Определение высокоскоростных сигнальных путей с помощью xSignals

Задача

Постоянное повышение скорости переключения устройств усложняет обеспечение целостности сигналов и соблюдение требований к их временным характеристикам. Целостность сигналов можно обеспечить с помощью трассировки с контролируемым импедансом, для чего необходимо тщательно спроектировать стек слоев печатной платы и выбрать ширину проводников на каждом слое.

Требования к временным характеристикам выполняются за счет выравнивания длин трасс сигнальных путей. Для набора сигнальных путей с двумя выводами, каждый из которых идет от выходного вывода к одному входному, расчет и сравнение длин не представляют сложности. Однако во многих типовых проектных решениях в сигнальном пути может присутствовать последовательный согласующий компонент, либо сигнал может объединять более двух выводов. В последнем случае для трассировки можно использовать сбалансированную Т-образную топологию (Balanced T) или топологию Fly-By, как показано на рисунке ниже.

Четыре микросхемы ОЗУ DDR2, соединенные по сбалансированной Т-образной топологии. ##

Решение

Задача разработчика — преобразовать требования к проекту, например максимально допустимую длину трассы для соблюдения временного бюджета, в набор правил проектирования: правило Length для обеспечения требуемых временных характеристик и правило Matched Lengths для выявления возможных временных рассогласований.

Разработчик рассматривает сигналы с точки зрения их назначения (например: «Этот адресный сигнал необходимо провести от данного разъема к каждой микросхеме памяти. Для этого я использую топологию Fly-By с согласующим резистором на конце. Возможно, у источника также потребуется последовательный согласующий резистор»). Даже если адресный сигнал A0 проходит через согласующий резистор, для разработчика он остается сигналом A0 и по другую сторону этого резистора.

Однако редактор печатных плат рассматривает каждый сигнал просто как набор соединенных выводов (обычно называемый цепью): цепь A0 идет от этого вывода разъема к этому выводу микросхемы памяти, затем к выводу другой микросхемы памяти и так далее. Как только добавляется последовательный согласующий резистор, адресная линия превращается в две отдельные цепи. Из-за этого разработчику становится сложнее задавать ключевые требования к проекту, например правила Length и Matched Lengths.

Для решения этой задачи предусмотрена функция xSignals  (или extended Signal). Она позволяет корректно рассматривать путь высокоскоростного сигнала именно как путь распространения сигнала от источника к приемнику, в том числе через согласующие компоненты и ответвления.

Ключевые слова запросов для xSignal

Редактор печатных плат включает мощный и многофункциональный filtering engine. Этот механизм используется для определения объектов при поиске в рабочей области, применении правил во время интерактивных и автоматических операций проектирования, а также при проверке соблюдения правил. Разработчик указывает механизму фильтрации, какие объекты его интересуют, составляя запрос с помощью распознаваемых им ключевых слов.

Для использования в правилах проектирования и фильтрах рабочей области добавлены следующие ключевые слова запросов для xSignal:

Ключевые слова для проверки принадлежности

• InxSignal — Принадлежит ли объект указанному xSignal, например, InxSignal('DRAM_A0_PP1')
• InxSignalClass — Принадлежит ли объект указанному классу xSignal, например, InxSignalClass('PCIE')
• IsxSignal — Является ли объект xSignal с указанным именем, например, IsxSignal('DRAM_A0_PP1')

Ключевое слово для проверки атрибута

InAnyxSignal — Принадлежит ли объект какому-либо xSignal, например, InAnyxSignal

Терминология, связанная с цепями

В редакторе печатных плат используется следующая терминология:

• Net — совокупность выводов компонентов (узлов), соединенных друг с другом. Схема соединения этих узлов называется топологией; по умолчанию используется топология с минимальной длиной соединений.
• From-To — концептуально From-To представляет собой соединение между двумя узлами цепи. Соединения From-To можно создавать в соответствии с топологией или порядком соединения узлов в этой цепи. Например, топология цепи может задавать последовательность от R1-1 к U1-5, затем к U3-2 и R5-2. Такая цепь может иметь три соединения From-To: от R1-1 к U1-5; от U1-5 к U3-2; и от U3-2 к R5-2. При изменении топологии возможные соединения From-To также изменятся. Соединения From-To создаются в режиме From-To панели PCB: либо нажатием кнопки Generate для их создания на основе топологии, либо выбором двух контактных площадок в цепи с последующим нажатием кнопки Add From To.
• xSignal — заданный пользователем набор узлов, обычно часть цепи (от одного узла к другому) или объединение двух цепей, включающих последовательный компонент, например согласующий резистор.