La via stitching è una tecnica utilizzata per collegare tra loro aree di rame più estese su layer diversi, creando di fatto una solida connessione verticale attraverso la struttura della scheda, contribuendo a mantenere una bassa impedenza e anelli di ritorno corti. La via stitching può anche essere usata per ricollegare alla propria net aree di rame che altrimenti potrebbero risultare isolate.
La via shielding ha una funzione diversa: nei progetti RF viene utilizzata per contribuire a ridurre la diafonia e l'interferenza elettromagnetica in una traccia che trasporta un segnale RF. Uno schermo di vias, noto anche come via fence o picket fence, viene creato posizionando una o più file di vias lungo il percorso della traccia del segnale. In Altium Designer, questo è indicato come via shielding.
Altium Designer supporta sia la via stitching sia la via shielding. Poiché il processo di aggiunta di vias di stitching o di shielding è simile, questa pagina tratta entrambi gli argomenti.
La via stitching viene eseguita come post-processo, riempiendo le aree libere di rame con vias di stitching. Affinché la via stitching sia possibile, devono esserci regioni di rame sovrapposte collegate alla net specificata, su layer diversi. Le regioni di rame supportate includono: Fills , Solid Regions , Polygons e Power Planes .
Per aggiungere vias di stitching a una net, selezionare il comando Tools » Via Stitching/Shielding » Add Stitching to Net dai menu. Si aprirà la finestra di dialogo Add Stitching to Net , in cui vengono specificati Net , Stitching Parameters e Via Style . Quando si fa clic sul pulsante OK , l'algoritmo di stitching identifica tutti i fill, le regioni solide, i poligoni e i power plane collegati alla net selezionata e tenta di connetterli attraverso la scheda, utilizzando la via e il pattern di stitching specificati.
Add Stitching to Net , mentre gli insiemi di vias esistenti vengono modificati nella finestra di dialogo Via Stitching ( o nel pannello Properties ( I campi di tutti e tre sono descritti di seguito.
Stitching Parameters
I parametri di stitching controllano dove vengono posizionati i vias di stitching.
Same Net Clearances
Esistono due modi per controllare la distanza di isolamento tra i vias di stitching e altri vias e pad sulla stessa net: si utilizza la regola di progettazione Clearance applicabile oppure viene utilizzato il valore di Default Via/Pad Clearance specificato qui. Se viene rilevata una regola applicabile, le impostazioni della regola vengono confrontate con quelle della finestra di dialogo Add Stitching to Net e viene utilizzata l'impostazione più restrittiva.
Distanze di isolamento sulla stessa net (
Create new clearance rule Add Stitching to Net )Fare clic per creare una nuova regola di progettazione Clearance, configurata per definire la distanza di isolamento tra i vias di stitching e altri vias e pad sulla stessa net. Questa impostazione della regola viene utilizzata per garantire che una potenziale posizione di stitching sia valida. Quando si fa clic sul pulsante, si apre la finestra di dialogo Edit PCB Rule - Clearance Rule , in cui vengono impostati i vincoli della regola. Si noti che la regola viene denominata e delimitata in modo da interessare la net selezionata nella finestra di dialogo Add Stitching to Net .
Edit clearance rule Add Stitching to Net )Se esiste già una regola di progettazione clearance applicabile, questo pulsante viene visualizzato al posto del pulsante Create new clearance rule . Fare clic per modificare le impostazioni della regola.
Default Via/Pad Clearance I vias di stitching vengono posizionati solo su potenziali posizioni di stitching se esiste almeno questa distanza di isolamento. Poiché le potenziali posizioni di stitching sono determinate dalla griglia di stitching, è probabile che siano più distanti di quanto indicato da questa impostazione.
Min Boundary Clearance I vias di stitching vengono posizionati solo su potenziali posizioni di stitching se esiste almeno questa distanza di isolamento dal bordo delle regioni Polygon/Fill/Plane.
La distanza di isolamento tra un via di stitching e gli oggetti su altre net è controllata dalla regola di progettazione clearance applicabile. Un via di stitching non verrà posizionato su una potenziale posizione di stitching se viola la regola di progettazione applicabile.
Via Style
Le proprietà dei vias di stitching sono visualizzate nella sezione Via Style della finestra di dialogo. Queste proprietà possono essere definite:
tramite nuove impostazioni inserite nella finestra di dialogo, oppure
in base alle impostazioni di un Via Template selezionato, oppure
in base alle impostazioni definite nella regola Routing Via Style design rule applicabile, se si sta posizionando un nuovo insieme di vias di stitching.
Selezionare innanzitutto la Net da utilizzare per lo stitching, poiché ciò influisce sul comportamento di altre opzioni, come il clic sul pulsante Load values from Routing Via Style Rule . Se la net è già selezionata nello spazio di progettazione, tale net viene scelta automaticamente quando si apre la finestra di dialogo Add Stitching to Net .
Le vias di schermatura sono identificate da VSn : V ia S titching, dove il valore numerico n identifica questa via come appartenente alla stessa unione di via stitching di altre vias con lo stesso identificatore numerico.
Lo stile di connessione della via (termica o diretta) è: definito dal vincolo di progettazione Polygon Connect Style applicabile ai poligoni, dal vincolo di progettazione Plane Connect Style applicabile ai piani di alimentazione, con connessioni dirette per regioni solide e riempimenti.
Una volta completato lo stitching, sarà necessario rieseguire il pour di tutti i poligoni interessati in cui le vias si collegano usando uno stile di connessione termica.
Ogni insieme di stitching vias viene aggiunto a una union; imposta il pannello PCB su modalità Unions per esplorare queste union ( ).
Per modificare un insieme di stitching vias, fai doppio clic su una qualsiasi via dell’insieme per aprire la finestra di dialogo Via Stitching , oppure il pannello Properties se è configurato per aprirsi con il doppio clic ( ). In alternativa, trascina un rettangolo di selezione interna (da sinistra a destra) che includa una o più stitching vias, quindi modifica le impostazioni nel pannello Properties .
Tools » Via Stitching » Remove Via Stitching Group e poi facendo clic su una qualsiasi via del gruppo.
L’algoritmo di via stitching tratta poligoni, riempimenti, regioni solide e piani di alimentazione nel modo seguente:
I poligoni, le regioni e i riempimenti che appartengono alla stessa net vengono collegati tramite stitching ovunque si sovrappongano su layer diversi. Se in quell’area sono presenti poligoni, regioni o riempimenti di altre net che si sovrappongono (su un altro layer), lo stitching non viene applicato in quella regione. Le regioni di piano sovrapposte di altre net vengono attraversate.
Le regioni di piano sovrapposte sulla net di destinazione vengono sempre collegate tramite stitching, indipendentemente dalla presenza di regioni di piano (su un altro layer) collegate ad altre net. La Regola 1 sopra si applica se nella stessa regione sono presenti poligoni, regioni o riempimenti sovrapposti.
To summarize these two rules - sugli altri layer, i plane layer di altre net vengono sempre perforati dalle stitching vias, mentre poligoni, regioni o riempimenti di altre net no. Se il progetto include poligoni di altre net all’interno di un’area che richiede stitching vias, accantona temporaneamente tali poligoni, definisci le stitching vias, quindi ripristina e riesegui il pour dei poligoni. Scopri di più su accantonare e rieseguire il pour dei poligoni .
L’insieme di vias in ogni area univoca di via stitching viene raggruppato in una union . L’intera union può essere spostata e l’area può anche essere ridimensionata.
Trascina una finestra di selezione da sinistra a destra per selezionare un’area di stitching, quindi spostala o ridimensionala posizionando il mouse in modo da ottenere il cursore corretto.
Modifying the Via Stitching Area
Trascina un rettangolo di selezione interna (da sinistra a destra) in modo che includa una o più stitching vias. Verrà visualizzato il contorno dell’area di stitching selezionata, come mostrato nell’animazione sopra.
Per spostare una stitching union selezionata, posiziona il cursore all’interno dell’area; quando appare il cursore di spostamento
Per ridimensionare la stitching union selezionata spostando un bordo, posiziona il cursore sul bordo; quando appare il cursore di spostamento bordo
Per ridimensionare la stitching union selezionata spostando un vertice, posiziona il cursore sul bordo; quando appare il cursore di spostamento vertice
Dopo aver rilasciato il pulsante del mouse, ti verrà chiesto di Re-generate via stitching? ; fai clic su Yes per aggiornare il via stitching nella nuova posizione /forma, oppure fai clic su No se non hai ancora completato la modifica della forma.
La schermatura con vias viene utilizzata per isolare una net da potenziali interferenze o accoppiamenti provenienti da segnali vicini. Le vias di schermatura devono essere spaziate in modo adeguato alla frequenza più alta da cui ci si vuole proteggere. Una progettazione corretta della schermatura è essenziale; una fence progettata male potrebbe infatti contribuire a problemi EMI se la spaziatura corrisponde alla frequenza di risonanza di un segnale vicino. Questo argomento è trattato più in dettaglio nella sezione Note sulla Schermatura con Vias .
Per posizionare una schermatura di vias attorno a una net instradata, seleziona il comando Tools » Via Stitching/Shielding » Add Shielding to Net dai menu. Verrà visualizzata la finestra di dialogo Add Shielding to Net , in cui configurare Net to Shield e altri Shielding Parameters , la Net di riferimento e il Via Style secondo necessità. Le vias verranno posizionate lungo entrambi i lati della/e net selezionata/e, ovunque sia possibile collocare una via conforme alle regole di progettazione applicabili.
Add Shielding to Net , mentre gli insiemi di vias esistenti vengono modificati nella finestra di dialogo Via Shielding ( o nel pannello Properties ( I campi di tutti e tre sono descritti di seguito.
Shielding Parameters
I parametri di schermatura controllano la/e net da schermare e il pattern di posizionamento delle vias di schermatura.
Via Style
Le proprietà delle vias di schermatura sono visualizzate nella sezione Via Style della finestra di dialogo. Queste proprietà possono essere definite:
Da nuove impostazioni inserite nella finestra di dialogo, oppure
In base alle impostazioni di una Via Template selezionata, oppure
In base alle impostazioni definite nel Routing Via Style design rule applicabile, se stai posizionando un nuovo insieme di vias di schermatura.
Seleziona prima la Net da schermare, poiché questo influisce sul comportamento di altre opzioni, come il clic sul pulsante Load values from Routing Via Style Rule . Se la net è già selezionata nello spazio di progettazione, quella net viene scelta automaticamente quando apri la finestra di dialogo Add Shielding to Net .
Le via di schermatura sono identificate da VSHn : V ia SH ielding, dove il valore numerico n identifica questa via come appartenente alla stessa union di schermatura via di altre via con lo stesso identificatore numerico.
Lo stile di connessione della via (relief o diretto) è definito dal vincolo di progettazione Polygon Connect Style applicabile per i poligoni e dal vincolo di progettazione Plane Connect Style applicabile per i power plane.
Una volta completata la stitching, dovrai eseguire nuovamente il pour di tutti i poligoni interessati che hanno una regola di progettazione Polygon Connect Style applicabile che specifica uno stile di connessione relief.
Ogni insieme di via di schermatura viene aggiunto a una union ; imposta il pannello PCB in modalità Unions per esplorare queste union ( ).
Per modificare un insieme di via di schermatura, fai doppio clic su una qualsiasi via dell'insieme per aprire la finestra di dialogo Via Shielding , oppure il pannello Properties se è configurato per aprirsi con il doppio clic ( ). In alternativa, trascina un rettangolo di selezione interna (da sinistra a destra) che includa una o più via di schermatura, quindi modifica le impostazioni nel pannello Properties .
Tools » Via Stitching/Shielding » Remove Via Shielding Group , quindi facendo clic su una qualsiasi via del gruppo.
Puoi eseguire una schermatura parziale della net o una schermatura multi-net:
Se non vuoi schermare l'intera net, seleziona prima i segmenti di traccia richiesti, quindi applica la schermatura con l'opzione Selected Objects abilitata.
Per schermare più net adiacenti, seleziona le net nello spazio di progettazione e quindi applica la schermatura con l'opzione Selected Objects abilitata.
Tieni presente che una coppia differenziale può essere schermata usando la tecnica multi-net Selected Objects , oppure scegliendo una delle due net della coppia differenziale nell'elenco a discesa Net to Shield .
Usa l'opzione Add shielding copper per aggiungere un poligono che racchiuda le via di schermatura; includi l'opzione Add clearance cutout per ritagliare il poligono in modo che racchiuda solo le via. Leggi l'argomento Includere rame di schermatura con le via di schermatura qui sotto per saperne di più su queste opzioni.
La dimensione e il posizionamento delle via di schermatura non sono una scienza esatta, ma esistono linee guida stabilite sulla base di test empirici.
"Stitching a non più di λ/20, con lunghezze di stub non superiori a questo valore. Questa è in realtà un'ottima regola per la stitching di qualsiasi riempimento di massa al piano di massa in un progetto multistrato. λ è la lunghezza d'onda della più alta frequenza significativa del progetto (assumere una frequenza di 1 GHz se non nota) dove:
f = C / λ
NB: C (velocità della luce) sarà circa il 60% della velocità nel vuoto per la radiazione EM che si propaga attraverso un PCB in dielettrico FR4."
Come osservato nella discussione del forum (5) , per un PCB con antenna integrata, "la distanza tra le via dovrebbe essere al massimo 1/4 della tua lunghezza d'onda di risonanza."
La discussione del forum fa riferimento anche a una nota tecnica(6) , che afferma che "la regola pratica comune è posizionare le stitch via a una distanza non superiore a λ λ
Oltre ad aggiungere via di schermatura lungo ciascun lato del routing, puoi anche includere rame di schermatura, come mostrato nelle immagini seguenti. Per farlo, abilita l'opzione Add shielding copper nella finestra di dialogo Via Shielding . Questo rame viene creato come poligono, quindi rispetta le regole di progettazione Clearance e Polygon Connect Style applicabili.
L'opzione Add shielding copper aggiungerà un poligono che racchiude le via di schermatura. Il bordo del poligono lontano dalla net schermata toccherà il bordo delle via. Il bordo del poligono adiacente alla net schermata sarà arretrato rispetto alla net in base alla regola di progettazione Clearance applicabile. Se anche l'opzione Add clearance cutout è abilitata, il poligono sarà invece arretrato rispetto alla net schermata in base all'impostazione Distance nella finestra di dialogo Add Shielding to Net . Passa il cursore sopra l'immagine qui sotto per vedere la differenza.
Per semplificare il processo di lavoro con un array di via di stitching/schermatura, entrambi i tipi vengono automaticamente raggruppati in una union. Le union sono gestite tramite il pannello PCB.
Selezione tramite il pannello PCB
Per selezionare l'array, passa il pannello PCB in modalità Unions e seleziona la union Via Stitching o Via Shielding richiesta. Tutte le via che fanno parte di quell'array verranno selezionate se la casella di controllo Select è abilitata nel pannello (come mostrato nell'immagine qui sotto). In alternativa, fai doppio clic su una qualsiasi via dell'array per aprire il pannello Properties e modificare l'array.
Usa il pannello PCB in modalità Unions per selezionare tutte le via in un array di stitching o schermatura. In questa immagine sono selezionate tutte e quattro le union di via di schermatura.
Comportamento della selezione:
Una singola via di stitching/schermatura può essere selezionata ed eliminata.
Se l'opzione Popup Selection Dialog è abilitata in Preferences ( ), facendo clic su una singola via che appartiene a una union verrà visualizzato un elenco che include la union, come mostrato nell'immagine sopra. Quando viene selezionata una union, quell'union di via può essere eliminata nell'area di lavoro oppure modificata nel pannello Properties .
Se la finestra di dialogo Popup Selection non è abilitata, facendo clic su una singola via che appartiene a una union il comportamento sarà il seguente:
Il primo clic selezionerà la singola via.
Il secondo clic e i successivi selezioneranno l'oggetto successivo nell'ordine di selezione usato quando ci sono oggetti sovrapposti: ad esempio componente, poligono, union di via (se questi oggetti si trovano sotto il cursore).
In alternativa, dopo che il primo clic ha selezionato la singola via, premi la scorciatoia Shift+Tab Select Overlapping . Continua a premere Shift+Tab
Una union di stitching vincolata a un'area può essere selezionata trascinando una finestra di selezione interna attorno a una qualsiasi via della union (trascina da sinistra a destra), come mostrato nell'animazione nella sezione Modifica di un'area di Via Stitching definita dall'utente di questa pagina.
Le proprietà di un insieme di via di stitching o schermatura possono essere modificate, una volta selezionato, nella modalità Via Stitching o Via Shielding del pannello Properties . Fai doppio clic su una qualsiasi via dell'insieme per aprire il pannello.
Un esempio di modifica eseguita sulle via di stitching nel pannello Properties .
Dopo aver modificato una proprietà nel pannello e aver premuto Enter Changes pending e i pulsanti; fare clic su Apply per completare l’operazione di modifica.
Per informazioni su tutti gli aspetti della progettazione PCB, fare riferimento al sito web Printed Circuit Design and Fab Magazine . Il sito è un’eccellente risorsa per argomenti tecnici, come il ruolo di una "via fence" (includere le virgolette per migliorare la qualità dei risultati di ricerca).
Articolo di Wikipedia, Via Fence
Studi sull’accoppiamento tra via nei circuiti stampati multistrato
Un documento che introduce i principi di base della propagazione delle onde EM all’interno di una struttura PCB - Best practice nella progettazione di circuiti stampati
Un forum di discussione in cui è stata posta la domanda Via fences for noise reduction of a chip antenna?
Tecniche di progettazione e layout PCB per la conformità EMC al costo più basso e l’integrità del segnale : M K Armstrong. EMC Standards, agosto 1999.
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