Routing par różnicowych
Trasowanie par różnicowych to technika projektowa stosowana do tworzenia zrównoważonego systemu transmisyjnego, zdolnego do przenoszenia sygnałów różnicowych (równych co do wartości i przeciwnych co do znaku) przez płytkę drukowaną. Zwykle takie trasowanie różnicowe współpracuje z zewnętrznym różnicowym systemem transmisyjnym, takim jak złącze i kabel.
System sygnalizacji różnicowej to taki, w którym sygnał jest przesyłany parą ściśle sprzężonych torów, z których jeden przenosi sygnał, a drugi jego równy, lecz przeciwny obraz. Sygnalizacja różnicowa została opracowana z myślą o sytuacjach, w których masa odniesienia logicznego źródła sygnału nie mogła być dobrze połączona z masą odniesienia logicznego obciążenia. Sygnalizacja różnicowa jest z natury odporna na wspólne zakłócenia elektryczne, które są najbardziej powszechnym artefaktem zakłóceniowym występującym w produkcie elektronicznym. Inną ważną zaletą sygnalizacji różnicowej jest to, że minimalizuje ona zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) generowane przez parę sygnałową.
Trasowanie par różnicowych na PCB to technika projektowa stosowana do tworzenia zrównoważonego systemu transmisyjnego, zdolnego do przenoszenia sygnałów różnicowych (równych co do wartości i przeciwnych co do znaku) przez płytkę drukowaną. Zwykle takie trasowanie różnicowe współpracuje z zewnętrznym różnicowym systemem transmisyjnym, takim jak złącze i kabel.
Warto zauważyć, że podczas gdy współczynnik sprzężenia uzyskiwany w skrętce różnicowej może przekraczać 99%, sprzężenie uzyskiwane przy trasowaniu par różnicowych na PCB będzie zwykle mniejsze niż 50%. Aktualna opinia ekspertów jest taka, że zadaniem trasowania na PCB nie jest próba zapewnienia uzyskania określonej impedancji różnicowej, lecz raczej skupienie się na tym, aby sygnał różnicowy dotarł w dobrym stanie do komponentu docelowego podczas przejścia z okablowania zewnętrznego.
Według Lee Ritcheya, uznanego eksperta branżowego w dziedzinie szybkich projektów PCB, skuteczna sygnalizacja różnicowa wymaga:
- Ustawienia impedancji każdego z trasowanych sygnałów na połowę impedancji przychodzącego kabla różnicowego.
- Aby każda z dwóch linii sygnałowych była poprawnie zakończona na końcu odbiorczym swoją własną impedancją charakterystyczną.
- Aby obie linie miały jednakową długość, w granicach tolerancji rodziny logicznej i częstotliwości obwodu użytej w projekcie. Należy skupić się na zachowaniu zgodności czasowej; dopasować długości na tyle dokładnie, aby spełnić budżet skosu projektu. Przykładowe tolerancje długości obejmują szybkie USB, gdzie niedopasowanie długości nie powinno być większe niż 150 mil; zegary DDR2 muszą być dopasowane z dokładnością do 25 mil.
- Wykorzystania zalety prowadzenia obu sygnałów obok siebie, aby ułatwić uzyskanie wysokiej jakości trasowania o dopasowanych długościach. W razie potrzeby dopuszczalne jest ich rozdzielenie w celu ominięcia przeszkód.
- Zmiany warstw są dopuszczalne pod warunkiem zachowania impedancji sygnałów.
Przenoszenie par różnicowych do edytora PCB ze schematów
Jeśli umieszczono dyrektywy Differential Pair na sieciach na schemacie, domyślne ustawienia opcji projektu spowodują utworzenie składowych par różnicowych na PCB. Do konfiguracji tego służą następujące opcje w oknie dialogowym Options for PCB Project:
- Karta Comparator - Extra Differential Pairs (następnie kontrole Different Differential Pair dla kolejnych aktualizacji oraz opcje Rules, jeśli tworzysz/zmieniasz również reguły projektowe)
- Karta ECO Generation - Add Differential Pair (następnie kontrole Change Differential Pair dla kolejnych aktualizacji oraz opcje Rules, jeśli tworzysz/zmieniasz również reguły projektowe)
- Karta Class Generation - Generate Net Classes (jeśli tworzysz również klasę sieci do użycia przy określaniu zakresu reguły PCB Differential Pair Routing)
Wyświetlanie i zarządzanie parami różnicowymi na PCB
Definicje par różnicowych są wyświetlane i zarządzane w panelu PCB ustawionym na tryb Differential Pairs Editor. Poniższy obraz pokazuje pary należące do klasy par różnicowych ROCKET_IO_LINES. Para V_RX0 jest podświetlona; sieci w tej parze to V_RX0_N i V_RX0_P. Znaki - i + wyświetlane obok nazwy sieci każdego elementu są flagą systemową wskazującą, czy jest to dodatni czy ujemny element pary.
Pary różnicowe można wyświetlać i zarządzać nimi w Differential Pair Editor. Kliknij prawym przyciskiem myszy w obszarze Differential Pair Classes, aby utworzyć nową klasę.
W trybie Differential Pairs Editor panelu PCB jego trzy główne obszary zmieniają się tak, aby odzwierciedlać hierarchię par różnicowych bieżącego projektu PCB (w kolejności od góry):
- Differential Pair Classes.
- Pojedyncze elementy Differential Pairs w obrębie klasy.
- Składowe Nets (ujemna i dodatnia), które tworzą parę różnicową.
Definiowanie klasy par różnicowych
Często istnieje więcej niż jedna para różnicowa, która musi być objęta regułą projektową. W takiej sytuacji można definiować klasy par różnicowych, grupując je w logiczne zbiory. Kliknięcie prawym przyciskiem myszy wpisu klasy par różnicowych, a następnie wybranie Properties (lub bezpośrednie dwukrotne kliknięcie wpisu) otworzy okno dialogowe Edit Object Class dialog, w którym można zmienić nazwę klasy lub wyświetlić/zmodyfikować przynależność par różnicowych do tej klasy. Aby uzyskać pełną kontrolę i możliwość edycji wszystkich klas, w tym klas par różnicowych, otwórz okno dialogowe Object Class Explorer dialog za pomocą polecenia Design » Classes z menu głównego.

Object Class Explorer umożliwia tworzenie, wyświetlanie i modyfikowanie wszystkich klas, w tym par różnicowych.
Zarządzanie parami różnicowymi
Pary różnicowe mogą być definiowane na schemacie, a także w edytorze PCB. Zarządzanie w tym drugim przypadku odbywa się z poziomu obszaru Differential Pairs panelu PCB, gdy jest on skonfigurowany w trybie Differential Pairs Editor. Dla wybranej klasy par różnicowych wszystkie aktualnie zdefiniowane obiekty par różnicowych należące do tej klasy będą wyświetlane w obszarze Differential Pairs .
Użyj przycisków poniżej obszaru, aby zarządzać parami różnicowymi zgodnie z potrzebami:
- Aby utworzyć nowy obiekt pary różnicowej, kliknij przycisk Add. W wyświetlonym oknie dialogowym Differential Pair wybierz istniejące sieci dla dodatniej i ujemnej sieci, nadaj parze nazwę, a następnie kliknij OK.
Szybkie tworzenie par z nazwanych sieci.
- Aby zmodyfikować istniejącą parę różnicową, wybierz jej wpis i kliknij przycisk Edit. Okno dialogowe Differential Pair otworzy się z aktualnie wybranymi sieciami dla pary wpisanymi w rozwijanych polach Positive Net i Negative Net. Zmień jedną lub obie sieci pary lub zmień nazwę pary zgodnie z potrzebami.
- Aby usunąć istniejącą parę różnicową, wybierz jej wpis i kliknij przycisk Delete .
Tworzenie par różnicowych z sieci projektu
Jeśli łączysz w pary sieci mające spójny schemat nazewnictwa (tj. mają wspólny prefiks i spójny sufiks dodatni/ujemny, na przykład, TX0_P i TX0_N), możesz użyć okna dialogowego Create Differential Pairs From Nets. Kliknij przycisk Create From Nets w panelu PCB w trybie Differential Pairs Editor, aby otworzyć to okno dialogowe.

Potencjalne obiekty par różnicowych są wyświetlane do utworzenia w odpowiedzi na wpisy filtrów u góry okna dialogowego.
Skuteczność tej zautomatyzowanej metody zależy bezpośrednio od konwencji nazewnictwa zastosowanej dla konkretnych sieci, które będą tworzyć pary różnicowe. Idealnie byłoby zastosować konwencję nazewnictwa, w której po wspólnym rdzeniu występuje spójny wskaźnik dodatni/ujemny (P i N). Na przykład rozważ sygnał odbiornika D_ETH_O.RX, który jest sygnałem różnicowym w projekcie. Dwie sieci tworzące ten sygnał to ETH_O.RX_P i ETH_O.RX_N - reprezentują one odpowiednio dodatnią i ujemną stronę sygnału.
Filtry u góry okna dialogowego umożliwiają szybkie wskazanie tych sieci pod względem klasy sieci, do której należą, oraz konkretnego czynnika różnicującego użytego do rozróżnienia dodatnich i ujemnych sieci w zamierzonym parowaniu, na przykład _P i _N. Można również zdefiniować prefiks, który zostanie dodany do tworzonych obiektów par różnicowych, a także określić, do której klasy par różnicowych mają zostać dodane.
Dla każdego obiektu pary różnicowej okno dialogowe wyświetla jego składowe sieci dodatnią i ujemną. Domyślnie wszystkie potencjalne obiekty par różnicowych są zaznaczone do utworzenia, a poszczególne można wykluczyć przez wyczyszczenie powiązanego pola wyboru Create.
Po ustawieniu wszystkich opcji zgodnie z wymaganiami kliknij przycisk Execute — obiekty par różnicowych zostaną utworzone, a panel PCB zostanie odpowiednio zaktualizowany.
Używanie xSignals z parami różnicowymi
Main page: Definiowanie szybkich ścieżek sygnałowych za pomocą xSignals
Jeśli Twoje pary różnicowe mają komponenty szeregowe w ścieżce sygnału, warto rozważyć utworzenie xSignals. xSignal to zdefiniowana przez projektanta ścieżka sygnałowa między dwoma węzłami. Mogą to być dwa węzły w tej samej sieci lub dwa węzły w różnych sieciach. Korzystając z xSignal, możesz zdefiniować ścieżkę sygnału tak, aby obejmowała sieć po obu stronach komponentu szeregowego. Obliczenia długości trasy dla xSignals obejmują długość ścieżki przez komponent szeregowy, co pokazuje cienka linia wyświetlana po wybraniu xSignal w trybie xSignals panelu PCB.
Te pary różnicowe zostały zdefiniowane jako xSignals; długość trasy obejmuje komponent szeregowy.
Obowiązujące reguły projektowe
Aby interaktywnie prowadzić parę różnicową, utwórz i skonfiguruj następujące dwie reguły projektowe w oknie dialogowym PCB Rules and Constraints Editor dialog (Design » Rules):
-
Routowanie par różnicowych — definiuje szerokość prowadzenia sieci w parze, odstęp (gap) między sieciami w parze oraz całkowitą długość rozsprzężenia (para staje się rozsprzężona, gdy odstęp jest większy niż ustawienie Max Gap). Ustaw zakres tej reguły tak, aby obejmował obiekty będące parą różnicową, np.
IsDifferentialPairlubInDifferentialPairClass('All Differential Pairs'). Zwróć uwagę, że ustawienia Min/Preferred/Max Gap mogą być używane podczas routowania, ale nie podczas sprawdzania reguł projektowych. Podczas sprawdzania reguł projektowych odległość między sieciami w parze jest testowana przez odpowiednią regułę projektową Electrical Clearance, jak wyjaśniono w wyróżnionym polu poniżej.
-
Electrical Clearance — definiuje minimalny odstęp między dowolnymi dwoma obiektami prymitywnymi (np. pad-pad, track-pad) na dowolnej sieci, tej samej sieci lub między różnymi sieciami. Ustaw zakres tej reguły tak, aby obejmował obiekty będące elementami pary różnicowej, np.
InDifferentialPair, i wybierz odpowiednie typy obiektów w obszarze ograniczeń okna dialogowego, jak pokazano poniżej.
Ustawianie zakresu reguł projektowych
Zakres reguły projektowej definiuje zestaw obiektów, do których chcesz zastosować regułę. Ponieważ para różnicowa jest obiektem, możesz używać zapytań takich jak w poniższych przykładach:
- InAnyDifferentialPair - obiekt należy do dowolnej pary różnicowej.
-
InDifferentialPair('D_V_TX1') - obejmuje obie sieci w parze różnicowej o nazwie
D_V_TX1. -
InDifferentialPairClass('ROCKET_IO_LINES') - obejmuje wszystkie sieci we wszystkich parach należących do klasy par różnicowych o nazwie
ROCKET_IO_LINES. -
(IsDifferentialPair And (Name = 'D_V_TX1')) - obejmuje obiekt pary różnicowej o nazwie
D_V_TX1. -
(IsDifferentialPair And (Name Like 'D*')) - obejmuje wszystkie obiekty par różnicowych, których nazwa zaczyna się od litery
D.
Używanie kreatora reguł par różnicowych do definiowania reguł
Chociaż reguły można tworzyć ręcznie za pomocą PCB Rules and Constraints Editor (Design » Rules), panel PCB w trybie Differential Pairs Editor oferuje wygodę korzystania z Differential Pair Rule Wizard. Użyj przycisku Rule Wizard (poniżej obszaru Nets w panelu PCB), aby uzyskać dostęp do kreatora i wdrożyć wymagane właściwości reguł.

Differential Pair Rule Wizard prowadzi Cię przez proces definiowania reguł.
Zwróć uwagę, że zakres reguł będzie zależał od wyboru w panelu PCB przed uruchomieniem kreatora, jak poniżej:
Differential Pair Class
Jeśli wybrana jest klasa All Differential Pairs, zakresem dla każdej reguły będzie All.
Jeśli wybrana jest konkretna klasa par różnicowych, zakresem dla każdej reguły będzie InDifferentialPairClass('ClassName').
Differential Pair
Jeśli w panelu wybrany jest pojedynczy obiekt pary różnicowej, zakresy będą następujące:
-
Szerokość —
InDifferentialPair('PairName') -
Dopasowane długości sieci i routowanie par różnicowych —
IsDifferentialPair And (Name = 'PairName'))
Jeśli w panelu wybrano wiele obiektów par różnicowych, dla każdego obiektu pary będą osobne wpisy zakresu, rozdzielone operatorem „Or”. Na przykład reguła szerokości routowania obejmująca indywidualnie wybrane obiekty par różnicowych D_ETH_O.TX i D_ETH_O.RX będzie miała zakres:
InDifferentialPair('
D_ETH_O.TX') Or InDifferentialPair('D_ETH_O.RX')
Routowanie pary różnicowej
Related page: Routowanie interaktywne
Pary różnicowe są routowane jako para — to znaczy, że prowadzisz jednocześnie dwie sieci. Aby prowadzić parę różnicową, wybierz Interactive Differential Pair Routing z menu Route lub Active Bar. Zostaniesz poproszony o wybranie jednej z sieci w parze; kliknij dowolną z nich, aby rozpocząć routowanie. Nie ma znaczenia, czy zostanie wybrana dodatnia czy ujemna ścieżka w parze, ponieważ system automatycznie wybierze również drugą ścieżkę. Poniższy film pokazuje routowanie pary różnicowej.
Podczas routowania pary różnicowej możesz wykonywać następujące funkcje:
- Shift+R aby przełączać tryby routowania rozwiązywania konfliktów (Walkaround, Push, Hug and Push, Stop at First Obstacle, Ignore Obstacles).
- Shift+Spacebar aby przełączać dostępne style narożników (narożnik 45 stopni, łuk 45 stopni w narożniku, dowolny kąt, narożnik 90 stopni, łuk 90 stopni w narożniku).
- Podczas routowania pary różnicowej przy użyciu stylu narożnika o dowolnym kącie naciśnij i przytrzymaj Shift, aby prowadzić parę różnicową przy użyciu łuków stycznych.
- Naciśnij Spacebar , aby przełączać między dwoma podtrybami kierunku narożnika.
- Naciśnij klawisz Backspace, aby usunąć ostatni wierzchołek.
- Naciśnij 3, aby przełączać możliwe szerokości routowania pary różnicowej (User Choice, Rule Min, Rule Preferred, Rule Max).
- Naciśnij Shift+6, aby przełączać możliwe odstępy pary różnicowej (Rule Min, Rule Preferred, Rule Max).
- Użyj klawiszy + i - na klawiaturze numerycznej, aby przełączać warstwy routowania.
-
Aby przełączyć warstwy i wstawić parę przelotek: naciśnij klawisz * na klawiaturze numerycznej lub użyj skrótu Ctrl+Shift+Wheel Scroll, a następnie
- Naciśnij 4, aby przełączać możliwe rozmiary przelotek (User Choice, Rule Min, Rule Preferred, Rule Max)
- Naciśnij 5, aby przełączać między naprzemiennym i prostopadłym układem przelotek podczas zmiany warstwy lub alternatywnie porusz kursorem, aby przełączyć układ
- Naciśnij 6, aby przełączać możliwe stosy przelotek, lub naciśnij 8, aby wyświetlić listę do wyboru (dowiedz się więcej o kontrolowaniu przelotek umieszczanych podczas routowania interaktywnego)
- Shift+F1 aby wyświetlić wszystkie dostępne skróty w trakcie polecenia.
- W trybach łuku w narożniku naciśnij klawisz „,”, aby zmniejszyć maksymalny promień łuku, oraz klawisz „.”, aby zwiększyć maksymalny promień łuku. Rozmiar łuku można zmieniać interaktywnie, poruszając kursorem. To ustawienie definiuje maksymalny dopuszczalny promień łuku, który jest wyświetlany na pasku stanu podczas routowania.
Konfigurowanie interaktywnego routera par różnicowych
Wiele ustawień interaktywnego trasowania par różnicowych można zmieniać podczas interaktywnego trasowania par różnicowych, w trybie Interactive Differential Pair Routing panelu Properties. Naciśnij Tab podczas trasowania, aby wyświetlić panel.
Poniższe zwijane sekcje zawierają informacje o dostępnych opcjach i elementach sterujących:
Net Information
- DP Name – wyświetla nazwę pary różnicowej.
- DP Class – wyświetla klasę pary różnicowej, do której należy trasowanie (jeśli jest członkiem klasy par różnicowych).
-
Selected
- Length – całkowita suma długości wybranych segmentów.
- Delay – całkowite opóźnienie wybranych segmentów, w tym niepoprowadzonych.
-
Total
- Length – całkowita Signal Length. Signal Length to dokładne obliczenie całkowitej odległości od węzła do węzła. Umieszczone obiekty są analizowane w celu wykrycia obiektów ułożonych warstwowo lub nakładających się oraz meandrujących ścieżek w obrębie padów, a długości przelotek są uwzględniane. Jeśli sieć nie jest całkowicie poprowadzona, uwzględniana jest również długość Manhattan (X + Y) linii połączenia.
- Delay – opóźnienie poprowadzonych segmentów Total Length.
Properties
- Layer – użyj listy rozwijanej, aby określić warstwę, na której znajduje się trasowanie.
-
Gap – użyj listy rozwijanej lub skrótu Shift+6, aby przełączać się między dopuszczalnymi odstępami.
- Min – wybierz, aby określić minimalny dopuszczalny odstęp między prymitywami na różnych sieciach w obrębie tej samej pary różnicowej.
- Preferred – wybierz, aby określić preferowany odstęp między prymitywami na różnych sieciach w obrębie tej samej pary różnicowej.
- Max – wybierz, aby określić maksymalny dopuszczalny odstęp między prymitywami na różnych sieciach w obrębie tej samej pary różnicowej.
- Via – jeśli przelotka jest powiązana z szablonem, tutaj wyświetlana jest nazwa szablonu.
- Via Diameter – określa średnicę przelotki.
- Via Hole Size – określa rozmiar otworu przelotki.
-
Width – użyj listy rozwijanej, aby określić szerokość.
- Min – oznacza, że zostanie użyta minimalna szerokość zdefiniowana przez regułę projektową dla bieżącej sieci
- Preferred – oznacza, że zostanie użyta preferowana szerokość zdefiniowana przez regułę projektową dla bieżącej sieci.
- Max – oznacza, że zostanie użyta maksymalna szerokość zdefiniowana przez regułę projektową dla bieżącej sieci.
Interactive Routing Options
-
Routing Mode – użyj listy rozwijanej lub skrótu Shift+R, aby przełączać się między żądanymi trybami trasowania. Dostępne są następujące opcje:
-
Ignore Obstacles– wybierz, aby ignorować istniejące obiekty (trasowanie można umieszczać swobodnie). Naruszenia są podświetlane. -
Walkaround Obstacles– wybierz, aby Interactive Router prowadził trasę wokół istniejących ścieżek, padów i przelotek. Jeśli w tym trybie nie można ominąć przeszkody bez spowodowania naruszenia, pojawi się wskaźnik pokazujący, że trasa jest zablokowana. -
Push Obstacles– wybierz, aby Interactive Router przesuwał istniejące ścieżki z drogi. Ten tryb może również przesuwać przelotki, aby zrobić miejsce dla nowego trasowania. Jeśli w tym trybie nie można przesunąć przeszkody bez spowodowania naruszenia, pojawi się wskaźnik pokazujący, że trasa jest zablokowana. -
HugNPush Obstacles– wybierz, aby Interactive Router prowadził trasę jak najbliżej istniejących ścieżek, padów i przelotek oraz, w razie potrzeby, przesuwał przeszkody, aby kontynuować trasę. Jeśli w tym trybie nie można ominąć lub przesunąć przeszkody bez spowodowania naruszenia, pojawi się wskaźnik pokazujący, że trasa jest zablokowana. -
Stop At First Obstacle– w tym trybie silnik trasowania zatrzyma się przy pierwszej przeszkodzie, która stanie na drodze. -
AutoRoute Current Layer– wybierz, aby włączyć automatyczne trasowanie tylko na bieżącej warstwie. -
AutoRoute MultiLayer– wybierz, aby włączyć automatyczne trasowanie na wielu warstwach.
-
-
Corner Style – wybierz żądany styl narożników trasowania lub użyj skrótu Shift+Spacebar, aby przełączać się między stylami narożników.
- Restrict to 90/45 – włącz, aby ograniczyć trasowanie wyłącznie do 90 i 45 stopni.
-
Gloss Effort (Routed) – wybierz żądany poziom wygładzania z panelu lub użyj skrótu Shift+Ctrl+G, aby przełączać się między następującymi opcjami:
- Off – w tym trybie wygładzanie jest zasadniczo wyłączone. Należy jednak pamiętać, że po trasowaniu/przeciąganiu nadal uruchamiane jest czyszczenie w celu usunięcia na przykład nakładających się segmentów ścieżek. Ten tryb jest zwykle przydatny na końcowym etapie projektowania płytki, gdy wymagany jest najwyższy poziom dostrajania (na przykład podczas ręcznego przeciągania ścieżek, czyszczenia wejść do padów itp.).
- Weak – w tym trybie stosowany jest niski poziom wygładzania, a Interactive Router uwzględnia tylko te ścieżki, które są bezpośrednio połączone z aktualnie trasowanymi ścieżkami (lub przeciąganymi ścieżkami/przelotkami) albo znajdują się w ich obszarze. Ten tryb wygładzania jest zwykle przydatny do precyzyjnego dostrajania układu ścieżek lub podczas pracy z krytycznymi połączeniami.
- Strong – w tym trybie stosowany jest wysoki poziom wygładzania, a Interactive Router wyszukuje najkrótsze ścieżki, wygładza ścieżki itp. Ten tryb wygładzania jest zwykle przydatny na wczesnych etapach procesu projektowania układu, gdy celem jest szybkie poprowadzenie znacznej części płytki.
-
Gloss Effort (Neighbor) – wybierz żądany poziom wygładzania stosowany do ścieżek przesuwanych przez sieć aktualnie trasowaną bezpośrednio z panelu, korzystając z następujących opcji:
- Off – w tym trybie wygładzanie jest zasadniczo wyłączone. Należy jednak pamiętać, że po trasowaniu/przeciąganiu nadal uruchamiane jest czyszczenie w celu usunięcia na przykład nakładających się segmentów ścieżek. Ten tryb jest zwykle przydatny na końcowym etapie projektowania płytki, gdy wymagany jest najwyższy poziom dostrajania (na przykład podczas ręcznego przeciągania ścieżek, czyszczenia wejść do padów itp.).
- Weak – w tym trybie stosowany jest niski poziom wygładzania, a Interactive Router uwzględnia tylko te ścieżki, które są bezpośrednio połączone z aktualnie trasowanymi ścieżkami (lub przeciąganymi ścieżkami/przelotkami) albo znajdują się w ich obszarze. Ten tryb wygładzania jest zwykle przydatny do precyzyjnego dostrajania układu ścieżek lub podczas pracy z krytycznymi połączeniami.
- Strong – w tym trybie stosowany jest wysoki poziom wygładzania, a Interactive Router wyszukuje najkrótsze ścieżki, wygładza ścieżki itp. Ten tryb wygładzania jest zwykle przydatny na wczesnych etapach procesu projektowania układu, gdy celem jest szybkie poprowadzenie znacznej części płytki.
- Automatically Terminate Routing – gdy opcja jest włączona i zakończysz trasę na padzie docelowym, narzędzie trasowania nie kontynuuje pracy w trybie trasowania from pada docelowego, lecz resetuje się i jest gotowe, aby kliknąć kolejny pad źródłowy, od którego ma rozpocząć trasowanie. Jeśli ta opcja jest wyłączona, po poprowadzeniu trasy do pada docelowego narzędzie pozostanie w trybie trasowania i użyje poprzedniego pada docelowego jako źródła dla następnej trasy.
-
Automatically Remove Loops – włącz, aby automatycznie usuwać wszelkie zbędne pętle tworzone podczas ręcznego trasowania. Pozwala to na ponowne poprowadzenie połączenia bez konieczności ręcznego usuwania zbędnych ścieżek. Zdarzają się jednak sytuacje, gdy trzeba prowadzić sieci, takie jak sieci zasilania, i gdy pętle są potrzebne; możesz przełączyć tę opcję dla wybranej sieci za pomocą skrótu Shift+D, aby zastąpić to ustawienie globalne dla tej samej sieci.
- Remove Loops With Vias – włącz tę opcję, aby automatycznie usuwać pętle z przelotkami. Wyłącz tę opcję, jeśli przelotki mają pozostać podczas usuwania pętli.
- Remove Net Antennas – włącz tę opcję, aby usuwać każdy koniec ścieżki lub łuku, który nie jest połączony z żadnym innym obiektem i tworzy antenę.
- Allow Via Pushing – zaznacz tę opcję, aby umożliwić przesuwanie przelotki w trybie Push Obstacles lub HugNPush Obstacles.
- Pin Swapping – zaznacz tę opcję, aby włączyć zamianę wyprowadzeń lub użyj skrótu Shift+C.
-
Display Clearance Boundaries – włącz tę opcję, aby obszar niedozwolonego odstępu, zdefiniowany przez istniejące obiekty i odpowiednią regułę odstępu, był wyświetlany jako zacienione poligony w lokalnym okręgu widoku. Ta opcja nie jest dostępna w trybie routingu Ignore Obstacles.
- Reduce Clearance Display Area – włącz tę opcję, aby używać mniejszej granicy odstępu. Ta opcja jest dostępna tylko wtedy, gdy włączona jest opcja Display Clearance Boundaries option.
-
Apply Trace Centering – włącza funkcję centrowania ścieżki. Gdy jest włączona, tam gdzie to możliwe, między prowadzoną parą różnicową a istniejącymi padami/przelotkami dodawany jest dodatkowy odstęp, a do konfiguracji tej funkcji dostępne są następujące opcje:
-
Adjust Vias – gdy opcja jest włączona, przelotki będą przesuwane, aby tam, gdzie to możliwe, zachować dodatkowy odstęp.
-
Added Clearance Ratio – mnożnik odpowiedniego odstępu, który jest następnie dodawany do odstępu. Na przykład, jeśli odpowiedni odstęp wynosi
0.15 mm, ustawienie tej opcji na 2 spowoduje, że silnik routingu będzie, tam gdzie to możliwe, omijał istniejące pady i przelotki o0.15 + 2*0.15 = 0.45 mm. W razie potrzeby silnik routingu może następnie zmniejszyć ten odstęp do określonej wartości odstępu.
Dowiedz się więcej o Trace Centering.
-
- Miter Ratio – steruje minimalną ciasnością narożnika. Współczynnik Miter Ratio pomnożony przez bieżącą szerokość ścieżki jest równy odległości między ścianami najbardziej ciasnego kształtu U, jaki można poprowadzić dla tego współczynnika. Wprowadź dodatnią wartość równą zero lub większą od zera (mnożnik x jest dodawany automatycznie).
-
Subnet Jumper Length – określ żądaną długość Subnet Jumper.
Rules
Ograniczenia zdefiniowane przez odpowiednie reguły projektowe będą wyświetlane w sekcji Rules panelu Properties.
- Via Constraint – kliknij, aby otworzyć okno dialogowe Edit PCB Rule, w którym można zdefiniować reguły PCB dla przelotki.
- Differential Pair Constraint – kliknij, aby otworzyć okno dialogowe Edit PCB Rule, w którym można zdefiniować reguły PCB dla pary różnicowej.
Poprawa jakości routingu
Main article: Glossing & Retracing istniejących połączeń
Edytor PCB zawiera zaawansowane narzędzia do poprawy jakości istniejącego routingu. Narzędzia te są znane jako Glossing i Retracing i oba są dostępne w menu Route.
-
Gloss - koncentruje się na poprawie geometrii ścieżki, próbując zmniejszyć liczbę narożników i skrócić całkowitą długość połączenia. Gloss zachowuje istniejącą szerokość ścieżki i odstęp pary różnicowej. Glossing uwzględnia bieżące ustawienie Gloss Effort (Routed) skonfigurowane na stronie PCB - Interactive Routing okna dialogowego Preferences (pokaż obraz).
-
Retrace - zakłada, że ogólna geometria jest zadowalająca, i skupia się zamiast tego na weryfikacji, czy routing spełnia reguły projektowe. Podczas gdy Gloss zachowuje istniejącą szerokość ścieżki i odstęp pary, Retrace zmienia je na wartości Preferred. Retrace jest doskonałym narzędziem do użycia, gdy reguła projektowa Differential Pair Routing została zmieniona i tę zmianę trzeba zastosować do istniejącego routingu.
Animacja w poprzedniej sekcji, Routing a Differential Pair, zawiera prostą demonstrację glossingu z ustawieniem Gloss Effort (Routed) ustawionym na Strong.
Interaktywna modyfikacja routingu pary różnicowej
Main page: Modyfikowanie istniejących połączeń
Podczas routingu będzie wiele sytuacji, w których trzeba zmienić część istniejącego routingu; na przykład możesz nie być zadowolony z wyjść z padów i chcieć zmienić ich kształt (jak pokazano na poniższym filmie). Chociaż istniejący routing można zmieniać metodą podobną do kreślenia, klikając i przeciągając segmenty ścieżki, często łatwiej jest po prostu poprowadzić go ponownie.
Aby to zrobić, wybierz polecenie Route » Interactive Differential Pair Routing, a następnie kliknij w dowolnym miejscu istniejącego routingu. Kontynuuj prowadzenie nowej ścieżki, wracając tam, gdzie to konieczne, aby połączyć się z istniejącym routingiem. Spowoduje to utworzenie pętli między starą a nową ścieżką. Po kliknięciu prawym przyciskiem myszy lub naciśnięciu Esc w celu zakończenia routingu zbędne segmenty są automatycznie usuwane, w tym wszelkie zbędne przelotki.
Routing par różnicowych nieco różni się od routingu pojedynczej sieci. Routing pojedynczej sieci można skonfigurować tak, aby ostatni segment był pusty w środku (segment look-ahead); ten segment nie jest umieszczany po kliknięciu. Routing par różnicowych nie obejmuje segmentów look-ahead, więc po kliknięciu zostaną umieszczone wszystkie widoczne segmenty. Ustaw kursor tak, aby nie było zbędnych segmentów.
Jeśli dostosowujesz pary różnicowe przez ręczne przeciąganie segmentów ścieżki, możesz albo przesuwać jeden człon pary drugim, albo przeciągać każdy niezależnie.
Użyj funkcji usuwania pętli, aby interaktywnie poprowadzić parę różnicową nową ścieżką; stara pętla routingu zostanie automatycznie usunięta. Pary można również modyfikować przez przeciąganie jednej ścieżki tak, aby przesuwała drugą.
Interaktywne przeciąganie przelotek
Projektanci PCB mogą poświęcać dużo czasu na dostosowywanie routingu, być może z powodu późnej zmiany projektu lub aby doprowadzić projekt do ukończenia. Może to oznaczać przepychanie i przesuwanie istniejącego routingu, przeciąganie przelotek i delikatne przesuwanie komponentów.
Dostosuj zachowanie przeciągania przelotek w panelu Properties.
Uzupełnieniem obsługi glossingu sąsiednich połączeń jest również obsługa przeciągania przelotek. Przeciąganie przelotek obsługuje Neighbor Glossing, konfigurowane w trybie Interactive Via Dragging panelu Properties edytora PCB. Naciśnij Tab podczas przeciągania przelotki, aby uzyskać dostęp do panelu i dostosować ustawienia.
Przeciąganie par różnicowych
Aby rozpoznawać człony pary różnicowej, używana jest koncepcja sprzężenia. Gdy oprogramowanie rozpozna obiekty należące do pary różnicowej, spróbuje przeciągnąć ścieżkę partnerską lub przelotkę pary, jeśli opcja Keep Coupled jest włączona w trybach Interactive Sliding lub Interactive Via Dragging panelu Properties.
Naciśnij X podczas przeciągania pary przelotek, aby obrócić parę o 90 stopni.
Aby potwierdzić, że obiekty partnerskie są sprzężone, oprogramowanie sprawdza, czy obiekty:
-
Dla par przelotek — należą do pary i są bliżej niż
2 * Preferred Gap -
Dla par ścieżek — należą do pary, są na tej samej warstwie, są oddzielone nie więcej niż
Preferred Gap
Wyświetlanie dostępnego odstępu
Czy zdarzyło Ci się utknąć podczas routingu i zastanawiać się, dlaczego połączenie nie mieści się w tej szczelinie? Ta frustracja jest jeszcze bardziej prawdopodobna podczas routingu par różnicowych. Altium Designer zawiera funkcję, która pomaga w takich sytuacjach, o nazwie dynamic display of clearance boundaries. Gdy jest włączona, obszar niedozwolonego odstępu zdefiniowany przez existing objects + the applicable clearance rule jest wyświetlany jako zacienione poligony w lokalnym okręgu widoku, jak pokazano na poniższym filmie. Naciśnij Ctrl+W, aby włączać i wyłączać tę funkcję.
Dynamicznie wyświetlaj granice odstępu podczas routingu par różnicowych.
Obszar wyświetlania można ograniczyć do regionu wokół bieżącej pozycji kursora albo może on obejmować cały ekran. Jest to kontrolowane przez podopcję Reduce Clearance Display Area na stronie PCB Editor - Interactive Routing okna dialogowego Preferences.
Narzędzie Quick Differential Pair Routing
Polecenie Quick Differential Pair Routing (dostępne z menu głównego oraz z Active Bar) oferuje uproszczone trasowanie z mniejszą liczbą ustawień i możliwości, odpowiednie dla prostszych projektów. Jego ogólne działanie i skróty są takie same jak w standardowym poleceniu Interactive Differential Pair Routing.
Możliwości obejmują:
- Różne tryby trasowania, takie jak: zatrzymanie przy pierwszej przeszkodzie, omijanie oraz push and shove.
- Rozbudowane możliwości przeciągania, które zachowują kąty ścieżek i ortogonalność.
- Funkcję usuwania pętli, która sprawia, że ponowne trasowanie jest szybkie i łatwe.
Narzędzie Quick Differential Pair Routing pomaga maksymalizować wydajność i elastyczność trasowania w intuicyjny sposób, w tym przez podążanie za ścieżką kursora podczas prowadzenia odcinków trasy, kończenie trasowania pojedynczym kliknięciem, przepychanie lub omijanie przeszkód oraz automatyczne podążanie za istniejącymi połączeniami, wszystko zgodnie z obowiązującymi regułami projektowymi.
Ten router jest określany jako Quick, ponieważ oferuje ograniczony zestaw funkcji. Funkcje, które nie są uwzględnione w Quick Differential Pair Router, obejmują:
- Brak wygładzania zakrętów
- Ograniczone wsparcie dla trasowania Any Angle
- Brak przepychania połączeń typu T
- Podstawowe wsparcie Push&Shove
- Brak Miter Ratio, Min Arc ani Pad Entry Stability
- Podstawowy Gloss Effort, bez wsparcia dla Gloss Neighbor
- Brak zbieżności pary różnicowej przy bocznym wyjściu z pinów początkowych
- Brak przylegania trasowanych par różnicowych
- Brak utrzymywania pary różnicowej, gdy sąsiednia para różnicowa jest przepychana
Jeśli potrzebujesz którejkolwiek z tych funkcji, użyj narzędzia Interactive Differential Pair Routing.
Poniższe zwijane sekcje zawierają informacje o dostępnych opcjach i elementach sterujących Quick Differential Pair Routing:
Net Information
- DP Name – wyświetla nazwę pary różnicowej.
- DP Class – wyświetla klasę pary różnicowej, do której należy trasowanie (jeśli jest członkiem klasy par różnicowych).
-
Selected
- Length – całkowita suma długości wybranych segmentów.
- Delay – całkowite opóźnienie wybranych segmentów, w tym także niepoprowadzonych.
-
Total
- Length – całkowita Signal Length. Signal Length to dokładne obliczenie całkowitej odległości od węzła do węzła. Umieszczone obiekty są analizowane w celu wykrycia obiektów ułożonych warstwowo lub nakładających się oraz meandrujących ścieżek w obrębie padów, a długości przelotek są uwzględniane. Jeśli sieć nie jest całkowicie poprowadzona, uwzględniana jest również długość Manhattan (X + Y) linii połączenia.
- Delay – opóźnienie poprowadzonych segmentów Total Length.
Properties
- Layer – użyj listy rozwijanej, aby określić warstwę, na której znajduje się trasowanie.
-
Gap – użyj listy rozwijanej lub skrótu Shift+6, aby przełączać się między dozwolonymi odstępami.
- Min – wybierz, aby określić minimalny dopuszczalny odstęp między prymitywami na różnych sieciach w obrębie tej samej pary różnicowej.
- Preferred – wybierz, aby określić preferowany odstęp między prymitywami na różnych sieciach w obrębie tej samej pary różnicowej.
- Max – wybierz, aby określić maksymalny dopuszczalny odstęp między prymitywami na różnych sieciach w obrębie tej samej pary różnicowej.
- Via – jeśli przelotka jest powiązana z szablonem, tutaj wyświetlana jest nazwa szablonu.
- Via Diameter – określa średnicę przelotki.
- Via Hole Size – określa rozmiar otworu przelotki.
-
Width – użyj listy rozwijanej, aby określić szerokość.
- Min – oznacza, że zostanie użyta minimalna szerokość zdefiniowana przez regułę projektową dla bieżącej sieci
- Preferred – oznacza, że zostanie użyta preferowana szerokość zdefiniowana przez regułę projektową dla bieżącej sieci.
- Max – oznacza, że zostanie użyta maksymalna szerokość zdefiniowana przez regułę projektową dla bieżącej sieci.
Interactive Routing Options
-
Routing Mode – użyj listy rozwijanej lub skrótu Shift+R, aby przełączać się między żądanymi trybami trasowania. Dostępne są następujące opcje:
-
Ignore Obstacles– wybierz, aby ignorować istniejące obiekty (trasę można umieszczać swobodnie). Naruszenia są podświetlane. -
Walkaround Obstacles– wybierz, aby Interactive Router prowadził trasę wokół istniejących ścieżek, padów i przelotek. Jeśli ten tryb nie może ominąć przeszkody bez spowodowania naruszenia, pojawi się wskaźnik informujący, że trasa jest zablokowana. -
Push Obstacles– wybierz, aby Interactive Router przesuwał istniejące ścieżki z drogi. Ten tryb może również przepychać przelotki, aby zrobić miejsce dla nowego trasowania. Jeśli ten tryb nie może przepchnąć przeszkody bez spowodowania naruszenia, pojawi się wskaźnik informujący, że trasa jest zablokowana. -
HugNPush Obstacles– wybierz, aby Interactive Router przylegał do istniejących ścieżek, padów i przelotek tak blisko, jak to możliwe, a tam gdzie to konieczne, przepychał przeszkody, aby kontynuować trasę. Jeśli ten tryb nie może przylegać do przeszkody ani jej przepchnąć bez spowodowania naruszenia, pojawi się wskaźnik informujący, że trasa jest zablokowana. -
Stop At First Obstacle– w tym trybie silnik trasowania zatrzyma się przy pierwszej napotkanej przeszkodzie. -
AutoRoute Current Layer– wybierz, aby włączyć auto-routing tylko na bieżącej warstwie. -
AutoRoute MultiLayer– wybierz, aby włączyć auto-routing na wielu warstwach.
-
-
Corner Style – wybierz żądany styl narożników trasowania lub użyj skrótu Shift+Spacebar, aby przełączać się między stylami narożników.
- Restrict to 90/45 – włącz, aby ograniczyć trasowanie wyłącznie do 90 i 45 stopni.
-
Automatically Remove Loops – włącz, aby automatycznie usuwać wszelkie zbędne pętle tworzone podczas ręcznego trasowania. Pozwala to na ponowne poprowadzenie połączenia bez konieczności ręcznego usuwania zbędnych ścieżek. Są jednak sytuacje, gdy trzeba prowadzić sieci, takie jak sieci zasilania, i gdy potrzebne są pętle; możesz przełączyć tę opcję dla wybranej sieci za pomocą skrótu Shift+D, aby zastąpić to ustawienie globalne dla tej samej sieci.
- Remove Loops With Vias – włącz, aby automatycznie usuwać pętle z przelotkami. Wyłącz tę opcję, aby przelotki pozostawały podczas usuwania pętli.
- Remove Net Antennas – włącz tę opcję, aby usuwać każdy koniec ścieżki lub łuku, który nie jest połączony z żadnym innym prymitywem i tworzy antenę.
-
Display Clearance Boundaries – włącz tę opcję, aby obszar niedozwolonego odstępu zdefiniowany przez istniejące obiekty i obowiązującą regułę odstępu był wyświetlany jako zacienione poligony w lokalnym okręgu widoku. Ta opcja nie jest dostępna w trybie trasowania Ignore Obstacles.
- Reduce Clearance Display Area – włącz tę opcję, aby używać mniejszej granicy odstępu. Ta opcja jest dostępna tylko wtedy, gdy Display Clearance Boundaries option jest włączone.
Rules
Ograniczenia zdefiniowane przez obowiązujące reguły projektowe będą wymienione w sekcji Rules panelu Properties.
- Via Constraint – kliknij, aby otworzyć okno dialogowe Edit PCB Rule, w którym można zdefiniować reguły PCB dla przelotki.
- Differential Pair Constraint – kliknij, aby otworzyć okno dialogowe Edit PCB Rule, w którym można zdefiniować reguły PCB dla pary różnicowej.
Dopasowywanie długości par różnicowych
Pary różnicowe są często używane w projektach wysokiej prędkości ze względu na ich naturalną odporność na zakłócenia oraz fakt, że upraszczają zapewnienie wysokiej jakości ścieżki powrotnej dla sygnałów. Jednak podobnie jak sygnały pojedyncze, ich długości muszą być kontrolowane, aby zapewnić spełnienie wymagań dotyczących czasowania sygnałów.
Podczas trasowania pary różnicowej długość każdej z dwóch sieci w parze jest wyświetlana na pasku stanu, a także w wyświetlaczu Heads-up (Shift+H aby włączyć/wyłączyć). Wartości długości wyświetlane w panelu PCB są aktualizowane po zakończeniu trasowania pary.
Bieżąca długość trasy każdej sieci w parze jest wyświetlana w wyświetlaczu Heads-up (Shift+H aby włączyć/wyłączyć).
Reguły projektowe Matched Length i Length
Reguły projektowe Length i Matched Length mogą zostać zdefiniowane, aby zapewnić spełnienie wymagań dotyczących czasu propagacji i rozrzutu czasowego. Oprócz wykorzystania podczas sprawdzania reguł projektowych (DRC), reguły te są również używane podczas interaktywnego dostrajania długości.
Reguła projektowa Matched Length wykrywa najdłuższą parę objętą zakresem reguły i używa wartości Average Length tej pary jako odniesienia do porównania pozostałych par objętych regułą, wymagając, aby ich długości mieściły się w zakresie + lub - tolerancji zdefiniowanej w regule. Wartość Average Length jest wyświetlana w trybie Differential Pairs Editor panelu PCB.
Reguły projektowe Within-Pair i Between Pair
Prawdopodobnie będziesz mieć wymagania dotyczące dopasowania długości zarówno między parami, jak i wewnątrz każdej pary.
Aby tym zarządzać, utwórz odpowiednie reguły projektowe Matched Length:
- Zdefiniuj regułę projektową Matched Length, która ma zastosowanie pomiędzy parami (uzyskuje się to przez wybranie opcji Group Matched Lengths). Ogranicz zakres reguły tak, aby obejmowała wymagane pary (lub xSignals), jak pokazano na poniższym obrazie.
Utwórz regułę matched length, aby zdefiniować wymagania długości między parami różnicowymi lub, jak w tym przykładzie, między xSignals.
- Zdefiniuj kolejną regułę projektową Matched Length, która ma zastosowanie wewnątrz pary (uzyskuje się to przez wybranie opcji Within Differential Pair Length). Ta reguła zapewnia, że długości dwóch sieci w obrębie każdej pary mieszczą się w tolerancji. Zwróć uwagę, że ta reguła musi mieć zakres określony przy użyciu ustawienia Where the Object Matches, które jest ukierunkowane na pary różnicowe, jak pokazano poniżej. Ta reguła powinna mieć wyższy priorytet niż reguła między parami.
Utwórz drugą regułę matched length, aby zdefiniować wymagania długości wewnątrz par.
Dostrajanie długości pary różnicowej
Main article: Dostrajanie długości
Długość par oraz sieci w obrębie każdej pary jest dostrajana przy użyciu dwóch poleceń dostrajania długości. Aby dostroić długości:
-
Długość pary różnicowej można precyzyjnie dostroić za pomocą polecenia Interactive Diff Pair Length Tuning w menu Route. Podczas dostrajania długości można używać skrótów do interaktywnego dostosowywania stylu i rozmiaru meandra albo nacisnąć Tab, aby otworzyć panel Properties w trybie Differential Pair Length Tuning. W panelu długość docelowa jest definiowana:
-
Na podstawie odpowiednich reguł projektowych Length i/lub Matched Length
-
Na podstawie wybranej przez użytkownika poprowadzonej pary różnicowej
-
Ręcznie, przez wprowadzenie wartości w polu Target Length
-
- Aby dostroić sieć w obrębie pary, użyj polecenia Interactive Length Tuning w menu Route. Jeśli spróbujesz dostroić dłuższą sieć w parze, pojawi się komunikat Target Length Shorter than Old Length.
Najpierw dostrój długości par różnicowych, a następnie dostrój długość krótszej sieci w obrębie pary.
Demonstracja dostrajania długości i modyfikowania meandrów
Film pokazuje dostrajanie długości par względem innych par (na podstawie długości xSignal) przez dodawanie meandrów dostrajających. Następnie krótszy człon każdej pary jest dostrajany długościowo względem dłuższego członu tej pary. Film pokazuje też, jak pary można interaktywnie przesuwać i zmieniać ich kształt, jak można usunąć meander dostrajający oraz jak można nadać kształt nowemu meandrowi podczas umieszczania przy użyciu skrótów.
Długość pary różnicowej można dostroić przez dodanie meandrów dostrajających. Meander jest obiektem, który można przesuwać, zmieniać jego kształt i usuwać.
