Al rastrear tableros de circuitos impresos complejos utilizando interfaces de alta velocidad, los ingenieros deben controlar claramente la longitud de las señales críticas, porque a altas frecuencias cada milímetro no contabilizado de un conductor afectará en gran medida la integridad de la señal y, por lo tanto, el funcionamiento de su dispositivo en su conjunto.
En este artículo, trataré de explicar la lógica de las herramientas del Medidor de sintonización y las longitudes objetivo, ya que no siempre calculan las longitudes de los conductores de la misma manera.
Como siempre, lo más interesante bajo el corte.
Revisar
- ¿Cómo se calcula el rango de longitud permisible del conductor y sus límites superior / inferior?
- Medidor de sintonización vs. Longitudes objetivo
- ¿Por qué hay diferencias entre las longitudes en la longitud objetivo y lo que se muestra en el medidor de sintonización?
En este artículo, el término FromTos (FT) se usa para describir la conexión física entre dos pines (pines); este término también se usa en el Administrador de restricciones (CM).
Ejemplo 1: conexión punto a punto
Este es el ejemplo más simple: una conexión punto a punto para un circuito que consta de 2 contactos. Las longitudes mínima y máxima del conductor se establecen en el Administrador de restricciones, como se muestra en la figura a continuación.
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Nota importante # 1: Cuando la longitud se determina usando la longitud mínima / máxima, ¡ NO se aplica la configuración de tolerancia predeterminada en CM (Configuración de configuración - Configuración de diseño: Tolerancias predeterminadas)!
Tanto el cuadro de diálogo Longitudes de destino como el Medidor de sintonización mostrarán la longitud y el rango (Rango) actuales (actuales), en este caso de 1800 a 1900. Dado que la longitud real del conductor cableado es menor que 1800, la 1800 se muestra en la columna Solución.
Ejemplo 2: Tipo de topología MST sin vias
El segundo ejemplo es un circuito de 3 pines, una topología de tipo MST (árbol de expansión mínimo), sin transiciones entre capas:
En este caso, el "Rango" se muestra como 1800: 1900, como lo especificamos en CM. Este conductor tiene una longitud de 1805.95, que es la longitud más corta posible para este caso. Por lo tanto, la columna Solución muestra la longitud más corta posible en 1805.95.
En resumen, la solución depende de la longitud actual del conductor y el rango dado:
- Si el valor "Actual" es menor que el límite inferior del límite => Solución = límite inferior del rango
- Si el valor de "Current" es mayor que el límite superior del límite => Solución = límite superior del rango
- Si el valor "Corriente" está dentro de nuestro rango => Solución = longitud actual del conductor
Para actualizar el valor de la Solución en la ventana Longitud objetivo, haga clic en el icono Actualizar solución.
Ejemplo 3: circuito de 3 pines con topología personalizada
Esta cadena es similar a la cadena utilizada en el Ejemplo 2, pero ahora hemos establecido una topología personalizada para ella.
La topología definida como Personalizada es esencialmente una topología encadenada que contiene dos FT, uno del pin 16 de IC5 al pin 9 de IC3 y el otro del pin 9 de IC3 al pin 12 de IC3.
Se utilizan los mismos límites mínimos / máximos (1800: 1900).
Como podemos ver en la imagen a continuación, la pista pasa dentro de la almohadilla IC3-9, y luego ya está sacada de la almohadilla. Esta parte de la pista, que está integrada en el sitio, también afectará la longitud total del conductor. Además, dado que ahora hay dos FT, el segmento de rastreo que se resalta a continuación es parte de ambos FT, esta es la llamada "longitud del trozo" común, la distancia máxima desde el rastreo hasta la salida durante una conexión T.
* Nota importante n. ° 2: Los segmentos de rastreo que están incrustados en los pads afectan la longitud total del rastreo y se tienen en cuenta al rastrear.A continuación puede ver la sección transversal del rastreo de nuestro rastreo de topología personalizado:
El cálculo del rango objetivo depende de si la longitud FT está dentro o fuera de este rango. Dado que los valores mínimos / máximos de las longitudes de los conductores en CM se establecen como 1800: 1900 th, el rango completo es 100 th, o 1850 ± 50 th. Se muestran dos segmentos de traza en verde en la columna Actual porque su longitud total está dentro de la tolerancia:
363.02 + 1509.63 = 1872.65 th.
Dos FT se enumeran en líneas separadas, ya que cada segmento de la pista se puede ajustar individualmente.
Tenga en cuenta que los valores "actuales" corresponden a la suma de las longitudes del segmento traza y la longitud del "cáñamo":
Para FT1 = 294,880 th + 68,144 th = 363,04 th
Para FT2 = 1441.486 th + 68.144 th = 1509.63 th
Entonces, ¿cuál es el rango de sintonización accesible para cada segmento de la pista? Como solo se puede configurar un circuito a la vez, al configurar un segmento FT2, solo se puede cambiar la longitud de esa sección de la ruta que
NO comparte segmentos con FT1.
Tenga en cuenta que el rango de cada sección individual es el mismo que el rango definido por los valores mínimos / máximos en el Administrador de restricciones, es decir, 100º o ± 50º.
Cuando el algoritmo determina el rango de ajuste para segmentos FT individuales, establece el límite superior del segmento, tomando el valor máximo del rango definido en CM, en este caso 1900 th, y resta la longitud de las trazas de otros segmentos incluidos en esta cadena. Recuerde que la longitud del trozo común (longitud del trozo) no se tiene en cuenta, por lo tanto, obtenemos lo siguiente:
- para FT1, el límite superior se calcula como 1900 th - 1441.486 th = 458.514 th. El rango objetivo para FT1 es [358.51: 458.51].
- para FT2, respectivamente, 1900 th - 294.880 th = 1605.120 th. El rango objetivo para FT2 es [1505.120: 1605.120]
Ejemplo 4: circuito ordenado de 3 pines con vias y segmento de pista común
En este ejemplo, la influencia de la longitud de las vías en sí no se tiene en cuenta (es decir, Via Factor de longitud en el menú Configuración> Parámetros de configuración> Vías definiciones es cero).
La misma longitud mínima / máxima [1800: 1900] se utiliza como en los ejemplos anteriores. Los FT (segmentos traza) se definen de la misma manera en CM, donde FT1 va de IC2-3 (capa inferior) a IC3-18 (capa superior), y FT2 va de IC55-18 a IC2-3.
Tenga en cuenta que hay una pista común que tiene una longitud de 46.278 th con un vias (de 1 a 8 capas), pero aún no tenemos en cuenta la duración de la transición. Tanto la pista común (mostrada en rojo) como la pista corta (mostrada en azul) están incrustadas en los pads correspondientes. La longitud desde las vías en la capa superior hasta el centro de la almohadilla IC3: 18 es 21.278 th.
La determinación de los rangos objetivo se lleva a cabo por analogía con el ejemplo anterior. El ancho del rango se establece en función del límite mínimo / máximo de 100 th o ± 50 th.
Para FT1, el valor central del rango se calcula como: 1850 th - 21.278 th = 1828.72 th. Por lo tanto, el rango objetivo para FT1 es 1828.72 th ± 50 th, o [1778.72: 1878.72].
Para FT2, el valor central del rango es el siguiente: 1850 th - 93.26 th - 1663.57 th = 93.17 th, por lo tanto, el rango objetivo es 93.17 th ± 50 th, o [43.17: 143.17].
Ahora veamos el caso cuando la longitud FT está fuera de rango. En este caso, el cálculo se basa en la longitud actual y la desviación, que es negativa si la pista es demasiado corta y positiva si la pista es demasiado larga. La desviación se calcula restando el valor de "Solución" del valor de "Actual", como se muestra en la figura a continuación.
Cambie el rango de CM a [1840: 1900] o 1870 ± 30º.
En este caso particular, preste atención a la desviación negativa. Esto significa que ambos FT son demasiado cortos y el algoritmo de cálculo del rango objetivo lo tendrá en cuenta.
Para FT1, el valor objetivo más bajo (TL) se determina agregando una desviación (negativa) a la longitud actual, ya que esta será la coincidencia más cercana, por lo tanto
TL1 = 1803.11 + 15.05 = 1818.16 th.
Como tenemos una tolerancia de ± 30º, por lo tanto, se obtiene el rango objetivo [1818.16: 1878.16].
De manera similar para FT2: TL2 = 67.56 + 0.56 = 68.12 th, se obtiene el rango [68.12: 128.12].
Ejemplo 5: circuito ordenado de 3 pines con vías y un segmento de ruta común (considerando el factor de longitud de vías)
El último ejemplo introduce el factor de longitud Via. Este parámetro se puede configurar a través del menú Configuración> Parámetros de configuración en la pestaña Via Definiciones.
En este ejemplo, tenemos la siguiente pila de capas:
Nota: El grosor de los materiales se puede encontrar en el Editor de apilamiento.La ruta se conecta al software en 1 capa y va a la capa 3. Otra conexión va de la capa 3 a la capa 8.
Tenga en cuenta que para calcular la longitud del software, NO se tiene en cuenta el grosor del cobre de las capas inicial y final.En sección transversal, la topología de la señal tendrá la siguiente forma:
Con el factor de longitud del software Via Factor de longitud = 0 y el límite de longitud mínima / máxima [1800: 1900], el rango objetivo en la ventana Longitud objetivo se verá como el que se muestra en la figura a continuación.
El valor "Actual" en este caso es solo la longitud del conductor, entonces:
FT2 = 93.264 + 1680.948 + 46.278 = 1820.49
FT1 = 21.278 + 46.278 = 67.556
Cuando establezcamos el factor de longitud del software Vía factor de longitud = 1, tendremos el siguiente resultado en la ventana Longitud objetivo:
Dado que el coeficiente Via Factor de longitud = 1, el sistema agregará la longitud de la transición entre capas a la longitud de los segmentos correspondientes de la ruta, y la longitud actual de estos segmentos FromTos aumentará:
Current2 = Track + PO1 + PO2 = 1820.49 + 27.7 + 86.5 = 1934.69
Actual1 = Autopista + Software de extremo a extremo = 67.556 + 114.9 = 182.46
Y, dado que las longitudes de los segmentos ahora son demasiado largas, el límite superior del rango (TU) se calcula como:
TU1 = Current1 - Desviación1 = 1934.69 th - 77.1 th = 1857.59 th, por lo tanto, todo el rango es [1757.59: 1857.59]
TU2 = Actual2 - Desviación2 = 182.46 - 7.27 = 175.19 th, el rango es [75.19: 175.19].
Conclusión
Los ejemplos considerados muestran cómo funciona el algoritmo para calcular la longitud objetivo del conductor, teniendo en cuenta su topología, así como la influencia del factor, la longitud de las vías en las herramientas Longitud objetivo y Medidor de sintonización.