Preparar o Projeto para a Análise de Integridade do Sinal

Para executar uma análise de Integridade de Sinal bem-sucedida do projeto e obter resultados precisos, é necessário efetuar o seguinte antes de executar a análise.

• Embora cada net possa ser examinada para fornecer dados da net e de impedância, nem todas as nets podem ser analisadas quanto às características de integridade de sinal (tensão e temporização). Para uma verificação bem-sucedida de todas as características, uma net tem de conter pelo menos um CI com um pino de saída e nenhum outro componente. Resistências, condensadores e indutores, por exemplo, não fornecerão resultados de simulação por si só devido à ausência de um pino de saída que forneça uma fonte de excitação. Deve notar-se que, quando nets bidirecionais são examinadas, ambas as direções são simuladas e é apresentado o resultado do pior caso.
• O tipo de modelo de Integridade de Sinal associado a cada componente tem de estar correto. Isto é conseguido através da caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments ou definindo manualmente a entrada correta para o campo Type na caixa de diálogo Signal Integrity Model, ao editar o modelo de Integridade de Sinal associado ao componente colocado no documento fonte esquemático. Se esta entrada não estiver definida, a caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments tentará adivinhar o tipo do componente com base nas suas características. Se esta entrada não estiver definida, será assumido o tipo Circuito Integrado. Para mais informações, consulte Adicionar Modelos SI Usando a Caixa de Diálogo de Atribuições de Modelo de Integridade de Sinal.
• Têm de existir regras de projeto para Nets de Alimentação. Em geral, deve haver pelo menos duas regras, uma para nets de alimentação e outra para nets de massa. O âmbito destas pode ser net ou classe de nets. As nets de alimentação não podem ser analisadas em Integridade de Sinal. Para mais informações, consulte Regras de Projeto de Integridade de Sinal no Esquemático ou Regras de Projeto de Integridade de Sinal em PCB.
• Pode ser configurada uma regra de projeto de Estímulo de Sinal. Só precisa de uma regra de estímulo se quiser substituir o estímulo predefinido, pelo que, em geral, isto não é necessário.
• A pilha de camadas da PCB tem de estar corretamente configurada. O Analisador de Integridade de Sinal requer planos de alimentação contínuos. Planos divididos não são suportados, pelo que é usada a net atribuída ao plano. Se não estiverem presentes, são assumidos, por isso é muito melhor adicioná-los e configurá-los adequadamente. A espessura de todas as camadas, núcleos e prepreg também tem de ser corretamente definida para a placa. Utilize o comando Design » Layer Stack Manager para configurar a pilha de camadas no editor PCB. Ao executar a Integridade de Sinal apenas no modo esquemático, é usada uma placa predefinida de duas camadas com dois planos internos. Pode criar uma PCB em branco com uma pilha de camadas configurada se for necessário mais controlo. Consulte a página Definir a Pilha de Camadas para saber mais.

Adicionar Modelos SI Usando a Caixa de Diálogo de Atribuições de Modelo de Integridade de Sinal

A forma mais simples de adicionar modelos de integridade de sinal ao seu projeto é utilizar a caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments.

1. Selecione Tools » Signal Integrity nos menus. Se estiver apenas a começar a utilizar a integridade de sinal num projeto e existirem componentes que não tenham modelos de integridade de sinal associados, a caixa de diálogo Errors or warnings found irá solicitar-lhe que configure as atribuições de modelo utilizando a caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments.

   
   A caixa de diálogo Errors or warnings found

   
   A caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments

   Em alternativa, se tiver clicado em Continue e o painel Signal Integrity estiver visível, é possível abrir a caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments em qualquer altura clicando no botão Model Assignments no painel. Note que, ao fazê-lo, todos os resultados serão limpos e recalculados, uma vez que quaisquer alterações às atribuições de modelos invalidam quaisquer resultados existentes.

   Se os modelos já tiverem sido configurados para todos os componentes, será apresentada a caixa de diálogo SI Setup Options. Consulte Configurar as Opções de Configuração de SI para mais informações.

2. Se clicar em Model Assignments na caixa de diálogo Errors or warnings found, será apresentada a caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments.

Quando executada, a caixa de diálogo Signal Integrity Models Assignment tenta fazer suposições fundamentadas quanto ao modelo de integridade de sinal necessário para cada componente que não contenha um modelo de integridade de sinal. Todos os componentes, incluindo os que já têm modelos definidos (e a informação do modelo), serão apresentados na caixa de diálogo Signal Integrity Models Assignment . A cada componente será atribuído um estado, conforme descrito na tabela seguinte.

Modificar Modelos de Componentes usando a Caixa de Diálogo de Atribuições de Modelo de Integridade de Sinal

1. Selecione o componente cujo modelo pretende modificar.
2. Selecione o tipo correto. Existem sete tipos de componentes para Integridade de Sinal – resistência, condensador, indutor, díodo, BJT, conector e CI. O tipo de cada componente pode ser selecionado através de uma lista pendente na coluna Type ou através do menu do botão direito.
3. Defina o valor de uma resistência, condensador ou indutor. Se possível, a caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments tentará colocar o valor correto do componente nesta coluna com base no campo de comentário e nos parâmetros do componente. Se isto necessitar de modificação (ou não estiver presente), deverá ser feito nesta fase. O caso especial de arrays de componentes (como arrays de resistências) é tratado através de uma caixa de diálogo separada, acedida ao clicar na coluna (consulte Adicionar Manualmente Modelos de Integridade de Sinal a Componentes para mais detalhes).
4. Se o componente for um CI, a escolha do tipo de tecnologia é importante, pois determinará as características dos modelos de pino usados na análise. Isto pode ser selecionado através da lista pendente na coluna Value/Type ou acedido através do menu do botão direito (Change Technology).
5. Por fim, pode ser necessário especificar mais detalhes do que os permitidos na caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments, como no caso de modelos IBIS. Isto pode ser conseguido selecionando Advanced no menu do botão direito. Consulte Adicionar Manualmente Modelos de Integridade de Sinal a Componentes para mais detalhes sobre este processo.

Guardar Modelos

Depois de os modelos terem sido escolhidos para qualquer um ou todos os componentes, os documentos esquemáticos podem ser atualizados para armazenar permanentemente esta informação.

1. Selecione a coluna Update Schematic na caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments para todos os componentes que devem ser atualizados. Em seguida, clique no botão Update Models in Schematic.
2. Todos os novos modelos de Integridade de Sinal (ou os existentes modificados) para cada componente selecionado serão adicionados aos documentos esquemáticos. Os documentos esquemáticos terão de ser guardados mais tarde.

Não é necessário guardar os modelos para prosseguir com o processo de análise de Integridade de Sinal. Se os modelos não forem guardados, a análise prosseguirá com todos os modelos configurados tal como estão atualmente apresentados na caixa de diálogo Signal Integrity Model Assignments. No entanto, da próxima vez que a ferramenta de Integridade de Sinal for utilizada, quaisquer alterações terão sido perdidas.

Adicionar Manualmente Modelos de Integridade de Sinal a Componentes

Para adicionar um modelo de Integridade de Sinal a um componente esquemático:

• Para um componente colocado no editor esquemático – selecione o componente e abra o painel Properties.
• Para um componente a ser editado no editor de símbolos esquemáticos – torne o componente necessário ativo selecionando a sua entrada no painel SCH Library e abra o painel Properties.

Clique no botão Add na região Parameters do painel Properties e selecione Signal Integrity. A caixa de diálogo Signal Integrity Model será aberta.

Configure o seu modelo e clique em OK.

Configurar Componentes Passivos

Ao configurar peças como resistências e condensadores, normalmente é suficiente introduzir um tipo e um valor. O valor pode ser introduzido no campo Value e pode ser definido como um parâmetro para todo o componente.

Existe também suporte para componentes como arrays de resistências. Isto pode ser conseguido, depois de selecionar o tipo de componente, clicando no botão Setup Part Array na caixa de diálogo Signal Integrity Model. A caixa de diálogo Part Array Editor permite configurar as ligações entre pinos e o valor/modelo dessas ligações.

A caixa de diálogo Part Array Editor

Configurar um CI

Existem várias alternativas ao configurar um modelo do tipo CI.

• Depois de selecionar o tipo (CI), basta selecionar um tipo de tecnologia. Isto garantirá que, ao simular este componente, serão utilizados os modelos de pino apropriados para essa tecnologia. A lista completa das tecnologias disponíveis encontra-se na secção expansível abaixo.

  Available Technology Types

  Tipo de Tecnologia	Descrição
  ABT	Tecnologia CMOS Bipolar Avançada
  AC	CMOS Avançado
  ACT	CMOS Avançado com entradas TTL
  AHC	CMOS Avançado de Alta Velocidade
  AHC_50	CMOS Avançado de Alta Velocidade 5,0 V
  AHCT	CMOS Avançado de Alta Velocidade com entradas TTL
  AHCT_50	CMOS Avançado de Alta Velocidade 5,0 V com entradas TTL
  ALS	Schottky Avançado de Baixo Consumo
  ALVC	CMOS Avançado de Baixa Tensão
  AS	Schottky Avançado
  BCT	Tecnologia CMOS Bipolar
  BTL	Lógica de Transceptor Backplane/Futurebus+
  CMOS	CMOS
  F	FAST
  FCT	Tecnologia CMOS FAST
  GTL	Lógica de Transceptor Gunning
  GTL_LVT	Lógica de Transceptor Gunning de Baixa Tensão
  HC	CMOS de Alta Velocidade
  HCT	CMOS de Alta Velocidade com entradas TTL
  HLL	CMOS de Alta Velocidade, Baixo Consumo e Baixa Tensão
  LS	Schottky de Baixo Consumo
  LV	CMOS de Alta Velocidade e Baixa Tensão
  LVC	CMOS de Baixa Tensão
  LVT	Tecnologia BiCMOS de Baixa Tensão
  S	Schottky
  STD_TTL	TTL Padrão
  TTL	TTL
• Se for necessário um maior controlo, é possível atribuir tecnologias específicas ou modelos de pino a pinos individuais. Isto pode ser feito selecionando nas listas pendentes dos pinos na lista de pinos na parte inferior da caixa de diálogo Signal Integrity Model. Tenha em atenção que quaisquer alterações aqui efetuadas irão sobrepor-se à tecnologia base do componente.

Importação de Ficheiros IBIS

Outra opção importante é a capacidade de importar ficheiros IBIS.

1. Para usar um ficheiro IBIS (Input/Output Buffer Information) para especificar as características de entrada e saída de um modelo de CI, clique no botão Import IBIS na caixa de diálogo Signal Integrity Model. Selecione o ficheiro IBIS na caixa de diálogo Open IBIS File e clique em Open. A caixa de diálogo IBIS Converter será apresentada.

   
   A caixa de diálogo IBIS Converter

2. Selecione o componente necessário contido no ficheiro IBIS. O Altium Designer irá ler o ficheiro IBIS e importar os modelos de pino do ficheiro IBIS para a biblioteca de modelos de pino instalados. Se for encontrado um modelo duplicado, ser-lhe-á perguntado se pretende substituir o modelo existente. Além disso, todos os pinos do componente terão o modelo de pino apropriado atribuído, conforme especificado no ficheiro IBIS.
3. Será gerado automaticamente um relatório a indicar quais os pinos que foram atribuídos com sucesso e sem sucesso. É possível efetuar uma personalização adicional selecionando manualmente os modelos para os pinos apropriados, conforme descrito acima.
4. Clique em OK para concluir a importação da informação IBIS e voltar à caixa de diálogo Signal Integrity Model.

Edição de Modelos de Pino

É possível adicionar ou editar um modelo de pino existente especificando várias características elétricas desse pino. Tenha em atenção que isto também está disponível para outros tipos, como BJTs, Conectores e Diodos.

1. Para modificar modelos de pino, clique no botão Add/Edit Model na caixa de diálogo Signal Integrity Model, se este botão estiver disponível para esse tipo. A caixa de diálogo Pin Model Editor será apresentada.

   
   A caixa de diálogo Pin Model Editor

2. Clique em New na lista pendente de Model Name.
3. Efetue as alterações necessárias e clique em OK.
4. Se este for um novo modelo de pino, esse modelo ficará agora disponível para seleção nos pinos deste (e de outros) componentes.

Trabalhar com o Editor de Implementação do Modelo Ibis

Para suportar ferramentas de terceiros que exigem modelos IBIS dedicados para as suas simulações de Integridade de Sinal e não conseguem utilizar o formato de modelo de Integridade de Sinal do próprio Altium Designer (referido como SI Macro Models), o Altium Designer incorpora um editor dedicado de implementação de modelos IBIS, permitindo que o modelo IBIS seja associado ao componente esquemático. Assim, pode:

• Importar os modelos de pino IBIS para os pinos do componente durante a Análise de Integridade de Sinal (para serem armazenados como SI Macro Models do Altium Designer), conforme descrito acima (ver Importação de Ficheiros IBIS), ou
• Associar o modelo IBIS ao componente esquemático, conforme descrito abaixo.

Para adicionar um modelo IBIS a um componente esquemático:

• Para um componente colocado no editor esquemático – selecione o componente e abra o painel Properties.
• Para um componente que esteja a ser editado no editor de símbolos esquemáticos – torne o componente necessário ativo selecionando a sua entrada no painel SCH Library e abra o painel Properties.

Clique no botão Add na região Parameters do painel Properties e selecione Ibis Model. A caixa de diálogo IBIS Model será aberta.

Modelo IBIS

Especifique o nome do modelo – exatamente como aparece no ficheiro .ibs – e atribua à ligação do modelo um nome significativo, talvez descrevendo o que a implementação neste domínio representa.

Em alternativa, e especialmente se não tiver a certeza do nome, utilize o botão Browse para aceder à caixa de diálogo Browse Libraries . Utilize esta caixa de diálogo para procurar ficheiros de modelo IBIS em todas as bibliotecas disponíveis atualmente. Utilize a funcionalidade Find nesta caixa de diálogo se os ficheiros de modelo necessários não fizerem parte das bibliotecas atualmente disponíveis.

Especifique diretamente o nome do modelo, ou procure-o.

O mapeamento dos pinos do componente esquemático para os pinos do modelo IBIS é definido na caixa de diálogo Model Map , acedida clicando no botão Pin Map .

Verifique o mapeamento de pinos componente-modelo na caixa de diálogo Model Map .

Localização do Ficheiro IBIS

Estão disponíveis opções nesta região da caixa de diálogo IBIS Model com as quais se especifica como o software deve localizar o modelo – desde que o nome do modelo esteja definido:

• Any – todas as Bibliotecas Disponíveis (bibliotecas do projeto, bibliotecas instaladas e bibliotecas encontradas ao longo dos caminhos de pesquisa definidos) são utilizadas para procurar o modelo.
• File name – introduza o nome completo do ficheiro no qual o modelo se encontra (por exemplo, lv640f63.ibs). Todas as Bibliotecas Disponíveis são utilizadas para procurar o modelo. Se não for encontrado aí, o caminho predefinido da biblioteca (o campo Library Path na página System – Default Locations da caixa de diálogo Preferences ) será consultado para verificar se o ficheiro nomeado pode ser encontrado aí.
• File path – introduza o caminho/nome completo do ficheiro. Clique no botão Choose para procurar o ficheiro. Esta opção encontrará sempre o modelo, uma vez que é explícita (desde que, claro, o ficheiro permaneça nessa diretoria!).
• Integrated/Database Library – após a colocação, se o componente for colocado a partir de uma biblioteca integrada ou de base de dados, o modelo pode ser obtido diretamente dessa mesma biblioteca, desde que a biblioteca faça parte do conjunto de Bibliotecas Disponíveis.

Se for localizado com sucesso, será apresentada a indicação de onde o modelo foi encontrado.

Especifique como encontrar o modelo IBIS.

Modelos de Pino

Esta região da caixa de diálogo apresenta uma listagem apenas de visualização dos modelos de pino definidos para o modelo IBIS escolhido. No entanto, pode alterar o Model Type do valor predefinido Typical Case, para Strong Case ou Weak Case , respetivamente.

Modelos de pino para o modelo IBIS escolhido.

Seletores de Modelo

A região Model Selectors da caixa de diálogo será preenchida se o modelo IBIS escolhido tiver seletores de modelo. Isto permite-lhe escolher qual o modelo a utilizar (por exemplo, um pino pode ter modelos para diferentes níveis de tensão: 3,3 V, 5 V, etc.).

Exemplo de modelo IBIS com seletores de modelo definidos.

Regras de Projeto de Integridade de Sinal no Esquemático

As regras de projeto específicas de PCB para Integridade de Sinal podem ser definidas no esquemático se forem adicionadas como parâmetros.

Regra de Projeto de Redes de Alimentação

Para análise de Integridade de Sinal, deve ser adicionada uma regra de PCB para identificar as redes de alimentação e a respetiva tensão utilizando a diretiva Parameter Set. Para adicionar a regra de projeto de redes de alimentação no esquemático:

1. Coloque a diretiva Parameter Set (Place » Directive » Parameter Set) na rede apropriada.
2. Quando a diretiva colocada estiver selecionada, clique no botão Add na região Parameters do painel Properties e selecione Rule no menu pendente.
3. A caixa de diálogo Choose Design Rule Type será aberta, onde o tipo de regra pode ser escolhido. Desloque-se para baixo até às regras Signal Integrity e selecione Supply Nets e depois clique em OK.
4. A caixa de diálogo Edit PCB Rule (From Schematic) - Supply Nets será apresentada. Introduza a tensão para esta rede de alimentação e clique em OK. A entrada da regra será listada no painel Properties.

As regras de projeto de Integridade de Sinal podem ser adicionadas diretamente nos esquemáticos utilizando as diretivas Parameter Set.

Depois de transferir o design para o layout PCB, a regra é adicionada às regras de design de PCB (disponíveis para visualização e edição no PCB Editor a partir da caixa de diálogo PCB Rules and Constraints Editor, acedida através do comando Design » Rules).

Note que, no editor esquemático, o âmbito da regra (o conjunto de objetos a que a regra se aplicará) é definido pelo local onde o parâmetro é adicionado, por exemplo, num fio ou pino. No PCB Editor, o âmbito de uma regra é definido dentro da própria regra.

Regra de Design de Estímulo de Sinal

A outra regra de design que pode ser configurada a partir do editor esquemático é a regra Signal Stimulus. Quando esta regra é executada, o estímulo é injetado em cada pino de saída da net que está a ser analisada. Isto requer uma regra de design que utilize um âmbito de 'all', pelo que precisa de criar um parâmetro de folha para esta regra. Se não configurar esta regra, serão utilizadas as opções da regra predefinida.

1. Quando não estiver selecionado nenhum objeto na folha esquemática, abra o painel Properties. No separador Parameters do painel, clique no botão Add e selecione Rule no menu pendente.
2. Abre-se a caixa de diálogo Choose Design Rule Type, onde pode ser escolhido o tipo de regra. Desloque-se para baixo até às regras Signal Integrity e selecione Supply Nets e depois clique em OK.
3. É apresentada a caixa de diálogo Edit PCB Rule (From Schematic) - Signal Stimulus. Escolha o tipo de estímulo, o nível inicial e os tempos, e depois clique em OK. A entrada da regra será listada no painel Properties.

Uma regra de design Signal Integrity pode ser adicionada como parâmetro de folha esquemática.

Regras de Design de Integridade de Sinal em PCB

Os parâmetros de Signal Integrity, tais como overshoot, undershoot, impedância e requisitos de inclinação do sinal, podem ser especificados como regras de design PCB padrão. Selecione Design » Rules no PCB Editor para aceder à caixa de diálogo PCB Rules and Constraints Editor, onde pode configurar estas regras. Também pode configurar estas regras utilizando parâmetros no editor esquemático, e estas aparecerão na caixa de diálogo PCB Rules and Constraint Editor após transferir o design para o layout PCB.

A caixa de diálogo PCB Rules and Constraint Editor ao consultar uma regra de design Overshoot - Falling Edge

Estas regras têm dois propósitos. Um deles é durante a execução das verificações DRC padrão no PCB – a placa pode ser verificada em relação a estas regras utilizando a análise de verificação padrão. A segunda utilização destas regras é ao usar o painel Signal Integrity. Estas regras podem ser configuradas e ativadas como testes, e o painel mostrará graficamente que nets falharam em que testes.

Quando o design estiver preparado, configure e execute a análise de integridade de sinal.