使用 xSignals 定义高速信号路径

挑战

随着器件开关速度不断提高，保持信号完整性并满足信号时序要求也变得更具挑战。信号完整性可以通过阻抗控制布线来保障，这需要精心设计 PCB 叠层以及各层所使用的走线宽度。

时序要求则通过匹配信号路径的布线长度来满足。对于一组双引脚信号路径，如果每条路径都是从一个输出引脚连接到单个输入引脚，那么计算和比较长度非常简单。但在许多典型设计方案中，情况并非如此：信号路径中可能包含串联端接元件，或者信号涉及两个以上的引脚，此时可以采用平衡 T 型或 Fly-By 布线拓扑，如下图所示。

采用平衡 T 型拓扑布线的四颗 DDR2 RAM 芯片。##

解决方案

设计人员的任务是将设计要求（例如，为满足时序预算所允许的最大布线长度）转化为一组设计规则，例如使用 Length（长度）规则确保满足时序要求，并使用 Matched Lengths（等长）规则检测潜在的时序不匹配。

设计人员从功能角度看待信号（例如，“这条地址信号必须从此连接器连接到每个存储器器件。为此，我将采用 Fly-By 拓扑布线，并在末端放置端接电阻。可能还需要在源端添加串联端接电阻”）。即使地址信号 A0 经过一个端接电阻，在设计人员看来，电阻另一端的信号仍然是 A0。

但 PCB 编辑器只是将每个信号视为一组相连的引脚（通常称为网络）——网络 A0 从这个连接器引脚连接到这个存储器元件引脚，再连接到另一个存储器元件引脚，依此类推。一旦添加了串联端接电阻，这条地址线就会变成两个独立的网络。这使设计人员难以指定关键设计要求，例如 Length（长度）和 Matched Lengths（等长）设计规则。

这一问题可以通过名为 xSignals  （或 extended Signal）的功能来解决。该功能能够将高速信号路径作为一条完整路径来正确处理，即信号从源端传输到目的端、途经端接元件及分支的路径。

xSignal 查询关键字

PCB 编辑器包含一个功能强大且完善的filtering engine。在设计空间中搜索对象、在交互式和自动设计任务中应用规则，以及检查规则符合性时，都会使用此引擎来识别对象。设计人员使用筛选引擎能够识别的查询关键字编写查询，从而告知筛选引擎需要关注哪些对象。

以下 xSignal 类型的查询关键字已添加，可用于设计规则和设计空间筛选器：

成员归属检查类关键字

• InxSignal - 对象是否属于指定的 xSignal，例如， InxSignal('DRAM_A0_PP1')
• InxSignalClass - 对象是否属于指定的 xSignal 类，例如，InxSignalClass('PCIE')
• IsxSignal - 对象是否为具有指定名称的 xSignal，例如，IsxSignal('DRAM_A0_PP1')

属性检查类关键字

InAnyxSignal - 对象是否属于任意 xSignal，例如，InAnyxSignal

网络相关术语

PCB 编辑器使用以下术语：

• Net – 相互连接的一组元件引脚（节点）。这些节点相互连接的方式称为拓扑；默认拓扑为最短路径。
• From-To – 从概念上讲，From-To 连接网络中的两个节点。可以按照该网络的拓扑或节点排列方式创建 From-To。例如，网络拓扑可以是从 R1-1 到 U1-5，再到 U3-2，最后到 R5-2。该网络可以有三个 From-To：R1-1 到 U1-5、U1-5 到 U3-2，以及 U3-2 到 R5-2。如果拓扑发生变化，可能的 From-To 也会随之变化。在 PCB 面板的 From-To 模式下，可以通过以下方式创建 From-To：单击 Generate 按钮，基于拓扑创建；或在网络中选择两个焊盘，然后单击 Add From To 按钮。
• xSignal – 用户定义的一组节点，通常是某个网络的子集（从此节点到彼节点），也可以是通过串联元件（例如端接电阻）连接的两个网络的组合。