Creazione di un xSignal

A colpo d'occhio

Questo articolo spiega cosa sono gli xSignals in Altium Designer e illustra i metodi pratici per crearli, concentrandosi in particolare su xSignals Multi-Chip Wizard, il metodo più comune. Scoprirai come definire gli xSignals tra pad, componenti, net collegate e persino all’interno di xSignals esistenti, e come gestirne i nomi, le classi e le regole nell’ambiente PCB. L’articolo presenta inoltre le modalità disponibili nella procedura guidata, spiega come vengono identificati i percorsi dei segnali tra i componenti di origine e di destinazione e mostra come preparare gli xSignals per la regolazione delle lunghezze. Se desideri una guida più chiara e dettagliata su come definire e gestire i percorsi dei segnali nel tuo progetto PCB, continua a leggere per acquisire maggiore dimestichezza, passo dopo passo.

- Scopri i diversi metodi disponibili per creare xSignals in Altium Designer, dalla selezione manuale dei pad all’uso di xSignals Multi-Chip Wizard.
- Comprendi come la procedura guidata analizza i componenti di origine, le net, le destinazioni e i percorsi possibili, inclusi quelli che attraversano componenti passivi in serie e diramazioni.
- Scopri come organizzare gli xSignals in classi e usarli, quando necessario, come base per le regole di regolazione delle lunghezze corrispondenti.
Approfondisci con l'IA:

Un xSignal è un percorso di segnale definito dal progettista tra due nodi; questi possono appartenere alla stessa net oppure a net diverse.

Gli xSignal vengono definiti con i seguenti metodi:

  1. Utilizzare xSignals Multi-Chip Wizard. Questo è il metodo più comune per creare xSignal ed è descritto di seguito.

In alternativa, i seguenti metodi prevedono di selezionare prima gli oggetti di interesse e poi scegliere il comando appropriato:

  1. Creare un singolo xSignal a partire dalle piazzole selezionate. Selezionare la piazzola iniziale e quella finale desiderate (le piazzole possono appartenere a net diverse se è presente un componente di terminazione in serie). Le piazzole possono essere selezionate direttamente nell'area di progettazione oppure utilizzando il pannello PCB in modalità Nets per individuarle e selezionarle (come mostrato nell'immagine seguente). Una volta selezionate le piazzole, fare clic con il pulsante destro del mouse su una piazzola selezionata nell'area di progettazione, quindi eseguire il comando xSignals » Create xSignal from Selected Pins, oppure fare clic con il pulsante destro del mouse su una delle piazzole selezionate nel pannello PCB ed eseguire il comando Create xSignal. Il nuovo xSignal verrà elencato nella modalità xSignals del pannello PCB.

    Quando si definisce un xSignal a partire dai pin selezionati (piazzole del footprint), selezionare solo la piazzola iniziale e quella finale prima di eseguire il comando Create.

    Il nome del nuovo xSignal sarà una combinazione dei nomi delle due net, separati da un trattino. Il nome dell'xSignal può essere modificato nella modalità xSignals del pannello PCB.

    Il nuovo xSignal può essere aggiunto a una classe di xSignal: fare clic con il pulsante destro del mouse nell'area xSignal Classes del pannello per creare una nuova classe e aggiungervi membri.

  2. Selezionare il componente sorgente, quindi fare clic con il pulsante destro del mouse sul componente selezionato e scegliere il comando xSignal » Create xSignals between Components dal menu contestuale. Si aprirà la finestra di dialogo Create xSignals Between Components, con il componente sorgente scelto già selezionato. La finestra di dialogo è descritta di seguito.
  3. Selezionare uno o più componenti in serie nell'area di progettazione, quindi fare clic con il pulsante destro del mouse su uno dei componenti selezionati e scegliere il comando xSignal » Create xSignals from Connected Nets dal menu contestuale. Si aprirà la finestra di dialogo Create xSignals From Connected Nets. Il componente sorgente scelto e le net collegate a tale componente saranno selezionati. La finestra di dialogo è descritta di seguito.
  4. In alcuni casi potrebbe essere necessario creare un xSignal all'interno di un xSignal esistente; in questa situazione è possibile utilizzare la modalità xSignal del pannello PCB. Assicurarsi che l'opzione Select sia abilitata nella parte superiore del pannello, individuare l'xSignal corrente, selezionare le piazzole desiderate nella sezione xSignal Primitives del pannello, quindi fare clic con il pulsante destro del mouse su una delle piazzole selezionate nell'area di progettazione e utilizzare il metodo descritto al punto 2 di questo elenco per completare il processo.

Selezionare le due piazzole nella modalità Nets del pannello, fare clic con il pulsante destro del mouse su una delle piazzole selezionate, quindi scegliere Create xSignal. Si noti che le piazzole appartengono a net diverse.
Selezionare le due piazzole nella modalità Nets del pannello, fare clic con il pulsante destro del mouse su una delle piazzole selezionate, quindi scegliere Create xSignal. Si noti che le piazzole appartengono a net diverse.

Se la piazzola iniziale e quella finale appartengono alla stessa net, l'xSignal assumerà un nome nel formato <NetName>_PPn, dove n è il successivo numero intero disponibile utilizzato per distinguere più xSignal definiti per quella net. Se la piazzola iniziale e quella finale appartengono a net diverse, l'xSignal assumerà un nome nel formato <StartNet>_<EndNet>_PPn, dove n è il successivo numero intero disponibile utilizzato per distinguere più xSignal definiti per quella combinazione di net.
Si noti che gli xSignal possono essere creati anche utilizzando Constraint Manager: ulteriori informazioni.

Procedura guidata xSignals Multi-Chip

xSignals Multi-Chip Wizard viene utilizzata per creare xSignal tra un singolo componente sorgente e più componenti di destinazione. Wizard utilizza un approccio orientato ai componenti per identificare i potenziali xSignal: si selezionano un singolo componente sorgente, le net di interesse e i componenti di destinazione, quindi Wizard analizza tutti i possibili percorsi dal componente sorgente ai componenti di destinazione, passando attraverso i componenti passivi in serie e lungo eventuali diramazioni. Il progettista può quindi scegliere gli xSignal da generare e, se necessario, creare anche regole di progettazione Matched Lengths. Wizard può essere utilizzata anche per creare automaticamente xSignal e classi di xSignal per diversi circuiti di interfaccia e memoria di uso comune.

 In questa Wizard, un pin di uscita viene indicato come Source, mentre il pin di ingresso di destinazione viene indicato come Destination.

La procedura guidata consente inoltre più esecuzioni: dal gruppo principale complessivo di xSignal creato inizialmente nella pagina xSignal Routes, è possibile selezionare un sottoinsieme, definire classi e regole, quindi tornare al gruppo principale, scegliere un altro sottoinsieme, definirne classi e regole e così via.

Uno dei principali punti di forza di Wizard è la facilità con cui si può lavorare tra Wizard e l'editor PCB. Facendo clic su un xSignal in qualsiasi pagina della procedura guidata, le piazzole e le eventuali piste vengono evidenziate visivamente sul PCB.

Attualmente, la procedura guidata non supporta l'aggiunta automatica di identificatori delle giunzioni a T, spesso denominati punti di connessione o punti di diramazione. Se il progetto include piste con diramazioni, si consiglia di:

  1. Regolare la lunghezza dal componente sorgente al componente passivo (ad esempio un resistore di terminazione in serie), se presente.
  2. Regolare la lunghezza di ogni ramo, dalla giunzione a T al componente di destinazione.
  3. Se necessario, regolare la lunghezza rimanente tra il componente passivo (o il componente sorgente, se non sono presenti componenti passivi) e la giunzione a T.
Se occorre regolare le lunghezze dei soli rami, creare un punto di diramazione definito dall'utente posizionando un componente con una sola piazzola su un singolo layer lungo la pista, in corrispondenza della giunzione a T. Per ulteriori informazioni, consultare la sezione Definizione del punto di diramazione in una configurazione a T bilanciata più avanti .

Per accedere a xSignals Multi-Chip Wizard, selezionare il comando Design » xSignals » Run xSignals Wizard dai menu principali oppure fare clic con il pulsante destro del mouse nel layout PCB e selezionare xSignals » Run xSignals Wizard. Verrà visualizzata la pagina iniziale della procedura guidata.

La pagina iniziale di xSignals Multi-Chip Wizard
La pagina iniziale di xSignals Multi-Chip Wizard

Modalità della procedura guidata xSignals Multi-Chip

Nella seconda pagina di Wizard, verrà chiesto di selezionare Custom Multi-Component Interconnect, On-Board DDR3 / DDR4 oppure USB 3.0. La modalità Custom Multi-Component Interconnect viene utilizzata per definire più xSignal tra un componente sorgente scelto e più componenti di destinazione, mentre la modalità On-Board DDR3 / DDR4 consente di creare xSignal per la memoria DDR3 o DDR4. La modalità USB 3.0 crea gli xSignal, le classi di xSignal e le regole Matched Lengths per ciascun canale USB 3.0. Selezionare la modalità più adatta alle proprie esigenze.

Finestra di dialogo Create xSignals Between Components

Se è necessario definire un numero elevato di xSignal, è più efficiente utilizzare la finestra di dialogo Create xSignals Between Components. Accessibile tramite il comando Design » xSignals » Create xSignals, la finestra di dialogo presenta i componenti sorgente e destinazione e consente di creare uno o più xSignal in un'unica operazione.

Utilizzare la finestra di dialogo per identificare e creare rapidamente più xSignal e aggiungerli alla classe xSignal desiderata.
Utilizzare la finestra di dialogo per identificare e creare rapidamente più xSignal e aggiungerli alla classe xSignal desiderata.

La procedura è la seguente:

  1. Selezionare un singolo Source Component.
  2. Selezionare uno o più Destination Components desiderati.
  3. Selezionare le Source Net(s) di interesse. Verranno elencate tutte le net attualmente collegate al componente sorgente scelto. Per le net associate a una classe specifica, scegliere tale classe dal menu a discesa Net Class.
  4. Fare clic sul pulsante Analyze. Il software tenta di identificare i potenziali xSignal esistenti tra i componenti sorgente e destinazione scelti per le net selezionate. Tutti i possibili xSignal che includono le net scelte e si estendono tra i componenti sorgente e destinazione scelti verranno elencati nel campo xSignals. Si noti che l'algoritmo di analisi segue la topologia attuale delle net scelte e che questo influirà sugli xSignal proposti.
Il software può anche eseguire la ricerca attraverso i componenti in serie, se necessario, selezionando l'opzione appropriata nel menu a discesa Analyze: Search for direct connections, Through 1 series component, Through 2 series components o Multipath coupled nets.
  1. Una volta eseguita l'analisi, i potenziali xSignal verranno elencati nella parte inferiore della finestra di dialogo e saranno tutti abilitati per la creazione. Controllare attentamente l'elenco degli xSignal proposti e abilitare solo quelli necessari. Utilizzare i comandi disponibili nel menu contestuale accessibile con il pulsante destro del mouse per abilitare o disabilitare più voci.
  2. Selezionare la class desiderata nella parte inferiore della finestra di dialogo oppure digitare un nome per creare una nuova classe. Se non viene scelta alcuna classe, gli xSignal vengono comunque creati ed è possibile aggiungerli a qualsiasi classe xSignal nella finestra di dialogo Object Class Explorer (Design » Classes). L'utilizzo delle classi può semplificare notevolmente la creazione e la configurazione delle regole di progettazione.
  3. Fare clic su OK per creare gli xSignal.

La finestra di dialogo si chiuderà e tornerai allo spazio di progettazione. I nuovi xSignal saranno elencati nella modalità xSignals del pannello PCB.

Usa i filtri sopra ciascun elenco per individuare rapidamente i componenti o le net di interesse; sono supportati i caratteri jolly.

Finestra di dialogo Crea xSignal dalle net connesse

Se stai creando xSignal che includono componenti di terminazione in serie, un buon approccio consiste nell'utilizzare il comando Create xSignals from connected nets. Il comando è disponibile quando è selezionato un componente, sia tramite il sottomenu Design » xSignals dei menu principali sia tramite il sottomenu xSignals del menu contestuale.

Questo comando è progettato per creare xSignal a partire da un componente di terminazione in serie selezionato, come un resistore o un condensatore. Supporta sia uno o più componenti discreti, sia uno o più componenti a istanze multiple in un unico package, come le reti resistive. Dopo aver eseguito questo comando, si aprirà la finestra di dialogo Create xSignals From Connected Nets.

Usa la finestra di dialogo per creare xSignal che attraversano un componente in serie selezionato. In questo esempio sono stati proposti due possibili xSignal, ma ne verrà creato solo uno.
Usa la finestra di dialogo per creare xSignal che attraversano un componente in serie selezionato. In questo esempio sono stati proposti due possibili xSignal, ma ne verrà creato solo uno.

La procedura è la seguente:

  1. Seleziona un singolo Source Component.
  2. Seleziona le Source Net(s) di interesse. Verranno elencate tutte le net attualmente collegate al componente sorgente scelto. Per le net associate a una classe specifica, scegli tale classe dal menu a discesa Net Class.
  3. Fai clic sul pulsante Analyze. Il software tenta di identificare i potenziali xSignal esistenti per i componenti sorgente scelti e per le relative net selezionate. Tutti i possibili xSignal saranno elencati nel campo xSignals.
  4. Una volta eseguita l'analisi, i potenziali xSignal saranno elencati nella parte inferiore della finestra di dialogo e saranno tutti abilitati per la creazione. Controlla attentamente l'elenco degli xSignal proposti e abilita solo quelli necessari. Usa i comandi disponibili nel menu contestuale per attivare o disattivare più voci.
  5. Seleziona la class desiderata nella parte inferiore della finestra di dialogo oppure digita un nome per creare una nuova classe. Se non viene scelta alcuna classe, gli xSignal vengono comunque creati e puoi aggiungerli a qualsiasi classe xSignal nella finestra di dialogo Esplora classi di oggetti (Design » Classes). L'uso delle classi può semplificare notevolmente la creazione e la configurazione delle regole di progettazione.
  6. Fai clic su OK per creare gli xSignal.

La finestra di dialogo si chiuderà e tornerai allo spazio di progettazione. I nuovi xSignal saranno elencati nella modalità xSignals del pannello PCB.

Usa i filtri sopra ciascun elenco per individuare rapidamente i componenti o le net di interesse; sono supportati i caratteri jolly.

Il ruolo della topologia delle net

Quando definisci un xSignal, questo si estende tra due nodi o pad. Tuttavia, quando selezioni tale xSignal nella modalità xSignals del pannello PCB, esso seguirà effettivamente il percorso delle linee di connessione tra quei due pad, indicando che questo è il percorso lungo il quale il software presume che verrà instradato l'xSignal. Questo comportamento dipende dal rispetto della topologia definita per quella net. La topologia delle net è definita dalla regola di progettazione Routing Topology applicabile; la topologia predefinita è Shortest.

La semplice animazione mostra una CPU collegata a quattro chip di memoria DDR3, per i quali verrà utilizzata una strategia di routing fly-by. La classe xSignal DRAM_A2 contiene quattro xSignal. Viene selezionata prima la classe, poi ciascun xSignal a turno. Puoi vedere come il percorso dell'xSignal segua la topologia della net, attualmente impostata sul valore predefinito: Shortest.

Poiché la topologia della net è attualmente impostata su Shortest, gli xSignal non seguono il percorso richiesto dal processore ai chip di memoria.
Poiché la topologia della net è attualmente impostata su Shortest, gli xSignal non seguono il percorso richiesto dal processore ai chip di memoria.

Se prevedi di utilizzare la finestra di dialogo Create xSignals Between Components, dovrai configurare la topologia delle net per assicurarti che l'algoritmo di analisi degli xSignal comprenda il percorso previsto per l'xSignal instradato.

Comandi di creazione degli xSignal

Oltre al comando Design » xSignals » Create xSignals, nel sottomenu xSignals sono disponibili altri comandi per la creazione degli xSignal quando vengono soddisfatte determinate condizioni.

Di seguito è riportato un riepilogo dei comandi e delle condizioni in cui sono disponibili:

Comando Descrizione
Create xSignal from selected pins

Crea immediatamente un singolo xSignal. Questo comando è disponibile quando nello spazio di progettazione sono selezionati due o più pad ed è lo stesso comando visualizzato facendo clic con il pulsante destro del mouse su uno dei pad selezionati.

Create xSignals between components

Questo comando è disponibile quando nello spazio di progettazione sono selezionati dei componenti. Quando viene eseguito, si apre la finestra di dialogo Crea xSignal tra componenti con i componenti preselezionati. Assicurati che siano selezionati i componenti sorgente e di destinazione corretti, quindi completa il processo di analisi/creazione.

Dopo aver avviato il comando, si aprirà la finestra di dialogo Crea xSignal tra componenti. Usa la finestra di dialogo per creare gli xSignal come segue:

  1. Il componente sorgente scelto apparirà selezionato nell'area Source Component.
  2. Tutti gli altri componenti selezionati nell'area di lavoro appariranno selezionati nell'area Destination Components. In caso contrario, effettua ora la selezione.
  3. Per impostazione predefinita, tutte le net associate ai pad del componente sorgente saranno selezionate (nell'area Source Component Nets). Modifica questa selezione secondo necessità.
  4. Fai clic sul pulsante Analyze : il software tenta di identificare i potenziali xSignal esistenti tra i componenti sorgente e di destinazione scelti, per le net selezionate.

    Nota che l'algoritmo di analisi segue la topologia corrente delle net scelte.
    Se necessario, il software può anche effettuare la ricerca attraverso i componenti in serie, selezionando la modalità appropriata dal menu a discesa associato al pulsante. Le modalità disponibili sono: Search for direct connections, Through 1 series component, Through 2 series components e Multipath coupled nets.
  5. Tutti gli xSignal identificati sono elencati nell'area xSignals della finestra di dialogo. Per impostazione predefinita, sono tutti selezionati per la creazione: modifica la selezione secondo necessità.
  6. Facoltativamente, puoi associare gli xSignal creati a una classe xSignal. Scegli una classe xSignal esistente oppure inserisci un nome per una nuova classe. Se preferisci, puoi lasciare il campo vuoto; gli xSignal possono sempre essere aggiunti come membri alla classe desiderata in un secondo momento.
  7. Fai clic su OK per creare gli xSignal. La finestra di dialogo si chiuderà e tornerai allo spazio di progettazione, che presenterà una vista filtrata con gli xSignal appena creati. Se è stata specificata una classe xSignal, questa verrà creata (se non esiste già) e gli xSignal verranno associati ad essa.
Create xSignals from connected nets

Usa questo comando quando occorre creare xSignal per uno o più componenti di terminazione in serie. Seleziona i componenti di terminazione, quindi esegui il comando per aprire la finestra di dialogo Crea xSignal dalle net connesse, pronta per completare il processo di creazione di un insieme di xSignal. Usa la finestra di dialogo per creare gli xSignal come segue:

  1. I componenti sorgente scelti appariranno selezionati nell'area Source Component.
  2. Per impostazione predefinita, tutte le net associate ai pad dei componenti sorgente saranno selezionate (nell'area Source Component Nets). Modifica questa selezione secondo necessità.
  3. Fai clic sul pulsante Analyze : il software tenta di identificare i potenziali xSignal presenti sulle net selezionate che partono dai componenti scelti.

    Nota che l'algoritmo di analisi segue la topologia corrente delle net scelte.
  4. Tutti gli xSignal identificati sono elencati nell'area xSignals della finestra di dialogo. Per impostazione predefinita, sono tutti selezionati per la creazione: modifica questa selezione secondo necessità.
  5. Puoi scegliere di associare gli xSignal creati a una classe di xSignal. Scegli una classe di xSignal esistente oppure inserisci un nome per una nuova classe. Se preferisci, puoi lasciare il campo vuoto; gli xSignal potranno sempre essere aggiunti come membri alla classe desiderata in un secondo momento.
  6. Fai clic su OK per creare gli xSignal. La finestra di dialogo si chiuderà e tornerai all'area di progettazione, che presenterà una vista filtrata con gli xSignal appena creati. Se è stata specificata una classe di xSignal, questa verrà creata (se non esiste già) e gli xSignal verranno associati ad essa.
Create xSignals

Apre la finestra di dialogo Crea xSignal tra componenti. Questo comando è sempre disponibile. Usa la finestra di dialogo per creare gli xSignal come segue:

  1. Scegli un componente sorgente nell'area Source Component.
  2. Scegli uno o più componenti di destinazione nell'area Destination Components.
  3. Tutte le net associate ai pad del componente sorgente saranno elencate nell'area Source Component Nets. Seleziona le net di interesse.
  4. Fai clic sul pulsante Analyze : il software tenta di identificare i potenziali xSignal presenti tra i componenti sorgente e di destinazione scelti per le net selezionate.

    Nota che l'algoritmo di analisi segue la topologia corrente delle net scelte.
    Se necessario, il software può anche effettuare la ricerca attraverso i componenti in serie, selezionando la modalità appropriata dal menu a discesa associato al pulsante. Le modalità disponibili sono: Search for direct connections, Through 1 series component, Through 2 series components e Multipath coupled nets.
  5. Tutti gli xSignal identificati sono elencati nell'area xSignals della finestra di dialogo. Per impostazione predefinita, sono tutti selezionati per la creazione: modifica questa selezione secondo necessità.
  6. Puoi scegliere di associare gli xSignal creati a una classe di xSignal. Scegli una classe di xSignal esistente oppure inserisci un nome per una nuova classe. Se preferisci, puoi lasciare il campo vuoto; gli xSignal potranno sempre essere aggiunti come membri alla classe desiderata in un secondo momento.
  7. Fai clic su OK per creare gli xSignal. La finestra di dialogo si chiuderà e tornerai all'area di progettazione, che presenterà una vista filtrata con gli xSignal appena creati. Se è stata specificata una classe di xSignal, questa verrà creata (se non esiste già) e gli xSignal verranno associati ad essa.

Definizione del punto di diramazione in una topologia a T bilanciata

Una delle difficoltà di una strategia di sbroglio a T bilanciata consiste nell'uniformare la lunghezza dei tronchi e dei rami oltre i punti a T. I nodi disponibili nella net si trovano solo in corrispondenza dei pad, quindi non è possibile definire xSignal separati per il tronco e per i tratti dal punto di diramazione all'estremità di ciascun ramo. I punti di diramazione sono indicati dai punti rossi nell'immagine seguente.

Un modo per risolvere questo problema consiste nell'aggiungere alla net un componente con un singolo pin. Crea un componente con un singolo pad delle stesse dimensioni dei via utilizzati nel progetto. Se il pad del componente del punto di diramazione è su un solo layer, può essere utilizzato anche in combinazione con un via cieco o interrato, posizionandolo sul layer iniziale o finale del via e offrendo così la massima flessibilità nella realizzazione dello sbroglio. Se vuoi includere il componente del punto di diramazione solo sul PCB, imposta Type del componente del punto di diramazione su Mechanical per escluderlo dalla BOM ed evitare problemi di sincronizzazione con lo schema elettrico. Se prevedi di includere il componente del punto di diramazione nello schema elettrico, puoi impostare Type del componente su Standard (no BOM).

Lo sbroglio a T bilanciata può richiedere lunghezze uguali tra i punti di diramazione intermedi.
Lo sbroglio a T bilanciata può richiedere lunghezze uguali tra i punti di diramazione intermedi.

Poiché il punto di diramazione è un nodo della net, ora puoi definire xSignal solo per il tronco, per ciascun ramo principale e per ciascun ramo secondario, se necessario. Questi possono quindi essere utilizzati per definire l'ambito di applicazione delle regole di progettazione per l'equalizzazione delle lunghezze, offrendo al progettista il pieno controllo sul livello di precisione con cui eseguirla. 

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