Ajuste de longitud

Dos de los principales retos al enrutar un diseño de alta velocidad son controlar la impedancia de las pistas e igualar las longitudes de las redes críticas.

• El enrutamiento con impedancia controlada ayuda a garantizar que la señal que sale de un pin de salida llegue en buenas condiciones para que el pin de entrada de destino la reciba correctamente. Más información sobre el enrutamiento con impedancia controlada.

• Ajustar las longitudes de las pistas para igualarlas garantiza que las señales con requisitos de temporización críticos lleguen a sus pines de destino al mismo tiempo. El ajuste y la igualación de las longitudes de las pistas también son esenciales para el enrutamiento de pares diferenciales, especialmente entre los miembros de un mismo par.

Se han añadido patrones de acordeón al enrutamiento para garantizar que los pares diferenciales tengan longitudes iguales.

Los comandos Interactive Length Tuning y Interactive Diff Pair Length Tuning ofrecen un método dinámico para optimizar y controlar las longitudes de las redes o los pares diferenciales, ya que permiten insertar patrones de ajuste de amplitud variable según el espacio disponible, las restricciones de diseño y los obstáculos presentes en el diseño. Las propiedades del ajuste de longitud pueden basarse en restricciones de diseño preconfiguradas, propiedades de la red o un valor que especifique. 

Hay tres estilos de patrones de ajuste disponibles: acordeón, trombón y diente de sierra. 

Hay tres estilos de patrones de ajuste disponibles; pulse Tab después de iniciar el comando de ajuste interactivo de longitud para seleccionar el patrón.

Configuración de las restricciones de diseño

La mejor forma de garantizar que las longitudes de las pistas críticas sean iguales es definir restricciones de diseño. Durante el ajuste de longitud se aplican dos restricciones de diseño: la restricción Matched Lengths y la restricción Length. Aunque Constraint Manager y PCB Rules and Constraint Editor utilizan métodos diferentes para configurar estas restricciones, la restricción subyacente es la misma. En esta página se describe el proceso utilizando el PCB Rules and Constraint Editor, con información adicional para guiar el proceso si utiliza el Constraint Manager.

En el Editor de reglas y restricciones de PCB, se accede tanto a la restricción Matched Lengths como a la restricción Length desde la categoría High Speed. Una o ambas restricciones pueden ser importantes en su diseño, según si los posibles problemas están relacionados con el desfase temporal (utilice la restricción de longitudes iguales) o con el retardo total de la señal (utilice la restricción de longitud).

El panel Properties muestra todas las restricciones de diseño que se aplican a la red que se está ajustando, con la restricción aplicable de mayor prioridad seleccionada y resaltada.

Restricción de diseño de longitudes iguales

La restricción de diseño de longitudes iguales especifica que todas las redes de destino deben enrutarse con la longitud de la red más larga del conjunto, o con la Source target si esa opción está disponible y seleccionada en la restricción. Al realizar la igualación interactiva de longitudes, la longitud de la red se ajustará para que quede dentro de la tolerancia especificada (). El conjunto de redes al que se aplica la restricción se define mediante el constraint scope o la consulta.

La herramienta de ajuste de longitud utilizará el Source target elegido o buscará la red más larga del conjunto de redes de destino, y le proporcionará un intervalo válido y una longitud objetivo (Value) de:

• TargetLength = Longest routed net in set

• MinLimit = LongestNet - MatchedLength Constraint Tolerance

• MaxLimit = TargetLength

Más información sobre la restricción de longitudes iguales.

Restricción de diseño de longitud

Como complemento de la restricción de longitudes de red iguales, la restricción de diseño de longitud especifica las longitudes enrutadas mínima y máxima permitidas para una red o un conjunto de redes. Las redes de destino deben tener una longitud comprendida entre las longitudes Minimum y Maximum especificadas ().

La herramienta de ajuste de longitud buscará la red más larga del conjunto de redes de destino y le proporcionará un intervalo válido y una longitud objetivo (Value) de:

• TargetLength = Longest routed net in set

• MinLimit = Constraint Minimum

• MaxLimit = Constraint Maximum

Más información sobre la restricción de longitud.

Selección del patrón de ajuste

El patrón de ajuste debe seleccionarse después de ejecutar el comando y antes de empezar a ajustar la longitud.

Para seleccionar el patrón de ajuste:

1. Ejecute el comando Route » Interactive Length Tuning.

2. Pulse Tab para pausar el ajuste y mostrar el panel Properties. 

3. Seleccione el patrón deseado (y edite sus ajustes si es necesario).

4. Pulse el botón de pausa  para volver al comando de ajuste de longitud (o pulse la tecla Esc); entonces podrá hacer clic en una red y ajustar su longitud.

Ajuste de la longitud de una red

La elegancia de la función de ajuste de longitud radica en que combina de forma inteligente sofisticados algoritmos de software con un control intuitivo por parte del usuario. Los segmentos de ajuste de longitud se añaden simplemente pasando el cursor a lo largo del trazado de enrutamiento; el algoritmo de ajuste de longitud calcula e inserta automáticamente las dimensiones y posiciones de las distintas pistas y arcos que componen los segmentos de ajuste. Los atajos de teclado permiten controlar el estilo y las propiedades de los segmentos de ajuste mientras se añaden.

Utilice los atajos de teclado para controlar la forma y la amplitud del patrón de ajuste durante la colocación.

Para ajustar la longitud de una red:

1. Para realizar un ajuste de longitud basado en restricciones, configure las restricciones de diseño Matched Lengths y/o Length.

2. Ejecute el comando Interactive Length Tuning desde el menú Route (o mediante el botón  de Active Bar).

3. Pulse Tab para abrir el panel Properties, donde podrá seleccionar un patrón de ajuste de longitud; a continuación, haga clic en el botón de pausa del espacio de diseño () para reanudar la colocación.

4. Haga clic en un trazado en el espacio de diseño para empezar a ajustar su longitud. Mueva el cursor a lo largo del trazado en la dirección en la que desee añadir el acordeón; aparecerá un patrón de ajuste que seguirá creciendo a medida que se mueva el cursor. La animación siguiente muestra ejemplos de colocación de patrones de ajuste en acordeón.

5. Para cambiar las propiedades del patrón de ajuste durante el ajuste de longitud, pulse Tab para abrir el panel Properties, o utilice los atajos de teclado que se detallan a continuación.

Atajos para controlar las propiedades del patrón durante el ajuste

Tab	Abrir el panel Properties (todos los patrones)
Spacebar	Alternar entre los 3 estilos de esquina de ajuste (patrones en acordeón y trombón)
(coma)	Reducir Max Amplitude (patrón en acordeón) o Actual Height (patrón en diente de sierra) en la cantidad especificada en el campo Step asociado
(punto)	Aumentar Max Amplitude (patrón en acordeón) o Actual Height (patrón en diente de sierra) en la cantidad especificada en el campo Step asociado
3	Reducir Space en la cantidad especificada en el campo Step asociado (patrones en acordeón y trombón)
4	Aumentar Space en la cantidad especificada en el campo Step asociado (patrones en acordeón y trombón)
1	Reducir el valor de esquina Miter en el porcentaje especificado en el campo Step asociado (patrones en acordeón y trombón)
2	Aumentar el valor de esquina Miter en el porcentaje especificado en el campo Step asociado (patrones en acordeón y trombón)
S	Activar/desactivar la opción Un solo lado (patrones en diente de sierra y trombón)
Shift	Mantener pulsado Shift para pasar de colocar el patrón a deslizarlo. Soltar para continuar colocando el patrón (patrones en diente de sierra y trombón)
Shift+G	Activar/desactivar el indicador de ajuste de longitud
Shift+F1	Muestra una lista de los atajos disponibles en este comando interactivo ().

¿Qué define la longitud objetivo del patrón de ajuste?

Durante el ajuste interactivo de longitud, la sección Target del panel Properties incluye opciones para seleccionar el modo Target Length necesario (). Hay tres modos disponibles: manual (longitud definida por el usuario), a partir de una red/par (basado en la longitud de una red/par existente) o a partir de una regla (restricción de diseño).

Manual	Haga clic en el botón Manual para introducir la longitud en el campo Value (). Se conservan Recently Used Lengths, por si desea volver a utilizar alguno.
From Net / From Diff Pairs	Haga clic para mostrar una lista de redes/pares diferenciales ya enrutados. Elija una red/par diferencial para establecer la longitud Value ().
From Rules	Haga clic para mostrar una lista de las restricciones de diseño de longitud y/o de igualación de longitudes aplicables (). El software respetará la combinación más restrictiva de estas restricciones. Haga doble clic en una restricción de la lista del panel para examinar sus propiedades en detalle. Para obtener más información sobre cómo se aplican las restricciones de diseño de longitud e igualación de longitudes al ajustar una red, consulte la sección Configuración de las restricciones de diseño. La restricción aplicada se resalta en azul. Puede cambiar la restricción aplicada durante el ajuste haciendo clic en la entrada de esa restricción: pasará a ser la restricción resaltada en azul, y la longitud objetivo (y el texto descriptivo) cambiarán en consecuencia.
Value	La longitud que el algoritmo de ajuste intentará alcanzar añadiendo segmentos de ajuste. Tenga en cuenta que existen varios motivos por los que el algoritmo de ajuste podría no ser capaz de añadir segmentos de ajuste; consulte la sección ¿Por qué desaparecen a veces los patrones de ajuste? para obtener más información.
Clip to Target	Si está habilitada, el algoritmo de ajuste dejará de añadir formas de ajuste cuando la longitud esté dentro de Tolerance de Value.

Supervisión de las longitudes de señal

Cuando el panel PCB está configurado en el modo Nets, muestra la longitud actual de las señales enrutadas. El modo predeterminado del panel muestra las longitudes Name, Node Count, Routed length, y Unrouted (Manhattan). Haga clic con el botón derecho en el área de encabezados de las columnas del panel para mostrar un menú donde puede seleccionar columnas adicionales y ocultar las existentes. Tenga en cuenta que Routed Length se calcula sumando las longitudes de los segmentos de pista y arco colocados que forman el enrutado, más la distancia vertical recorrida a través de las vías. La calculadora de longitud enrutada no intenta resolver los segmentos de pista superpuestos ni los meandros del enrutado dentro de los pads.

Para calcular con precisión la distancia total entre nodos, active la columna Signal Length . La calculadora de longitud de señal analiza todos los objetos colocados en la trayectoria de enrutado para resolver los objetos apilados o superpuestos y los recorridos sinuosos dentro de los pads, e incluye las longitudes de las vías. Si la red no está completamente enrutada, también se incluye la longitud Manhattan (X + Y) de la línea de conexión. Asegúrese siempre de que la columna Signal Length  esté activada al realizar la igualación de longitudes.

Si hay restricciones de diseño Matched Lengths o Length configuradas, la celda Signal Length de cada red a la que se aplica una restricción también se colorea: se resalta en amarillo si route length < constraint minimum, queda sin color si net passes the constraint o se muestra en rojo si route length > constraint maximum.

Obtenga más información sobre la sección de redes del panel PCB.

Uso del indicador de longitud de red

Si hay una restricción Length y/ o una restricción Matched Lengths definida, puede supervisar la longitud de ajuste durante el ajuste interactivo de longitud mostrando el indicador de ajuste de longitud. Utilice el atajo Shift+G para mostrar u ocultar el indicador.

El indicador muestra la longitud enrutada actual como un número, y el control deslizante rojo/verde muestra la longitud estimada. Si está ajustando la longitud de un enrutado existente, la longitud estimada es la suma de todas las pistas y los arcos colocados (la longitud física real).

Los ajustes del indicador se calculan a partir de los límites definidos por las restricciones aplicables.

Modificación de un patrón de ajuste colocado

Para modificar un patrón de ajuste colocado, haga clic una vez para seleccionarlo y mostrar los controles de edición.

Cambie el tamaño del cuadro delimitador del acordeón para modificar la amplitud o la longitud, mantenga pulsado el botón del ratón para moverlo y edite el estilo en el panel Properties.

Modificación de un patrón de ajuste colocado
Change the style	Haga clic para seleccionar un patrón (o varios patrones) y, a continuación, cambie el estilo y otros ajustes en el panel Properties. También puede utilizar los atajos de teclado; para ello, haga clic y mantenga pulsado sobre un patrón de ajuste seleccionado.
Move a pattern	Haga clic y arrastre para mover un patrón. Aunque el patrón de acordeón no admite el concepto de envolvente y, por tanto, no permite colocarlo ni deslizarlo alrededor de una esquina, los patrones de trombón y diente de sierra sí lo permiten. Obtenga más información sobre cómo trabajar con patrones de trombón y diente de sierra.
Resize the pattern	Haga clic y arrastre un borde o vértice para cambiar el tamaño de la región delimitadora del patrón: las secciones del patrón se redimensionan automáticamente para adaptarse a la nueva forma de la región delimitadora.
Rotate an accordion	Seleccione el acordeón, mantenga pulsado CTRL, y, a continuación, ( ): Haga clic y arrastre cualquiera de los extremos del cuadro de selección del acordeón para girarlo alrededor del extremo opuesto. Haga clic y arrastre cualquiera de los lados del cuadro de selección del acordeón para girarlo alrededor de su centro. Pulse la tecla R durante la rotación para activar o desactivar el ajuste de la rotación en incrementos de 45 grados.
Change the layer	El panel Properties de un patrón de ajuste colocado y seleccionado en el espacio de diseño incluye la lista desplegable Layer en su sección Properties. Utilice esta lista desplegable para cambiar rápidamente la capa de señal en la que se encuentra el patrón de ajuste (). Tenga en cuenta que puede seleccionar varios objetos de enrutamiento (patrones de ajuste, pistas y arcos) y cambiar su capa de señal en una sola acción.

Ajuste de longitud de pares diferenciales

El ajuste de longitud de pares diferenciales tiene dos aspectos: el primero consiste en ajustar las longitudes de cada par de un conjunto para que todos los pares tengan la misma longitud; el segundo consiste en ajustar la longitud de la red más corta dentro de cada par, un proceso denominado phase matching. 

Para ajustar la longitud de los pares diferenciales, cree las siguientes restricciones para el conjunto de pares diferenciales:

• Una matched lengths constraint que defina los requisitos de igualación de longitudes between pairs. Para comparar la longitud de un par con la de otro, active la opción Group Matched Lengths, tal como se describe en la sección Restricción de diseño de igualación de longitudes anterior.

• Una segunda matched lengths constraint que defina los requisitos de igualación de longitudes within-pair. Para comparar la longitud de un miembro del par con la del otro, active la opción Within Differential Pair Length, tal como se describe a continuación.

Ajuste de longitud entre los pares diferenciales

Una vez enrutados los pares diferenciales, se puede corregir cualquier diferencia entre sus longitudes.

Demostración del ajuste de las longitudes de los pares y, posteriormente, de las longitudes dentro de cada par.

Ajuste de longitud entre pares
Targeting the pairs	Normalmente, los pares se incluyen en el ámbito de la restricción de diseño de igualación de longitudes mediante una de las palabras clave de consulta de pares diferenciales: InAnyDifferentialPair, InDifferentialPair, InDifferentialPairClass, IsDifferentialPair. Para igualar las longitudes entre pares, active la opción Group Matched Lengths en la restricción de diseño de igualación de longitudes ( ).  Si ha definido xSignals, puede utilizarlas para establecer el ámbito de las restricciones de diseño de ajuste de longitud, y la opción Source Target estará disponible en la restricción. Consulte la página Definición de rutas de señales de alta velocidad con xSignals para obtener más información.
What is the target length?	La regla de diseño de igualación de longitudes detecta el par más largo incluido en su ámbito y utiliza el valor Longest Signal Length de ese par como Max Limit para los demás pares incluidos, estableciendo Min Limit en Max Limit - Tolerance. Tenga en cuenta que este proceso es dinámico: a medida que se ajustan los pares, es posible que un par recién ajustado pase a ser el más largo y que su red más larga se convierta en el nuevo valor de Longest Signal Length.
Tune the length of a pair	Para ajustar la longitud de un par, ejecute el comando Route » Interactive Differential Pair Length Tuning. Al igual que en el enrutamiento de pares diferenciales, este comando actúa simultáneamente sobre las dos redes del par. Obtenga más información sobre el ajuste de la longitud de una red.
Controlling the shape during tuning	Al igual que en el ajuste de longitud de una sola red, después de iniciar el comando de ajuste de longitud debe seleccionar el estilo de ajuste antes de hacer clic en una ruta. Durante el ajuste de longitud, puede cambiar las propiedades de ese estilo mediante los atajos de teclado o pulsando Tab para acceder al panel Properties.
Monitoring the progress	Durante el ajuste de longitud, utilice el atajo Shift+G para mostrar u ocultar el indicador de longitud de red. También puede supervisar el progreso en el panel PCB, en el modo Nets o xSignals (). El resaltado amarillo indica un valor inferior al Min Limit de la restricción; el resaltado rojo indica un valor superior al Max Limit.
Adjusting the finished tuning shape	Las formas de ajuste son objetos que se pueden seleccionar, arrastrar, redimensionar y eliminar. Obtenga más información sobre cómo modificar un patrón de ajuste colocado.
Checking the results	Utilice el panel PCB Rules and Violations para comprobar las restricciones de igualación de longitudes de red between-pair (). Ajuste los acordeones de ajuste si es necesario.

Igualación de fase estática para pares diferenciales

Dado el acoplamiento diferencial intrínsecamente débil que se puede lograr cuando un par de señales se implementa mediante pistas en una placa de circuito impreso, la igualación de las longitudes de las dos redes del par desempeña un papel fundamental en la eficacia general del enrutamiento de pares diferenciales.

La igualación de longitudes garantiza que los lados positivo y negativo del par lleguen al mismo tiempo, una técnica denominada phase matching. La forma más sencilla de igualar la fase consiste en añadir un patrón de ajuste de longitud en algún punto de la red más corta del par. Este tipo de ajuste de longitud se denomina static phase matching, lo que significa que las longitudes totales coinciden, pero no se ha intentado corregir la diferencia de longitud a medida que se produce a lo largo del recorrido del par diferencial.

Demostración del ajuste de las longitudes dentro de cada par.

Ajuste estático de longitud dentro del par
Targeting the pairs	Normalmente, los pares se seleccionan mediante la restricción de diseño de longitudes coincidentes, utilizando una de las palabras clave de consulta de pares diferenciales: InAnyDifferentialPair, InDifferentialPair, InDifferentialPairClass, IsDifferentialPair. Para igualar las longitudes dentro de cada par, active la opción Within Differential Pair Length en la restricción de diseño de longitudes coincidentes ( ). Configure la tolerancia según sea necesario.
Tune the length of the shorter net in the pair	Para ajustar la longitud de la red más corta del par, ejecute el comando Route » Interactive Length Tuning. Obtenga más información sobre cómo ajustar la longitud de una red.
Controlling the shape during tuning	Después de iniciar el comando de ajuste de longitud, debe seleccionar el estilo de ajuste antes de hacer clic en una pista. Durante el ajuste de longitud, las propiedades de ese estilo se pueden cambiar mediante los atajos de teclado, o pulsando Tab para acceder al panel Properties.
Monitoring the progress	Durante el ajuste de longitud, utilice el atajo de teclado Shift+G para mostrar u ocultar el indicador de longitud de red. También puede supervisar el progreso en el panel PCB, en el modo Nets o en el modo xSignals (). El resaltado amarillo indica un valor inferior a la restricción Min Limit, mientras que el resaltado rojo indica un valor superior a Max Limit.
Checking the results	Utilice el panel PCB Rules and Violations para comprobar las restricciones de longitudes de red coincidentes de within-pair (). Ajuste los acordeones de ajuste si es necesario.

Ajuste automático de longitud

El editor de PCB también admite el ajuste automático de longitud/retardo (o ajuste múltiple), tanto para redes individuales como para pares diferenciales. También se admiten pistas normales y ángulos no convencionales (excepto en pares diferenciales con ángulos no convencionales).

El proceso de ajuste automático intentará ajustar las longitudes de las redes seleccionadas actualmente, de acuerdo con las restricciones de diseño de Longitudes concordantes / Longitud aplicables. Consulte la sección Configuración de las restricciones de diseño para obtener más información.

Las longitudes se pueden ajustar automáticamente, tanto entre redes y pares como dentro de cada par.

La función se utiliza de la siguiente manera:

 

 

 

 

 

Concordancia automática de fase de pares diferenciales ()
Configure how lengths are matched	Configure la restricción de diseño Longitud / Longitudes concordantes (con la opción Within Differential Pair Length habilitada) para las redes / pares diferenciales / xSignals según sea necesario.
Select nets to be matched	Seleccione las redes cuyas longitudes se van a ajustar.
Static phase matching	La concordancia estática se aplica cuando la opción Dynamic Phase Matching () / Dynamic Phase Tolerance () está disabled en la restricción Longitudes concordantes. Los patrones de ajuste se añaden en cualquier punto a lo largo de la red más corta del par.
Dynamic phase matching	La concordancia dinámica se aplica cuando la opción Dynamic Phase Matching () / Dynamic Phase Tolerance () está enabled en la restricción Longitudes concordantes. Los patrones de ajuste se añaden normalmente en varios puntos a lo largo de la red más corta del par.
Configure the within pair Sawtooth tuning properties	Seleccione el comando Route » Automatic Length Tuning (atajo: Ctrl+Alt+T) en los menús principales para abrir el cuadro de diálogo Auto Tuning Process (). En el cuadro de diálogo, seleccione el modo Within Pair Matching para ajustar las longitudes dentro del par. Configure los atributos del estilo de patrón de dientes de sierra según sea necesario. Consulte la sección Patrón de ajuste de dientes de sierra para obtener más información.
Auto tune the lengths	Haga clic en OK en el cuadro de diálogo Auto Tuning Process y el software intentará crear los patrones de ajuste de fase.

El ajuste de fase está en beta abierta y está disponible cuando la opción PCB.TraceTuning.PhaseTuning está habilitada en el cuadro de diálogo Configuración avanzada.

Otras herramientas de ajuste

Lecturas recomendadas

• Sitio web de Eric Bogatin, conferenciante sobre integridad de señal y experto del sector http://www.bethesignal.com/

• Sitio web del Dr. Howard Johnson, conferenciante sobre diseño de alta velocidad y experto del sector http://www.signalintegrity.com/

• Sitio web de Lee Ritchey, conferenciante y experto en diseño de PCB de alta velocidad http://www.speedingedge.com/