使用高速接口跟踪复杂的印刷电路板时,工程师需要清楚地控制关键信号的长度,因为在高频下,导体中每一个未说明的毫米都会极大地影响信号的完整性,从而影响整个设备的运行。
在本文中,我将尝试解释“调谐表”和“目标长度”工具的逻辑,因为它们并不总是计算相同的导体长度。
一如既往,最有趣的事情就被削减了。
复习
- 如何计算允许的导体长度范围及其上限/下限?
- 调音表vs. 目标长度
- 为什么“目标长度”中的长度与“音调仪”中显示的长度之间存在差异?
在本文中,术语FromTos(FT)用于描述两个引脚(引脚)之间的物理连接;该术语也用于Constraints Manager(CM)。
示例1:点对点连接
这是最简单的示例-由2个触点组成的电路的点对点连接。 最小和最大导体长度在Constraint Manager中设置,如下图所示。
*
重要说明1:使用最小/最大长度确定长度时, 不应用CM中的默认公差设置(设置设置-设计配置:默认公差)!
Target Lengths对话框和Tuning Meter都将显示当前(当前)长度和范围(Range),在这种情况下为1800th至1900th。 由于有线导体的实际长度小于1800th,因此1800th显示在解决方案列中。

示例2:无通孔的MST拓扑类型
第二个示例是3针电路,即MST(最小生成树)类型的拓扑,没有层间过渡:

在这种情况下,我们在CM中指定的“范围”显示为1800:1900。 该导体的长度为1805.95th,这是这种情况下的最短长度。 因此,“解决方案”列显示的最短长度为1805.95。
简而言之,解决方案取决于导体的电流长度和给定范围:
- 如果“当前”值小于限制的下限=>解决方案=范围的下限
- 如果“当前”的值大于限制的上限=>解决方案=范围的上限
- 如果“电流”值在我们的范围内=>解决方案=导体的电流长度
要在“目标长度”窗口中更新“解决方案”值,请单击“刷新解决方案”图标。
示例3:具有自定义拓扑的3针电路
该链类似于示例2中使用的链,但是现在我们为其设置了自定义拓扑。
定义为“自定义”的拓扑实质上是一个包含两个FT的链式拓扑,一个从IC5的引脚16到IC3的引脚9,另一个从IC3的引脚9到IC3的引脚12。

使用相同的最小/最大限制(1800:1900)。
如下图所示,轨道从IC3-9焊盘内部穿过,然后已经从焊盘中拉出。 内置在场地中的这条轨道也将影响导体的总长度。 另外,由于现在有两个FT,下面突出显示的迹线段是两个FT的一部分-这是常见的所谓的“桩长”(stub length)-T连接期间迹线到输出的最大距离。
*重要说明2:嵌入在焊盘中的走线段会影响走线的总长度,并且在跟踪时会予以考虑。在下面,您可以看到我们的自定义拓扑跟踪的跟踪横截面:

目标范围的计算取决于FT长度在该范围之内还是之外。 由于以CM为单位的导体长度的最小值/最大值设置为1800:1900 th,所以整个范围是100 th或1850±50 th。 两个迹线段的总长度在容差范围内,因此在“当前”列中以绿色显示。
363.02 + 1509.63 = 1872.65。

两个FT在单独的行中列出,因为可以分别调整轨道的每个部分。
请注意,“当前”值对应于迹线段的长度和“麻线”的长度之和:
对于FT1 = 294,880 th + 68,144 th = 363,04 th
对于FT2 =第1441.486个+第68.144个= 1509.63个
那么,每个音轨段的可调整范围是多少? 由于一次只能配置一个电路,因此在设置FT2段时,只能更改
不与FT1共享段的路径段的长度。
请注意,每个部分的范围都与约束管理器中的最小值/最大值所定义的范围相同,即 第100或±50。
当算法确定单个FT片段的调整范围时,它将设置该片段的上限,采用CM中定义的范围的最大值(在这种情况下为1900th),并从中减去此链中包含的其他片段的迹线长度。 请记住,未考虑公共存根的长度(存根长度),因此我们得到以下信息:
- 对于FT1,计算上限为1900 th-1441.486 th = 458.514 th。 FT1的目标范围是[358.51:458.51]。
- 对于FT2,分别为1900-294.880 = 1605.120。 FT2的目标范围是[1505.120:1605.120]
例4:具有通孔和公共走线段的3引脚有序电路
在此示例中,未考虑通孔长度的影响(即,菜单“设置”>“设置参数”>“通孔定义”中的“通孔长度系数”为零)。
最小/最大长度[1800:1900]与上述示例相同。 FT(迹线段)在CM中以相同的方式定义,其中FT1从IC2-3(下层)到IC3-18(上层),而FT2从IC55-18到IC2-3。

请注意,有一条公共轨道,其长度为46.278,带有通孔(从1到8层),但是我们尚未考虑过渡的长度。 公共轨道(以红色显示)和短轨道(以蓝色显示)均嵌入相应的焊盘中。 从顶层通孔到IC3:18焊盘中心的长度为21.278。


目标范围的确定与前面的示例类似地进行。 范围宽度基于最小/最大极限值100 th或±50 th设置。
对于FT1,范围的中心值计算为:1850 th-21.278 th = 1828.72 th。 因此,FT1的目标范围是1828.72±50,或[1778.72:1878.72]。
对于FT2,该范围的中心值如下:1850 th-93.26 th-1663.57 th = 93.17 th,因此,目标范围是93.17 th±50 th,即[43.17:143.17]。
现在让我们看一下FT长度超出范围的情况。 在这种情况下,计算基于当前长度和偏差,如果轨道太短,则为负;如果轨道太长,则为正。 通过从“当前”值中减去“解决方案”值来计算偏差,如下图所示。

将CM范围更改为[1840:1900]或1870±30th。
在这种情况下,请注意负偏差。 这意味着两个FT都太短,目标范围计算算法将对此加以考虑。
对于FT1,较低的目标值(TL)是通过在当前长度上加上(负)偏差来确定的,因为这将是最接近的匹配项,因此
TL1 = 1803.11 + 15.05 = 1818.16 th。
由于我们的公差为±30 th,因此可以达到目标范围[1818.16:1878.16]。
类似地,对于FT2:TL2 = 67.56 + 0.56 = 68.12 th,可以得到该范围[68.12:128.12]。
示例5:具有通孔和公共路径段的3引脚有序电路(考虑通孔长度因子)
最后一个示例介绍了长度因子Via。 可以通过“通过定义”选项卡上的“设置”>“设置参数”菜单来配置此参数。
在此示例中,我们具有以下图层堆栈:
注意:可以在Stackup Editor中找到材料的厚度。路由连接到第一层的软件,然后到达第三层。另一个连接从第三层到第八层。
请注意,在计算软件长度时,不考虑初始层和最终层的铜厚度。在横截面中,信号拓扑将具有以下形式:

当Via Lenghth Factor = 0软件长度因子和最小/最大长度限制[1800:1900]时,“ Target Length”窗口中的目标范围将如下图所示。

在这种情况下,“电流”值仅是导体的长度,因此:
FT2 = 93.264 + 1680.948 + 46.278 = 1820.49
FT1 = 21.278 + 46.278 = 67.556
当我们设置Via Lenghth Factor = 1软件长度因子时,在Target Length窗口中将得到以下结果:

由于系数Via Lenghth Factor = 1,因此系统会将图层之间的过渡长度添加到路线的相应线段的长度,并且这些FromTos线段的当前长度将增加:
当前2 =轨迹+ PO1 + PO2 = 1820.49 + 27.7 + 86.5 = 1934.69
当前1 =高速公路+端到端软件= 67.556 + 114.9 = 182.46
并且,由于段长度现在太长,因此范围(TU)的上限计算为:
TU1 =当前1-偏差1 = 1934.69-77.1 = 1857.59,因此,整个范围为[1757.59:1857.59]
TU2 =当前2-偏差2 = 182.46-7.27 = 175.19,范围是[75.19:175.19]。
结论
所考虑的示例说明了计算导体目标长度的算法如何工作,并考虑了其拓扑结构以及因素的影响,目标长度和调谐仪表工具中过孔的长度。