Ao rastrear placas de circuito impresso complexas usando interfaces de alta velocidade, os engenheiros precisam controlar claramente o comprimento dos sinais críticos, porque em altas frequências cada milímetro não contabilizado de um condutor afetará bastante a integridade do sinal e, portanto, a operação do seu dispositivo como um todo.
Neste artigo, tentarei explicar a lógica das ferramentas Tuning Meter e Target Lengths, pois elas nem sempre calculam o mesmo comprimento dos condutores.
Como sempre, a coisa mais interessante sob o corte.
Revisão
- Como é calculada a faixa de comprimento admissível do condutor e seus limites superior / inferior?
- Medidor de ajuste vs. Comprimentos alvo
- Por que existem diferenças entre os comprimentos no Comprimento do alvo e o que é exibido no Tuning Meter?
Neste artigo, o termo FromTos (FT) é usado para descrever a conexão física entre dois pinos (pinos); este termo também é usado no Gerenciador de restrições (CM).
Exemplo 1: Conexão ponto a ponto
Este é o exemplo mais simples - uma conexão ponto a ponto para um circuito composto por 2 contatos. Os comprimentos mínimo e máximo do condutor são definidos no Gerenciador de restrições, conforme mostrado na figura abaixo.
*
Nota importante # 1: Quando o comprimento é determinado usando o comprimento mínimo / máximo, a configuração de tolerância padrão em CM (Definições de instalação - Configuração do projeto: tolerâncias padrão) NÃO é aplicada!
A caixa de diálogo Target Lengths (Comprimento dos alvos) e o Tuning Meter exibirão o comprimento e a faixa (Range) atuais (atual), neste caso, de 1800 a 1900. Como o comprimento real do condutor diluído é menor que 1800, o 1800 é exibido na coluna Solução.
Exemplo 2: Tipo de topologia MST sem vias
O segundo exemplo é um circuito de 3 pinos, uma topologia do tipo MST (Minimum Spanning Tree), sem transições entre camadas:
Nesse caso, o "Intervalo" é exibido como 1800: 1900, conforme especificado em CM. Esse condutor é traçado com um comprimento de 1805,95th, que é o menor comprimento possível para este gabinete. Assim, a coluna Solução exibe o menor comprimento possível em 1805,95th.
Em resumo, a solução depende do comprimento atual do condutor e da faixa especificada:
- Se o valor "Atual" for menor que o limite inferior do limite => Solução = limite inferior do intervalo
- Se o valor de "Current" for maior que o limite superior do limite => Solução = limite superior do intervalo
- Se o valor "Current" estiver dentro da nossa faixa => Solution = comprimento atual do condutor
Para atualizar o valor da solução na janela Comprimento do alvo, clique no ícone Atualizar solução.
Exemplo 3: circuito de 3 pinos com topologia personalizada
Essa cadeia é semelhante à cadeia usada no Exemplo 2, mas agora definimos uma topologia personalizada para ela.
A topologia definida como Custom é essencialmente uma topologia encadeada contendo dois FTs, um do pino 16 do IC5 ao pino 9 do IC3 e o outro do pino 9 do IC3 ao pino 12 do IC3.
Os mesmos limites mínimo / máximo são usados (1800: 1900).
Como podemos ver na figura abaixo, a pista passa dentro do bloco IC3-9 e depois é puxada para fora do bloco. Essa parte da pista, que é incorporada ao local, também afetará o comprimento total do condutor. Além disso, como agora existem dois FTs, o segmento de rastreamento destacado abaixo faz parte dos dois FTs - esse é o chamado "comprimento do stub" comum - a distância máxima do rastreamento à saída durante uma conexão T.
* Nota importante nº 2: Os segmentos de rastreamento incorporados nos blocos afetam o comprimento total do rastreamento e são levados em consideração durante o rastreamento.Abaixo, você pode ver a seção transversal de rastreamento do nosso rastreamento de topologia personalizado:
O cálculo do intervalo de destino depende se o comprimento do TF está dentro ou fora desse intervalo. Como os valores mínimo / máximo dos comprimentos dos condutores em CM são definidos como 1800: 1900 th, toda a faixa é 100 th, ou 1850 ± 50 th. Dois segmentos de rastreio são exibidos em verde na coluna Atual porque seu comprimento total está dentro da tolerância:
363,02 + 1509,63 = 1872,65 th.
Dois FTs são listados em linhas separadas, pois cada segmento da faixa pode ser ajustado individualmente.
Observe que os valores "Atual" correspondem à soma dos comprimentos do segmento de rastreamento e do comprimento do "cânhamo":
Para FT1 = 294,880 th + 68,144 th = 363,04 th
Para FT2 = 1441,486 th + 68,144 th = 1509,63 th
Então, qual é o alcance acessível para cada segmento da faixa? Como apenas um circuito pode ser configurado por vez, ao configurar um segmento FT2, somente o comprimento dessa seção do caminho que
NÃO compartilha segmentos com o FT1 pode ser alterado.
Observe que o intervalo de cada seção individual é igual ao intervalo definido pelos valores mínimo / máximo no Gerenciador de restrições, ou seja, 100º ou ± 50º.
Quando o algoritmo determina o intervalo de ajuste para segmentos FT individuais, ele define o limite superior do segmento, assumindo o valor máximo do intervalo definido em CM, neste caso 1900 e subtrai o comprimento dos traços de outros segmentos incluídos nessa cadeia. Lembre-se de que o comprimento do stub comum (comprimento do stub) não é levado em consideração, portanto, obtemos o seguinte:
- para FT1, o limite superior é calculado como 1900 th - 1441,486 th = 458,514 th. O intervalo alvo para o FT1 é [358.51: 458.51].
- para FT2, respectivamente, 1900 th - 294.880 th = 1605.120 th. O intervalo alvo para o FT2 é [1505.120: 1605.120]
Exemplo 4: circuito ordenado de 3 pinos com vias e segmento de via comum
Neste exemplo, a influência do comprimento das vias em si não é levada em consideração (ou seja, Via Fator de comprimento no menu Configuração> Parâmetros de configuração> Via definições é zero).
O mesmo comprimento mínimo / máximo [1800: 1900] é usado como nos exemplos acima. FTs (segmentos de rastreio) são definidos da mesma maneira em CM, onde FT1 passa de IC2-3 (camada inferior) para IC3-18 (camada superior) e FT2 passa de IC55-18 para IC2-3.
Observe que existe uma faixa comum que tem um comprimento de 46,278 th com uma via (de 1 a 8 camadas), mas ainda não levamos em conta a duração da transição. Tanto a faixa comum (mostrada em vermelho) quanto a faixa curta (mostrada em azul) são incorporadas nos blocos correspondentes. O comprimento das vias na camada superior até o centro do bloco IC3: 18 é 21.278 th.
A determinação dos intervalos de destino é realizada por analogia com o exemplo anterior. A largura do intervalo é definida com base no limite mínimo / máximo de 100 ou ± 50 th.
Para FT1, o valor central do intervalo é calculado como: 1850 th - 21,278 th = 1828,72 th. Assim, o intervalo alvo para o FT1 é 1828,72 th ± 50 th, ou [1778.72: 1878.72].
Para o FT2, o valor central do intervalo é o seguinte: 1850 th - 93,26 th - 1663,57 th = 93,17 th, portanto, o intervalo de destino é 93,17 th ± 50 th, ou [43,17: 143,17].
Agora, vamos ver o caso em que o comprimento do FT está fora da faixa. Nesse caso, o cálculo é baseado no comprimento atual e no desvio, que é negativo se a trilha for muito curta e positivo se a trilha for muito longa. O desvio é calculado subtraindo o valor "Solução" do valor "Atual", conforme mostrado na figura abaixo.
Altere o intervalo de CM para [1840: 1900] ou 1870 ± 30º.
Nesse caso em particular, preste atenção ao desvio negativo. Isso significa que os dois FTs são muito curtos e o algoritmo de cálculo do intervalo de destino levará isso em consideração.
Para FT1, o valor-alvo mais baixo (TL) é determinado adicionando um desvio (negativo) ao comprimento atual, pois será a correspondência mais próxima.
TL1 = 1803,11 + 15,05 = 1818,16 th.
Como temos uma tolerância de ± 30º, portanto, o intervalo alvo é obtido [1818.16: 1878.16].
Da mesma forma, para FT2: TL2 = 67,56 + 0,56 = 68,12 th, o intervalo é obtido [68.12: 128.12].
Exemplo 5: circuito ordenado de 3 pinos com vias e um segmento de caminho comum (considerando o fator de comprimento das vias)
O último exemplo apresenta o fator de comprimento Via. Este parâmetro pode ser configurado através do menu Setup> Setup Parameters na guia Via Definitions.
Neste exemplo, temos a seguinte pilha de camadas:
Nota: A espessura dos materiais pode ser encontrada no Editor de empilhamento.A rota se conecta ao software em 1 camada e vai para a camada 3. Outra conexão passa da camada 3 para a camada 8.
Observe que, para calcular o comprimento do software, a espessura do cobre das camadas inicial e final NÃO é levada em consideração.Na seção transversal, a topologia do sinal terá o seguinte formato:
Com o fator de comprimento do software Via Fator = 0 e o limite mínimo / máximo de comprimento [1800: 1900], o intervalo de destino na janela Comprimento do alvo será semelhante ao mostrado na figura abaixo.
O valor "Current" neste caso é apenas o comprimento do condutor, portanto:
FT2 = 93.264 + 1680.948 + 46.278 = 1820,49
FT1 = 21,278 + 46,278 = 67,556
Quando configuramos o fator de comprimento do software Via Fator = 1, teremos o seguinte resultado na janela Comprimento do alvo:
Como o coeficiente Via Fator de Comprimento = 1, o sistema adicionará o comprimento da transição entre as camadas ao comprimento dos segmentos correspondentes da rota, e o comprimento atual desses segmentos FromTos aumentará:
Atual2 = Faixa + PO1 + PO2 = 1820,49 + 27,7 + 86,5 = 1934,69
Atual1 = Rodovia + Software completo = 67.556 + 114.9 = 182.46
E, como os comprimentos de segmento agora são muito longos, o limite superior do intervalo (TU) é calculado como:
TU1 = Corrente1 - Desvio1 = 1934,69 th - 77,1 th = 1857,59 th, portanto, todo o intervalo é [1757,59: 1857,59]
TU2 = Corrente2 - Desvio2 = 182,46 - 7,27 = 175,19 °, o intervalo é [75,19: 175,19].
Conclusão
Os exemplos considerados mostram como o algoritmo para calcular o comprimento alvo do condutor funciona, levando em consideração sua topologia, bem como a influência do fator, o comprimento das vias nas ferramentas Target Length e Tuning Meter.