировка с контролируемым импедансом обеспечивает корректную передачу сигнала от выходного вывода к целевому входному. Согласование длины трасс обеспечивает синхронизацию приема чувствительных ко времени сигналов их целевыми выводами. Подстройка и согласование длин трасс также является важным элементом трассировки дифференциальных пар.

Команды Interactive Length Tuning и Interactive Differential Pair Length Tuning (доступны в меню Route) предоставляют динамические средства оптимизации и контроля длины цепей и дифференциальных пар, позволяя добавлять меандры переменной амплитуды в соответствии с доступным пространством, правилами и препятствиями в конструкции.

Обратите внимание на меандры, которые были добавлены для согласования длин необходимых цепей.

Свойства подстройки длины могут быть основаны на правилах проектирования, свойствах цепи или указанных конструктором значениях. Управление этими меандрами осуществляется через панель Properties в режиме Interactive Length Tuning – нажмите Tab в процессе подстройки длины, чтобы открыть панель в этом режиме.

Подстройка длины цепи

Преимуществом подстройки длины является интеллектуальное сочетание сложных программных алгоритмов с интуитивно-понятными элементами управления. Добавление сегментов для подстройки длины осуществляется простым проведением курсора мыши вдоль пути трассы, а размеры и положение различных сегментов и дуг, которые составляют подстроечные сегменты, рассчитываются и добавляются алгоритмом подстройки длины автоматически. Сочетания клавиш позволяют полностью управлять стилем и свойствами подстроечных сегментов при их добавлении.

При запуске из меню Route, команды интерактивной подстройки длины запрашивают выбор трассы. После щелчка ЛКМ по цепи или дифференциальной паре (или любой свободной линии или трассе) вы просто проводите курсором вдоль пути трассы. Не нужно беспокоиться, если вы сошли с курса – при возвращении курсора обратно на трассу алгоритм добавит подстроечные сегменты до этой точки.

Подстроечные сегменты добавляются автоматически при движении курсора вдоль пути трассы.

Управление стилем и размером подстройки длины

Есть два ключевых элемента на пути к успешной работе с инструментом подстройки длины: освоение сочетаний клавиш и понимание индикатора длины цепи.

Доступные в процессе подстройки длины сочетания:

Использование сочетаний клавиш для управления формой и амплитудой подстроечных меандров в процессе их размещения.

Управление целевой длиной

Существует три подхода к указанию целевой длины:

• Определение вручную
• Определение на основе уже растрассированной цепи
• Определение в правиле проектирования

Для выбора того, какой из этих методов будет использоваться, нажмите Tab в процессе подстройки длины, чтобы открыть панель Properties в режиме Interactive Length Tuning. В нижней части панели находятся опции, определяющие форму и размеры меандра, которыми также можно управлять с помощью сочетаний клавиш, обозначенных выше. В разделе Target Length панели находятся опции для выбора одного из трех режимов целевой длины.

• Manual (Вручную) – введите длину в поле Target Length. В случае если вы захотите использовать одно из последних примененных значений, они сохраняются в списке Recently Used Lengths.
• From Net (Из цепи) – выберите цепь из списка цепей в проекте. Длина этой цепи станет целевой, но это значение будет переопределено, если существует более строгое правило. О том, как применяются правила, сказано ниже
• From Rules (Из правил) – выберите одно из правил Length или Matched Length. Система будет следовать наиболее строгой комбинации этих правил. Дважды щелкните по правилу в списке в панели, чтобы подробно изучить его свойства.

Нажмите Tab в процессе подстройки длины, чтобы открыть панель в режиме Interactive Length Tuning, где можно выбрать режим целевой длины и настроить параметры меандра.

Настройка правил проектирования

Существует два правила, которым следует процесс подстройки длины: правило Matched Length и правило Length – оба находятся в категории High Speed диалогового окна PCB Rules and Constraints Editor.

Одно или оба этих правила могут быть важны для проекта – это зависит от того, насколько ваш проект критичен к потенциальным проблемам синхронизации (сигналы приходят в разное время – правило Matched Length) и общей задержки сигналов (правило Length).

Правило проектирования Matched Length

Правило проектирования Matched Length позволяет указать, что целевые цепи должны иметь одинаковую длину, в указанном допуске. Набор целевых цепей определяется областью действия правила, т.е. запросом. Инструмент подстройки длины затем найдет наиболее длинную цепь в наборе целевых цепей и задаст допустимый диапазон от нижней границы = максимальная длина цепи - допуск до верхней границы = максимальная длина цепи.

Правило проектирования Length

В дополнение к правилу Matched Length, правило проектирования Length позволяет указать общую длину трассировки цепи или набора цепей. Целевые цепи должны иметь длину в диапазоне между указанными значениями Minimum и Maximum.

Как применяются правила

Если заданы применимые правила Length и Matched Length, средство подстройки длины учитывает их оба и обрабатывает наиболее строгое сочетание ограничений. Таким образом, если максимальная длина, заданная в правиле Length, меньше наибольшей длины, заданной правилом Match Length, то правило Length будет иметь более высокий приоритет, и длина из этого правила будет использоваться в процессе подстройки.

Допустимый диапазон и целевая длина определяются следующим образом:

Нижний предел длины согласованных цепей = Наиболее длинная цепь – заданный правилом допуск

Верхний предел длины согласованных цепей = Наиболее длинная цепь

Допустимый диапазон = Наибольший нижний предел .. Наименьший верхний предел (наиболее строгое сочетание правил Length и Matched Length)

Целевая длина = Наименьший верхний предел

Если максимальная длина, заданная правилом Length, меньше длины самой длинной существующей трассы, найденной правилом Matched Length, то правило Length будет иметь более высокий приоритет, и в процессе подстройки будет использоваться эта меньшая длина. В панели отображены вычисленные значения Min Limit (Нижний предел) и Max Limit (Верхний предел) для каждого правила – используйте их для проверки того, что целевые значения длины соответствуют ожидаемым.

На изображении выше показано, что целевая длина определена правилами. Обратите внимание, что наиболее строгие значения пришли из правила Matched Length: значение Max Limit показывает, что текущая длина наиболее длинной цепи в наборе целевых цепей составляет 53.479mm (что меньше максимального значения, допустимого правилом Length). В этом примере, наиболее строгим допуском в диапазоне длин является допуск, определенный правилом Matched Length (1mm), поэтому это значение применяется для вычисления допустимого диапазона. Целевая длина всегда является наиболее строгим значением максимальной длины.

Использование индикатора длины цепи

Если определено правило Length и/или Matched Length, вы можете отслеживать длину в процессе интерактивной трассировки или подстройки длины с помощью индикатора длины цепи. В процессе трассировки нажмите Shift+G для включения и отключения индикатора.

Индикатор показывает значение текущей длины проложенной трассы, а зеленый ползунок показывает оцениваемую длину. С первого взгляда может показаться запутанным, что проложенная длина даже не достигла минимально допустимого правилами значения, а зеленый ползунок уже находится в допустимом диапазоне, как на изображении ниже. Это происходит, потому что зеленый ползунок показывает оцениваемую длину, где:

Оцениваемая длина = Проложенная длина + расстояние до цели.

Индикатор при использовании правила Length в процессе интерактивной трассировки – показано значение текущей проложенной длины, зеленый индикатор показывает текущую оцениваемую длину.

Функции индикатора:

• Прямоугольник определяет границы индикатора.
• Две вертикальные желтые полосы обозначают минимальную и максимальную допустимую длину. Эти значения определяются наиболее строгим сочетанием правил проектирования, как описано выше.
• Цветной ползунок показывает текущую проложенную длину цепи – точное значение поверх индикатора (53 мм в примере на изображении). Индикатор меняет цвет с красного на зеленый, когда текущая длина переходит в допустимый диапазон.
• Прямоугольные границы индикатора показывают общий диапазон допустимых значений длины, смысл верхнего и нижнего пределов зависит от выбранного режима целевой длины.
  • Если существует применимое правило Length и выбран режим Manual или From Net, нижний предел ползунка определяется правилом, верхний предел определяется пользователем.
  • Если существует применимое правило Length и выбран режим From Rules, верхний и нижний пределы ползунка определяются правилами.
  • Если выбран режим целевой длины Manual или From Net и нет применимого правила Length, нижним пределом ползунка будет длина текущей цепи, а верхним пределом будет указанная максимальная длина.

Пример индикатора длины

Настройки индикатора вычисляются на основе самого строгого сочетания ограничений, определенных правилами проектирования.

• Минимум индикатора (левая граница) равна 50 (нижний предел правила Length)
• Максимум индикатора (правая граница) равна 60 (верхний предел правила Length)
• Левая желтая полоса равна 52.071 (Нижний предел длины согласованных цепей)
• Правая желтая полоса равна 55.071 (Верхний предел длины согласованных цепей)
• Целевая длина равна 55.071 (проложенная длина наиболее длинной цепи в наборе)

Использование панели PCB

Панель PCB в режиме Nets показывает текущую длину трассированных сигналов. Этот режим панели по умолчанию также показывает название, количество узлов, проложенную длину и непроложенную (манхэттенскую) длину. Щелкните ПКМ по заголовку столбца, чтобы вызвать меню, где можно выбрать дополнительные столбцы и скрыть имеющиеся.

Если существуют заданные правила Length, то статус трассировки каждой цепи, попадающей в область действия правила, также отображается цветом – выделение желтым означает, что проложенная длина меньше минимума правила; нет выделения, если цепь соответствует правилу; красным, если проложенная длина больше максимума правила.

Три цепи соответствуют правилу Length, две – слишком короткие, одна – слишком длинная.

Подстройка длины дифференциальных пар

Длину дифференциальных пар также можно подстроить в соответствии с длиной других дифференциальных пар с помощью команды Interactive Differential Pair Length Tuning (меню Route). Как и при трассировке дифференциальных пар, эта команда работает с двумя цепями одновременно.

Если вы планируете осуществлять подстройку длины дифференциальной пары, создайте одно правило Matched Length, которое определяет требования к согласованию длины между парами (с включенной опцией Group Matched Lengths), и второе, с более высоким приоритетом, которое определяет требования к согласованию длин цепей внутри пары (с включенной опцией Within Differential Pair Length), т.к. обычно это более строгое требование.

Хорошим подходом к согласованию длин дифференциальных пар является следующая последовательность действий:

1. Трассировка дифференциальных пар.
2. Подстройка длины между парами с помощью команды Interactive Differential Pair Length Tuning.
3. Подстройка длины более короткой цепи в каждой паре с помощью команды Interactive Length Tuning.

Изменение формы размещенного меандра

Для изменения части размещенного меандра выберите его щелчком ЛКМ – будут отображены ручки управления, как показано на анимации ниже. Зажмите ЛКМ и перетащите край или вершину, чтобы изменить границу области меандра – размер частей меандра будет автоматически изменен в соответствии с обновленными границами области.

Измените границы области для создания меандра требуемой формы.

Преобразование меандра в примитивы

Подстроечный меандр, будучи объединением, является групповым объектом, состоящим из отдельных сегментов трасс и/или дуг. Как и другие групповые объекты, такие как компоненты, координаты, размеры и полигоны, вы можете разбивать подстроечные меандры. Иными словами, меандр можно преобразовать в составляющие его свободные примитивы, каждый из которых можно изменять независимо. Для этого используйте команду Explode Length Tuning, доступную в главном меню (Tools » Convert) или в контекстном меню Unions).

Что дальше?

• Трассировка
• Интерактивная трассировка
• Трассировка дифференциальных пар
• Трассировка с контролируемым импедансом
• Изменение трассировки
• Быстродействующие проекты
• Видео по подстройке длины в TRAININGcenter
• Веб-сайт Эрика Богатина (Eric Bogatin) – лектора и эксперта в области целостности сигналов: http://www.bethesignal.com/
• Веб-сайт д-ра Говарда Джонсона (Dr Howard Johnson) – лектора и эксперта в области быстродействующих проектов: http://www.signalintegrity.com/
• Веб-сайт Ли Ритчи (Lee Ritchey) – лектора и эксперта в области проектирования быстродействующих печатных плат: http://www.speedingedge.com/