Улучшения трассировки

Created: ноября 05, 2019 | Updated: марта 18, 2020 | Applies to version: 20.0

This document is no longer available beyond version 20.0. Information can now be found using the following links:

Miter or Curve the Corners Glossing Length Tuning Pin Package Delay

Интерактивная трассировка

Интерактивная трассировка является важной частью процесса проектирования, и во многих конструкциях необходимо учитывать потенциальные проблемы целостности сигналов. В соответствии с этими требованиями, конструктору необходимы такие функциональные возможности, как трассировка с контролируемым импедансом, размещение дуг в изломах и согласование длины цепей. В новой версии реализован ряд функциональных возможностей, которые значительно совершенствуют процесс интерактивной трассировки, особенно для плат с потенциальными проблемами целостности сигналов.

Значительно улучшено размещение изломов. Теперь можно настраивать плотность углов, и если в вашем проекте нужны искривленные углы, их можно разместить в процессе интерактивной трассировки. Сглаживание позволяет размещать кривые трассы вокруг существующих объектов.
Размещение искривленных изломов трасс наряду с размещением трасс под произвольным углом реализуют "змеиную трассировку", которая полезна при создании трасс за пределы посадочного места компонента в корпусе BGA.
Новый модуль расталкивания совершенствует многие аспекты трассировки. Переключитесь в режим расталкивания при трассировке или перетаскивании трасс, и новые алгоритмы расталкивания интеллектуально обработают дуги и трассировку под произвольным углом и создадут дуги при необходимости.
Интерактивное перетаскивание трасс можно настроить в процессе работы. Нажмите Tab при перетаскивании, чтобы открыть новые режим Interactive Sliding панели Properties.
Подстройка длины трасс также стала более интуитивно понятной, быстрой и простой, и вы можете использовать один и тот же процесс как для одиночных трасс, так и для дифференциальных пар.
Если вы используете трассировку с контролируемым импедансом и вам необходимо использовать копланарные структуры, посмотрите обновления Layer Stack Manager, где теперь можно определять профили одиночных и дифференциальных копланарных структур.

Обновленный режим интерактивной трассировки в панели Properties.

Скошенные или искривленные изломы

Одной из сильных сторон обновленного интерактивного трассировщика является улучшенная поддержка формирования изломов. Изломы могут быть определены короткими прямыми сегментами или одной или несколькими дугами.

Скошенные изломы

Чтобы исключить непреднамеренное создание острых углов в процессе трассировки, интерактивная трассировка и интерактивное перетаскивание теперь включает в себя параметр Miter Ratio (Коэффициент скоса). Это значение, умноженное на текущую ширину трассы, равно разделению между стенками самой узкой U-образной формы, которые можно трассировать с этим соотношением, как показано на изображении ниже. Введите значение, которое больше или равно нулю. Задайте значение этого параметра, равным нулю, чтобы создавать изломы с прямыми углами.

Значение параметра Miter Ratio используется при интерактивной трассировке, интерактивном перетаскивании трасс, сглаживании и повторной трассировке.

Дуги в изломах

Многим конструкторам необходимы искривленные изломы трасс. Ранее трассы с дугами в изломах поддерживались только интерактивной трассировкой, но не в режиме расталкивания (Push and Shove), и они не поддерживались интерактивным перетаскиванием. Новые алгоритмы расталкивания решают эти задачи, добавляя дуги в процессе расталкивания, а также в процессе перетаскивания трасс. Для выполнения "змеиной трассировки" переключитесь в режим размещения трасс под произвольным углом.

Змеиная трассировка, с дугами в изломах.

Т-образные соединения

В рамках новой версии было также уделено внимание Т-образным соединениям. Перетащите мышью точку соединения для его изменения.

Пример новых возможностей перетаскивания Т-образных соединений.

В предыдущих версиях, режим разрешения конфликтов, применяемый при перетаскивании сегментов, задавался независимо от режима разрешения конфликтов, применяемого при интерактивной трассировке. Сочетание клавиш Shift+R использовалось для переключения режима для процесса перетаскивания или трассировки, и последний использовавшийся режим сохранялся и применялся в следующий раз.

В новой версии, параметр Conflict Resolution Mode применяется как к перетаскиванию, так и к интерактивной трассировке. Сочетание клавиш Shift+R можно использовать для переключения режима в процессе текущей трассировки или перетаскивания, и последний использовавшийся режим будет применяться при следующей трассировке или перетаскивании.

Улучшенное сглаживание

При перемещении курсора в процессе определения нового пути интерактивной трассировки, все новые трассы автоматически сглаживаются. Сглаживание (Glossing) пытается уменьшить длину пути, а также улучшить форму изломов и сократить их количество, что приводит в целом к более аккуратной трассировке, созданной из меньшего количества сегментов.

В новой версии появились дополнительные опции, позволяющие управлять поведением сглаживания. Наряду с текущей настройкой эффективности сглаживания (Gloss Effort), сглаживание теперь определяется настройкам стиля огибания (Hugging Style), коэффициенту скоса и коэффициенту минимальных дуг. С помощью этих настроек можно управлять тем, насколько плотно будут создаваться изломы и как будут формироваться кривые трассы вокруг крепежных отверстий.

Существующая трассировка сглаживается с помощью команды Route » Gloss Selected, которая также теперь подчиняется текущим настройкам эффективности сглаживания, стиля огибания и коэффициентам скоса/дуг. Используйте их для выполнения необходимых конструктивных изменений, таких как преобразование скошенных изломов в дуги.

Демонстрация улучшенных возможностей трассировки и перетаскивания, с простыми примерами сглаживания дугами.

При запуске интерактивной трассировки и щелчке ЛКМ, размещаемые сегменты не фиксируется полностью, пока вы не завершите текущую трассу. Это делается для того, чтобы интерактивный трассировщик мог изменять размер сегментов или удалять их при перемещении курсора. Таким образом, трассировка будет соответствовать текущим настройкам сглаживания, коэффициента скоса, коэффициента минимальных дуг и стиля огибания.

Наилучшие результаты интерактивной трассировки и перетаскивания можно достичь, настраивая сглаживание в соответствии с текущей ситуацией. В процессе работы нажмите Tab для изменения настроек в панели Properties в режиме Interactive Routing или Interactive Sliding.

Временное подавление сглаживания

Сглаживание является базовой функцией интерактивной трассировки и перетаскивания, но могут возникнуть ситуации, когда сглаживание не позволяет разместить трассы необходимой формы. Сглаживание можно временно подавить, зажав клавиши Ctrl+Shift. Если отпустить эти клавиши, сглаживание вернется на прежний уровень.

Интерактивное перетаскивание

Одной из наиболее общих задач трассировки является изменение существующих трасс. Это можно сделать зажатием ЛКМ по существующему сегменту и его перетаскиванием в новое место. Эта функциональная возможность известна как интерактивное перетаскивание (Interactive Sliding), поскольку она поддерживает ортогональные/диагональные шаблоны, заданные в изначальной трассировке. Эта возможность теперь может использовать тот же набор технологий трассировки, которые доступны при интерактивной трассировке. Для обеспечения лучшего контроля над процессом перетаскивания, панель Properties теперь включает в себя режим Interactive Sliding – нажмите Tab в процессе перетаскивания, чтобы открыть параметры в панели.

Ниже приведена сводка по новым параметрам интерактивного перетаскивания.

Routing Gloss Effort (Эффективность сглаживания трасс)

В процессе интерактивной трассировки, интерактивного перетаскивания трасс или трассировки ActiveRoute система использует сглаживание. Алгоритмы сглаживания постоянно проверяют все сегменты, размещаемые или изменяемые текущим действием, и пытаются улучшить качество результата. Показатели качества включают в себя уменьшение количества изломов, уменьшение количества сегментов, удаление острых углов и уменьшение общей длины трасс.

У сглаживания есть три настройки: Off (Отключено), Weak (Слабое) и Strong (Сильное). Используйте сочетание клавиш Ctrl+Shift+G для переключения между этими настройками в процессе трассировки или перетаскивания.

Hugging Style (Стиль огибания)

Этот параметр управляет тем, как будут обрабатываться формы изломов в процессе интерактивного перетаскивания, и он будет влиять как на перетаскиваемые, так и на расталкиваемые трассы. В процессе перетаскивания используйте сочетание клавиш Shift+Пробел для переключения между этими тремя режимами.

45 Degree (45 градусов) – всегда использует прямые ортогональные/диагональные сегменты для создания изломов в процессе перетаскивания (используйте этот режим для традиционной трассировки с ортогональными и диагональными сегментами трасс).
Mixed (Смешанный) – использует прямые сегменты трасс при перемещении/расталкивании прямых сегментов; использует дуги при перемещении/расталкивании кривых.
Rounded (Скругленный) – использует дуги в каждой вершине, которая участвует в перемещении/расталкивании. Используйте этот режим для "змеиной трассировки" и для использования дуг + трасс под произвольным углом при сглаживании (в процессе интерактивной трассировки или сглаживании вручную).
Сочетание клавиш – Shift+Пробел.

Sliding Mode (Режим перетаскивания)

Этот параметр определяет то, как вы хотите, чтобы перетаскиваемые объекты реагировали на существующие объекты. Используйте сочетание клавиш Shift+R для переключения между доступными режимами в процессе перетаскивания.

Это те же самые режимы, которые называются режимами разрешения конфликтов (Routing Conflict Resolution) для интерактивной трассировки.

Vertex Action (Действие над вершинами)

Для более простого управления и изменения формы существующих трасс есть специальные параметры, которые применимы при перетаскивании вершины, а не трассы или дуги (вершиной является положение излома, где соединяются два сегмента). Используйте клавишу Пробел для переключения между доступными режимами в процессе перетаскивания.

Deform (Деформировать) – разбивает или удлиняет сегменты трассы, прикрепленные к перемещаемой вершине, так, чтобы вершина следовала за перемещением курсора.
Scale (Масштабировать) – зажмите мышь на форме излома и измените размер и переместите входящие сегменты трасс, с сохранением прикрепления вершины к курсору.
Smooth (Сглаживать) – гладко изменить форму излома, добавив дуги для создания искривленных изломов при перетаскивании внутрь (при стиле сглаживания Mixed или Rounded) в каждой вершине, на которую влияет процесс перетаскивания. Также добавляет дуги при перетаскивании наружу при стиле сглаживания Rounded.
Клавиша – Пробел.

Pad Entry Stability (Стабильность входов в контактные площадки)

Ползунок Pad Entry Stability отвечает за защиту центральных входов в контактные площадки. Используйте ползунок для настройки уровня этой защиты:

Off = нет защиты
Max = максимальная защита

Этот параметр также влияет на поведение интерактивной трассировки.

Miter Ratio (Коэффициент скоса)

Используйте этот параметр для управления минимальной плотностью изломов. Коэффициент скоса, умноженный на текущую ширину трассы, равен расстоянию между стенками самой узкой U-образной формы, которые можно трассировать с этим соотношением, как показано на изображении в разделе Скошенные изломы выше. Введите значение, которое больше или равно нулю (символ умножения x добавляется автоматически).

Min Arc Ratio (Коэффициент минимальных дуг)

Этот параметр применяется в процессе интерактивной трассировки под произвольным углом, а также при интерактивном перетаскивании со стилем огибания Mixed, и он управляет разбиением трасс на дуги. Этот коэффициент используется для определения минимально допустимого радиуса дуги. Когда радиус дуги становится меньше этого минимума, дуга заменяется сегментами. Здесь:

Минимальный радиус дуги = Коэффициент минимальных дуг x Ширина дуги

Этот параметр не применяется при трассировке с дугами в изломах и при интерактивном перетаскивании со стилем огибания Rounded, поскольку эти режимы не используют разбиение на дуги.
Задайте нулевое значение этого коэффициента, чтобы всегда использовать дуги.

Интерактивная подстройка длины цепей

Крайне важной возможностью для проектирования быстродействующих конструкций является согласование длин цепей. Как правило, это осуществляется подстройкой длины более коротких цепей путем добавления меандров вдоль пути трассы. Как и интерактивная трассировка, подстройка длины цепей в Altium Designer также была значительно улучшена для повышения удобства использования и функциональности.

Улучшения новой версии включают в себя:

Возможность перетаскивания подстроечного меандра в рабочей области. Меандр автоматически изменяет свою форму в соответствии с доступным пространством.
Подстроечные меандры теперь работают более интуитивно, их можно перетаскивать необходимым образом с автоматическим изменением формы, с постоянным поддержанием необходимой длины.
Меандры в качестве объектов при постройке длины дифференциальных пар. Теперь меандры дифференциальных пар можно перемещать и можно изменять их форму, подобно подстроечным меандрам отдельных цепей.
Подстроечные меандры дифференциальных пар также являются объектами, которые можно перетаскивать и размер которых можно изменять интерактивно.

Изменить форму подстроечного меандра также можно в режиме Accordion панели Properties.

Длина цепей на основе времени распространения сигналов

Вместо того, чтобы измерять трассировку ее физической длиной, может быть полезнее рассматривать трассировку с точки зрения времени распространения сигнала в ней.

Информация о времени распространения сигнала в цепи может использоваться следующим образом:

Задание допуска на соответствие длин цепей с точки зрения времени распространения сигнала в правилах проектирования Length и Matched Length категории High Speed.
Отображение времени распространения для объектов xSignal, дифференциальных пар и отдельных цепей. Включите отображение столбца Delay в соответствующем режиме панели PCB.
Ручное определение времени распространения для контактных площадок и переходных отверстий в панели Properties.
Проверка значения времени распространения для выбранного примитива в панели Properties.

Для расчета времени распространения сигнала на основе физических свойств, заданных в Layer Stack Manager, используется квазистатический анализатор полей Simbeor SFS от Simberian^®.

Новая версия не поддерживает автоматический расчет времени распространения сигнала для переходных отверстий, это запланировано на будущие версии. Значение времени распространения сигнала для переходного отверстия в этой версии может быть задано в ручную, в качестве свойства объекта.

Правила проектирования для быстродействующих цепей

Выравнивание сигналов является критически важным аспектом конструирования многих плат, где необходимо точно управлять как временем распространения сигналов, так и их синхронизацией. Правило Length можно использовать для проверки времени распространения сигналов, а правило Matched Length – для управления синхронизацией сигналов. Чтобы повысить гибкость этих правил, была добавлена возможность задавать ограничения в единицах измерения длины (Length Units) и единицах измерения времени распространения сигналов (Delay Units).

Ограничения правил проектирования Length и Matched Length можно задавать в единицах измерения длины (Length Units) и единицах измерения времени распространения сигналов (Delay Units).

Подстройка длины трасс

Если ограничения применяемого правила проектирования задано в единицах измерения времени, то индикатор длины цепи и информация о меандре в панели Properties будет отображать предельные значения в единицах времени, а не длины.

Задание и проверка времени распространения

Для контактных площадок и переходных отверстий может быть задано свойство Propagation Delay (Время распространения сигнала) в панели Properties. Расчетное значение также можно просмотреть для выделенной трассы или дуги.

Определите время распространения сигнала для контактных площадок и переходных отверстий, просмотрите это значение для других объектов трассировки.

Расчетные значения времени распространения сигнала для цепей и объектов xSignal можно отобразить в панели PCB – щелкните ПКМ в панели и настройте видимость столбцов.

Расчетные значения времени распространения сигнала можно отобразить для цепей и объектов xSignal в панели PCB.

The speed at which electrical energy can travel along a route is known as the propagation velocity and can be defined as:

V_p= C / √D_k

where:

V_p = Propagation Velocity

C = Speed of Light (11.80285 in/nSec or 299.792458 mm/ns)

D_k= Dielectric Constant

Propagation delay is the time taken for the signal to propagate along a route of length L:

t_dl = L / V_p

= L x √D_k / C s/m

Does the calculator change the value of Dielectric Constant for a microstrip? Does it use D_keffective= 0.64 D_k + 0.36)

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Response from Yuriy Shlepnev

Phase delay (opposite to velocity) and effective Dk for the microstrip is computed in the impedance calculator by the quasi-static field solver Simbeor SFS. It uses method of moments to compute impedance per unit length (Zpul, includes effect of conductor and conductor roughness) and admittance per unit length (Ypul, includes effect of inhomogeneous and, possibly dispersive dielectric). No formulas. Then characteristic impedance of microstrip is computed as Zo=sqrt(Zpul/Ypul) and propagation constant is computed as G=sqrt(Zpul*Ypul)=alfa+j*beta. Alfa is attenuation and beta is the phase constant. Phase delay is computed as PD=beta/(2*PI*frq).

Beta can be used to compute the effective dielectric constant as

Deff =( c*beta/(2*PI*frq))^2

See more and references on the subject at Simbeor Manual http://kb.simberian.com/SimbeorManual.php

-> Transmission Line Parameters chapter

New Dragging, Pushing and Shoving

Previous versions of the PCB editor supported push and shove during routing and dragging when the tracks were placed at 0, 90 and 45 degrees. If the routing included arcs or any-angle track segments, push and shove was not available.

push and shove

then gloss

Any Angle Routing becomes Snake Routing

There are more and more situations where traditional orthogonal/diagonal routing does not deliver - it might be the shape of the board, the angles between the flex and rigid sections, or the density of the BGA being so tight that odd-angled fanouts must be used to create room for escape routes.

Any angle point-to-point routing can be used in these situations, but it is slow, does not allow arcs to be used at corners, and can produce an untidy result.

This release sees the introduction of Snake Routing, routing that can flow at any angle, with arcs in the corners. Snake routing is enabled by pressing Shift+Spacebar to cycle the routing mode through to Any Angle, or by pushing the route up against a fixed object, like a component pad.

Legacy.PCB.Dragging Use pre-AD20.0 track arc dragging behavior Legacy.PCB.Router.PushAndShove Use pre-AD20.0 Push and Shove during interactive routing Legacy.PCB.TraceTuning Use pre-AD20.0 trace tuning processor PCB.Router.CenteredPadEntryStability Great stability means shorter centered Pad Entries are preserved: 0 - no protection; 10 - max protection PCB.TraceTuning.Push Enables push (compactor) in external tuning PCB.TraceTuning.Type Set 1 to create areal (arial?) tuning, 2 to create tape external tuning

Версия для печати