Die Nuancen der Werkzeuge für Ziellänge und Abstimmungsmesser in PADS Professional / Xpedition

Bei der Verfolgung komplexer Leiterplatten mithilfe von Hochgeschwindigkeitsschnittstellen müssen Ingenieure die Länge kritischer Signale klar steuern, da bei hohen Frequenzen jeder nicht erfasste Millimeter eines Leiters die Integrität des Signals und damit den Betrieb Ihres Geräts insgesamt stark beeinträchtigt.

In diesem Artikel werde ich versuchen, die Logik der Werkzeuge Tuning Meter und Target Lengths zu erläutern, da sie nicht immer die Länge der Leiter gleich berechnen.

Wie immer das Interessanteste unter dem Schnitt.

Rückblick

• Wie berechnet sich der zulässige Leiterlängenbereich und seine oberen / unteren Grenzen?
• Abstimmungsmesser vs. Ziellängen
• Warum gibt es Unterschiede zwischen den Längen in der Ziellänge und dem, was im Abstimmungsmesser angezeigt wird?

In diesem Artikel wird der Begriff FromTos (FT) verwendet, um die physikalische Verbindung zwischen zwei Pins (Pins) zu beschreiben. Dieser Begriff wird auch in Constraints Manager (CM) verwendet.

Beispiel 1: Punkt-zu-Punkt-Verbindung

Dies ist das einfachste Beispiel - eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung für eine Schaltung, die aus 2 Kontakten besteht. Die minimalen und maximalen Leiterlängen werden im Constraint Manager festgelegt (siehe Abbildung unten).

* Wichtiger Hinweis Nr. 1: Wenn die Länge anhand der minimalen / maximalen Länge bestimmt wird, wird die Standardtoleranzeinstellung in CM (Setup-Einstellungen - Designkonfiguration: Standardtoleranzen) NICHT angewendet!



Sowohl im Dialogfeld Ziellängen als auch im Abstimmungsmesser werden die aktuelle (aktuelle) Länge und der aktuelle Bereich (Bereich) angezeigt, in diesem Fall von 1800 bis 1900. Da die tatsächliche Länge des verdünnten Leiters weniger als 1800 beträgt, wird die 1800 in der Spalte Lösung angezeigt.

Beispiel 2: Topologietyp MST ohne Durchkontaktierungen

Das zweite Beispiel ist eine 3-polige Schaltung, eine Topologie vom Typ MST (Minimum Spanning Tree) ohne Zwischenschichtübergänge:



In diesem Fall wird der „Bereich“ als 1800: 1900 angezeigt, wie in CM angegeben. Dieser Leiter wird mit einer Länge von 1805,95 verfolgt, was für diesen Fall die kürzest mögliche Länge ist. Somit zeigt die Lösungsspalte die kürzeste erreichbare Länge bei 1805,95.

Kurz gesagt, die Lösung hängt von der Stromlänge des Leiters und dem angegebenen Bereich ab:

1. Wenn der Wert „Strom“ kleiner als die Untergrenze der Grenze ist => Lösung = Untergrenze des Bereichs
2. Wenn der Wert von "Strom" größer als die Obergrenze der Grenze ist => Lösung = Obergrenze des Bereichs
3. Wenn der Wert "Strom" innerhalb unseres Bereichs liegt => Lösung = Stromlänge des Leiters

Klicken Sie auf das Symbol Lösung aktualisieren, um den Lösungswert im Fenster Ziellänge zu aktualisieren.

Beispiel 3: 3-polige Schaltung mit benutzerdefinierter Topologie

Diese Kette ähnelt der in Beispiel 2 verwendeten Kette, aber jetzt haben wir eine benutzerdefinierte Topologie dafür festgelegt.

Die als benutzerdefiniert definierte Topologie ist im Wesentlichen eine verkettete Topologie, die zwei FTs enthält, eine von Pin 16 von IC5 zu Pin 9 von IC3 und die andere von Pin 9 von IC3 zu Pin 12 von IC3.



Es werden die gleichen Mindest- / Höchstgrenzen verwendet (1800: 1900).

Wie wir im Bild unten sehen können, verläuft die Spur im IC3-9-Pad und wird dann bereits aus dem Pad herausgezogen. Dieses Stück der Spur, das in die Baustelle eingebaut ist, wirkt sich auch auf die Gesamtlänge des Leiters aus. Da es jetzt zwei FTs gibt, ist das unten hervorgehobene Trace-Segment Teil beider FTs - dies ist die übliche sogenannte „Stub-Länge“ - der maximale Abstand zwischen dem Trace und dem Ausgang während einer T-Verbindung.



* Wichtiger Hinweis Nr. 2: Die in die Pads eingebetteten Trace-Segmente wirken sich auf die Gesamtlänge des Trace aus und werden beim Tracing berücksichtigt.

Unten sehen Sie den Trace-Querschnitt unserer benutzerdefinierten Topologie-Trace:



Die Berechnung des Zielbereichs hängt davon ab, ob die FT-Länge innerhalb oder außerhalb dieses Bereichs liegt. Da die Min / Max-Werte der Leiterlängen in CM auf 1800: 1900 eingestellt sind, beträgt der gesamte Bereich 100 oder 1850 ± 50. Zwei Trace-Segmente werden in der Spalte Aktuell grün angezeigt, da ihre Gesamtlänge innerhalb der Toleranz liegt:
363,02 + 1509,63 = 1872,65 th.



Zwei FTs werden in separaten Zeilen aufgelistet, da jedes Segment der Spur individuell angepasst werden kann.

Bitte beachten Sie, dass die "Current" -Werte der Summe der Längen des Trace-Segments und der "Hanf" -Länge entsprechen:

Für FT1 = 294,880 th + 68,144 th = 363,04 th

Für FT2 = 1441,486 th + 68,144 th = 1509,63 th

Was ist der erreichbare Abstimmbereich für jedes Segment der Strecke? Da beim Einrichten eines FT2-Segments jeweils nur eine Schaltung konfiguriert werden kann, kann nur die Länge des Abschnitts des Pfads geändert werden, der KEINE Segmente mit FT1 teilt.

Bitte beachten Sie, dass der Bereich jedes einzelnen Abschnitts dem Bereich entspricht, der durch die Minimal- / Maximalwerte in Constraint Manager definiert ist, d. H. 100. oder ± 50.

Wenn der Algorithmus den Anpassungsbereich für einzelne FT-Segmente bestimmt, setzt er die obere Grenze des Segments unter Verwendung des Maximalwerts des in CM definierten Bereichs, in diesem Fall 1900, und subtrahiert die Länge der Spuren anderer in dieser Kette enthaltener Segmente davon. Denken Sie daran, dass die Länge des gemeinsamen Stummels (Stummellänge) nicht berücksichtigt wird, daher erhalten wir Folgendes:

• für FT1 wird die Obergrenze als 1900 - 1441,486 = 458,514 berechnet. Der Zielbereich für FT1 ist [358,51: 458,51].
• für FT2 jeweils 1900 - 294,880 = 1605,120. Der Zielbereich für FT2 ist [1505.120: 1605.120]

Beispiel 4: 3-polige geordnete Schaltung mit Durchkontaktierungen und gemeinsamem Gleissegment

In diesem Beispiel wird der Einfluss der Länge der Durchkontaktierungen selbst nicht berücksichtigt (d. H. Der Durchgangslängenfaktor im Menü Setup> Setup-Parameter> Via-Definitionen ist Null).

Es wird dieselbe minimale / maximale Länge [1800: 1900] wie in den obigen Beispielen verwendet. FTs (Trace-Segmente) werden in CM auf die gleiche Weise definiert, wobei FT1 von IC2-3 (untere Schicht) zu IC3-18 (obere Schicht) und FT2 von IC55-18 zu IC2-3 wechselt.



Bitte beachten Sie, dass es eine gemeinsame Spur mit einer Länge von 46,278 mit Durchkontaktierungen (von 1 bis 8 Schichten) gibt, die Länge des Übergangs wird jedoch noch nicht berücksichtigt. Sowohl die gemeinsame Spur (rot dargestellt) als auch die kurze Spur (blau dargestellt) sind in die entsprechenden Pads eingebettet. Die Länge von den Durchkontaktierungen auf der obersten Schicht bis zur Mitte des IC3: 18-Pads beträgt 21,278.





Die Bestimmung der Zielbereiche erfolgt analog zum vorherigen Beispiel. Die Bereichsbreite wird basierend auf der Min / Max-Grenze von 100 oder ± 50 eingestellt.

Für FT1 wird der zentrale Wert des Bereichs berechnet als: 1850 - 21,278 = 1828,72. Somit ist der Zielbereich für FT1 1828,72 ± 50 oder [1778,72: 1878,72].

Für FT2 ist der zentrale Wert des Bereichs wie folgt: 1850 - 93,26 - 1663,57 = 93,17, daher ist der Zielbereich 93,17 ± 50 oder [43,17: 143,17].

Betrachten wir nun den Fall, in dem die FT-Länge außerhalb des Bereichs liegt. In diesem Fall basiert die Berechnung auf der aktuellen Länge und der Abweichung, die negativ ist, wenn die Spur zu kurz ist, und positiv, wenn die Spur zu lang ist. Die Abweichung wird berechnet, indem der Wert „Lösung“ vom Wert „Strom“ subtrahiert wird (siehe Abbildung unten).



Ändern Sie den CM-Bereich auf [1840: 1900] oder 1870 ± 30.

Achten Sie in diesem speziellen Fall auf die negative Abweichung. Dies bedeutet, dass beide FTs zu kurz sind und der Algorithmus zur Berechnung des Zielbereichs dies berücksichtigt.

Für FT1 wird der niedrigere Zielwert (TL) durch Hinzufügen einer (negativen) Abweichung zur aktuellen Länge bestimmt, da dies daher die engste Übereinstimmung ist

TL1 = 1803,11 + 15,05 = 1818,16 th.

Da wir also eine Toleranz von ± 30 haben, wird der Zielbereich erhalten [1818.16: 1878.16].

In ähnlicher Weise wird für FT2: TL2 = 67,56 + 0,56 = 68,12 der Bereich erhalten [68,12: 128,12].

Beispiel 5: 3-polige geordnete Schaltung mit Durchkontaktierungen und einem gemeinsamen Pfadsegment (unter Berücksichtigung des Durchkontaktierungslängenfaktors)

Das letzte Beispiel führt den Längenfaktor Via ein. Dieser Parameter kann über das Menü Setup> Setup Parameters auf der Registerkarte Via Definitions konfiguriert werden.

In diesem Beispiel haben wir den folgenden Stapel von Ebenen:



Hinweis: Die Dicke der Materialien finden Sie im Stapeleditor.

Die Route stellt auf 1 Ebene eine Verbindung zur Software her und geht zu Schicht 3. Eine weitere Verbindung führt von Schicht 3 zu Schicht 8.

Bitte beachten Sie, dass bei der Berechnung der Länge der Software die Dicke des Kupfers der Anfangs- und Endschicht NICHT berücksichtigt wird.

Im Querschnitt hat die Signaltopologie die folgende Form:



Mit dem Software-Längenfaktor Via-Längenfaktor = 0 und der minimalen / maximalen Längenbeschränkung [1800: 1900] sieht der Zielbereich im Fenster Ziellänge wie in der folgenden Abbildung gezeigt aus.



Der Wert "Strom" ist in diesem Fall nur die Länge des Leiters, also:

FT2 = 93,264 + 1680,948 + 46,278 = 1820,49

FT1 = 21,278 + 46,278 = 67,556

Wenn wir den Via Lenghth Factor = 1 Software-Längenfaktor einstellen, wird im Fenster Target Length das folgende Ergebnis angezeigt:



Da der Koeffizient Via Lenghth Factor = 1 ist, addiert das System die Länge des Übergangs zwischen den Schichten zur Länge der entsprechenden Segmente der Route, und die aktuelle Länge dieser FromTos-Segmente erhöht sich:

Current2 = Track + PO1 + PO2 = 1820,49 + 27,7 + 86,5 = 1934,69

Current1 = Highway + End-to-End-Software = 67,556 + 114,9 = 182,46

Und da die Segmentlängen jetzt zu lang sind, wird die Obergrenze des Bereichs (TU) wie folgt berechnet:

TU1 = Strom1 - Abweichung1 = 1934,69 - 77,1 = 1857,59, daher ist der gesamte Bereich [1757,59: 1857,59]

TU2 = Strom2 - Abweichung2 = 182,46 - 7,27 = 175,19. Der Bereich ist [75,19: 175,19].

Fazit

Die betrachteten Beispiele zeigen, wie der Algorithmus zur Berechnung der Ziellänge des Leiters unter Berücksichtigung seiner Topologie sowie des Einflusses des Faktors, der Länge der Durchkontaktierungen in den Werkzeugen Ziellänge und Abstimmungsmesser funktioniert.