Definindo caminhos de sinais de alta velocidade com xSignals

O desafio

Com o aumento contínuo das velocidades de comutação dos dispositivos, surge o desafio de manter a integridade do sinal e atender aos seus requisitos de temporização. A integridade do sinal pode ser gerenciada por meio do roteamento com impedância controlada, obtido com o projeto cuidadoso tanto do empilhamento de camadas da PCB quanto das larguras de trilha a serem usadas em cada camada.

Os requisitos de temporização são atendidos pela correspondência dos comprimentos roteados dos caminhos de sinal. Para um conjunto de caminhos de sinal de 2 pinos, cada um indo de um pino de saída a um único pino de entrada, calcular e comparar os comprimentos é um processo simples. No entanto, isso não se aplica a muitas soluções típicas de projeto, nas quais pode haver um componente de terminação em série no caminho do sinal, ou mais de dois pinos no sinal, que pode então ser roteado usando uma topologia em T balanceado ou Fly-By, como mostrado na imagem abaixo.

Quatro chips de RAM DDR2 roteados usando uma topologia em T balanceado. ##

A solução

O trabalho do projetista é converter os requisitos do projeto, como o comprimento máximo de roteamento permitido para atender ao orçamento de temporização, em um conjunto de regras de projeto, como uma regra de Comprimento para garantir que a temporização seja atendida e uma regra de Correspondência de comprimentos para detectar possíveis discrepâncias de temporização.

O projetista vê os sinais em termos de sua função (por exemplo: “Este sinal de endereço deve ser roteado deste conector para cada dispositivo de memória. Para isso, usarei uma topologia Fly-By com um resistor de terminação na extremidade. Talvez eu também precise de uma terminação em série na origem”). Mesmo que o endereço A0 passe por um resistor de terminação, para o projetista esse sinal continua sendo A0 do outro lado do resistor.

Mas o editor de PCB vê cada sinal simplesmente como um conjunto de pinos conectados (comumente chamado de net) — a net A0 vai deste pino do conector até este pino do componente de memória, depois até este outro pino do componente de memória, e assim por diante. Assim que um resistor de terminação em série é adicionado, essa linha de endereço se torna duas nets distintas. Isso dificulta a especificação de requisitos essenciais de projeto pelo projetista, como as regras de Comprimento e Correspondência de comprimentos.

Isso pode ser gerenciado por um recurso chamado xSignals  (ou exstendido Signal). Esse recurso permite tratar corretamente um caminho de sinal de alta velocidade exatamente como ele é: um caminho pelo qual um sinal percorre da origem ao destino, passando por componentes de terminação e também por ramificações.

Palavras-chave de consulta de xSignal

O editor de PCB inclui um filtering engine poderoso e sofisticado. Esse mecanismo é usado para identificar objetos ao pesquisar objetos no espaço de projeto, aplicar regras durante tarefas de projeto interativas e automáticas e verificar a conformidade com as regras. O projetista informa ao mecanismo de filtragem quais objetos são de seu interesse escrevendo uma consulta, usando palavras-chave de consulta reconhecidas pelo mecanismo.

As seguintes palavras-chave de consulta do tipo xSignal foram adicionadas para uso em regras de projeto e filtros do espaço de projeto:

Palavras-chave de verificação de pertencimento

• InxSignal - O objeto pertence ao xSignal especificado, por exemplo, InxSignal('DRAM_A0_PP1')
• InxSignalClass - O objeto pertence à classe de xSignal especificada, por exemplo, InxSignalClass('PCIE')
• IsxSignal - O objeto é um xSignal com o nome especificado, por exemplo, IsxSignal('DRAM_A0_PP1')

Palavra-chave de verificação de atributo

InAnyxSignal - O objeto pertence a algum xSignal, por exemplo, InAnyxSignal

Terminologia relacionada a nets

No editor de PCB, é usada a seguinte terminologia:

• Net – um conjunto de pinos de componentes (nós) conectados entre si. A forma como esses nós se conectam é chamada de topologia; a topologia padrão é a de menor caminho.
• From-To – conceitualmente, um From-To se estende entre dois nós de uma net. Os From-Tos podem ser criados para seguir a topologia ou a disposição dos nós nessa net. Por exemplo, a topologia da net pode ir de R1-1 a U1-5, depois a U3-2 e, por fim, a R5-2. Essa net poderia ter três From-Tos: R1-1 a U1-5; U1-5 a U3-2; e U3-2 a R5-2. Se a topologia for alterada, os From-Tos possíveis também mudarão. Os From-Tos são criados no modo From-To do painel PCB, clicando no botão Generate para criá-los com base em uma topologia ou selecionando dois pads em uma net e clicando no botão Add From To.
• xSignal – um conjunto de nós definido pelo usuário, normalmente um subconjunto de uma net (deste nó até aquele nó), ou uma combinação de duas nets que incluem um componente em série, como um resistor de terminação.