Instradamento di coppie differenziali

A colpo d'occhio

Questo articolo spiega come funziona lo sbroglio delle coppie differenziali in Altium Designer, perché è importante per l'integrità del segnale e come definire, trasferire, visualizzare e gestire le coppie differenziali lungo l'intero flusso di progettazione. Illustra gli obiettivi pratici della segnalazione differenziale, le principali considerazioni di sbroglio per l'adattamento delle lunghezze e il controllo dell'impedenza, nonché i due metodi di configurazione supportati: la finestra di dialogo PCB Rules and Constraints Editor e il Constraint Manager. Potrai così comprendere come vengono create e gestite le coppie differenziali, dall'acquisizione dello schema elettrico fino all'editor PCB. Se cerchi un percorso più chiaro per configurare e utilizzare le coppie differenziali in Altium Designer, questo articolo ti aiuterà a orientarti e a procedere con sicurezza.

- Scopri lo scopo fondamentale dello sbroglio delle coppie differenziali e le principali priorità che contribuiscono a preservare la qualità del segnale.
- Scopri come definire le coppie differenziali durante l'acquisizione del progetto, tramite direttive sullo schema elettrico e denominazione delle net oppure attraverso il Constraint Manager.
- Comprendi come le coppie differenziali vengono trasferite al PCB e gestite nell'editor PCB tramite la modalità Differential Pairs Editor.
Approfondisci con l'IA:

Explanatory diagram showing how differential signaling works

Un sistema di segnalazione differenziale è un sistema in cui un segnale viene trasmesso lungo una coppia di conduttori strettamente accoppiati: uno trasporta il segnale e l'altro una sua copia uguale e opposta. La segnalazione differenziale è stata sviluppata per gestire situazioni in cui la massa di riferimento logica della sorgente del segnale non poteva essere collegata adeguatamente alla massa di riferimento logica del carico. Un vantaggio della segnalazione differenziale è la sua intrinseca immunità al rumore elettrico di modo comune, la forma di interferenza più diffusa nei prodotti elettronici. Un altro vantaggio è la riduzione delle interferenze elettromagnetiche (EMI) generate dalla coppia di segnali.

Routing delle coppie differenziali sul PCB

Il routing delle coppie differenziali sul PCB è una tecnica di progettazione utilizzata per creare un sistema di trasmissione bilanciato in grado di trasportare segnali differenziali (uguali e opposti) attraverso un circuito stampato. In genere, questo routing differenziale si interfaccia con un sistema di trasmissione differenziale esterno, come un connettore e un cavo.

Example of differential routing on a PCB

È importante notare che, mentre il rapporto di accoppiamento ottenuto in un cavo differenziale a coppia intrecciata può superare il 99%, l'accoppiamento ottenuto nel routing delle coppie differenziali è in genere inferiore al 50%. Secondo l'attuale parere degli esperti, l'obiettivo del routing sul PCB non è semplicemente garantire una specifica impedenza differenziale, ma piuttosto assicurare che il segnale differenziale proveniente dal cablaggio esterno raggiunga il componente di destinazione in buone condizioni.

Secondo Lee Ritchey, noto esperto del settore nella progettazione di PCB ad alta velocità, una corretta segnalazione differenziale richiede di:

  • Impostare l'impedenza di ciascuna pista di segnale alla metà dell'impedenza differenziale del cavo in ingresso.

  • Terminare correttamente ciascuna delle due linee di segnale con la propria impedenza caratteristica all'estremità del ricevitore.

  • Assicurare che le due linee abbiano la stessa lunghezza, entro le tolleranze della famiglia logica e della frequenza del circuito utilizzate nel progetto. L'obiettivo principale deve essere preservare la temporizzazione; uniformare le lunghezze in modo da rispettare il budget di skew del progetto. Ad esempio, per USB 3.x la differenza di lunghezza non deve superare i 10 mil.

  • Sfruttare il vantaggio di instradare i due segnali affiancati per ottenere un routing di buona qualità con lunghezze uniformi. Se necessario, è accettabile separarli per aggirare gli ostacoli.

  • I cambi di layer sono accettabili purché vengano mantenute le impedenze dei segnali.

Per ulteriori informazioni, consultare l'articolo Differential Signaling Doesn't Require Differential Impedance, di Lee W. Ritchey, disponibile all'indirizzo https://speedingedge.com/home/related-articles/.

Definizione delle coppie differenziali durante l'acquisizione del progetto

L'approccio utilizzato per definire le coppie differenziali durante l'acquisizione del progetto dipende da come si intende implementare i vincoli del progetto. Altium Designer supporta due approcci. Il primo consiste nel definire i vincoli come regole di progettazione PCB, nell'editor PCB. Il secondo consiste nell' utilizzare Constraint Manager, un'interfaccia simile a un foglio di calcolo che consente di iniziare a definire molti dei vincoli durante l'acquisizione del progetto.

La scelta dell'approccio per definire i requisiti di progettazione – utilizzando Constraint Manager oppure definendoli come Design Rules – viene effettuata impostando l'opzione Constraint Management nella finestra di dialogo Create Project durante la creazione del progetto. Ulteriori informazioni sulla definizione dei requisiti di progettazione con Constraint Manager. In alternativa, ulteriori informazioni su definizione, ambito di applicazione e gestione delle regole di progettazione. È inoltre supportato il passaggio di un progetto basato su regole di progettazione a Constraint Manager, ma non il processo inverso.

Visualizzazione e gestione delle coppie differenziali sul PCB

PCB panel in Differential Pair Editor mode

Nell'editor PCB, le definizioni delle coppie differenziali vengono visualizzate e gestite nel pannello PCB in modalità Differential Pairs Editor.

In modalità Differential Pairs Editor, le tre aree principali del pannello vengono utilizzate per esaminare e gestire le coppie differenziali nel progetto PCB corrente:

  1. Differential Pair Classes – un elenco di tutte le classi di coppie differenziali attualmente definite per questa scheda. È selezionata la classe USB3_85. Fai doppio clic per modificare la classe oppure fai clic con il pulsante destro del mouse per definire una nuova classe. Le classi di coppie differenziali sono una funzionalità opzionale per la gestione del progetto.

  2. Differential Pairs – tutte le coppie differenziali appartenenti alla classe di coppie differenziali attualmente selezionata (nella prima area del pannello). Nell'immagine di esempio è selezionata la coppia differenziale USB3_D.

  3. Nets – le net costituenti (negativa e positiva) della coppia differenziale attualmente selezionata. Le net di questa coppia sono USB3_D_N e USB3_D_P. Gli indicatori - e + visualizzati accanto al nome della net di ciascun membro della coppia sono contrassegni di sistema che indicano se si tratta del membro positivo o negativo della coppia. Fai clic con il pulsante destro del mouse per scegliere quali colonne visualizzare in questa sezione del pannello (); di seguito è riportata una definizione di ciascuna colonna. 

Utilizzo delle coppie differenziali nel pannello PCB

Manually creating a new pair Per creare manualmente un nuovo oggetto coppia differenziale direttamente nell'editor PCB, fai clic sul pulsante Add nell'area Differential Pair del pannello PCB (). Si aprirà la finestra di dialogo Differential Pair (Differential Pair dialog, used in the PCB editor to define a differential pair): seleziona le net esistenti da usare come net positiva e negativa, assegna un nome alla coppia, quindi fai clic su OK. Nota che vengono elencate per la selezione solo le net disponibili; le net già definite come parte di una coppia differenziale esistente non vengono elencate.
Edit a pair definition Per modificare una coppia esistente, fai doppio clic sul nome nell'area Differential Pair del pannello PCB oppure selezionala e fai clic sul pulsante Edit ().
Delete a pair Per eliminare una coppia differenziale esistente, seleziona la relativa voce e fai clic sul pulsante Delete nel pannello ().
Creating pairs from the design nets Se stai associando net che seguono uno schema di denominazione coerente (ovvero con un prefisso comune e suffissi positivo/negativo coerenti, come TX0_P e TX0_N), puoi utilizzare la finestra di dialogo Create Differential Pairs From Nets (Differential Pair dialog, used in the PCB editor to define a differential pair). Fai clic sul pulsante Create From Nets nel pannello PCB (Differential Pair dialog, used in the PCB editor to define a differential pair) per aprire la finestra di dialogo. La finestra elencherà automaticamente tutte le net esistenti che soddisfano le impostazioni del filtro nella parte superiore. Configura le impostazioni del filtro e assegna la classe di coppie differenziali, se necessario. Per ogni coppia proposta non necessaria, deseleziona la casella di controllo Create.
Creating pairs using the wizard Facendo clic sul pulsante Rule Wizard () si avvia la procedura guidata Differential Pair Rule Wizard, descritta più avanti in questa pagina.
Create a differential pair class in the panel Per creare una nuova classe di coppie differenziali, fai clic con il pulsante destro del mouse nell'area Differential Pair Classes del pannello e seleziona Add Class dal menu contestuale (). Si aprirà la finestra di dialogo Edit<ObjectKind>Class, in cui puoi inserire un nome per la classe e aggiungere membri.
Edit a differential pair class Fai doppio clic su una classe esistente per aprire la finestra di dialogo Edit<ObjectKind>Class, in cui puoi modificarne il nome o aggiungere/rimuovere membri.
Manage classes in the Object Class Explorer Per controllare e modificare tutte le classi, comprese quelle di coppie differenziali, seleziona il comando Design » Classes per aprire la finestra di dialogo Object Class Explorer (). Scopri di più sulla definizione delle classi nell'editor PCB.

Vincoli di progettazione

In Altium Designer, le proprietà degli oggetti posizionati nel progetto sono controllate dai vincoli di progettazione. I vincoli vengono utilizzati sia per guidare gli strumenti di creazione, ad esempio definendo la larghezza delle piste e la distanza tra i membri di una coppia durante l'instradamento delle coppie differenziali, sia durante la verifica delle regole di progettazione, per confermare che gli oggetti posizionati soddisfino i requisiti di progetto.

Come accennato in precedenza, i vincoli di progettazione vengono definiti tramite Constraint Manager oppure come regole di progettazione PCB. Sebbene queste tecniche adottino approcci diversi per creare e gestire i vincoli, l'insieme dei vincoli disponibili è lo stesso in Constraint Manager e nelle regole PCB, così come l'approccio sottostante utilizzato per applicare il vincolo di progettazione agli oggetti interessati.

Dietro l'interfaccia utente, Altium Designer utilizza un motore di filtraggio per individuare gli oggetti a cui si applica un vincolo di progettazione, basato su un sistema di query. Il sistema di query identifica gli oggetti utilizzando funzioni di query, come IsComponent('U1') o InAnyDifferentialPair. Il processo di creazione di una query per individuare gli oggetti desiderati è chiamato setting the scope del vincolo di progettazione. In molti dei punti in cui si definisce l'ambito del vincolo, si sceglie un'opzione da un elenco a discesa, che l'editor PCB converte in una query appropriata. Per un vincolo più specifico, come all nets (except pairs) under this BGA, occorre costruire la query utilizzando funzioni di query appropriate, ad esempio WithinRoom('RoomDefinition_BGA') and Not InAnyDifferentialPair. 

In un progetto basato su regole, è possibile esaminare la query di qualsiasi vincolo impostando l'ambito Object Matches del vincolo su Custom Query (in PCB Rules and Constraint Editor), come mostrato nella terza diapositiva qui sotto. In un progetto basato su Constraint Manager-, aprire Constraint Manager dall'editor PCB e passare a All Rules per visualizzare la query alla base di un vincolo ().

Per semplificare la trattazione, nel resto di questa pagina verrà utilizzato il termine vincolo (anziché regola). Le immagini del software mostreranno sia Constraint Manager sia PCB Rules and Constraints Editor, con un'immagine di entrambi quando l'approccio dell'interfaccia utente è molto diverso.

In Constraint Manager, i vincoli vengono definiti in un'interfaccia simile a un foglio di calcolo; facendo clic in una colonna, i dettagli del vincolo vengono visualizzati in basso. 

Nell'approccio basato sulle regole di progettazione, le opzioni più comuni per la definizione dell'ambito vengono impostate tramite elenchi a discesa. A ogni elenco a discesa corrisponde una query creata automaticamente; in PCB Rules and Constraint Editor è possibile impostare l'ambito su Custom Query per visualizzare la query.

Sia in Constraint Manager sia nell'approccio basato sulle regole di progettazione, gli ambiti dei vincoli più complessi richiedono la scrittura di una query. La regola di progettazione mostrata come esempio vincola l'instradamento delle coppie differenziali: tutte le coppie differenziali della classe 100R_FPGA che si trovano all'interno della room RoomDefinition_BGA devono essere instradate utilizzando il profilo di impedenza D100(BGA).

 

Ulteriori informazioni sul linguaggio di query.

Impostazione dell'ambito del vincolo di progettazione

L'ambito della regola di progettazione definisce l'insieme di oggetti a cui si desidera applicare la regola. Poiché una coppia differenziale è un oggetto, è possibile utilizzare query come quelle degli esempi seguenti:

Parole chiave delle query per individuare le coppie differenziali

InAnyDifferentialPair Verifica se l'oggetto appartiene a una qualsiasi coppia differenziale.
InDifferentialPair('D_V_TX1') Individua entrambe le net della coppia differenziale denominata D_V_TX1.
InDifferentialPairClass('ROCKET_IO_LINES') Individua tutte le net di tutte le coppie appartenenti alla classe di coppie differenziali denominata ROCKET_IO_LINES.
(IsDifferentialPair And (Name = 'D_V_TX1')) Individua l'oggetto coppia differenziale denominato D_V_TX1.
(IsDifferentialPair And (Name Like 'D*')) Individua tutti gli oggetti coppia differenziale il cui nome inizia con la lettera D.

Ulteriori informazioni sulle funzioni di query PCB disponibili.

Vincolo di instradamento delle coppie differenziali

Gli obiettivi principali dell'instradamento di una coppia differenziale sono instradare ciascuna net della coppia con la larghezza preferita, mantenendo al contempo la distanza preferita tra le due. Le immagini di esempio qui sotto mostrano questa configurazione per tutte le coppie differenziali: la prima utilizza Constraint Manager, la seconda PCB Rules and Constraints Editor. La larghezza e la distanza sono definite come valori numerici. In alternativa, è possibile definire un profilo di impedenza per coppie differenziali in Layer Stack Manager e selezionarlo nel vincolo, come mostrato di seguito. Questa pagina include un riepilogo degli elementi principali del vincolo; utilizzare il collegamento qui sotto per maggiori dettagli.

Impostazione dei vincoli per l'instradamento delle coppie differenziali. In questo esempio è stato selezionato il file PCB di destinazione DifferentialPair_CM.PCBDOC ed è stato selezionato anche il profilo di impedenza D100(D100) definito in quel PCB. In questo modo vengono configurate automaticamente la larghezza e la distanza preferite per l'instradamento.

Se si utilizza l'approccio basato sulle regole di progettazione, viene configurato il vincolo Differential Pair Routing. È stata inoltre abilitata l'opzione per utilizzare un profilo di impedenza definito ed è stato selezionato il profilo D100(D100).

 

Definizione dei vincoli di una coppia differenziale

Measurement units Per impostazione predefinita vengono utilizzate le unità della scheda; utilizzare la scorciatoia Ctrl+Q per passare dal sistema imperiale a quello metrico e viceversa nella finestra di dialogo o di modifica attualmente visualizzata. In Constraint Manager, le unità possono essere cambiate anche tramite il menu Tools.
Routing width Inserire le larghezze minima, preferita e massima come valori numerici. Utilizzare la scorciatoia 3 per passare da un'impostazione all'altra durante l'instradamento interattivo delle coppie differenziali; lo stato corrente viene riportato nella barra di stato e nel display a sovrimpressione. 
Gap between nets in the pair Inserire le distanze minima, preferita e massima come valori numerici. Utilizzare la scorciatoia Shift+6 per passare da un'impostazione all'altra durante l'instradamento interattivo delle coppie differenziali; lo stato corrente viene riportato nella barra di stato e nel display a sovrimpressione. 
How the Gap is checked Il valore della distanza preferita viene utilizzato dallo strumento di instradamento interattivo delle coppie differenziali durante il posizionamento dei segmenti di pista. Tuttavia, la distanza tra gli oggetti elettrici all viene verificata dal vincolo di distanza di isolamento applicabile. Nella finestra di dialogo Design Rules questo viene configurato come un vincolo di progettazione separato (). In Constraint Manager la distanza di isolamento può essere definita nella stessa griglia delle proprietà di instradamento delle coppie differenziali ().
Settings based on an Impedance profile 

Questo approccio richiede che il profilo di impedenza sia stato configurato in Layer Stack Manager. Se sono stati definiti profili di impedenza, è possibile selezionare il profilo in Constraint Manager (prima immagine sopra) o nella finestra di dialogo delle regole (seconda immagine sopra). Ulteriori informazioni sulla configurazione di un profilo di impedenza.

Ulteriori informazioni sul vincolo di instradamento delle coppie differenziali.

Sbroglio di una coppia differenziale

Le coppie differenziali vengono sbrogliate come coppia, ovvero le due net vengono sbrogliate contemporaneamente. Per sbrogliare una coppia differenziale, seleziona Interactive Differential Pair Routing dal menu Route o da Active Bar. Ti verrà richiesto di selezionare una delle net della coppia; fai clic su una delle due net per iniziare lo sbroglio. Non importa se viene selezionata la pista positiva o negativa della coppia, poiché il sistema selezionerà automaticamente anche l'altra pista. Il video seguente mostra una semplice dimostrazione dello sbroglio di coppie differenziali.

Durante lo sbroglio di coppie differenziali, puoi eseguire le seguenti funzioni:

 
 
 
 
 

Sbroglio di una coppia differenziale

Configuring the router

Per modificare le impostazioni di sbroglio interattivo delle coppie differenziali durante lo sbroglio, premi Tab per visualizzare il pannello Properties. Lo sbroglio verrà sospeso e il cursore verrà svincolato dallo sbroglio; a questo punto sarà possibile modificare le opzioni nel pannello. Fai clic sul pulsante  per tornare allo sbroglio oppure premi Esc. Il pannello Properties comprende quattro sezioni; utilizza questi collegamenti per saperne di più su: Informazioni sulla coppia differenziale, Proprietà, Opzioni di sbroglio interattivo e Regole.

How the routing reacts to existing objects

Questo è determinato dall'impostazione corrente di Conflict Resolution Mode (Aggira, Spingi, Affianca e spingi, Arresta al primo ostacolo, Ignora ostacoli). La modalità corrente di risoluzione dei conflitti è visualizzata nella barra di stato (), nel display heads-up () e nel pannello Properties durante lo sbroglio o lo scorrimento. Premi Shift+R per scorrere le modalità di risoluzione dei conflitti disponibili per lo sbroglio.

Scopri di più sulla modalità di risoluzione dei conflitti durante lo sbroglio interattivo.

The shape of the corners

Durante lo sbroglio interattivo delle coppie differenziali, la forma assunta dalle piste e dagli archi che creano un angolo viene chiamata corner style. Gli angoli diagonali sono i più comuni, ma anche quelli curvi (creati posizionando archi) sono molto utilizzati. Sono disponibili 5 stili di angolo, 4 dei quali dispongono anche di sottomodalità per la direzione dell'angolo.

  • Premi Shift+Spacebar durante lo sbroglio per scorrere gli stili di angolo; lo stile corrente è visualizzato nella barra di stato () e nel display heads-up.

  • In alternativa, premi Tab per aprire il pannello Properties e modificare lo stile di angolo al suo interno ().

  • Premi Spacebar per invertire la direzione dell'angolo.

  • Quando sbrogli una coppia utilizzando lo stile di angolo any angle, tieni premuto Shift per sbrogliare la coppia differenziale usando archi tangenti. In questo modo i percorsi si adattano alle curve esistenti.

  • Nelle modalità arc in corner, premi il tasto , per ridurre il raggio massimo dell'arco e il tasto . per aumentarlo (tieni premuto Shift per accelerare di 10 volte). La dimensione dell'arco può essere modificata anche in modo interattivo spostando il cursore. L'impostazione definisce il raggio massimo consentito per l'arco, visualizzato nella barra di stato durante lo sbroglio.

Controlling the routing width and pair gap 

Durante lo sbroglio interattivo delle coppie differenziali:

  • Premi 3 per scorrere le larghezze di sbroglio disponibili (User Choice, Rule Min, Rule Preferred, Rule Max). La scelta corrente è visualizzata nella barra di stato e nel display heads-up.

  • Premi Shift+6 per scorrere le distanze disponibili (User Choice, Rule Min, Rule Preferred, Rule Max). La scelta corrente è visualizzata nella barra di stato e nel display heads-up.

Placing the hatched track segments Fai clic con il pulsante sinistro del mouse per posizionare tutti i segmenti di pista/arco proposti (tratteggiati).
Unwind the placed routing Premi il tasto Backspace per rimuovere l'ultimo vertice posizionato.
Switch layers and insert a via pair

Per cambiare layer durante lo sbroglio, usa la combinazione di tasti Ctrl+Shift+Wheel Scroll (oppure premi il tasto * sul tastierino numerico), quindi ( ):

  • Premi 4 per scorrere le dimensioni disponibili dei via (nel piano X-Y), tra User Choice, Rule Min, Rule Preferred, Rule Max. La scelta corrente viene visualizzata nella barra di stato e nel display Heads-up.

  • Premi 5 per passare tra le configurazioni dei via staggered e perpendicular durante un cambio di layer oppure, in alternativa, sposta il cursore per cambiare configurazione.

  • Premi 6 per scorrere i possibili stack di via (estensione dei via nel piano Z), oppure premi 8 per visualizzare un elenco da cui scegliere (scopri di più su come controllare i via posizionati durante lo sbroglio interattivo).

Displaying the available clearance Ti chiedi perché le piste non riescano a passare attraverso quello spazio? Per verificarlo, premi Ctrl+W durante lo sbroglio per attivare la visualizzazione dinamica dei limiti di isolamento. L'area interdetta, definita dagli oggetti esistenti e dalla regola di isolamento applicabile, viene visualizzata sotto forma di poligoni ombreggiati (). Premi Ctrl+W per disattivare nuovamente la funzione.
Panel – Differential Pair Information

Mostra il nome della coppia differenziale in fase di sbroglio e la relativa classe (se la coppia appartiene a una classe). Visualizza inoltre la lunghezza del segnale e il ritardo di ciascuna net della coppia; queste informazioni vengono aggiornate a ogni clic durante lo sbroglio. I testi blu nel pannello sono collegamenti; premi Tab per accedere al pannello durante lo sbroglio ().

Scopri di più sulle informazioni del pannello relative alla coppia differenziale.

Panel – Properties

Durante lo sbroglio di una coppia differenziale, le proprietà degli oggetti di sbroglio possono essere modificate nella sezione Routing Properties del pannello Properties.

Scopri di più sulle informazioni del pannello Properties relative alla coppia differenziale.

Panel – Interactive Routing Options

 

Scopri di più sulle informazioni del pannello Routing Options relative alla coppia differenziale.

Panel – Rules

Visualizza i vincoli di progettazione Routing Width e Routing Via Style applicabili alla coppia in fase di sbroglio ().

Scopri di più sulle informazioni del pannello Rules relative alla coppia differenziale.

Get help on shortcuts Premi Shift+F1 per visualizzare tutte le scorciatoie disponibili per il comando attivo.

Improving the Quality of the Routing

L'editor PCB include potenti strumenti per migliorare la qualità dello sbroglio esistente. Questi strumenti sono noti come Glossing e Retracing e sono entrambi disponibili nel menu Route.

  • Gloss - si concentra sul miglioramento della geometria delle piste, cercando di ridurre il numero di angoli e di accorciare la lunghezza complessiva del percorso. Gloss mantiene la larghezza esistente delle piste e la distanza tra le piste della coppia differenziale. Il Glossing rispetta l'impostazione corrente di Gloss Effort (Routed) configurata nella pagina PCB - Interactive Routing della finestra di dialogo Preferences.

    Scopri di più sul glossing durante lo sbroglio.

  • Retrace - presuppone che la geometria complessiva sia soddisfacente e si concentra invece sulla verifica della conformità dello sbroglio alle regole di progettazione. Mentre Gloss mantiene la larghezza esistente delle piste e la distanza tra le piste della coppia, Retrace le modifica impostandole sui valori preferiti. Retrace è uno strumento eccellente quando una regola di progettazione Differential Pair Routing è stata modificata e tale modifica deve essere applicata allo sbroglio esistente.

    Scopri di più su glossing e retracing dei percorsi esistenti.

  • Lo strumento Interactive Differential Pair Routing attribuisce un'elevata priorità all'accoppiamento delle piste della coppia, quindi le regole di progettazione SMD To Corner e SMD Entry potrebbero non funzionare come previsto. Se è necessario rispettare rigorosamente queste regole durante lo sbroglio di una coppia differenziale, usa lo strumento Quick Differential Pair Routing.

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    Le limitazioni attuali dello sbroglio delle coppie differenziali ad angolo libero sono:

    • Lo sbroglio che attraversa il confine di una room in cui cambiano i vincoli di progettazione non è attualmente supportato. Lo sbroglio proseguirà applicando gli stessi vincoli.

    • Il vincolo di progettazione SMD Entry non è attualmente supportato.

  • La rimozione automatica dei loop nelle coppie differenziali ad angolo libero è supportata. Questa funzione è in Open Beta ed è disponibile quando l'opzione Legacy.PCB.Routing.LoopRemoval è disabilitata nella finestra di dialogo Advanced Settings.

Modifica interattiva dello sbroglio delle coppie differenziali

Durante lo sbroglio sarà spesso necessario modificare parte dei percorsi esistenti. È possibile modificarli con un approccio simile al disegno tecnico, facendo clic e trascinando un segmento di pista o un via: questa operazione è chiamata interactive sliding. Per riconoscere gli elementi della coppia durante lo scorrimento, viene utilizzato il concetto di coupling. I controlli dello scorrimento interattivo vengono visualizzati nel pannello Properties durante lo scorrimento (). Durante questa operazione, il motore di sbroglio interattivo tenterà di mantenere la qualità dello sbroglio, rispettando i vincoli di progetto applicabili. Le principali funzionalità che influiscono sul processo di scorrimento includono: routing conflict resolution mode (risposta agli ostacoli), gloss strength (impegno dedicato all'ottimizzazione dei risultati) e hugging (aderenza dei percorsi agli ostacoli e modalità di formazione degli angoli).

A volte è più semplice sbrogliare nuovamente il percorso della coppia differenziale. Il motore di sbroglio interattivo supporta questa operazione tramite una funzionalità chiamata Loop Removal. Questa funzionalità monitora il processo di sbroglio interattivo e, se rileva che è stato tracciato un nuovo percorso parallelo a uno esistente, rimuove automaticamente i vecchi segmenti ridondanti. Per sbrogliare nuovamente il percorso di una coppia differenziale, selezionare il comando Route » Interactive Differential Pair Routing, fare clic in un punto qualsiasi del percorso esistente e tracciare il nuovo percorso, quindi ricongiungersi al percorso esistente nel punto desiderato. Il software identifica il loop creato tra il vecchio e il nuovo percorso; quando si fa clic con il pulsante destro del mouse o si preme Esc per terminare lo sbroglio, i segmenti ridondanti vengono rimossi automaticamente, inclusi eventuali via ridondanti.

Modificare lo sbroglio esistente della coppia differenziale combinando il tracciamento di nuovi percorsi e lo scorrimento.

Modifica dello sbroglio delle coppie differenziali

Sliding (dragging) the pair

Fai clic e tieni premuto su un segmento di pista di una delle net della coppia, quindi muovi il mouse per iniziare a far scorrere il routing della coppia ( ). Il modo in cui il router interattivo modifica il routing durante il movimento del cursore dipende dalle impostazioni correnti delle proprietà nel pannello Properties (); premi il tasto Tab per sospendere lo scorrimento e modificare le impostazioni nel pannello. Le opzioni di scorrimento devono essere adatte allo stile di routing utilizzato sulla scheda: ad esempio,  Hugging Style deve essere 45 Degree se il routing presenta angoli diagonali. Premi i tasti di scelta rapida Shift+Spacebar per passare da una modalità Hugging Style all'altra durante lo scorrimento.

Per riconoscere gli elementi di una coppia differenziale, viene utilizzato il concetto di coupling. Quando il software riconosce oggetti appartenenti a una coppia differenziale, tenta di trascinare la pista o il via corrispondente della coppia se l'opzione Keep Coupled è abilitata nel pannello Properties durante lo scorrimento interattivo () o il trascinamento interattivo dei via ().

Per confermare che gli oggetti corrispondenti siano accoppiati, il software verifica che:

  • Per le coppie di via: appartengano alla coppia e si trovino a una distanza inferiore a 2 * Preferred Gap

  • Per le coppie di piste: appartengano alla coppia, si trovino sullo stesso layer e siano separati da una distanza non superiore a Preferred Gap

What you snap to during sliding

Il routing che stai facendo scorrere non si aggancia soltanto alla griglia di aggancio corrente, ma può anche agganciarsi ad altri oggetti in base alle impostazioni di aggancio agli oggetti, all'impostazione di aggancio ai layer e all'abilitazione delle impostazioni di aggancio alle guide e agli assi. Premi Ctrl+E per modificare queste impostazioni durante lo scorrimento. Per disattivare temporaneamente l'aggancio durante lo scorrimento interattivo, tieni premuto il tasto Ctrl.

Scopri di più sul comportamento di aggancio del cursore.

How the sliding routes are glossed

La misura in cui le piste in movimento vengono rimodellate durante lo scorrimento è controllata dall'impostazione corrente Gloss Effort (Routed); premi i tasti di scelta rapida Ctrl+Shift+G per passare da una modalità all'altra durante lo scorrimento. Tieni presente che durante lo scorrimento interattivo il livello di ottimizzazione viene automaticamente ridotto a Weak, per evitare che il motore di ottimizzazione ostacoli il progettista nei suoi tentativi di riposizionare il routing. Se il routing continua a non scorrere come desideri, prova a impostare Gloss Effort (Routed) su Off.

Scopri di più sulle impostazioni del livello di ottimizzazione del routing.

How the sliding route responds to existing objects

Durante lo scorrimento viene applicata una delle modalità Routing Conflict Resolution (Ignora, Spingi, Aggira e spingi) (). Premi Shift+R per passare da una modalità all'altra mentre trascini un segmento di pista.

Scopri di più sulle impostazioni della modalità di risoluzione dei conflitti.

How neighboring routes are impacted

L'impatto delle piste in movimento sul routing adiacente è controllato dall'impostazione corrente Gloss Effort (Neighbor) (); premi Tab durante lo scorrimento per modificare l'impostazione.

Scopri di più sulle impostazioni del livello di ottimizzazione del routing adiacente.

Hugging - how glossing wraps around other objects and forms corners

Il modo in cui il motore di ottimizzazione fa passare il routing attorno agli altri oggetti e ne forma gli angoli è definito hugging. Le impostazioni disponibili per lo stile di aggiramento includono:

  • 45 Degree – utilizza sempre segmenti rettilinei ortogonali/diagonali per creare gli angoli (usa questa modalità per il comportamento di routing ortogonale/diagonale tradizionale).

  • Mixed – utilizza segmenti di pista rettilinei quando gli oggetti contro cui vengono spostate o spinte le piste sono rettilinei e archi quando sono curvi.

  • Rounded – utilizza archi in ogni vertice sottoposto a ottimizzazione. Usa questa modalità per il routing a serpentina e per utilizzare archi e percorsi con angoli arbitrari durante l'ottimizzazione (sia nel routing interattivo sia nell'ottimizzazione manuale).

Scopri di più sulle impostazioni dello stile di aggiramento.

Controlling Loop Removal

Quando esegui nuovamente il routing di una coppia esistente, viene applicata la rimozione dei loop. La rimozione dei loop è attiva per impostazione predefinita () e viene applicata a tutte le net. Può essere attivata e disattivata come funzionalità () oppure disabilitata selettivamente per le singole net, se necessario (scopri di più). Una funzionalità che opera insieme alla rimozione dei loop è Automatically Terminate Routing, anch'essa attiva per impostazione predefinita (). Questa funzionalità termina automaticamente il nuovo routing della coppia quando il punto del clic successivo si trova sul percorso esistente. Con questa funzionalità abilitata, può risultare difficile eseguire nuovamente il routing lungo un percorso che segue da vicino quello esistente. In questo caso, disabilita temporaneamente l'opzione Automatically Terminate Routing.

Scopri di più sulle impostazioni di rimozione dei loop.

Scorrimento di un angolo del routing

Il motore di scorrimento interattivo include algoritmi specifici per il trascinamento di un vertice (angolo).

  • L'opzione Vertex Action (Finestra di dialogo Preferenze Pannello Proprietà dello scorrimento interattivo) controlla il modo in cui il motore di scorrimento interattivo rimodella l'angolo durante il trascinamento. Premi Spacebar per passare da una modalità all'altra mentre trascini un vertice.

  • Per convertire un angolo di 90 gradi in un percorso a 45 gradi, inizia a trascinare il vertice dell'angolo con l'impostazione Vertex Action in modalità Deform.

Scopri di più sulle impostazioni dell'azione sul vertice.

Scopri di più sulla modifica del routing esistente.

Regolazione della lunghezza delle coppie differenziali e modifica delle serpentine

La regolazione della lunghezza delle coppie differenziali comprende due aspetti: regolare le lunghezze di ciascuna coppia di un insieme in modo che tutte le coppie abbiano la stessa lunghezza, quindi regolare la lunghezza della net più corta all'interno di ogni coppia, un processo definito phase matching. 

Per regolare la lunghezza delle coppie differenziali, crea i seguenti vincoli da applicare all'insieme di coppie differenziali:

  • Un matched lengths constraint che definisca i requisiti di corrispondenza delle lunghezze between pairs. Per confrontare la lunghezza di una coppia con quella di un'altra, abilita l'opzione Group Matched Lengths.

  • Un secondo matched lengths constraint che definisca i requisiti di corrispondenza delle lunghezze within-pair. Per confrontare la lunghezza di un elemento della coppia con quella dell'altro, abilita l'opzione Within Differential Pair Length nel vincolo.

Dimostrazione della regolazione delle lunghezze delle coppie e, successivamente, delle lunghezze all'interno di ciascuna coppia.

Il video mostra come regolare le lunghezze delle coppie rispetto ad altre coppie (in base alle lunghezze degli xSignal) aggiungendo serpentine di compensazione della lunghezza. La lunghezza dell'elemento più corto di ciascuna coppia viene quindi regolata rispetto a quella dell'elemento più lungo della stessa coppia. Il video mostra poi come spostare e rimodellare le coppie in modo interattivo, come eliminare una serpentina di compensazione e come modellarne una nuova durante il posizionamento utilizzando i tasti di scelta rapida.

Scopri di più sulla regolazione della lunghezza delle coppie differenziali.

## Si ringrazia Robert Feranec della FEDEVEL Academy (www.fedevel.com) per aver concesso l'utilizzo della scheda di sviluppo iMX6 Rex nelle immagini di questa pagina (http://www.imx6rex.com/).

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