Supporto delle regole di progettazione per gli xSignals

Le regole di progettazione consentono di tradurre i requisiti in un insieme di istruzioni che l'editor PCB può comprendere e rispettare. Le regole possono essere verificate durante il posizionamento degli oggetti, tramite il DRC online, oppure in una fase successiva, tramite il DRC batch. Gli xSignals possono essere utilizzati per definire gli oggetti ai quali deve essere applicata una regola di progettazione.

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Regola di corrispondenza delle lunghezze

La regola di progettazione Matched Lengths viene utilizzata per garantire che la lunghezza delle net specificate rientri nell'intervallo definito. Questa regola è essenziale nella progettazione ad alta velocità, dove la sfida non riguarda soltanto il tempo impiegato dai segnali per arrivare a destinazione (determinato dalla loro lunghezza complessiva), ma anche la necessità che i segnali specificati arrivino contemporaneamente. A seconda delle velocità di commutazione, della funzione del segnale e dei materiali utilizzati nella scheda, la differenza consentita può variare da ben 500 mil ad appena 1 mil.

L'immagine seguente mostra un esempio della regola di progettazione Matched Lengths configurata per applicarsi agli xSignals della classe xSignal PCIE e verificare la differenza di lunghezza all'interno di ciascuna coppia differenziale di tale classe. Ogni coppia della classe deve avere lunghezze di routing tali da produrre un Delay Tolerance con un ritardo non superiore a 2ps tra le due net della coppia.

Nota che i vincoli della regola di progettazione Matched Lengths richiedono di scegliere tra la corrispondenza delle lunghezze di tutte le net interessate (Group Matched Lengths) e la corrispondenza delle due net all'interno di ciascuna coppia differenziale tra le net interessate.

L'immagine seguente mostra la classe xSignal PCIE_TX selezionata nel pannello e i relativi xSignals selezionati nell'area di progettazione.

Oltre alla classe PCIE, sono definite anche classi per le coppie TX e RX. Nota che uno degli xSignals TX viola la regola di corrispondenza delle lunghezze applicabile. ##

Se prevedi di regolare le lunghezze di xSignals che includono net singole e coppie differenziali, crea le seguenti regole:

• Una regola di corrispondenza delle lunghezze che definisca i requisiti di corrispondenza between nets and differential pairs in xSignals. Per configurare la regola in modo che confronti la lunghezza di una net/coppia con quella di un'altra net/coppia, abilita l'opzione Group Matched Lengths.

• Una seconda regola di corrispondenza delle lunghezze, con priorità superiore, che definisca i requisiti di corrispondenza delle lunghezze within-pair. Per configurare la regola in modo che confronti la lunghezza di un elemento della coppia con quella dell'altro, abilita l'opzione Within Differential Pair Length.

Un buon metodo per regolare le lunghezze di questi xSignals è il seguente:

1. Esegui il routing delle net e delle coppie differenziali dell'xSignal.

2. Regola le lunghezze delle net singole utilizzando il comando Interactive Length Tuning.

3. Regola le lunghezze between delle coppie utilizzando il comando Interactive Differential Pair Length Tuning. La regolazione delle lunghezze utilizza la lunghezza del segnale più lungo nella coppia più lunga come lunghezza di destinazione e porta la net più lunga della coppia a tale lunghezza.

4. Regola la lunghezza della net più corta within ciascuna coppia rispetto all'altra net della coppia utilizzando il comando Interactive Length Tuning.

5. Ora puoi utilizzare il pannello PCB Rules and Violations per verificare le regole Matched Net Length within-pair. A tale scopo, seleziona Matched Net Lengths nella sezione Rule Classes del pannello, quindi fai clic con il pulsante destro del mouse sulla regola Matched Lengths desiderata e seleziona il comando Run DRC Rule <RuleName> dal menu contestuale. Se necessario, modifica le serpentine di regolazione delle singole net.

6. Quindi utilizza il pannello PCB Rules and Violations per verificare le regole Matched Net Length between-pair, seguendo la procedura appena descritta. Se necessario, modifica le serpentine di regolazione delle coppie differenziali.

Regola di lunghezza

La regola di progettazione Length viene utilizzata per garantire che la lunghezza complessiva del routing rientri nell'intervallo specificato. Questa regola viene generalmente utilizzata per garantire che le net interessate non superino la lunghezza specificata, ad esempio per assicurare il rispetto dei requisiti di temporizzazione del circuito. La regola di lunghezza rispetta le query di tipo xSignal elencate sopra.

Regola del percorso di ritorno

La regola di progettazione Return Path verifica la presenza di un percorso di ritorno continuo del segnale sul layer di riferimento designato, sopra o sotto i segnali interessati dalla regola. Il percorso di ritorno può essere creato mediante riempimenti, regioni e riempimenti poligonali posizionati su un layer di segnale, oppure può essere costituito da un layer di piano.

I layer del percorso di ritorno sono i layer di riferimento definiti nel profilo di impedenza selezionato. Aggiungi una nuova regola di progettazione Return Path nella categoria di regole High Speed.

L'immagine seguente mostra una violazione della regola Return Path, in cui il poligono del percorso di ritorno dell'xSignal presenta un'apertura per il passaggio di un via.

Utilizzo del pannello PCB Rules and Violations per individuare una violazione della regola Return Path. ##

Calcolo accurato delle lunghezze

Un requisito fondamentale per la definizione delle regole di progettazione ad alta velocità è il calcolo accurato delle lunghezze dei percorsi di routing. L'approccio tradizionale al calcolo della lunghezza del segnale consiste nel sommare le lunghezze lungo la linea mediana di tutti i segmenti utilizzati in un percorso, insieme alla distanza verticale dovuta all'altezza dei via, originariamente determinata dallo spessore della scheda.

Questo approccio non è adeguato per la progettazione ad alta velocità per diversi motivi, tra cui:

• Oggetti sovrapposti o impilati: un algoritmo che si limita a sommare le lunghezze lungo la linea mediana di tutti gli oggetti di una net non tiene conto degli oggetti impilati o sovrapposti.
• Percorso di routing tortuoso all'interno di un oggetto: spesso sono presenti oggetti di routing interamente contenuti in un pad o in un via, che possono aumentare erroneamente la lunghezza calcolata, come mostrato nella prima immagine seguente. La seconda immagine mostra il modo corretto di calcolare la lunghezza quando un oggetto di riempimento fa parte del routing.
• Lunghezza dei via: i via ciechi e interrati non attraversano tutti i layer della scheda, quindi lo spessore della scheda non è sufficientemente accurato per determinarne la lunghezza verticale. È necessario utilizzare l'altezza effettiva del via, tenendo conto degli spessori del rame e del materiale isolante attraversati.

Il calcolatore delle lunghezze dell'editor PCB restituisce la lunghezza del percorso di routing più accurata possibile.

La lunghezza viene calcolata con precisione lungo la linea mediana del percorso più breve, come mostrato in queste due immagini.

Per i via vengono calcolate lunghezze accurate in base ai layer attraversati e alle dimensioni dello stackup. Immagine tratta dal pannello PCB in modalità Nets.