Obsługa reguł projektowych dla xSignals

Reguły projektowe to sposób na przełożenie wymagań na zestaw instrukcji, które edytor PCB potrafi zrozumieć i egzekwować. Reguły mogą być sprawdzane podczas rozmieszczania obiektów (Online DRC) albo jako proces po zakończeniu prac (Batch DRC). xSignals można wykorzystać do zdefiniowania obiektów, do których ma zostać zastosowana reguła projektowa.

► Dowiedz się więcej o Design Rules

► Dowiedz się więcej o Length Tuning

Matched Length Rule

Reguła projektowa Matched Length służy do zapewnienia, że długość wskazanych sieci mieści się w określonym zakresie. Ta reguła jest kluczowa w projektach wysokich prędkości, gdzie wyzwaniem nie jest wyłącznie to, jak długo sygnały docierają (co wynika z ich całkowitej długości), lecz jak istotne jest, aby wskazane sygnały dotarły w tym samym czasie. W zależności od szybkości przełączania sygnału, funkcji sygnału oraz materiałów użytych w płytce, dopuszczalna różnica może wynosić nawet 500 mils albo zaledwie 1 mil.

Poniższy obraz pokazuje przykład reguły projektowej Matched Length skonfigurowanej tak, aby obejmowała xSignals w klasie xSignal PCIE, oraz aby sprawdzała różnicę długości w obrębie każdej pary różnicowej w tej klasie xSignals. Każda para w klasie musi mieć długości poprowadzonych ścieżek tak dobrane, aby uzyskać Delay Tolerance nie większe niż 2ps opóźnienia między dwiema sieciami w tej parze.

Zwróć uwagę, że w ograniczeniach (Constraints) reguły projektowej Matched Length trzeba wybrać pomiędzy dopasowaniem długości wszystkich objętych regułą sieci (Group Matched Lengths) a dopasowaniem dwóch sieci w każdej parze różnicowej wśród objętych regułą sieci.

Poniższy obraz pokazuje klasę xSignal PCIE_TX wybraną w panelu oraz te xSignals zaznaczone w obszarze projektu.

Oprócz klasy PCIE zdefiniowano także klasy dla par TX i RX. Zwróć uwagę, że jeden z xSignals TX nie spełnia odpowiedniej reguły dopasowania długości. ##

Jeśli planujesz strojenie długości xSignals, które obejmują pojedyncze sieci oraz pary różnicowe, utwórz następujące reguły:

• Regułę dopasowania długości, która definiuje wymagania dopasowania długości between nets and differential pairs in xSignals. Aby skonfigurować regułę tak, by testowała długość jednej sieci/pary względem długości innej sieci/pary, włącz opcję Group Matched Lengths .
• Drugą regułę dopasowania długości o wyższym priorytecie, która definiuje wymagania dopasowania długości within-pair . Aby skonfigurować regułę tak, by testowała długość jednego członu pary względem drugiego członu pary, włącz opcję Within Differential Pair Length .

Dobrym podejściem do strojenia długości takich xSignals jest:

1. Poprowadź sieci i pary różnicowe xSignal.
2. Wystrojenie długości pojedynczych sieci wykonaj poleceniem Interactive Length Tuning .
3. Wystrojenie długości between par wykonaj poleceniem Interactive Differential Pair Length Tuning . Strojenie długości używa najdłuższej długości sygnału w najdłuższej parze jako Target Length i dostraja najdłuższą sieć w parze do tej długości.
4. Wystrojenie krótszej sieci within w każdej parze względem drugiej sieci w parze wykonaj poleceniem Interactive Length Tuning .
5. Teraz możesz użyć panelu PCB Rules and Violations , aby sprawdzić regułę/reguły within-pair Matched Net Length. Aby to zrobić, wybierz Matched Net Lengths w sekcji Rule Classes panelu, następnie kliknij prawym przyciskiem myszy wymaganą regułę Matched Length  i wybierz polecenie Run DRC Rule <RuleName> z menu kontekstowego. W razie potrzeby dostosuj „harmonijki” strojenia dla pojedynczych sieci.
6. Następnie użyj panelu PCB Rules and Violations , aby sprawdzić regułę/reguły between-pair Matched Net Length, korzystając z właśnie opisanego procesu. W razie potrzeby dostosuj „harmonijki” strojenia par różnicowych.

Length Rule

Reguła projektowa Length służy do zapewnienia, że całkowita długość poprowadzenia mieści się w określonym zakresie. Zwykle używa się jej, aby upewnić się, że docelowe sieci nie są dłuższe niż zadana długość — na przykład po to, by spełnić wymagania czasowe układu. Reguła Length uwzględnia zapytania typu xSignal wymienione powyżej.

Return Path Rule

Reguła projektowa Return Path sprawdza, czy istnieje ciągła ścieżka powrotu sygnału na wskazanej warstwie odniesienia powyżej lub poniżej sygnałów objętych regułą. Ścieżka powrotu może być utworzona z wypełnień (fills), regionów (regions) i wylewek poligonów (polygon pours) umieszczonych na warstwie sygnałowej albo może to być warstwa planu (plane layer).

Warstwy ścieżki powrotu to warstwy odniesienia zdefiniowane w wybranym profilu impedancji (Impedance Profile). Dodaj nową regułę projektową Return Path w kategorii reguł High Speed.

Poniższy obraz pokazuje naruszenie reguły Return Path, w którym poligon ścieżki powrotu xSignal ma otwór, przez który przechodzi przelotka.

Użycie panelu PCB Rules and Violations do zlokalizowania naruszenia reguły Return Path. ##

Dokładne obliczenia długości

Kluczowym wymaganiem przy definiowaniu reguł dla projektów wysokich prędkości jest dokładne obliczanie długości tras. Tradycyjne podejście do obliczania długości sygnału polega na zsumowaniu długości osi (centerline) wszystkich segmentów użytych w trasie oraz dodaniu odległości pionowej wynikającej z wysokości przelotek, która pierwotnie była określana na podstawie grubości płytki.

To podejście nie jest wystarczające w projektach wysokich prędkości z wielu powodów, m.in.:

• Obiekty ułożone warstwowo i nakładające się — algorytm, który po prostu sumuje długości osi wszystkich obiektów w sieci, nie uwzględnia obiektów ułożonych warstwowo ani nakładających się.
• „Wędrująca” ścieżka wewnątrz obiektu — często występują obiekty prowadzenia całkowicie wewnątrz pada lub przelotki, co może fałszywie zawyżać długość, jak pokazano na pierwszym obrazie poniżej. Drugi obraz pokazuje poprawny sposób obliczania długości, gdy obiekt wypełnienia jest częścią prowadzenia.
• Długość przelotki — przelotki ślepe i zagrzebane nie przechodzą przez wszystkie warstwy płytki, więc grubość płytki nie jest wystarczająco dokładna do wyznaczenia długości pionowej. Należy użyć rzeczywistej wysokości przelotki, uwzględniając grubości miedzi i izolacji, przez które przelotka przechodzi.

Kalkulator długości w edytorze PCB zwraca możliwie najdokładniejszą długość trasy.

Obliczenie długości jest wykonywane dokładnie wzdłuż osi najkrótszej ścieżki, jak pokazano na tych dwóch obrazach.

Dla przelotek obliczane są dokładne długości na podstawie warstw, przez które przechodzą, oraz wymiarów stackupu. Obraz z panelu PCB w trybie Nets.