Differential Pair Routing

Explanatory diagram showing how differential signaling works

Das Routing von Differentialpaaren ist eine Entwurfstechnik, die eingesetzt wird, um ein symmetrisches Übertragungssystem zu schaffen, das differentielle (gleich große und entgegengesetzte) Signale über eine Leiterplatte übertragen kann. Typischerweise ist dieses Differential-Routing an ein externes differentielles Übertragungssystem angebunden, beispielsweise an einen Steckverbinder und ein Kabel.

Ein differentielles Signalisierungssystem ist ein System, bei dem ein Signal über ein Paar eng gekoppelter Leiter übertragen wird, wobei einer das Signal führt und der andere ein gleich großes, aber entgegengesetztes Abbild des Signals. Die differentielle Signalisierung wurde für Situationen entwickelt, in denen die logische Bezugsmasse der Signalquelle nicht gut mit der logischen Bezugsmasse der Last verbunden werden konnte. Differentielle Signalisierung ist von Natur aus unempfindlich gegenüber Gleichtaktstörungen, die das häufigste Störartefakt in einem elektronischen Produkt sind. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der differentiellen Signalisierung ist, dass sie die vom Signalleiterpaar erzeugten elektromagnetischen Störungen (EMI) minimiert.

Das Differentialpaar-PCB-Routing ist eine Entwurfstechnik, die eingesetzt wird, um ein symmetrisches Übertragungssystem zu schaffen, das differentielle (gleich große und entgegengesetzte) Signale über eine Leiterplatte übertragen kann. Typischerweise ist dieses Differential-Routing an ein externes differentielles Übertragungssystem angebunden, beispielsweise an einen Steckverbinder und ein Kabel.

Example of differential routing on a PCB

Wichtig ist, dass das in einem verdrillten differentiellen Kabelpaar erreichte Kopplungsverhältnis zwar besser als 99 % sein kann, die beim Routing von Differentialpaaren erreichte Kopplung jedoch typischerweise unter 50 % liegt. Die aktuelle Expertenmeinung ist, dass die Aufgabe beim PCB-Routing nicht darin besteht, eine bestimmte differentielle Impedanz sicherzustellen, sondern vielmehr darin, dafür zu sorgen, dass das differentielle Signal in gutem Zustand an der Zielkomponente ankommt, während es von der externen Verkabelung übertragen wird.

Laut Lee Ritchey, einem anerkannten Branchenexperten für High-Speed-PCB-Design, erfordert erfolgreiche differentielle Signalisierung:

  • die Einstellung jeder Routing-Signalimpedanz auf die Hälfte der eingehenden differentiellen Kabelimpedanz.
  • dass jede der beiden Signalleitungen am Empfängerende korrekt mit ihrer eigenen charakteristischen Impedanz abgeschlossen wird.
  • dass die beiden Leitungen gleich lang sein sollten, innerhalb der Toleranzen der im Design verwendeten Logikfamilie und Schaltungsfrequenz. Der Schwerpunkt sollte auf der Erhaltung des Timings liegen; die Längen sollten so genau angepasst werden, dass das Skew-Budget des Designs eingehalten wird. Beispiele für Längentoleranzen sind: Bei High-Speed-USB sollte die Längenabweichung nicht größer als 150 mil sein; DDR2-Takte müssen auf 25 mil genau abgeglichen werden.
  • den Vorteil zu nutzen, die beiden Signale nebeneinander zu routen, um ein qualitativ hochwertiges Routing mit angepassten Längen zu erreichen. Falls erforderlich, ist es zulässig, sie zu trennen, um Hindernisse zu umgehen.
  • Lagenwechsel sind akzeptabel solange die Signalimpendanzen beibehalten werden.

Weitere Informationen finden Sie im Artikel Differential Signaling Doesn't Require Differential Impedance, von Lee W. Ritchey, verfügbar unter https://speedingedge.com/home/related-articles/.

Über diesen Link erfahren Sie mehr über High Speed Design in Altium Designer.

Über diesen Link erfahren Sie mehr über Controlled Impedance Routing in Altium Designer.

Übertragen der Differentialpaare aus dem Schaltplan in den PCB Editor

Wenn Sie Differential Pair directives on nets in the schematic platziert haben, führen die standardmäßigen Projekteinstellungen dazu, dass die Mitglieder der Differentialpaare auf dem PCB erstellt werden. Die folgenden Optionen im Dialog Options for PCB Project werden dafür verwendet:

  • Registerkarte Comparator - Extra Differential Pairs (danach die Prüfungen Different Differential Pair für nachfolgende Aktualisierungen sowie die Optionen Rules, wenn Sie auch Designregeln erstellen/ändern)
  • Registerkarte ECO Generation - Add Differential Pair (danach die Prüfungen Change Differential Pair für nachfolgende Aktualisierungen sowie die Optionen Rules, wenn Sie auch Designregeln erstellen/ändern)
  • Registerkarte Class Generation - Generate Net Classes (wenn Sie zusätzlich eine Net Class erstellen, um den Geltungsbereich einer PCB-Differential-Pair-Routing-Regel festzulegen)

Anzeigen und Verwalten von Differentialpaaren auf dem PCB

Definitionen von Differentialpaaren werden im PCB panel im Differential Pairs Editor-Modus angezeigt und verwaltet. Das folgende Bild zeigt die Paare, die zur Differential Pair Class ROCKET_IO_LINES gehören. Paar V_RX0 ist hervorgehoben; die Netze in diesem Paar sind V_RX0_N und V_RX0_P. Das neben dem Netznamen jedes Mitglieds angezeigte - und + ist ein Systemkennzeichen, das angibt, ob es sich um das positive oder negative Mitglied des Paars handelt.

Differentialpaare können im Differential Pair Editor angezeigt und verwaltet werden. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in den Bereich Differential Pair Classes, um eine neue Klasse zu erstellen. Differentialpaare können im Differential Pair Editor angezeigt und verwaltet werden. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in den Bereich Differential Pair Classes, um eine neue Klasse zu erstellen.

Im PCB Bedienfeld im Differential Pairs Editor Modus ändern sich seine drei Hauptbereiche so, dass sie die Differentialpaar-Hierarchie des aktuellen PCB-Designs widerspiegeln (von oben nach unten):

  • Differential Pair Classes.
  • Einzelne Mitglieds-Differential Pairs innerhalb einer Klasse.
  • Die zugehörigen Nets (negativ und positiv), die ein Differentialpaar bilden.

Definieren einer Differential Pair Class

Oft gibt es mehr als ein Differentialpaar, auf das eine Designregel angewendet werden muss. In diesem Fall können Sie Klassen von Differentialpaaren definieren und sie in logische Gruppen zusammenfassen. Wenn Sie mit der rechten Maustaste auf einen Eintrag einer Differentialpaar-Klasse klicken und dann Properties auswählen (oder direkt auf den Eintrag doppelklicken), wird das Dialogfeld Edit Object Class dialog geöffnet, in dem Sie den Namen ändern oder die Zugehörigkeit der Differentialpaare zur Klasse anzeigen/ändern können. Für die vollständige Kontrolle und Bearbeitung aller Klassen, einschließlich Differential Pair Classes, öffnen Sie das Dialogfeld Object Class Explorer dialog über den Befehl Design » Classes in den Hauptmenüs.

Der Object Class Explorer ermöglicht das Erstellen, Anzeigen und Ändern aller Klassen, einschließlich Differential Pairs.
Der Object Class Explorer ermöglicht das Erstellen, Anzeigen und Ändern aller Klassen, einschließlich Differential Pairs.

Weitere Informationen zum Arbeiten mit Klassen finden Sie auf der Seite Working with Classes on a Schematic & PCB .

Verwalten von Differentialpaaren

Differentialpaare können im Schaltplan und auch im PCB Editor definiert werden. Die Verwaltung im letzteren erfolgt im Bereich Differential Pairs des Bedienfelds PCB, wenn dieses im Modus Differential Pairs Editor konfiguriert ist. Für die jeweils ausgewählte Differentialpaar-Klasse werden alle aktuell definierten Differentialpaar-Objekte, die zu dieser Klasse gehören, im Bereich Differential Pairs aufgelistet.

Verwenden Sie die Schaltflächen unterhalb des Bereichs, um Ihre Differentialpaare nach Bedarf zu verwalten:

  • Um ein neues Differentialpaar-Objekt zu erstellen, klicken Sie auf die Schaltfläche Add. Wählen Sie im daraufhin angezeigten Dialogfeld Differential Pair vorhandene Netze sowohl für das positive als auch für das negative Netz aus, geben Sie dem Paar einen Namen und klicken Sie dann auf OK.
Beachten Sie, dass nur available Netze zur Auswahl aufgelistet werden. Netze, die derzeit als Teil bestehender Differentialpaare definiert sind, werden nicht aufgeführt.

Erstellen Sie schnell Paare aus den benannten Netzen. Erstellen Sie schnell Paare aus den benannten Netzen.

  • Um ein vorhandenes Differentialpaar zu ändern, wählen Sie dessen Eintrag aus und klicken Sie auf die Schaltfläche Edit. Das Dialogfeld Differential Pair wird geöffnet, wobei die aktuell für das Paar ausgewählten Netze in die Dropdown-Felder Positive Net und Negative Net eingetragen sind. Ändern Sie eines oder beide Netze des Paars oder benennen Sie das Paar bei Bedarf um.
Sie können auch mit der rechten Maustaste auf einen Differentialpaar-Eintrag klicken, dann Properties auswählen oder direkt auf den Eintrag doppelklicken.
  • Um ein vorhandenes Differentialpaar zu löschen, wählen Sie dessen Eintrag aus und klicken Sie auf die Schaltfläche Delete .

Erstellen von Differentialpaaren aus Design-Netzen

Wenn Sie Netze paaren, die einem konsistenten Benennungsschema folgen (d. h. sie haben ein gemeinsames Präfix und ein konsistentes positives/negatives Suffix, zum Beispiel TX0_P und TX0_N), können Sie das Dialogfeld Create Differential Pairs From Nets verwenden. Klicken Sie im PCB Bedienfeld im Modus Differential Pairs Editor auf die Schaltfläche Create From Nets, um das Dialogfeld zu öffnen.

Vorgesehene Differentialpaar-Objekte werden als Reaktion auf die Filtereinträge oben im Dialogfeld zur Erstellung aufgelistet.
Vorgesehene Differentialpaar-Objekte werden als Reaktion auf die Filtereinträge oben im Dialogfeld zur Erstellung aufgelistet.

Die Wirksamkeit dieser automatisierten Methode hängt direkt von der Benennungskonvention ab, die für die spezifischen Netze verwendet wurde, aus denen die Differentialpaare gebildet werden sollen. Idealerweise wird eine Benennungskonvention verwendet, bei der auf eine gemeinsame Wurzel ein konsistenter Positiv-/Negativ-Indikator folgt (P und N). Betrachten Sie beispielsweise das Empfängersignal D_ETH_O.RX, das im Design ein differentielles Signal ist. Die beiden Netze, aus denen dieses Signal besteht, sind ETH_O.RX_P und ETH_O.RX_N  - diese repräsentieren jeweils die positive und die negative Seite des Signals.

Mit den Filtern oben im Dialogfeld können Sie diese Netze schnell gezielt ansprechen, und zwar hinsichtlich der Net Class, zu der sie gehören, sowie des speziellen Unterscheidungsmerkmals, das verwendet wurde, um die positiven und negativen Netze in einer beabsichtigten Paarung zu unterscheiden, zum Beispiel _P und _N. Sie können außerdem ein Präfix definieren, das den erstellten Differentialpaar-Objekten hinzugefügt wird, und festlegen, zu welcher Differentialpaar-Klasse sie hinzugefügt werden sollen.

Für jedes Differentialpaar-Objekt listet das Dialogfeld seine zugehörigen positiven und negativen Netze auf. Standardmäßig sind alle vorgesehenen Differentialpaar-Objekte zur Erstellung ausgewählt, einzelne können durch Deaktivieren des zugehörigen Kontrollkästchens Create ausgeschlossen werden. 

Wenn alle Optionen wie gewünscht eingestellt sind, klicken Sie auf die Schaltfläche Execute - die Differentialpaar-Objekte werden erstellt und das Bedienfeld PCB wird entsprechend aktualisiert.

  • Wenn Sie mit der rechten Maustaste auf einen Eintrag Net(s) im Bedienfeld PCB klicken und dann Properties auswählen (oder direkt auf den Eintrag doppelklicken), wird das Dialogfeld Edit Net dialog geöffnet, in dem Sie die Eigenschaften des Netzes nach Bedarf anzeigen/ändern können.
  • Verwenden Sie die Schaltfläche Rule Wizard, um auf Differential Pair Rule Wizard zuzugreifen und die Eigenschaften der Differentialpaar-Regeln in einem automatisierten Prozess umzusetzen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt Using the Differential Pair Rule Wizard to Define the Rules weiter unten.

Verwendung von xSignals mit Differentialpaaren

Main page: Definieren von Hochgeschwindigkeitssignalpfaden mit xSignals

Wenn Ihre Differentialpaare Serienbauteile im Signalpfad enthalten, kann es sinnvoll sein, xSignals zu erstellen. Ein xSignal ist ein vom Designer definierter Signalpfad zwischen zwei Knoten. Dabei kann es sich um zwei Knoten innerhalb desselben Netzes handeln oder um zwei Knoten in unterschiedlichen Netzen. Mit einem xSignal können Sie den Signalpfad so definieren, dass er das Netz auf beiden Seiten eines Serienbauteils umfasst. Längenberechnungen für xSignals schließen die Länge des Pfads durch das Serienbauteil ein, wie durch die dünne Linie dargestellt, die angezeigt wird, wenn ein xSignal im Modus xSignals des PCB-Panels ausgewählt ist.

Diese Differentialpaare wurden als xSignals definiert; die Leiterbahnlänge schließt das Serienbauteil ein. Diese Differentialpaare wurden als xSignals definiert; die Leiterbahnlänge schließt das Serienbauteil ein. 

xSignals können verwendet werden, um den Geltungsbereich von Designregeln festzulegen, einschließlich der Regeln Matched Length und Length.

Erfahren Sie mehr über Defining High Speed Signal Paths with xSignals

Anwendbare Designregeln

Um ein Differentialpaar interaktiv zu routen, erstellen und konfigurieren Sie die folgenden zwei Designregeln im Dialog PCB Rules and Constraints Editor dialog (Design » Rules):

  • Differential Pairs Routing - definiert die Routing-Breite der Netze im Paar, den Abstand (Gap) zwischen den Netzen im Paar und die gesamte entkoppelte Länge (das Paar wird entkoppelt, wenn der Abstand größer ist als die Einstellung Max Gap). Legen Sie den Geltungsbereich dieser Regel so fest, dass Objekte angesprochen werden, die ein Differentialpaar sind, z. B. IsDifferentialPair oder InDifferentialPairClass('All Differential Pairs'). Beachten Sie, dass die Einstellungen Min/Preferred/Max Gap  während des Routings verwendet werden können, jedoch nicht bei der Design Rule Check-Prüfung. Während der Design Rule Check-Prüfung wird der Abstand zwischen den Netzen in einem Paar anhand der anwendbaren Designregel Electrical Clearance geprüft, wie im hervorgehobenen Kasten unten erläutert.

  • Electrical Clearance - definiert den Mindestabstand zwischen beliebigen zwei primitiven Objekten (z. B. Pad-Pad, Track-Pad) auf beliebigen Netzen, demselben Netz oder zwischen unterschiedlichen Netzen. Legen Sie den Geltungsbereich dieser Regel so fest, dass Objekte angesprochen werden, die Mitglieder eines Differentialpaars sind, z. B. InDifferentialPair, und wählen Sie im Einschränkungsbereich des Dialogs die geeigneten Objekttypen aus, wie unten gezeigt.

Important Note: Während Sie ein Differentialpaar routen, werden die gerouteten Netze im Paar durch die aktuelle Einstellung Min/Preferred/Max Gap  getrennt, die in der anwendbaren Designregel Differential Pair Routing definiert ist (drücken Sie Shift+6, um während des Routings durch die Gap-Modi zu wechseln; prüfen Sie die Statusleiste, um zu sehen, welcher Modus angewendet wird). Während der Design Rule Check-Prüfung werden jedoch alle elektrischen Objekte anhand der anwendbaren Designregel Electrical Clearance geprüft. Wenn also der für das Routing des Differentialpaars verwendete Gap-Wert kleiner ist als der durch die Designregel Electrical Clearance festgelegte minimal zulässige Abstand zwischen den Netzen des Differentialpaars, tritt ein Verstoß gegen die Designregel Electrical Clearance auf. Wenn die Netze im Paar näher beieinander platziert werden als die durch die anwendbare Designregel Electrical Clearance erlaubte Mindesteinstellung, müssen Sie eine zusätzliche Designregel Electrical Clearance hinzufügen, die auf die Differentialpaare abzielt und ihnen einen Abstand erlaubt, der der Einstellung Diff Pair Routing Gap entspricht. Diese Regel sollte außerdem die Einstellung, die die zu prüfenden Netztypen definiert, auf Same Differential Pair gesetzt haben, wie in diesem Bild gezeigt.

Festlegen des Geltungsbereichs der Designregeln

Der Geltungsbereich der Designregel definiert die Menge der Objekte, auf die die Regel angewendet werden soll. Da ein Differentialpaar ein Objekt ist, können Sie Abfragen wie in den folgenden Beispielen verwenden:

  • InAnyDifferentialPair - das Objekt befindet sich in einem beliebigen Differentialpaar.
  • InDifferentialPair('D_V_TX1') - zielt auf beide Netze im Differentialpaar mit dem Namen D_V_TX1.
  • InDifferentialPairClass('ROCKET_IO_LINES') - zielt auf alle Netze in allen Paaren, die zur Differentialpaar-Klasse ROCKET_IO_LINES gehören.
  • (IsDifferentialPair And (Name = 'D_V_TX1')) - zielt auf das Differentialpaar-Objekt mit dem Namen D_V_TX1.
  • (IsDifferentialPair And (Name Like 'D*')) - zielt auf alle Differentialpaar-Objekte, deren Name mit dem Buchstaben D beginnt.

Verwenden des Differential Pair Rule Wizard zum Definieren der Regeln

Während Regeln manuell mit dem PCB Rules and Constraints Editor (Design » Rules) erstellt werden können, bietet das PCB-Panel im Modus Differential Pairs Editor den Komfort von Differential Pair Rule Wizard. Verwenden Sie die Schaltfläche Rule Wizard (unterhalb des Bereichs Nets im PCB-Panel), um auf den Wizard zuzugreifen und die Regeleigenschaften wie erforderlich umzusetzen.

Der Differential Pair Rule Wizard führt Sie durch den Prozess der Regeldefinition.
Der Differential Pair Rule Wizard führt Sie durch den Prozess der Regeldefinition.

Beachten Sie, dass der Geltungsbereich der Regeln von der Auswahl im PCB-Panel vor dem Starten des Wizards abhängt, und zwar wie folgt:

Differential Pair Class

Wenn die Klasse All Differential Pairs ausgewählt ist, lautet der Geltungsbereich für jede Regel All.

Wenn eine bestimmte Differentialpaar-Klasse ausgewählt ist, lautet der Geltungsbereich für jede Regel InDifferentialPairClass('ClassName').

Differential Pair

Wenn ein einzelnes Differentialpaar-Objekt im Panel ausgewählt ist, lauten die Geltungsbereiche:

  • Breite - InDifferentialPair('PairName')
  • Matched Net Lengths und Differential Pairs Routing - IsDifferentialPair And (Name = 'PairName'))

Wenn mehrere Differentialpaar-Objekte im Panel ausgewählt sind, gibt es individuelle Geltungsbereichseinträge für jedes Paarobjekt, jeweils durch einen „Or“-Operator getrennt. Zum Beispiel hat eine Routing-Width-Regel, die auf die einzeln ausgewählten Differentialpaar-Objekte D_ETH_O.TX und D_ETH_O.RX abzielt, den folgenden Geltungsbereich:
InDifferentialPair('D_ETH_O.TX') Or InDifferentialPair('D_ETH_O.RX')

Beachten Sie, dass der Abstand von einem Netz in einem Differentialpaar zu jedem other elektrischen Objekt, das nicht Teil des Paars ist, durch die anwendbare Regel Clearance überwacht wird.

Routing eines Differentialpaars

Related page: Interaktives Routing

Differentialpaare werden als Paar geroutet – das heißt, Sie routen zwei Netze gleichzeitig. Um ein Differentialpaar zu routen, wählen Sie Interactive Differential Pair Routing aus dem Menü Route oder über Active Bar. Sie werden aufgefordert, eines der Netze im Paar auszuwählen; klicken Sie auf eines davon, um das Routing zu starten. Es spielt keine Rolle, ob die positive oder negative Leiterbahn im Paar ausgewählt wird, da das System die andere Leiterbahn automatisch ebenfalls auswählt. Das folgende Video zeigt das Routing eines Differentialpaars.

Während des Routings eines Differentialpaars können Sie die folgenden Funktionen ausführen:

  • Shift+R um durch die Konfliktlösungs-Routingmodi zu wechseln (Walkaround, Push, Hug and Push, Stop at First Obstacle, Ignore Obstacles).
  • Shift+Spacebar um durch die verfügbaren Eckstile zu wechseln (45-Grad-Ecke, 45-Grad-Bogen in der Ecke, beliebiger Winkel, 90-Grad-Ecke, 90-Grad-Bogen in der Ecke).
  • Beim Routing eines Diff-Paars mit dem Eckstil „beliebiger Winkel“ halten Sie Shift gedrückt, um das Diff-Paar mit Tangentialbögen zu routen.
  • Drücken Sie Spacebar, um zwischen den beiden Untermodi der Eckrichtung umzuschalten.
  • Drücken Sie die Taste Backspace, um den letzten Scheitelpunkt zu entfernen.
  • Drücken Sie 3, um durch die möglichen Routing-Breiten für Diff-Paare zu wechseln (User Choice, Rule Min, Rule Preferred, Rule Max).
  • Drücken Sie Shift+6, um durch die möglichen Gap-Werte für Diff-Paare zu wechseln (Rule Min, Rule Preferred, Rule Max).
  • Verwenden Sie die Tasten + und - auf dem Ziffernblock, um die Routing-Lagen zu wechseln.
  • Um die Lage zu wechseln und ein Via-Paar einzufügen: Drücken Sie die Taste * auf dem Ziffernblock oder verwenden Sie die Tastenkombination Ctrl+Shift+Wheel Scroll, dann
    • Drücken Sie 4, um durch die möglichen Via-Größen zu wechseln (User Choice, Rule Min, Rule Preferred, Rule Max)
    • Drücken Sie 5, um während eines Lagenwechsels zwischen versetzten und senkrechten Via-Mustern umzuschalten, oder bewegen Sie alternativ den Cursor, um das Muster umzuschalten
    • Drücken Sie 6, um durch die möglichen Via-Stacks zu wechseln, oder drücken Sie 8, um eine Auswahlliste anzuzeigen (mehr dazu unter controlling the vias placed during interactive routing)
  • Shift+F1 um alle verfügbaren In-Command-Tastenkürzel anzuzeigen.
  • In den Modi „Bogen in der Ecke“ drücken Sie die Taste „,“, um den maximalen Bogenradius zu verringern, und die Taste „.“, um den maximalen Bogenradius zu erhöhen. Die Bogengröße kann interaktiv durch Bewegen des Cursors geändert werden. Die Einstellung definiert den maximal zulässigen Bogenradius, der während des Routings in der Statusleiste angezeigt wird.
  • Bei Verwendung des Werkzeugs Interactive Differential Pair Routing ist zu beachten, dass die Kopplung des Differentialpaars Priorität hat. Daher funktionieren die Designregeln SMD To Corner und SMD Entry möglicherweise nicht wie erwartet. Wenn beim Routing eines Differentialpaars eine strikte Einhaltung dieser Regeln erforderlich ist, verwenden Sie das Werkzeug Quick Differential Pair Routing tool.

  •  
     
     
     
     

    Die aktuellen Haupteinschränkungen beim Any-Angle-Differentialpaar-Routing sind:

    • Routing-Übergänge über die Grenzen von Rooms mit unterschiedlichen Design Rules werden derzeit nicht unterstützt.

    • Die Design Rule „SMD Entry“ wird derzeit nicht unterstützt.

  • Die automatische Schleifenentfernung in Any-Angle-Differentialpaaren wird unterstützt. Diese Funktion befindet sich in der Open Beta und ist verfügbar, wenn die Option Legacy.PCB.Routing.LoopRemoval im Dialogfeld Advanced Settings deaktiviert ist.

Viele der Einstellungen, wie z. B. der aktuelle Routing-Modus, Breite, Abstand und Via-Größe, werden in der Statusleiste (unten dargestellt) oder im Heads Up Display angezeigt (Shift+H zum Ein-/Ausblenden).

Viele der Verhaltensweisen beim Differentialpaar-Routing entsprechen dem interaktiven Routing eines einzelnen Netzes.

Weitere Informationen zu Interactive Routing

Konfigurieren des Interactive Differential Pair Router

Viele der Einstellungen für das interaktive Differentialpaar-Routing können während des interaktiven Differentialpaar-Routings im Modus Interactive Differential Pair Routing des Fensters Properties geändert werden. Drücken Sie während des Routings Tab, um das Fenster anzuzeigen.

Um die Mitglieder eines Differentialpaars zu erkennen, wird das Konzept der Kopplung verwendet. Wenn die Software Objekte erkennt, die zu einem Differentialpaar gehören, versucht sie, die zugehörige Leiterbahn oder das Via des Paars mitzuziehen, wenn die Option Keep Coupled im Modus Interactive Sliding oder Interactive Via Dragging des Fensters Properties aktiviert ist (diese werden unten beschrieben).

Die folgenden einklappbaren Abschnitte enthalten Informationen zu den verfügbaren Optionen und Steuerelementen:

Verbesserung der Routing-Qualität

Main article: Glossing & Retracing vorhandener Routen

Der PCB-Editor enthält leistungsstarke Werkzeuge zur Verbesserung der Qualität vorhandener Routings. Diese Werkzeuge heißen Glossing und Retracing und sind beide im Menü Route verfügbar.

  • Gloss - konzentriert sich auf die Verbesserung der Leiterbahngeometrie und versucht, die Anzahl der Ecken zu reduzieren und die Gesamtlänge der Route zu verkürzen. Gloss bewahrt die vorhandene Leiterbahnbreite und den Abstand des differentiellen Paars. Glossing berücksichtigt die aktuelle Einstellung Gloss Effort (Routed), die auf der Seite PCB - Interactive Routing des Dialogs Preferences konfiguriert ist (show image).

  • Retrace - geht davon aus, dass die Gesamtgeometrie zufriedenstellend ist, und konzentriert sich stattdessen darauf zu prüfen, ob das Routing die Designregeln erfüllt. Während Gloss die vorhandene Leiterbahnbreite und den Paarabstand beibehält, ändert Retrace diese auf Preferred. Retrace ist ein hervorragendes Werkzeug, wenn sich eine Designregel für Differential Pair Routing geändert hat und diese Änderung auf vorhandenes Routing angewendet werden muss.

Die Animation im vorherigen Abschnitt Routing a Differential Pair enthält eine einfache Demonstration des Glossings mit Gloss Effort (Routed), eingestellt auf Strong.

Erfahren Sie mehr über Glossing & Retracing vorhandener Routen

Interaktives Ändern des Differential Pair Routings

Main page: Vorhandene Routen ändern

Während des Routings gibt es viele Situationen, in denen Sie vorhandenes Routing ändern müssen. Beispielsweise sind Sie möglicherweise mit den Pad-Austritten nicht zufrieden und möchten diese neu formen (wie im Video unten gezeigt). Obwohl Sie vorhandenes Routing durch eine eher zeichnerische Vorgehensweise mit Klicken und Ziehen von Leiterbahnsegmenten ändern können, ist es oft einfacher, einfach neu zu routen.

Wählen Sie dazu den Befehl Route » Interactive Differential Pair Routing und klicken Sie dann irgendwo auf das vorhandene Routing. Routen Sie den neuen Pfad weiter und kehren Sie bei Bedarf zurück, um das vorhandene Routing zu treffen. Dadurch entsteht eine Schleife zwischen dem alten und dem neuen Pfad. Wenn Sie mit der rechten Maustaste klicken oder Esc drücken, um das Routing zu beenden, werden die redundanten Segmente automatisch entfernt, einschließlich aller redundanten Vias.

Die Schleifenentfernungsfunktion wird durch Aktivieren der Option Automatically Remove Loops verwendet – entweder im Properties panel (während des interaktiven Routings differentieller Paare) oder auf der Seite PCB Editor - Interactive Routing des Dialogs Preferences. Um diese Funktion während des Routings ein- oder auszuschalten, verwenden Sie das Tastenkürzel Shift+D.

Das Routing differentieller Paare unterscheidet sich leicht vom Routing einzelner Netze. Das Routing einzelner Netze kann so konfiguriert werden, dass das letzte Segment hohl ist (das Look-Ahead-Segment); dieses Segment wird beim Klicken nicht platziert. Das Routing differentieller Paare enthält keine Look-Ahead-Segmente, daher werden beim Klicken alle sichtbaren Segmente platziert. Positionieren Sie den Cursor so, dass keine redundanten Segmente entstehen.

Wenn Sie differentielle Paare durch manuelles Ziehen von Leiterbahnsegmenten anpassen, können Sie entweder ein Mitglied des Paars mit dem anderen verschieben oder jedes unabhängig ziehen.

Verwenden Sie die Schleifenentfernungsfunktion, um ein Diff Pair interaktiv entlang eines neuen Pfads neu zu routen; die alte Routingschleife wird automatisch entfernt. Paare können auch geändert werden, indem eine Route so gezogen wird, dass sie die andere verschiebt.

Weitere Informationen finden Sie unter Vorhandene Routen ändern.

Interaktives Ziehen von Vias

PCB-Designer verbringen oft viel Zeit damit, das Routing anzupassen, vielleicht aufgrund einer späten Designänderung oder um das Design fertigzustellen. Das kann bedeuten, vorhandenes Routing zu verschieben und zu schieben, Vias zu ziehen und Komponenten leicht zu versetzen.

Passen Sie das Verhalten beim Ziehen von Vias im Properties Panel an.Passen Sie das Verhalten beim Ziehen von Vias im Properties Panel an.

Ergänzend zur Unterstützung für das Glossing benachbarter Routen wird auch das Ziehen von Vias unterstützt. Das Ziehen von Vias unterstützt Neighbor Glossing, konfiguriert über den Modus Interactive Via Dragging des Panels Properties des PCB-Editors. Drücken Sie während des Ziehens eines Vias Tab, um auf das Panel zuzugreifen und die Einstellungen anzupassen.

Ziehen differentieller Paare

Um die Mitglieder eines differentiellen Paars zu erkennen, wird das Konzept der Kopplung verwendet. Wenn die Software Objekte erkennt, die zu einem differentiellen Paar gehören, versucht sie, die Partner-Leiterbahn oder das Partner-Via des Paars mitzuziehen, wenn die Option Keep Coupled in den Modi Interactive Sliding oder Interactive Via Dragging des Panels Properties aktiviert ist.

Drücken Sie X, während Sie ein Via-Paar ziehen, um das Paar um 90 Grad zu drehen.

Um zu bestätigen, dass die Partnerobjekte gekoppelt sind, prüft die Software, ob die Objekte:

  • Für Via-Paare – zum Paar gehören und näher als 2 * Preferred Gap
  • beieinander liegen Für Leiterbahnpaare – zum Paar gehören, sich auf derselben Lage befinden und um nicht mehr als den Preferred Gap

Anzeigen des verfügbaren Abstands

Sind Sie beim Routing schon einmal steckengeblieben und haben sich gefragt, warum die Route nicht durch diese Lücke passt? Diese Frustration ist beim Routing differentieller Paare noch wahrscheinlicher. Altium Designer enthält eine Funktion, die dabei hilft, genannt dynamic display of clearance boundaries. Wenn sie aktiviert ist, wird der Sperrbereich für Abstände, der durch existing objects + the applicable clearance rule definiert wird, als schattierte Polygone innerhalb eines lokalen Sichtkreises angezeigt, wie im Video unten gezeigt. Drücken Sie Ctrl+W, um die Funktion ein- und auszuschalten.

Zeigen Sie die Clearance-Grenzen während des Routings differentieller Paare dynamisch an.Zeigen Sie die Clearance-Grenzen während des Routings differentieller Paare dynamisch an.

Der Anzeigebereich kann auf einen Bereich um die aktuelle Cursorposition beschränkt werden oder den gesamten Bildschirm umfassen. Dies wird durch die Unteroption Reduce Clearance Display Area auf der Seite PCB Editor - Interactive Routing des Dialogs Preferences gesteuert.

Das Schnellwerkzeug für Differential Pair Routing

Der Quick Differential Pair Routing-Befehl (aufrufbar über das Hauptmenü und das Active Bar) bietet ein vereinfachtes Routing mit weniger Einstellungen und Funktionen und eignet sich für einfachere Designs. Sein allgemeines Verhalten und seine Tastenkürzel entsprechen dem Standardbefehl „Interactive Differential Pair Routing“.

Zu den Funktionen gehören:

  • Eine Reihe von Routing-Modi, wie z. B.: An erstem Hindernis stoppen, Umgehen und Push and Shove.
  • Leistungsstarke Dragging-Funktionen, die Leiterbahnwinkel und Orthogonalität beibehalten.
  • Eine Schleifenentfernungsfunktion, die das Neu-Routing schnell und einfach macht.

Das Werkzeug „Quick Differential Pair Routing“ hilft dabei, Routing-Effizienz und Flexibilität auf intuitive Weise zu maximieren, einschließlich dem Folgen des Cursorpfads beim Verlegen von Routing-Abschnitten, dem Abschließen des Routings mit einem einzigen Klick, dem Wegdrücken oder Umgehen von Hindernissen sowie dem automatischen Folgen bestehender Verbindungen – alles gemäß den geltenden Designregeln.

Dieser Router wird als Quick bezeichnet, weil er einen reduzierten Funktionsumfang bietet. Zu den Funktionen, die im Quick Differential Pair Router nicht enthalten sind, gehören:

  • Keine Kurvenglättung
  • Geringe Unterstützung für Any-Angle-Routing
  • Kein Verschieben von T-Verzweigungen
  • Einfache Push&Shove-Unterstützung
  • Kein Miter Ratio, Min Arc oder Pad Entry Stability
  • Einfache Gloss-Effort-Unterstützung, ohne Unterstützung für Gloss Neighbor
  • Keine Konvergenz von Differentialpaaren beim seitlichen Verlassen der Start-Pins
  • Kein Anschmiegen gerouteter Differentialpaare
  • Keine Beibehaltung von Differentialpaaren, wenn ein benachbartes Differentialpaar verschoben wird

Wenn Sie eine dieser Funktionen benötigen, verwenden Sie das Werkzeug Interactive Differential Pair Routing.

Die folgenden aufklappbaren Abschnitte enthalten Informationen zu den verfügbaren Optionen und Steuerelementen für Quick Differential Pair Routing:

Zur Erkennung der Mitglieder eines Differentialpaars wird das Konzept der Kopplung verwendet. Wenn die Software Objekte erkennt, die zu einem Differentialpaar gehören, versucht sie, die Partner-Leiterbahn oder das Via des Paars mitzuziehen, wenn die Option Keep Coupled in den Modi Interactive Sliding oder Interactive Via Dragging des Fensters Properties aktiviert ist.

Anpassen der Längen von Differentialpaaren

Differentialpaare werden in High-Speed-Designs häufig verwendet, da sie von Natur aus unempfindlich gegenüber Störungen sind und die Herausforderung vereinfachen, einen hochwertigen Rückstrompfad für die Signale bereitzustellen. Wie bei einseitigen Signalen müssen jedoch auch ihre Längen verwaltet werden, um sicherzustellen, dass die Anforderungen an das Signaltiming erfüllt werden.

Während des Routings von Differentialpaaren wird die Länge jedes der beiden Netze im Paar in der Statusleiste und auch in der Heads-up-Anzeige angezeigt (Shift+H zum Ein-/Ausschalten). Die im Fenster PCB angezeigten Längenwerte werden aktualisiert, wenn Sie das Routing eines Paars beenden.

Die aktuelle Routing-Länge jedes Netzes im Paar wird in der Heads-up-Anzeige angezeigt (Shift+H zum Ein-/Ausschalten).Die aktuelle Routing-Länge jedes Netzes im Paar wird in der Heads-up-Anzeige angezeigt (Shift+H zum Ein-/Ausschalten).

Das Fenster PCB wird verwendet, um Objekte im Designbereich zu untersuchen, und enthält unter anderem Modi zur Untersuchung von Netzen, Differentialpaaren und xSignals. Das Fenster enthält Details zu jedem Netz/Differentialpaar/xSignal, einschließlich Signallänge und Laufzeit – klicken Sie mit der rechten Maustaste in jeden Abschnitt des Fensters, um ein Kontextmenü mit Befehlen für diesen Abschnitt anzuzeigen. Wenn sich das Fenster beispielsweise im Modus Nets befindet, klicken Sie mit der rechten Maustaste in den Abschnitt „Nets“ des Fensters und verwenden Sie das Untermenü Columns, um Details wie Signal Length und Delay zu aktivieren oder zu deaktivieren. Wenn Regeln für Length und/oder Matched Length angewendet werden, wird die Spalte Signal Length für Netze, die die Designregel nicht erfüllen, orange hervorgehoben (unter der Ziellänge) oder rot (überschreitet die Ziellänge).

Verwenden Sie das PCB-Fenster, um den Fortschritt des Längenabgleichs zu überwachen.Verwenden Sie das PCB-Fenster, um den Fortschritt des Längenabgleichs zu überwachen.

Erfahren Sie mehr über das PCB-Fenster

Matched Length- und Length-Designregeln

Die Designregeln Length und Matched Length können definiert werden, um sicherzustellen, dass die Anforderungen an Flugzeit und Skew-Timing erfüllt werden. Diese Regeln werden nicht nur bei einer Design Rule Check (DRC) verwendet, sondern auch beim interaktiven Längenabgleich.

Die Design Rule „Matched Length“ erkennt das längste Paar, das vom Geltungsbereich der Regel erfasst wird, und verwendet den Average Length-Wert dieses Paars als Referenz, um die anderen erfassten Paare zu vergleichen. Dabei wird verlangt, dass ihre Längen innerhalb von plus/minus der in der Regel definierten Toleranz liegen. Der Average Length-Wert wird im Differential Pairs Editor -Modus des PCB-Panels angezeigt.

Design Rules für Length und Matched Length können nach Length Units oder Delay Units abgegrenzt werden. Wenn die Regeln nach Delay abgegrenzt sind, zeigt die Length Tuning Gauge ebenfalls Delay an.

Within-Pair- und Between-Pair-Design-Rules

Wahrscheinlich benötigen Sie Matched-Length-Anforderungen sowohl zwischen den Paaren als auch innerhalb jedes Paars.

Um dies zu verwalten, erstellen Sie geeignete Matched-Length-Design-Rules:

  1. Definieren Sie eine Matched-Length-Design-Rule, die über die Paare hinweg (between) gilt (erreicht durch Auswahl der Option Group Matched Lengths). Begrenzen Sie die Regel so, dass sie auf die erforderlichen Paare (oder xSignals) angewendet wird, wie im folgenden Bild gezeigt.

Erstellen Sie eine Matched-Length-Regel, um die Längenanforderungen zwischen den differentiellen Paaren bzw. in diesem Beispiel zwischen den xSignals festzulegen.Erstellen Sie eine Matched-Length-Regel, um die Längenanforderungen zwischen den differentiellen Paaren bzw. in diesem Beispiel zwischen den xSignals festzulegen.

  1. Definieren Sie eine weitere Matched-Length-Design-Rule, die innerhalb des Paars gilt (erreicht durch Auswahl der Option Within Differential Pair Length). Diese Regel stellt sicher, dass die Längen der beiden Netze innerhalb jedes Paars innerhalb der Toleranz liegen. Beachten Sie, dass diese Regel mit einer Where the Object Matches-Einstellung abgegrenzt werden muss, die auf differentielle Paare abzielt, wie unten gezeigt. Diese Regel sollte eine höhere Priorität haben als die Regel zwischen den Paaren.

Erstellen Sie eine zweite Matched-Length-Regel, um die Längenanforderungen innerhalb der Paare festzulegen.Erstellen Sie eine zweite Matched-Length-Regel, um die Längenanforderungen innerhalb der Paare festzulegen.

Längenanpassung eines differentiellen Paars

Main article: Length Tuning

Die Länge von Paaren und der Netze innerhalb jedes Paars wird mit den beiden Length-Tuning-Befehlen angepasst. So passen Sie die Längen an:

  1. Die Länge eines differentiellen Paars kann präzise mit dem Befehl Interactive Diff Pair Length Tuning im Menü Route angepasst werden. Während der Längenanpassung können Sie Tastenkürzel verwenden, um Stil und Größe des Akkordeons interaktiv anzupassen, oder Tab drücken, um das Properties-Panel im Differential Pair Length Tuning-Modus zu öffnen. Im Panel wird die Ziellänge festgelegt:
    • Aus den anwendbaren Design Rules für Length und/oder Matched Length

    • Von einem vom Benutzer ausgewählten gerouteten Diff Pair

    • Manuell durch Eingabe des Werts in das Feld Target Length

The length of a differential pair can be interactively tuned to match the lengths of other pairs

  1. Um ein Netz innerhalb eines Paars anzupassen, verwenden Sie den Befehl Interactive Length Tuning im Menü Route. Wenn Sie versuchen, das längere Netz im Paar anzupassen, erscheint die Meldung Target Length Shorter than Old Length.

Passen Sie zuerst die Längen der differentiellen Paare an und danach die Länge des kürzeren Netzes innerhalb eines Paars. Passen Sie zuerst die Längen der differentiellen Paare an und danach die Länge des kürzeren Netzes innerhalb eines Paars.

Wenn während der Längenanpassung keine Tuning-Akkordeons erscheinen, sind die aktuellen Einstellungen höchstwahrscheinlich nicht für den verfügbaren Platz zum Platzieren eines Akkordeons geeignet. Wenn dies während der Anpassung auftritt, drücken Sie Tab , um das Properties panel im Modus Differential Pair Length Tuning zu öffnen, und prüfen Sie, ob die Einstellungen im Abschnitt Pattern des Panels sinnvoll sind. Zum Beispiel:

  • Der Wert Max Amplitude ist möglicherweise zu groß
  • Wenn Style auf Mitered Arcs eingestellt ist, ist der Miter-Prozentsatz möglicherweise zu groß, um bei der aktuellen Amplitude und dem aktuellen Abstand einen Bogen zu bilden

Eine gute Option ist, den Style auf Mitered Lines zu setzen, auf die Schaltfläche Pause zu klicken, um die Längenanpassung fortzusetzen, und dann die Tastenkürzel 1 & 2 zu verwenden, um die Miter interaktiv anzupassen, die Tastenkürzel 3 & 4, um den Space (Pitch) anzupassen, sowie die Tastenkürzel , und & ., um die Amplitude anzupassen. Wenn die Anpassung wie gewünscht aussieht, drücken Sie Spacebar, um zu Ihrem bevorzugten Style weiterzuschalten.

Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Length Tuning. Dort finden Sie eine detaillierte Liste der Tastenkürzel, mit denen Stil, Amplitude und Pitch des Akkordeons geändert werden können. Auf der Seite wird auch erklärt, wie die Software entscheidet, welche Regeleinstellungen befolgt werden, wenn sich Einstellungen in den Design Rules für Length und Matched Length überschneiden.

Demonstration von Length Tuning und dem Ändern der Akkordeons

Das Video zeigt, wie Paarlängen anhand anderer Paare (basierend auf xSignal-Längen) durch Hinzufügen von Length-Tuning-Akkordeons angepasst werden. Anschließend wird das kürzere Mitglied jedes Paars in der Länge an das längere Mitglied dieses Paars angepasst. Das Video zeigt dann, wie Paare interaktiv verschoben und umgeformt werden können, wie ein Tuning-Akkordeon gelöscht werden kann und wie während der Platzierung mithilfe von Tastenkürzeln ein neues Akkordeon geformt werden kann.

Die Länge eines differentiellen Paars kann durch Hinzufügen von Length-Tuning-Akkordeons angepasst werden. Das Akkordeon ist ein Objekt, das verschoben, umgeformt und gelöscht werden kann.

Siehe auch

## Dank an Robert Feranec von der FEDEVEL Academy (www.fedevel.com) für die Verwendung des iMX6-Rex-Development-Boards in den Bildern auf dieser Seite (http://www.imx6rex.com/).

AI-LocalizedAI-localized
If you find an issue, select the text/image and pressCtrl + Enterto send us your feedback.
Feature Availability

The features available to you depend on which Altium solution you have – Altium Develop, an edition of Altium Agile (Agile Teams or Agile Enterprise), or Altium Designer (on active term).

If you don’t see a discussed feature in your software, contact Altium Sales to find out more.

Legacy Documentation

Altium Designer documentation is no longer versioned. If you need to access documentation for older versions of Altium Designer, visit the Legacy Documentation section of the Other Installers page.

Inhalt