Definiowanie szybkich ścieżek sygnałowych za pomocą xSignals

Wyzwanie

Stale rosnące szybkości przełączania układów wiążą się z wyzwaniem utrzymania integralności sygnału i spełnienia jego wymagań czasowych. Integralność sygnału można zapewnić przez prowadzenie ścieżek o kontrolowanej impedancji, co wymaga starannego zaprojektowania zarówno stosu warstw PCB, jak i szerokości ścieżek na poszczególnych warstwach.

Wymagania czasowe są spełniane przez dopasowanie długości tras sygnałowych. W przypadku zestawu tras sygnałowych łączących po dwa wyprowadzenia, z których każda biegnie od wyprowadzenia wyjściowego do pojedynczego wyprowadzenia wejściowego, obliczanie i porównywanie długości jest proste. Inaczej jest jednak w wielu typowych rozwiązaniach projektowych, w których na trasie sygnału może znajdować się szeregowy element terminujący lub sygnał obejmuje więcej niż dwa wyprowadzenia. W takim przypadku połączenia można poprowadzić w topologii zrównoważonego T (Balanced T) lub Fly-By, jak pokazano na poniższym rysunku.

Cztery układy pamięci RAM DDR2 połączone w topologii zrównoważonego T. ##

Rozwiązanie

Zadaniem projektanta jest przełożenie wymagań projektowych, takich jak maksymalna dopuszczalna długość trasy pozwalająca zachować budżet czasowy, na zestaw reguł projektowych — na przykład regułę Length, zapewniającą spełnienie wymagań czasowych, oraz regułę Matched Lengths, wykrywającą potencjalne niedopasowania czasowe.

Projektant postrzega sygnały przez pryzmat ich funkcji (np. „Ten sygnał adresowy musi być poprowadzony od tego złącza do każdego układu pamięci. Aby to osiągnąć, zastosuję topologię Fly-By z rezystorem terminującym na końcu. Mogę też potrzebować szeregowego elementu terminującego przy źródle”). Nawet jeśli sygnał adresowy A0 przechodzi przez rezystor terminujący, dla projektanta po drugiej stronie tego rezystora nadal jest to sygnał A0.

Edytor PCB postrzega jednak każdy sygnał po prostu jako zbiór połączonych wyprowadzeń (powszechnie określany jako sieć) — sieć A0 biegnie od tego wyprowadzenia złącza do tego wyprowadzenia układu pamięci, następnie do wyprowadzenia kolejnego układu pamięci i tak dalej. Po dodaniu szeregowego rezystora terminującego ta linia adresowa staje się dwiema oddzielnymi sieciami. Utrudnia to projektantowi określenie kluczowych wymagań projektowych, takich jak reguły Length i Matched Lengths.

Można sobie z tym poradzić dzięki funkcji o nazwie xSignals  (czyli extended Signal). Funkcja ta umożliwia prawidłowe traktowanie szybkiej trasy sygnałowej właśnie jako trasy, którą sygnał przemieszcza się między źródłem a odbiornikiem, przez elementy terminujące oraz rozgałęzienia.

Słowa kluczowe zapytań dotyczących xSignal

Edytor PCB zawiera zaawansowany i rozbudowany filtering engine. Mechanizm ten służy do identyfikowania obiektów podczas wyszukiwania ich w obszarze projektowym, stosowania reguł podczas interaktywnych i automatycznych prac projektowych oraz sprawdzania zgodności z regułami. Projektant wskazuje mechanizmowi filtrowania interesujące go obiekty, pisząc zapytanie z użyciem rozpoznawanych przez ten mechanizm słów kluczowych.

Do stosowania w regułach projektowych i filtrach obszaru projektowego dodano następujące słowa kluczowe zapytań dotyczących xSignal:

Słowa kluczowe sprawdzające przynależność

• InxSignal — Czy obiekt należy do określonego xSignal, np. InxSignal('DRAM_A0_PP1')
• InxSignalClass — Czy obiekt należy do określonej klasy xSignal, np. InxSignalClass('PCIE')
• IsxSignal — Czy obiekt jest xSignal o określonej nazwie, np. IsxSignal('DRAM_A0_PP1')

Słowo kluczowe sprawdzające atrybut

InAnyxSignal — Czy obiekt należy do dowolnego xSignal, np. InAnyxSignal

Terminologia związana z sieciami

W edytorze PCB stosowana jest następująca terminologia:

• Net — zbiór połączonych ze sobą wyprowadzeń elementów (węzłów). Sposób połączenia tych węzłów jest określany jako topologia; domyślną topologią jest topologia najkrótszych połączeń.
• From-To — w ujęciu koncepcyjnym połączenie From-To biegnie między dwoma węzłami sieci. Połączenia From-To można tworzyć zgodnie z topologią lub układem węzłów w danej sieci. Na przykład topologia sieci może przebiegać od R1-1 przez U1-5 i U3-2 do R5-2. Taka sieć może mieć trzy połączenia From-To: od R1-1 do U1-5; od U1-5 do U3-2; oraz od U3-2 do R5-2. Zmiana topologii spowoduje również zmianę możliwych połączeń From-To. Połączenia From-To tworzy się w trybie From-To panelu PCB, klikając przycisk Generate, aby utworzyć je na podstawie topologii, albo wybierając dwa pola lutownicze w sieci, a następnie klikając przycisk Add From To.
• xSignal — zdefiniowany przez użytkownika zbiór węzłów, zazwyczaj podzbiór sieci (od jednego węzła do drugiego) lub połączenie dwóch sieci obejmujących element szeregowy, taki jak rezystor terminujący.