シグナルインテグリティのルールタイプ

概略

この記事では、Altium Designerで使用できるシグナルインテグリティのデザインルールの種類を、特にSignal Stimulus(信号刺激)ルールに重点を置いて解説します。シグナルインテグリティ解析でこのルールがどのように使われるのか、ネット上の出力ピンに刺激信号がどのように印加されるのか、また、その刺激を定義する際にどのような主要な制約オプションを設定できるのかを説明します。Altium Designerが解析時に信号の振る舞いをどのように設定し、検証するのかをより明確に理解したい方にとって、この記事は全体像をすばやく把握し、理解を深めるための手助けとなります。

- Altium Designerのシグナルインテグリティのデザインルールカテゴリが対象とする内容を理解します。
- シグナルインテグリティ解析におけるSignal Stimulusルールの目的と、ルールチェック時にワーストケースの結果がどのように使われるかを学びます。
- 解析時に注入できる信号の種類を含め、設定可能な刺激の制約オプションを確認します。
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Signal Integrityカテゴリのデザインルールについて、以下に説明します。

Signal Integrityカテゴリのデザインルール。
Signal Integrityカテゴリのデザインルール。


信号刺激

デフォルトルール:不要

このルールでは、デザインのシグナルインテグリティ解析で使用する刺激信号の特性を指定します。この信号は、テスト対象ネットの各出力ピンに入力されます。デザインルールチェックでは、最悪条件の結果が返されます。

制約

信号刺激ルールのデフォルト制約
信号刺激ルールのデフォルト制約

  • Stimulus Kind - シグナルインテグリティ解析で入力する刺激信号の種類を指定します。次の刺激タイプを使用できます。
    • Constant Level - 刺激信号は、選択したStart Levelオプションに応じて、HighまたはLowの一定電圧に維持されます。
    • Single Pulse - 刺激信号は単一パルスで、その特性はStart Level、Start Time、Stop Timeオプションで定義されます。
    • Periodic Pulse - 刺激信号は連続したパルス列で、その特性はStart Level、Start Time、Stop Time、Period Timeオプションで定義されます。
  • Start Level - Constant Level刺激信号に使用する電圧レベル、またはパルスベースの刺激信号の初期電圧レベルを指定します。次のレベルを使用できます。
    • Low Level - 出力ピンのLOWレベル電圧として定義されます。ピンに使用するモデルによって異なります。
    • High Level - 出力ピンのHIGHレベル電圧として定義されます。ピンに使用するモデルによって異なります。
  • Start Time (s) - パルスベースの刺激信号の開始時刻です。パルス幅の計算に使用されます。
  • Stop Time (s) - パルスベースの刺激信号の終了時刻です。パルス幅の計算に使用されます。
  • Period Time (s) - 周期的なパルス列の刺激信号におけるパルス間の時間です。周期時間が経過すると、幅がStop Time - Start Timeの同一パルスが再び入力されます。
ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。

注記

クロストーク解析を実行すると、アグレッサーネットには刺激デザインルールで定義された刺激信号が入力されます。そのLOWレベルとHIGHレベルは、駆動側の出力ピンに使用するモデルによって異なります。ビクティムネットには一定のLowレベル電圧が入力されます。このレベルも、出力ピンに使用するモデルによって異なります。


オーバーシュート - 立ち下がりエッジ

デフォルトルール:不要

このルールでは、信号の立ち下がりエッジで許容されるオーバーシュート(ベース値を下回るリンギング)の最大値を指定します。

制約

オーバーシュート - 立ち下がりエッジルールのデフォルト制約
オーバーシュート - 立ち下がりエッジルールのデフォルト制約

Maximum (Volts) - 信号の立ち下がりエッジで許容されるオーバーシュートの最大値です。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


オーバーシュート - 立ち上がりエッジ

デフォルトルール:不要

このルールでは、信号の立ち上がりエッジで許容されるオーバーシュート(トップ値を上回るリンギング)の最大値を指定します。

制約

オーバーシュート - 立ち上がりエッジルールのデフォルト制約
オーバーシュート - 立ち上がりエッジルールのデフォルト制約

Maximum (Volts) - 信号の立ち上がりエッジで許容されるオーバーシュートの最大値です。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


アンダーシュート - 立ち下がりエッジ

デフォルトルール:不要

このルールでは、信号の立ち下がりエッジで許容されるアンダーシュート(ベース値を上回るリンギング)の最大値を指定します。

制約

アンダーシュート - 立ち下がりエッジルールのデフォルト制約
アンダーシュート - 立ち下がりエッジルールのデフォルト制約

Maximum (Volts) - 信号の立ち下がりエッジで許容されるアンダーシュートの最大値です。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


アンダーシュート - 立ち上がりエッジ

デフォルトルール:不要

このルールでは、信号の立ち上がりエッジで許容されるアンダーシュート(トップ値を下回るリンギング)の最大値を指定します。

制約

アンダーシュート - 立ち上がりエッジルールのデフォルト制約
アンダーシュート - 立ち上がりエッジルールのデフォルト制約

 

Maximum (Volts) - 信号の立ち上がりエッジで許容されるアンダーシュートの最大値です。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


インピーダンス

デフォルトルール:不要

このルールでは、許容されるネットインピーダンスの最小値と最大値を指定します。ネットインピーダンスは、導体の形状と導電率、周囲の誘電体材料(基板の基材、多層基板の絶縁材、ソルダーマスクなど)、および基板の物理的形状(Z方向にある他の導体までの距離)によって決まります。

制約

インピーダンスルールのデフォルト制約
インピーダンスルールのデフォルト制約

  • Minimum (Ohms) - 許容されるネットインピーダンスの最小値です。
  • Maximum (Ohms) - 許容されるネットインピーダンスの最大値です。
ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


信号のトップ値

デフォルトルール:不要

このルールでは、信号がHigh状態で安定する際の最小電圧レベル(トップ値)を指定します。

制約

信号のトップ値ルールのデフォルト制約
信号のトップ値ルールのデフォルト制約

Minimum (Volts) - 許容されるトップ値電圧の最小値です。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


信号のベース値

デフォルトルール:不要

このルールでは、信号がLow状態で安定する際の最大電圧レベル(ベース値)を指定します。

制約

信号のベース値ルールのデフォルト制約
信号のベース値ルールのデフォルト制約

Maximum (Volts) - 許容されるベース値電圧の最大値です。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


フライトタイム - 立ち上がりエッジ

デフォルトルール:不要

このルールでは、信号の立ち上がりエッジで許容されるフライトタイムの最大値を指定します。フライトタイムとは、相互接続構造によって生じる信号の遅延時間です。ネット上の信号がしきい値電圧(信号がLOWからHIGHへ遷移する境界)に達するまでの時間から、出力に直接接続された基準負荷がしきい値電圧に達するまでの時間を差し引いて算出します。

制約

フライトタイム - 立ち上がりエッジルールのデフォルト制約
フライトタイム - 立ち上がりエッジルールのデフォルト制約

Maximum (seconds) - 信号の立ち上がりエッジで許容されるフライトタイムの最大値です。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


フライトタイム - 立ち下がりエッジ

デフォルトルール:不要

このルールでは、信号の立ち下がりエッジで許容されるフライトタイムの最大値を指定します。フライトタイムとは、相互接続構造によって生じる信号の遅延時間です。ネット上の信号がしきい値電圧(信号がHIGHからLOWへ遷移する境界)まで低下する時間から、出力に直接接続された基準負荷がしきい値電圧まで低下する時間を差し引いて算出します。

制約

フライトタイム - 立ち下がりエッジルールのデフォルト制約
フライトタイム - 立ち下がりエッジルールのデフォルト制約

Maximum (seconds) - 信号の立ち下がりエッジで許容されるフライトタイムの最大値です。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


スロープ - 立ち上がりエッジ

デフォルトルール:不要

このルールは、信号の立ち上がりエッジで許容される最大スロープ時間を指定します。立ち上がりエッジのスロープ時間とは、信号がしきい値電圧(VT)から有効なHighレベル(VIH)まで上昇するのにかかる時間です。

制約

スロープ - 立ち上がりエッジルールのデフォルト制約
スロープ - 立ち上がりエッジルールのデフォルト制約

Maximum (seconds) - 許容される立ち上がりエッジの最大スロープ時間。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


スロープ - 立ち下がりエッジ

デフォルトルール:不要

このルールは、信号の立ち下がりエッジで許容される最大スロープ時間を指定します。立ち下がりエッジのスロープ時間とは、信号がしきい値電圧(VT)から有効なLowレベル(VIL)まで下降するのにかかる時間です。 制約。

制約

スロープ - 立ち下がりエッジルールのデフォルト制約
スロープ - 立ち下がりエッジルールのデフォルト制約

Maximum (seconds) - 許容される立ち下がりエッジの最大スロープ時間。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。


電源ネット

デフォルトルール:不要

このルールは、電源ネット(またはネットクラスのスコープを使用したネットの集合)を識別し、その電圧を指定します。

制約

電源ネットルールのデフォルト制約
電源ネットルールのデフォルト制約

Voltage - ルールのスコープ(完全なクエリ)に該当するネットの電圧値。

ルールの適用

バッチDRCおよびシグナルインテグリティ解析時。

注記
  • 電源ネットは、PCBルールと制約エディターダイアログのWhere The Object Matches領域にあるドロップダウンフィールドからNetまたはNet Classを選択し、対応する2つ目のドロップダウンリストから必要なネットまたはネットクラスを選択することで指定できます。ルールのスコープに対応する完全なクエリは、次のようになります。InNet('NetName') - 単一ネットの場合、InNetClass('NetClassName') - ネットクラスの場合。
  • 定義済みの電源ネット設計ルールに含まれるネット(またはそのルールで使用されるネットクラスに含まれるネット)の長さと遅延は計算されません。ネットに関して表示される情報の詳細については、 PCBの配置と編集のテクニックページを参照してください。
  • 回路図からPCBドキュメントを更新する際には、各電源ネット(つまり、電源ポートを含むネット、またはパラメーターセットを通じて Power Netパラメーターが割り当てられているネット)に電源ネット設計ルールを追加することが提案されます。
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