Préparation de la conception à l’analyse de l’intégrité du signal

Pour mener à bien une analyse de l’intégrité du signal de la conception et obtenir des résultats précis, les opérations suivantes doivent être effectuées avant de lancer l’analyse.

• Bien que chaque équipotentielle puisse être examinée pour fournir des données sur ses caractéristiques et son impédance, toutes ne peuvent pas faire l’objet d’une analyse d’intégrité du signal (tension et temporisation). Pour que toutes les caractéristiques puissent être examinées correctement, une équipotentielle doit contenir au moins un circuit intégré doté d’une broche de sortie et aucun autre composant. Les résistances, condensateurs et inductances, par exemple, ne fournissent pas de résultats de simulation à eux seuls, car ils ne disposent pas de broche de sortie pouvant servir de source d’excitation. Notez que, lors de l’examen d’équipotentielles bidirectionnelles, les deux sens sont simulés et le résultat le plus défavorable est affiché.
• Le type de modèle d’intégrité du signal associé à chaque composant doit être correct. Pour cela, utilisez la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments ou définissez manuellement la valeur appropriée du champ Type dans la boîte de dialogue Signal Integrity Model, lors de la modification du modèle d’intégrité du signal associé au composant placé dans le document schématique source. Si cette valeur n’est pas définie, la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments tentera de déterminer le type du composant à partir de ses caractéristiques. Si cette valeur n’est pas définie, le type Circuit intégré sera utilisé par défaut. Pour plus d’informations, consultez Ajout de modèles SI à l’aide de la boîte de dialogue d’affectation des modèles d’intégrité du signal.
• Des règles de conception relatives aux équipotentielles d’alimentation doivent être définies. En général, il faut au moins deux règles : une pour les équipotentielles d’alimentation et une pour les équipotentielles de masse. Leur portée peut être une équipotentielle ou une classe d’équipotentielles. Les équipotentielles d’alimentation ne peuvent pas être analysées dans le cadre de l’intégrité du signal. Pour plus d’informations, consultez Règles de conception relatives à l’intégrité du signal dans le schéma ou Règles de conception relatives à l’intégrité du signal dans le PCB.
• Une règle de conception relative au stimulus du signal peut être configurée. Une règle de stimulus n’est nécessaire que si vous souhaitez remplacer le stimulus par défaut ; elle n’est donc généralement pas requise.
• L’empilage des couches du PCB doit être correctement configuré. L’analyseur d’intégrité du signal nécessite des plans d’alimentation continus. Les plans divisés ne sont pas pris en charge ; l’équipotentielle affectée au plan est donc utilisée. Si ces plans ne sont pas présents, leur présence est supposée ; il est donc nettement préférable de les ajouter et de les configurer correctement. L’épaisseur de toutes les couches, des noyaux et des préimprégnés doit également être correctement définie pour la carte. Utilisez la commande Design » Layer Stack Manager pour configurer l’empilage des couches dans l’éditeur de PCB. Lorsque l’analyse d’intégrité du signal est exécutée en mode schéma uniquement, une carte à deux couches avec deux plans internes est utilisée par défaut. Si vous avez besoin de davantage de contrôle, vous pouvez créer un PCB vierge dont l’empilage des couches est configuré. Consultez la page Définition de l’empilage des couches pour en savoir plus.

Ajout de modèles SI à l’aide de la boîte de dialogue d’affectation des modèles d’intégrité du signal

Le moyen le plus simple d’ajouter des modèles d’intégrité du signal à votre conception consiste à utiliser la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments.

1. Sélectionnez Tools » Signal Integrity dans les menus. Si vous commencez tout juste à utiliser l’analyse d’intégrité du signal sur un projet et que certains composants ne disposent pas de modèles d’intégrité du signal associés, la boîte de dialogue Errors or warnings found vous invitera à configurer les affectations de modèles à l’aide de la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments.

   
   La boîte de dialogue Errors or warnings found

   
   La boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments

   Autrement, si vous avez cliqué sur Continue et que le panneau Signal Integrity est visible, vous pouvez accéder à tout moment à la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments en cliquant sur le bouton Model Assignments du panneau. Notez que cette opération efface tous les résultats et relance leur calcul, car toute modification des affectations de modèles invalide les résultats existants.

   Si des modèles ont déjà été configurés pour tous les composants, la boîte de dialogue SI Setup Options s’affiche. Consultez Configuration des options de l’analyse SI pour plus d’informations.

2. Si vous cliquez sur Model Assignments dans la boîte de dialogue Errors or warnings found, la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments s’affiche.

À son ouverture, la boîte de dialogue Signal Integrity Models Assignment tente de déterminer, à partir des caractéristiques disponibles, le modèle d’intégrité du signal nécessaire pour chaque composant qui n’en possède pas. Tous les composants, y compris ceux pour lesquels des modèles sont déjà définis (ainsi que les informations sur ces modèles), sont affichés dans la boîte de dialogue Signal Integrity Models Assignment. Un état est attribué à chaque composant, comme décrit dans le tableau suivant.

Modification des modèles de composants à l’aide de la boîte de dialogue d’affectation des modèles d’intégrité du signal

1. Sélectionnez le composant dont vous souhaitez modifier le modèle.
2. Sélectionnez le type approprié. Il existe sept types de composants pour l’analyse d’intégrité du signal : résistance, condensateur, inductance, diode, transistor bipolaire (BJT), connecteur et circuit intégré. Le type de chaque composant peut être sélectionné dans la liste déroulante de la colonne Type ou dans le menu contextuel.
3. Définissez la valeur de la résistance, du condensateur ou de l’inductance. Si possible, la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments tentera de renseigner cette colonne avec la valeur correcte du composant, à partir de son champ de commentaire et de ses paramètres. Si cette valeur doit être modifiée (ou si elle est absente), faites-le à ce stade. Le cas particulier des réseaux de composants (tels que les réseaux de résistances) est traité dans une boîte de dialogue distincte, accessible en cliquant dans la colonne (consultez Ajout manuel de modèles d’intégrité du signal aux composants pour plus de détails).
4. Si le composant est un circuit intégré, le choix du type de technologie est important, car il détermine les caractéristiques des modèles de broches utilisés dans l’analyse. Ce type peut être sélectionné dans la liste déroulante de la colonne Value/Type ou dans le menu contextuel (Change Technology).
5. Enfin, il peut être nécessaire de spécifier davantage de détails que ne le permet la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments, notamment pour les modèles IBIS. Pour ce faire, sélectionnez Advanced dans le menu contextuel. Consultez Ajout manuel de modèles d’intégrité du signal aux composants pour plus de détails sur cette procédure.

Enregistrement des modèles

Une fois les modèles choisis pour tout ou partie des composants, les documents schématiques peuvent être mis à jour afin de conserver ces informations de manière permanente.

1. Cochez la colonne Update Schematic dans la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments pour tous les composants à mettre à jour. Cliquez ensuite sur le bouton Update Models in Schematic.
2. Tous les nouveaux modèles d’intégrité du signal (ou les modèles existants modifiés) de chaque composant sélectionné seront ajoutés aux documents schématiques. Ces documents devront ensuite être enregistrés.

Il n’est pas nécessaire d’enregistrer les modèles pour poursuivre l’analyse de l’intégrité du signal. Si les modèles ne sont pas enregistrés, l’analyse utilisera tous les modèles tels qu’ils sont actuellement configurés dans la boîte de dialogue Signal Integrity Model Assignments. Toutefois, lors de la prochaine utilisation de l’outil d’intégrité du signal, toutes les modifications auront été perdues.

Ajout manuel de modèles d’intégrité du signal aux composants

Pour ajouter un modèle d’intégrité du signal à un composant du schéma :

• Pour un composant placé dans l’éditeur de schémas : sélectionnez le composant et ouvrez le panneau Properties.
• Pour un composant en cours de modification dans l’éditeur de symboles schématiques : activez le composant souhaité en sélectionnant son entrée dans le panneau SCH Library et ouvrez le panneau Properties.

Cliquez sur le bouton Add dans la zone Parameters du panneau Properties, puis sélectionnez Signal Integrity. La boîte de dialogue Signal Integrity Model s’ouvre.

Configurez votre modèle et cliquez sur OK.

Configuration des composants passifs

Lors de la configuration de composants tels que les résistances et les condensateurs, il suffit généralement de saisir un type et une valeur. La valeur peut être saisie dans le champ Value et définie comme paramètre pour l’ensemble du composant.

Les composants tels que les réseaux de résistances sont également pris en charge. Pour les configurer, sélectionnez le type de composant, puis cliquez sur le bouton Setup Part Array dans la boîte de dialogue Signal Integrity Model. La boîte de dialogue Part Array Editor permet de configurer les connexions entre les broches ainsi que la valeur ou le modèle de ces connexions.

La boîte de dialogue Part Array Editor

Configuration d’un circuit intégré

Plusieurs possibilités s’offrent à vous pour configurer un modèle de type circuit intégré.

• Après avoir sélectionné le type (IC), il suffit de sélectionner un type de technologie. Ainsi, lors de la simulation de ce composant, les modèles de broches adaptés à cette technologie seront utilisés. La liste complète des technologies disponibles figure dans la section dépliable ci-dessous.

  Types de technologies disponibles

  Type de technologie	Description
  ABT	Technologie CMOS bipolaire avancée
  AC	CMOS avancé
  ACT	CMOS avancé avec entrées TTL
  AHC	CMOS avancé haute vitesse
  AHC_50	CMOS avancé haute vitesse 5,0 V
  AHCT	CMOS avancé haute vitesse avec entrées TTL
  AHCT_50	CMOS avancé haute vitesse 5,0 V avec entrées TTL
  ALS	Schottky avancé basse consommation
  ALVC	CMOS avancé basse tension
  AS	Schottky avancé
  BCT	Technologie CMOS bipolaire
  BTL	Logique d’émetteur-récepteur de fond de panier/Futurebus+
  CMOS	CMOS
  F	FAST
  FCT	Technologie CMOS FAST
  GTL	Logique d’émetteur-récepteur Gunning
  GTL_LVT	Logique d’émetteur-récepteur Gunning basse tension
  HC	CMOS haute vitesse
  HCT	CMOS haute vitesse avec entrées TTL
  HLL	CMOS haute vitesse, basse consommation et basse tension
  LS	Schottky basse consommation
  LV	CMOS basse tension haute vitesse
  LVC	CMOS basse tension
  LVT	Technologie BiCMOS basse tension
  S	Schottky
  STD_TTL	TTL standard
  TTL	TTL
• Si un contrôle plus précis est nécessaire, il est possible d’affecter des technologies ou des modèles de broches spécifiques à chaque broche. Pour ce faire, utilisez les listes déroulantes associées aux broches dans la liste située au bas de la boîte de dialogue Signal Integrity Model. Notez que toute modification effectuée ici prévaudra sur la technologie de base du composant.

Importation de fichiers IBIS

Une autre option importante est la possibilité d’importer des fichiers IBIS.

1. Pour utiliser un fichier IBIS (Input/Output Buffer Information) afin de spécifier les caractéristiques d’entrée et de sortie d’un modèle de circuit intégré, cliquez sur le bouton Import IBIS dans la boîte de dialogue Signal Integrity Model. Sélectionnez le fichier IBIS dans la boîte de dialogue Open IBIS File et cliquez sur Open. La boîte de dialogue IBIS Converter s’affiche.

   
   La boîte de dialogue IBIS Converter

2. Sélectionnez le composant souhaité dans le fichier IBIS. Altium Designer lira le fichier IBIS et importera ses modèles de broches dans la bibliothèque des modèles de broches installés. Si un modèle en double est détecté, il vous sera demandé si vous souhaitez remplacer le modèle existant. En outre, le modèle de broche approprié sera affecté à chaque broche du composant, conformément aux spécifications du fichier IBIS.
3. Un rapport sera automatiquement généré pour indiquer les broches dont l’affectation a réussi et celles pour lesquelles elle a échoué. Vous pouvez personnaliser davantage la configuration en sélectionnant manuellement les modèles des broches concernées, comme décrit ci-dessus.
4. Cliquez sur OK pour terminer l’importation des informations IBIS et revenir à la boîte de dialogue Signal Integrity Model.

Modification des modèles de broches

Il est possible d’ajouter un modèle de broche ou de modifier un modèle existant en spécifiant diverses caractéristiques électriques de cette broche. Notez que cette possibilité est également offerte pour d’autres types de composants, tels que les transistors bipolaires (BJT), les connecteurs et les diodes.

1. Pour modifier les modèles de broches, cliquez sur le bouton Add/Edit Model dans la boîte de dialogue Signal Integrity Model, si ce bouton est disponible pour le type concerné. La boîte de dialogue Pin Model Editor s’affiche.

   
   La boîte de dialogue Pin Model Editor

2. Cliquez sur New dans la liste déroulante de Model Name.
3. Effectuez les modifications nécessaires et cliquez sur OK.
4. S’il s’agit d’un nouveau modèle de broche, celui-ci pourra désormais être sélectionné pour les broches de ce composant et d’autres composants.

Utilisation de l’éditeur d’implémentation de modèles IBIS

Pour prendre en charge les outils tiers qui nécessitent des modèles IBIS dédiés pour leurs simulations d’intégrité du signal et ne peuvent pas utiliser le format de modèle d’intégrité du signal propre à Altium Designer (appelé SI Macro Models), Altium Designer intègre un éditeur d’implémentation de modèles IBIS dédié, qui permet d’associer le modèle IBIS au composant du schéma. Vous pouvez donc :

• Importer les modèles de broches IBIS dans les broches du composant lors de l’analyse de l’intégrité du signal (pour les enregistrer en tant que SI Macro Models d’Altium Designer), comme décrit ci-dessus (voir Importation de fichiers IBIS), ou
• Associer le modèle IBIS au composant du schéma, comme décrit ci-dessous.

Pour ajouter un modèle IBIS à un composant du schéma :

• Pour un composant placé dans l’éditeur de schémas – sélectionnez le composant et ouvrez le panneau Properties.
• Pour un composant en cours de modification dans l’éditeur de symboles schématiques – activez le composant souhaité en sélectionnant son entrée dans le panneau SCH Library et ouvrez le panneau Properties.

Cliquez sur le bouton Add dans la zone Parameters du panneau Properties, puis sélectionnez Ibis Model. La boîte de dialogue IBIS Model s’ouvre.

Modèle IBIS

Indiquez le nom du modèle – exactement tel qu’il apparaît dans le fichier .ibs – et donnez au lien vers le modèle un nom explicite, décrivant par exemple ce que représente l’implémentation dans ce domaine.

Vous pouvez également, notamment si vous n’êtes pas sûr du nom, utiliser le bouton Browse pour accéder à la boîte de dialogue Browse Libraries. Cette boîte de dialogue permet de rechercher des fichiers de modèles IBIS dans toutes les bibliothèques actuellement disponibles. Utilisez la fonction Find de cette boîte de dialogue si les fichiers de modèles requis ne font pas partie des bibliothèques actuellement disponibles.

Indiquez directement le nom du modèle ou recherchez-le.

La correspondance entre les broches du composant du schéma et celles du modèle IBIS est définie dans la boîte de dialogue Model Map, accessible en cliquant sur le bouton Pin Map.

Vérifiez la correspondance entre les broches du composant et celles du modèle dans la boîte de dialogue Correspondance du modèle.

Emplacement du fichier IBIS

Les options de cette zone de la boîte de dialogue IBIS Model permettent de préciser comment le logiciel doit localiser le modèle, à condition que le nom du modèle soit défini :

• Any – toutes les bibliothèques disponibles (bibliothèques du projet, bibliothèques installées et bibliothèques trouvées dans les chemins de recherche définis) sont utilisées pour rechercher le modèle.
• File name – saisissez le nom complet du fichier contenant le modèle (par exemple, lv640f63.ibs). Toutes les bibliothèques disponibles sont utilisées pour rechercher le modèle. Si le modèle n’y est pas trouvé, le chemin par défaut des bibliothèques (le champ Library Path de la page System – Default Locations de la boîte de dialogue Preferences) est examiné pour déterminer si le fichier nommé s’y trouve.
• File path – saisissez le chemin et le nom complets du fichier. Cliquez sur le bouton Choose pour rechercher le fichier. Cette option permet toujours de trouver le modèle, car elle est explicite (à condition, bien sûr, que le fichier reste dans ce répertoire !).
• Integrated/Database Library – après le placement, si le composant provient d’une bibliothèque intégrée ou d’une bibliothèque de base de données, le modèle peut être récupéré directement depuis cette même bibliothèque, à condition qu’elle fasse partie des bibliothèques disponibles.

Si le modèle est localisé, son emplacement est indiqué.

Indiquez comment trouver le modèle IBIS.

Modèles de broches

Cette zone de la boîte de dialogue présente une liste en lecture seule des modèles de broches définis pour le modèle IBIS choisi. Vous pouvez toutefois modifier Model Type pour remplacer la valeur par défaut Typical Case par Strong Case ou Weak Case, respectivement.

Modèles de broches du modèle IBIS choisi.

Sélecteurs de modèles

La zone Model Selectors de la boîte de dialogue est renseignée si le modèle IBIS choisi contient des sélecteurs de modèles. Vous pouvez ainsi choisir le modèle à utiliser (par exemple, une broche peut disposer de modèles pour différents niveaux de tension : 3,3 V, 5 V, etc.).

Exemple de modèle IBIS comportant des sélecteurs de modèles.

Règles de conception relatives à l’intégrité du signal dans le schéma

Les règles de conception relatives à l’intégrité du signal propres au PCB peuvent être définies dans le schéma en les ajoutant en tant que paramètres.

Règle de conception des nets d’alimentation

Pour l’analyse de l’intégrité du signal, une règle PCB doit être ajoutée afin d’identifier les nets d’alimentation et leur tension à l’aide de la directive Parameter Set. Pour ajouter la règle de conception des nets d’alimentation dans le schéma :

1. Placez la directive Parameter Set (Place » Directive » Parameter Set) sur le net approprié.
2. Lorsque la directive placée est sélectionnée, cliquez sur le bouton Add dans la zone Parameters du panneau Properties, puis sélectionnez Rule dans le menu déroulant.
3. La boîte de dialogue Choose Design Rule Type s’ouvre et permet de choisir le type de règle. Faites défiler la liste jusqu’aux règles Signal Integrity, sélectionnez Supply Nets, puis cliquez sur OK.
4. La boîte de dialogue Edit PCB Rule (From Schematic) - Supply Nets s’affiche. Saisissez la tension de ce net d’alimentation, puis cliquez sur OK. La règle apparaît dans le panneau Properties.

Les règles de conception relatives à l’intégrité du signal peuvent être ajoutées directement dans les schémas à l’aide des directives Parameter Set.

Après le transfert de la conception vers le routage PCB, la règle est ajoutée aux règles de conception du PCB (consultables et modifiables dans l’éditeur PCB depuis la boîte de dialogue PCB Rules and Constraints Editor, accessible à l’aide de la commande Design » Rules).

Notez que dans l’éditeur de schémas, la portée de la règle (l’ensemble des objets auxquels elle s’applique) est définie par l’emplacement où le paramètre est ajouté, par exemple sur un fil ou une broche. Dans l’éditeur PCB, la portée d’une règle est définie dans la règle elle-même.

Règle de conception de stimulus du signal

L’autre règle de conception pouvant être configurée depuis l’éditeur de schémas est la règle Signal Stimulus. Lorsque cette règle est exécutée, le stimulus est injecté sur chaque broche de sortie du net analysé. Cela nécessite une règle de conception dont la portée est « all » ; vous devez donc créer un paramètre de feuille pour cette règle. Si vous ne configurez pas cette règle, les options de règle par défaut sont utilisées.

1. Lorsqu’aucun objet n’est sélectionné dans la feuille de schéma, ouvrez le panneau Properties. Dans l’onglet Parameters du panneau, cliquez sur le bouton Add, puis sélectionnez Rule dans le menu déroulant.
2. La boîte de dialogue Choose Design Rule Type s’ouvre et permet de choisir le type de règle. Faites défiler la liste jusqu’aux règles Signal Integrity, sélectionnez Supply Nets, puis cliquez sur OK.
3. La boîte de dialogue Edit PCB Rule (From Schematic) - Signal Stimulus s’affiche. Choisissez le type de stimulus, le niveau initial et les paramètres temporels, puis cliquez sur OK. La règle apparaît dans le panneau Properties.

Une règle de conception relative à l’intégrité du signal peut être ajoutée en tant que paramètre de feuille de schéma.

Règles de conception relatives à l’intégrité du signal dans le PCB

Les paramètres d’intégrité du signal, tels que les dépassements positifs et négatifs, l’impédance et les exigences de pente du signal, peuvent être définis sous forme de règles de conception de PCB standard. Sélectionnez Design » Rules dans l’éditeur de PCB pour accéder à la boîte de dialogue PCB Rules and Constraints Editor, dans laquelle vous pouvez configurer ces règles. Vous pouvez également configurer ces règles à l’aide de paramètres dans l’éditeur de schémas ; elles apparaîtront dans la boîte de dialogue PCB Rules and Constraint Editor après le transfert de la conception vers le routage du PCB.

La boîte de dialogue PCB Rules and Constraint Editor lors de la consultation d’une règle de conception de dépassement positif sur front descendant (Overshoot - Falling Edge)

Ces règles ont deux fonctions. La première concerne l’exécution des vérifications DRC standard dans l’éditeur de PCB : la carte peut être vérifiée par rapport à ces règles à l’aide de l’analyse de dépistage standard. La seconde concerne l’utilisation du panneau Signal Integrity. Ces règles peuvent être configurées et activées en tant que tests, et le panneau affiche graphiquement les nets qui ont échoué aux différents tests.

Une fois la conception préparée, configurez et exécutez l’analyse d’intégrité du signal.