配線長チューニング

高速設計の配線における2つの主要な課題は、配線のインピーダンス制御と、重要なネットの長さの整合です。

• インピーダンス制御配線を行うことで、出力ピンから発信された信号が良好な状態で到達し、対象の入力ピンで正しく受信されるようになります。インピーダンス制御配線について詳しくはこちらをご覧ください。

• 配線長を調整して一致させることで、タイミングが重要な信号が対象のピンに同時に到達するようになります。配線長の調整と一致は、差動ペアの配線、特にペア内においても不可欠です。

差動ペアの長さを一致させるため、配線にアコーディオンパターンが追加されています。

この Interactive Length Tuning および Interactive Diff Pair Length Tuning コマンドを使用すると、利用可能なスペース、設計制約、および設計上の障害物に応じて、振幅可変の調整パターンを挿入できるため、ネットや差動ペアの長さを動的に最適化および制御できます。長さの調整プロパティは、あらかじめ設定された設計制約、ネットのプロパティ、またはユーザーが指定した値に基づいて設定できます。 

チューニングパターンには、「アコーディオン」、「トロンボーン」、「ノコギリ波」の 3 種類があります。 

3 種類のチューニングパターンが利用可能です。 Tab をクリックしてパターンを選択します。

設計制約の設定

重要な配線長が一致するようにする最善の方法は、設計制約を定義することです。長さの調整中に適用される設計制約は2つあり、それらは Matched Length 制約と Length 制約です。一方、 Constraint Manager と PCB Rules and Constraint Editor ではこれらの制約の設定方法が異なりますが、根本的な制約自体は同じです。このページでは、 PCB Rules and Constraint Editorを使用して説明し、を使用する場合のプロセスをガイドするための追加情報も提供します。 Constraint Managerを使用する場合の手順を案内する追加情報も提供します。

PCBルールおよび制約エディタでは、 Matched Length 制約と Length 制約は、どちらも High Speed カテゴリからアクセスできます。これらの制約のいずれか、あるいは両方が設計において重要となる場合があります。これは、潜在的な問題がスキューに関連しているか（「Matched Length」制約を使用）、あるいは信号の全体的な遅延に関連しているか（「Length」制約を使用）によって異なります。

「 Properties パネルには、調整対象のネットに対するすべての設計制約が表示されます。適用可能な制約のうち、優先順位が最も高いものが選択され、ハイライト表示されます。

「長さ一致」設計制約

「長さの整合」設計制約は、対象となるすべてのネットが、そのセット内の最長のネットの長さに合わせて配線されるか、あるいは Source target そのオプションが利用可能で、かつ制約内で選択されている場合。対話型の長さ整合が実行されると、ネットの長さは指定された許容範囲内（ ）になるよう調整されます。この制約の対象となるネットのセットは、 constraint scope またはクエリによって定義されます。

長さ調整ツールは、選択された Source targetを使用するか、対象ネットのセット内で最も長いネットを特定し、有効な範囲と目標長（Value）を提示します：

• TargetLength = Longest routed net in set

• MinLimit = LongestNet - MatchedLength Constraint Tolerance

• MaxLimit = TargetLength

「長さ一致」制約の詳細については、こちらをご覧ください。

長さの設計制約

「ネット長の一致」制約を補完するものとして、「長さ」設計制約は、1つのネットまたは一連のネットについて、配線可能な最小および最大長を指定します。対象となるネットの長さは、指定された範囲内である必要があります Minimum および Maximum の範囲内である必要があります ()。長さ調整ツールは、対象となるネットのセットの中から最も長いネットを見つけ出し、有効な範囲と目標長さを提示します。

長さ調整ツールは、対象となるネットのセットの中から最も長いネットを特定し、有効な範囲と目標長さ（Value）を提示します：

• TargetLength = Longest routed net in set

• MinLimit = Constraint Minimum

• MaxLimit = Constraint Maximum

「長さ」制約の詳細については、こちらをご覧ください。

チューニングパターンの選択

チューニング パターンは、コマンドの実行後、長さのチューニングを開始する前に選択する必要があります。

チューニング パターンを選択するには：

1. [Tuning] Route » Interactive Length Tuning コマンドを実行します。

2. [ Tab を押してチューニングを一時停止し、 Properties パネルを表示します。 

3. 必要なパターンを選択し（必要に応じてパターンの設定を編集します）。

4. 一時停止ボタン（ ）を押して「長さ調整」コマンドに戻ります（または Esc キーを押す）と、「Length Tuning」コマンドに戻り、ネットをクリックしてその長さを調整する準備が整います。

ネットの長さの調整

長さ調整機能の優れた点は、洗練されたソフトウェアアルゴリズムと直感的なユーザー操作を巧みに組み合わせていることです。 長さ調整セグメントは、ルートパスに沿ってカーソルをスライドさせるだけで追加でき、調整セグメントを構成するさまざまなトラックや円弧の寸法や位置は、長さ調整アルゴリズムによって自動的に計算され、挿入されます。キーボードショートカットを使用すると、調整セグメントの追加中に、そのスタイルやプロパティを制御することができます。

ショートカットキーを使用して、配置中に調整パターンの形状や振幅を制御できます。

ネットの長さを調整するには：

1. 制約に基づいて長さ調整を実行するには、 Matched Length および／または Length 設計制約を設定します。

2. 「 Interactive Length Tuning メニューから Route メニューから（または、 ボタンを Active Bar）からコマンドを実行します。

3. [ Tab を押して Properties パネルを開き、そこで長さの調整パターンを選択してから、デザインスペースの一時停止ボタン（ ）をクリックして配置を再開します。

4. デザインスペース内のルートをクリックして、その長さの調整を開始します。アコーディオンを追加する方向にカーソルをルートに沿って移動させると、調整パターンが表示され、カーソルの移動に合わせてパターンが伸びていきます。以下のアニメーションは、アコーディオン調整パターンの配置例を示しています。

5. 長さ調整中にチューニングパターンのプロパティを変更するには、 Tab を押して Properties パネルを開くか、以下に詳述するショートカットキーを使用してください。

Shortcuts to Control the Pattern Properties during Tuning

Tab	[ Properties パネル（すべてのパターン）を開く
Spacebar	3種類のチューニングコーナーのスタイルを切り替える（アコーディオンおよびトロンボーンパターン）
（コンマ）	縮小 Max Amplitude （アコーディオン・パターン）または Actual Height （ノコギリ波パターン）を、関連する Step フィールド
(ピリオド)	増加 Max Amplitude （アコーディオンパターン）または Actual Height （鋸歯状パターン）を、関連する Step フィールド
3	減少 Space 関連する Step フィールドに指定された量だけ減らす（アコーディオンおよびトロンボーンパターン）
4	増加 Space 関連する Step フィールドに指定された分だけ増加（アコーディオンおよびトロンボーンのパターン）
1	コーナーを Miter 関連する Step フィールドで指定された％分、コーナーを縮小します（アコーディオンおよびトロンボーンパターン）
2	コーナーを拡大 Miter 関連する Step フィールドで指定された％分だけ角を拡大します（アコーディオンおよびトロンボーンパターン）
S	「片側」オプションのオン/オフを切り替えます（ノコギリ波およびトロンボーンパターン）
Shift	長押し Shift を押したままにすると、パターンの配置からスライド操作に切り替わります。指を離すと、パターンの配置を続行します（ノコギリ波およびトロンボーンパターン）
Shift+G	「長さ調整ゲージ」のオン/オフを切り替えます
Shift+F1	このインタラクティブコマンドで使用可能なショートカットの一覧を表示します（ ）。

チューニングパターンの目標長さはどのように決定されますか？

対話型長さ調整中、 Target セクションの Properties には、必要な Target Length モード（ ）を選択するためのオプションが含まれています。利用可能なモードは、手動（ユーザー定義の長さ）、ネット／ペアから（既存のネット／ペアの長さに基づく）、ルールから（設計制約）の3つです。

Manual	[ Manual ボタンをクリックして、 Value フィールドに長さを入力します（ ）。 Recently Used Lengths は、再度使用したい場合に備えて保持されます。
From Net / From Diff Pairs	クリックすると、すでに配線済みのネット／差動ペアの一覧が表示されます。ネット／差動ペアを選択して長さを設定してください Value （ ）。
From Rules	クリックすると、適用可能な「長さ」および／または「マッチング長さ」の設計制約の一覧が表示されます ()。ソフトウェアは、これらの制約の中で最も厳しい組み合わせに従います。パネルのリストにある制約をダブルクリックすると、そのプロパティを詳細に確認できます。 ネットのチューニング時に「長さ」および「マッチング長さ」の設計制約がどのように適用されるかについては、「設計制約の設定」セクションを参照してください。 適用されている制約は青色で強調表示されます。チューニング中に、その制約のエントリをクリックすることで、適用される制約を変更できます。クリックした制約が青色で強調表示され、目標長（および説明テキスト）がそれに応じて変更されます。
Value	チューニングアルゴリズムが、チューニングセグメントを追加することで達成しようとする長さです。チューニングアルゴリズムがチューニングセグメントを追加できない場合がいくつかあることに注意してください。詳細については、「なぜチューニングパターンが時々消えてしまうのか？」のセクションを参照してください。
Clip to Target	有効にすると、長さが Tolerance の範囲内になると、チューニングアルゴリズムはチューニングシェイプの追加を停止します Valueの範囲内になると、チューニングアルゴリズムはチューニングシェイプの追加を停止します。

信号長の監視

[ PCB パネルが「Nets」モードに設定されている場合、配線済みの信号の現在の長さが表示されます。パネルのデフォルトモードでは、 Name、 Node Count、 Routed length, および長さを表示するようになっています。パネルの列見出し領域を右クリックするとメニューが表示され、そこから Unrouted (Manhattan) 長さを表示するようになっています。パネルの列見出し領域を右クリックしてメニューを表示すると、追加の列を選択したり、既存の列を非表示にしたりできます。 なお、「配線長」は、配線を構成する配置済みのトラックおよびアークセグメントの長さの合計に、ビアを通過する垂直距離を加算して算出されます。配線長計算機能では、トラックセグメントの重なりやパッド内部の配線の蛇行は考慮されません。

ノード間の総距離を正確に計算するには、 Signal Length 列を有効にしてください。信号長計算機能は、配線経路上のすべての配置オブジェクトを分析し、積み重なったオブジェクトや重なり合ったオブジェクト、パッド内の蛇行した経路を解消するとともに、ビアの長さも算入します。ネットが完全に配線されていない場合は、接続線のマンハッタン距離（X + Y）も算入されます。長さマッチングを行う場合は、必ず Signal Length 列が有効になっていることを常に確認してください。

「長さの整合」または「長さ」の設計制約が設定されている場合、制約の対象となる各ネットの「信号長」セルも色分けされ、 route length constraint minimum、クリアな場合は net passes the constraint、赤で表示されます route length > constraint maximum。

PCB パネルの「ネット」セクションの詳細については、こちらをご覧ください。

ネット長ゲージの使用

「長さ」制約および／または「長さ一致」制約が定義されている場合、「長さ調整ゲージ」を表示することで、対話型の長さ調整中に調整長を監視できます。 Shift+G ショートカットを使用して、ゲージの表示/非表示を切り替えることができます。

ゲージには現在の配線長が数値で表示され、赤/緑のスライダーには推定長が表示されます。既存の配線の長さを調整している場合、推定長は配置されたすべてのトラックとアークの合計（実際の物理的な長さ）となります。

ゲージの設定値は、適用される制約によって定義された制約に基づいて計算されます。

配置済みのチューニングパターンの変更

配置済みのチューニングパターンを変更するには、1回クリックして選択し、編集ハンドルを表示させます。

アコーディオンのバウンディングボックスのサイズを変更して振幅や長さを調整したり、クリックして押したまま移動したり、[プロパティ] パネルでスタイルを編集したりできます。

配置済みのチューニングパターンの変更
Change the style	パターン（1つまたは複数）をクリックして選択し、 Properties パネルでスタイルやその他の設定を変更します。ショートカットも使用可能です。選択したチューニングパターンをクリックして押し続けると、ショートカットが利用できます。
Move a pattern	クリックしてドラッグすると、パターンを移動できます。アコーディオン・パターンはスリーブの概念に対応していないため、角を回り込むような配置やスライドはサポートされていませんが、トロンボーン・パターンやソー・トゥース・パターンは対応しています。トロンボーン・パターンおよびソー・トゥース・パターンの操作方法の詳細をご覧ください。
Resize the pattern	エッジまたは頂点をクリックしてドラッグすると、パターンの境界領域のサイズを変更できます。境界領域の新しい形状に合わせて、パターンの各セクションのサイズが自動的に調整されます。
Rotate an accordion	アコーディオンを選択し、 CTRL, （ ）： アコーディオンの選択ボックスの両端のいずれかをクリックしてドラッグすると、アコーディオンの反対側の端を軸として回転させることができます。 アコーディオンの選択ボックスの両側をクリックしてドラッグすると、アコーディオンの中心を軸として回転させることができます。 回転中に R キーを押すと、回転が45度刻みでスナップするかどうかを切り替えることができます。
Change the layer	デザインスペースで選択された配置済みチューニングパターンの Properties デザインスペースで選択された配置済みチューニングパターンのパネルには、 Layer ドロップダウンが Properties 領域にドロップダウンが含まれています。このドロップダウンを使用すると、チューニングパターンが配置されている信号レイヤーをすばやく変更できます（ ）。複数のルーティングオブジェクト（チューニングパターン、トラック、アーク）を選択し、1回の操作でそれらの信号レイヤーを変更できることに注意してください。

長さ調整の差動ペア

長さ調整の差分ペアには2つの側面があります。1つ目は、セット内の各ペアの長さを調整して、すべてのペアが同じ長さになるようにすることです。2つ目は、各ペア内の短いネットの長さを調整することであり、このプロセスは phase matchingと呼ばれます。 

差動ペアの長さを調整するには、対象となる差動ペアのセットに対して以下の制約を作成します：

• A matched length constraint 長さの整合要件を定義する制約 between pairs。あるペアの長さを別のペアの長さと比較して検証するには、前述の「長さ一致設計制約」セクションで説明されているように、 Group Matched Lengths オプションを有効にします。

• 2つ目の matched length constraint は、 within-pair 長さの整合要件を定義します。あるペアの構成要素の長さを、そのペアのもう一方の構成要素の長さと照合するには、以下で説明するように、 Within Differential Pair Length オプションを有効にしてください。

差動ペア間の長さの調整

差動ペアの配線が完了したら、ペア間の長さの差を調整することができます。

ペア間の長さを調整し、続いて各ペア内の長さを調整する手順のデモ。

ペア間の長さ調整
Targeting the pairs	通常、ペアは、差動ペアのクエリキーワード（InAnyDifferentialPair、InDifferentialPair、InDifferentialPairClass、IsDifferentialPair）のいずれかを使用して、「Matched Length」設計制約の対象となります。ペア間の長さを一致させるには、「 Group Matched Lengths オプションを有効にします（ ）。  xSignals を定義している場合は、これらを使用して長さ調整の設計制約の範囲を指定することができ、制約内で Source Target 制約内でこのオプションが利用可能になります。詳細については、「xSignals を使用した高速信号パスの定義」のページを参照してください。
What is the target length?	「Matched Length」設計ルールは、ルールのスコープ対象となるペアの中で最長のペアを検出し、 Longest Signal Length そのペアの値を Max Limit 値として使用し、 Min Limit をに設定します。これは動的なプロセスであることに注意してください。ペアの調整が進むにつれて、新たに調整 Max Limit - Toleranceに設定します。これは動的なプロセスであることに注意してください。ペアの調整が進むにつれて、新たに調整されたペアが最長となり、その最長のネットが新しい Longest Signal Length 値となる可能性があります。
Tune the length of a pair	ペアの長さを調整するには、 Route » Interactive Differential Pair Length Tuning コマンドを実行します。差動ペア配線と同様に、このコマンドはペアを構成する2つのネットに対して同時に処理を行います。ネットの長さの調整に関する詳細はこちらをご覧ください。
Controlling the shape during tuning	単一ネットの長さ調整と同様に、長さ調整コマンドを起動した後、配線をクリックする前に調整スタイルを選択する必要があります。長さ調整中は、ショートカットを使用するか、 Tab キーを押して Properties パネルにアクセスすることで、そのスタイルのプロパティを変更できます。
Monitoring the progress	長さ調整中は、 Shift+G ショートカットを使用して、ネット長ゲージの表示/非表示を切り替えることができます。 また、 PCB パネルで、 Nets モードまたは xSignals モード（ ）で進行状況を確認することもできます。黄色のハイライトは、制約値を下回っている値を示しています Min Limit、赤色のハイライトは制限値を上回る値を示しています Max Limit値を超えていることを示します。
Adjusting the finished tuning shape	チューニングシェイプはオブジェクトであるため、選択、ドラッグ、サイズ変更、削除が可能です。配置済みのチューニングパターンの変更方法について詳しくはこちらをご覧ください。
Checking the results	「 PCB Rules and Violations パネルを使用して、 between-pair 「一致したネット長」の制約（ ）を確認します。必要に応じて、チューニングアコーディオンを調整してください。

差動ペアの静的位相整合

信号ペアをプリント基板上の配線として実装する場合、本質的に差動結合が不十分になる可能性があるため、ペアを構成する 2 つのネットの長さを一致させることは、差動ペアの配線全体の有効性において極めて重要な役割を果たします。

長さの整合により、ペアの正側と負側が同時に到達するようになります。この手法は phase matching。位相を一致させる最も単純な方法は、ペアのうち短い方のネットの長さに沿って、どこかに長さ調整用の形状を追加することです。この種の長さ調整は static phase matchingと呼ばれ、全体的な長さは一致しているものの、差動配線の経路に沿って生じる長さの不一致を解消する試みは行われていないことを意味します。

各ペア内での長さ調整の実例。

ペア内での静的な長さ調整
Targeting the pairs	通常、ペアは、差動ペアのクエリキーワード（InAnyDifferentialPair、InDifferentialPair、InDifferentialPairClass、IsDifferentialPair）のいずれかを使用して、「Matched Length」設計制約の対象となります。各ペアの長さを一致させるには、「Matched Length」設計制約（xml-ph-0000@deepl.internal xml-ph-0001@deepl.internal ）の Within Differential Pair Length オプションを有効にします（ ）。必要に応じて許容誤差を設定してください。
Tune the length of the shorter net in the pair	ペア内の短いネットの長さを調整するには、 Route » Interactive Length Tuning コマンドを実行します。ネットの長さの調整に関する詳細については、こちらをご覧ください。
Controlling the shape during tuning	長さ調整コマンドを起動した後、配線をクリックする前に調整スタイルを選択する必要があります。長さ調整中は、ショートカットを使用するか、 Tab キーを押して Properties パネルにアクセスすることで、そのスタイルのプロパティを変更できます。
Monitoring the progress	長さ調整中は、 Shift+G ショートカットを使用して、ネット長ゲージの表示/非表示を切り替えることができます。 また、 PCB パネルで、 Nets モードまたは xSignals モード（ ）で進行状況を確認することもできます。黄色のハイライトは、制約値を下回っている値を示しています Min Limit、赤色のハイライトは制約値を上回る値を示します Max Limit値を超えていることを示します。
Checking the results	[ PCB Rules and Violations パネルを使用して、 within-pair 「一致するネット長」制約（ ）を確認します。必要に応じて、調整用アコーディオンを調整してください。

自動長さ調整

PCB エディタは、単一ネットおよび差動ペアの両方について、長さ/遅延の自動調整（またはマルチチューニング）もサポートしています。通常のトレースや奇数角度（奇数角度の差動ペアを除く）もサポートされています。

自動調整プロセスでは、適用される「長さの整合」および「長さ」の設計制約に従って、現在選択されているネットの長さを調整しようとします。詳細については、「設計制約の設定」セクションを参照してください。

長さは、ネット間やペア間だけでなく、各ペア内でも自動的に調整できます。

この機能の使用方法は以下の通りです。

 

 

 

 

 

自動ディフペア位相整合()
Configure how lengths are matched	必要に応じて、ネット／ディファレンシャルペア／xSignals に対して、長さ／整合長（ Within Differential Pair Length オプションを有効にした場合）の設計制約を、必要に応じてネット／差動ペア／xSignalsに対して設定します。
Select nets to be matched	長さを調整するネットを選択します。
Static phase matching	静的整合は、 Dynamic Phase Matching () / Dynamic Phase Tolerance () オプションが disabled が設定されている場合に適用されます。チューニングパターンは、ペアのうち短いネットの長さに沿って任意の場所に追加されます。
Dynamic phase matching	動的マッチングは、 Dynamic Phase Matching () / Dynamic Phase Tolerance () オプションが enabled 「長さ一致」制約に含まれている場合に適用されます。チューニングパターンは通常、ペアのうち短いネットに沿った複数の箇所に追加されます。
Configure the within pair Sawtooth tuning properties	[ Route » Automatic Length Tuning コマンド（ショートカット： Ctrl+Alt+T) を選択して、 Auto Tuning Process ダイアログ（ ）を開きます。ダイアログで、 Within Pair Matching モードを選択して、ペア内の長さを調整します。 必要に応じて、ノコギリ波パターンのスタイル属性を設定します。詳細については、「ノコギリ波チューニングパターン」のセクションを参照してください。
Auto tune the lengths	[ OK をクリックすると、ダイアログが開き、ソフトウェアが位相調整パターンの作成を試みます。 Auto Tuning Process をクリックすると、ソフトウェアが位相調整パターンの作成を試みます。

位相調整機能はオープンベータ版であり、 PCB.TraceTuning.PhaseTuning オプションが有効になっている場合に利用可能です。

その他のチューニングツール

推奨文献

• シグナル・インテグリティの講師であり業界の専門家であるエリック・ボガティン氏のウェブサイトhttp://www.bethesignal.com/

• 高速設計の講師であり業界の専門家であるハワード・ジョンソン博士のウェブサイトhttp://www.signalintegrity.com/

• 講師であり、高速PCB設計の専門家であるリー・リッチー氏のウェブサイトhttp://www.speedingedge.com/