Definición de trayectorias de señales de alta velocidad con xSignals

El reto

El aumento constante de las velocidades de conmutación de los dispositivos plantea el reto de mantener la integridad de la señal y cumplir sus requisitos de temporización. La integridad de la señal puede gestionarse mediante el enrutado con impedancia controlada, que se consigue mediante un diseño cuidadoso tanto del apilado de la PCB como de los anchos de pista que se utilizarán en cada capa.

Los requisitos de temporización se cumplen igualando las longitudes enrutadas de los trayectos de señal. Para un conjunto de trayectos de señal de dos pines, cada uno de los cuales va desde un pin de salida hasta un único pin de entrada, calcular y comparar las longitudes es un proceso sencillo. Sin embargo, esto no ocurre en muchas soluciones de diseño habituales, en las que puede haber un componente de terminación en serie en el trayecto de señal, o más de dos pines en la señal, que entonces podría enrutarse utilizando una topología en T equilibrada o fly-by, como se muestra en la siguiente imagen.

Cuatro chips de RAM DDR2 enrutados mediante una topología en T equilibrada. ##

La solución

El trabajo del diseñador consiste en traducir los requisitos de diseño, como la longitud máxima de enrutado permitida para cumplir el presupuesto de temporización, en un conjunto de reglas de diseño, como una regla de longitud (Length) para garantizar que se cumpla la temporización y una regla de longitudes igualadas (Matched Lengths) para detectar posibles desajustes de temporización.

El diseñador considera las señales en función de su cometido (por ejemplo: «Esta señal de dirección debe enrutarse desde este conector hasta cada dispositivo de memoria. Para conseguirlo, utilizaré una topología fly-by con una resistencia de terminación al final. Puede que también necesite una terminación en serie en el origen»). Aunque la dirección A0 pase por una resistencia de terminación, para el diseñador esa señal sigue siendo A0 al otro lado de la resistencia.

Sin embargo, el editor de PCB considera cada señal simplemente como un conjunto de pines conectados (denominado habitualmente red): la red A0 va desde este pin del conector hasta este pin de un componente de memoria, después hasta este pin de otro componente de memoria, y así sucesivamente. En cuanto se añade una resistencia de terminación en serie, esa línea de dirección se convierte en dos redes independientes. Esto dificulta que el diseñador especifique requisitos de diseño clave, como las reglas de diseño Length y Matched Lengths.

Esto puede gestionarse con una función denominada xSignals  (o extendida Signal). Esta función permite tratar correctamente un trayecto de señal de alta velocidad como lo que es: un camino por el que una señal viaja entre un origen y un destino, pasando por componentes de terminación y ramificaciones.

Palabras clave de consulta de xSignal

El editor de PCB incluye un potente y sofisticado filtering engine. Este motor se utiliza para identificar objetos al buscar objetos en el espacio de diseño, aplicar reglas durante las tareas de diseño interactivas y automáticas, y comprobar el cumplimiento de las reglas. El diseñador indica al motor de filtrado qué objetos le interesan escribiendo una consulta con palabras clave que el motor de filtrado reconoce.

Se han añadido las siguientes palabras clave de consulta de tipo xSignal para utilizarlas en las reglas de diseño y en los filtros del espacio de diseño:

Palabras clave de comprobación de pertenencia

• InxSignal - ¿Pertenece el objeto a la xSignal especificada? Por ejemplo, InxSignal('DRAM_A0_PP1')
• InxSignalClass - ¿Pertenece el objeto a la clase de xSignal especificada? Por ejemplo, InxSignalClass('PCIE')
• IsxSignal - ¿Es el objeto una xSignal con el nombre especificado? Por ejemplo, IsxSignal('DRAM_A0_PP1')

Palabra clave de comprobación de atributos

InAnyxSignal - ¿Pertenece el objeto a alguna xSignal? Por ejemplo, InAnyxSignal

Terminología relacionada con las redes

En el editor de PCB se utiliza la siguiente terminología:

• Net – un conjunto de pines de componentes (nodos) conectados entre sí. La disposición de las conexiones entre esos nodos se denomina topología; la topología predeterminada es la de menor longitud.
• From-To – conceptualmente, un From-To se extiende entre dos nodos de una red. Los From-Tos pueden crearse para seguir la topología o disposición de los nodos de esa red. Por ejemplo, la topología de la red podría ir de R1-1 a U1-5, de ahí a U3-2 y, por último, a R5-2. Esta red podría tener tres From-Tos: de R1-1 a U1-5; de U1-5 a U3-2; y de U3-2 a R5-2. Si se cambia la topología, también cambiarán los From-Tos posibles. Los From-Tos se crean en el modo From-To del panel PCB, ya sea haciendo clic en el botón Generate para crearlos a partir de una topología, o seleccionando dos pads de una red y haciendo clic en el botón Add From To.
• xSignal – un conjunto de nodos definido por el usuario, normalmente un subconjunto de una red (desde este nodo hasta aquel nodo), o una combinación de dos redes que incluyen un componente en serie, como una resistencia de terminación.