Lors du traçage de cartes de circuits imprimés complexes à l'aide d'interfaces à haute vitesse, les ingénieurs doivent contrôler clairement la longueur des signaux critiques, car à des fréquences élevées, chaque millimètre non comptabilisé d'un conducteur affectera considérablement l'intégrité du signal, et donc le fonctionnement de votre appareil dans son ensemble.
Dans cet article, je vais essayer d'expliquer la logique des outils Tuning Meter et Target Lengths, car ils ne calculent pas toujours les mêmes longueurs de conducteurs.
Comme toujours, la chose la plus intéressante sous la coupe.
Revue
- Comment la plage de longueur de conducteur admissible et ses limites supérieure / inférieure sont-elles calculées?
- Compteur de réglage vs. Longueurs cibles
- Pourquoi existe-t-il des différences entre les longueurs dans la longueur cible et ce qui est affiché dans le compteur de réglage?
Dans cet article, le terme FromTos (FT) est utilisé pour décrire la connexion physique entre deux broches (broches); ce terme est également utilisé dans Constraints Manager (CM).
Exemple 1: connexion point à point
C'est l'exemple le plus simple - une connexion point à point pour un circuit composé de 2 contacts. Les longueurs de conducteur minimum et maximum sont définies dans Constraint Manager, comme illustré dans la figure ci-dessous.
*
Remarque importante n ° 1: lorsque la longueur est déterminée à l'aide de la longueur minimale / maximale, le paramètre de tolérance par défaut dans CM (Paramètres de configuration - Configuration de conception: Tolérances par défaut) n'est PAS appliqué!
La boîte de dialogue Target Lengths et le Tuning Meter afficheront la longueur et la plage (Range) actuelles (actuelles), dans ce cas du 1800e au 1900e. Étant donné que la longueur réelle du conducteur câblé est inférieure à 1800e, le 1800e s'affiche dans la colonne Solution.
Exemple 2: Type de topologie MST sans vias
Le deuxième exemple est un circuit à 3 broches, une topologie de type MST (Minimum Spanning Tree), sans transitions intercouches:
Dans ce cas, la «plage» est affichée comme 1800: 1900, comme nous l'avons spécifié dans CM. Ce conducteur est tracé avec une longueur de 1805,95e, qui est la longueur la plus courte possible pour ce cas. Ainsi, la colonne Solution affiche la longueur la plus courte possible à 1805,95e.
En bref, la solution dépend de la longueur actuelle du conducteur et de la plage donnée:
- Si la valeur «Courant» est inférieure à la limite inférieure de la limite => Solution = limite inférieure de la plage
- Si la valeur de "Courant" est supérieure à la limite supérieure de la limite => Solution = limite supérieure de la plage
- Si la valeur "Courant" est dans notre plage => Solution = longueur actuelle du conducteur
Pour mettre à jour la valeur de la solution dans la fenêtre Longueur cible, cliquez sur l'icône Actualiser la solution.
Exemple 3: circuit à 3 broches avec topologie personnalisée
Cette chaîne est similaire à la chaîne utilisée dans l'exemple 2, mais nous avons maintenant défini une topologie personnalisée pour elle.
La topologie définie comme personnalisée est essentiellement une topologie chaînée contenant deux FT, l'une de la broche 16 d'IC5 à la broche 9 d'IC3 et l'autre de la broche 9 d'IC3 à la broche 12 d'IC3.
Les mêmes limites minimales / maximales sont utilisées (1800: 1900).
Comme nous pouvons le voir dans l'image ci-dessous, la piste passe à l'intérieur du pad IC3-9, puis elle est déjà retirée du pad. Cette partie de la piste, qui est intégrée au site, affectera également la longueur totale du conducteur. De plus, comme il y a maintenant deux FT, le segment de trace, qui est mis en évidence ci-dessous, fait partie des deux FT - il s'agit de la soi-disant «longueur de tronçon» - la distance maximale entre la trace et la sortie lors d'une connexion en T.
* Remarque importante n ° 2: les segments de trace qui sont intégrés dans les pads affectent la longueur totale de la trace et sont pris en compte lors du traçage.Ci-dessous, vous pouvez voir la section transversale de trace de notre trace de topologie personnalisée:
Le calcul de la plage cible dépend de si la longueur FT est à l'intérieur ou à l'extérieur de cette plage. Étant donné que les valeurs min / max des longueurs de conducteur en CM sont définies comme 1800: 1900 th, la plage entière est de 100 th, ou 1850 ± 50 th. Deux segments de trace sont affichés en vert dans la colonne Actuelle car leur longueur totale est dans la tolérance:
363,02 + 1509,63 = 1872,65 e.
Deux FT sont répertoriés sur des lignes distinctes, car chaque segment de la piste peut être réglé individuellement.
Veuillez noter que les valeurs «actuelles» correspondent à la somme des longueurs du segment de trace et de la longueur «chanvre»:
Pour FT1 = 294 880 ème + 68 144 ème = 363,04 ème
Pour FT2 = 1441,486 ème + 68,144 ème = 1509,63 ème
Alors, quelle est la plage de réglage accessible pour chaque segment de la piste? Étant donné qu'un seul circuit peut être configuré à la fois, lors de la configuration d'un segment FT2, seule la longueur de cette section du chemin qui
ne partage
PAS les segments avec FT1 peut être modifiée.
Veuillez noter que la plage de chaque section individuelle est la même que la plage définie par les valeurs minimum / maximum dans Constraint Manager, c'est-à-dire 100e ou ± 50e.
Lorsque l'algorithme détermine la plage de réglage pour les segments FT individuels, il définit la limite supérieure du segment, en prenant la valeur maximale de la plage définie en CM, dans ce cas 1900 e, et en soustrait la longueur des traces des autres segments inclus dans cette chaîne. N'oubliez pas que la longueur du talon commun (longueur du talon) n'est pas prise en compte, nous obtenons donc les informations suivantes:
- pour FT1, la limite supérieure est calculée comme 1900 e - 1441,486 e = 458,514 e. La plage cible pour FT1 est [358,51: 458,51].
- pour FT2, respectivement, 1900 th - 294.880 th = 1605.120 th. La plage cible pour FT2 est [1505.120: 1605.120]
Exemple 4: circuit ordonné à 3 broches avec vias et segment de voie commun
Dans cet exemple, l'influence de la longueur des vias elle-même n'est pas prise en compte (c'est-à-dire que via le facteur de longueur dans le menu Configuration> Paramètres de configuration> Définitions via est nul).
La même longueur minimale / maximale [1800: 1900] est utilisée comme dans les exemples ci-dessus. Les FT (segments de trace) sont définis de la même manière dans CM, où FT1 va de IC2-3 (couche inférieure) à IC3-18 (couche supérieure), et FT2 va de IC55-18 à IC2-3.
Veuillez noter qu'il existe une piste commune d'une longueur de 46.278 ème avec des vias (de 1 à 8 couches), mais nous ne prenons pas encore en compte la longueur de la transition. La piste commune (représentée en rouge) et la piste courte (représentée en bleu) sont intégrées dans les pads correspondants. La longueur entre les vias de la couche supérieure et le centre du tampon IC3: 18 est de 21,278 e.
La détermination des plages cibles est effectuée par analogie avec l'exemple précédent. La largeur de la plage est définie en fonction de la limite Min / Max de 100 e ou ± 50 e.
Pour FT1, la valeur centrale de la plage est calculée comme suit: 1850 e - 21,278 e = 1828,72 e. Ainsi, la plage cible pour FT1 est de 1828,72 ème ± 50 ème, ou [1778,72: 1878,72].
Pour FT2, la valeur centrale de la plage est la suivante: 1850 ème - 93,26 ème - 1663,57 ème = 93,17 ème, par conséquent, la plage cible est de 93,17 ème ± 50 ème, ou [43,17: 143,17].
Examinons maintenant le cas où la longueur FT est hors plage. Dans ce cas, le calcul est basé sur la longueur actuelle et l'écart, qui est négatif si la piste est trop courte et positif si la piste est trop longue. L'écart est calculé en soustrayant la valeur «Solution» de la valeur «Actuelle», comme illustré dans la figure ci-dessous.
Modifiez la plage CM sur [1840: 1900] ou 1870 ± 30ème.
Dans ce cas particulier, faites attention à l'écart négatif. Cela signifie que les deux FT sont trop courts, et l'algorithme de calcul de la plage cible en tiendra compte.
Pour FT1, la valeur cible inférieure (TL) est déterminée en ajoutant un écart (négatif) à la longueur actuelle, car ce sera la correspondance la plus proche, donc
TL1 = 1803,11 + 15,05 = 1818,16 e.
Comme nous avons une tolérance de ± 30 e, la plage cible est donc obtenue [1818.16: 1878.16].
De même pour FT2: TL2 = 67,56 + 0,56 = 68,12 ème, la plage est obtenue [68,12: 128,12].
Exemple 5: circuit ordonné à 3 broches avec vias et un segment de chemin commun (compte tenu du facteur de longueur des vias)
Le dernier exemple présente le facteur de longueur Via. Ce paramètre peut être configuré via le menu Configuration> Paramètres de configuration de l'onglet Via définitions.
Dans cet exemple, nous avons la pile de couches suivante:
Remarque: L'épaisseur des matériaux peut être trouvée dans l'éditeur d'empilement.La route se connecte au logiciel sur 1 couche et va à la couche 3. Une autre connexion va de la couche 3 à la couche 8.
Veuillez noter que pour calculer la longueur du logiciel, l'épaisseur du cuivre des couches initiale et finale n'est PAS prise en compte.En coupe, la topologie du signal aura la forme suivante:
Avec le facteur de longueur du logiciel Via Lenghth Factor = 0 et la limite de longueur minimale / maximale [1800: 1900], la plage cible dans la fenêtre Longueur cible ressemblera à celle illustrée dans la figure ci-dessous.
La valeur "Current" dans ce cas est juste la longueur du conducteur, donc:
FT2 = 93,264 + 1680,948 + 46,278 = 1820,49
FT1 = 21,278 + 46,278 = 67,556
Lorsque nous définissons le facteur de longueur logicielle Via Lenghth Factor = 1, le résultat suivant apparaît dans la fenêtre Longueur cible:
Comme le coefficient Via Lenghth Factor = 1, le système ajoutera la longueur de la transition entre les couches à la longueur des segments correspondants de l'itinéraire, et la longueur actuelle de ces segments FromTos augmentera:
Courant2 = Piste + PO1 + PO2 = 1820,49 + 27,7 + 86,5 = 1934,69
Courant1 = Autoroute + Logiciel de bout en bout = 67,556 + 114,9 = 182,46
Et, comme les longueurs de segment sont maintenant trop longues, la limite supérieure de la plage (TU) est calculée comme suit:
TU1 = Current1 - Deviation1 = 1934,69 th - 77,1 th = 1857,59 th, par conséquent, toute la plage est [1757,59: 1857,59]
TU2 = Current2 - Deviation2 = 182,46 - 7,27 = 175,19 e, la plage est [75,19: 175,19].
Conclusion
Les exemples considérés montrent comment fonctionne l'algorithme de calcul de la longueur cible du conducteur, en tenant compte de sa topologie, ainsi que de l'influence du facteur, de la longueur des vias dans les outils Target Length et Tuning Meter.