Hỗ trợ quy tắc thiết kế cho xSignals

Quy tắc thiết kế là cách bạn chuyển đổi các yêu cầu của mình thành một tập hợp chỉ dẫn mà trình biên tập PCB có thể hiểu và tuân theo. Các quy tắc có thể được kiểm tra trong quá trình đặt đối tượng, gọi là Online DRC, hoặc sau khi hoàn tất, gọi là Batch DRC. Có thể dùng xSignals để xác định các đối tượng cần áp dụng quy tắc thiết kế.

► Tìm hiểu thêm về Quy tắc thiết kế

► Tìm hiểu thêm về Điều chỉnh chiều dài

Quy tắc khớp chiều dài

Quy tắc thiết kế Matched Lengths được dùng để đảm bảo chiều dài của các net được chỉ định nằm trong phạm vi quy định. Quy tắc này rất quan trọng trong thiết kế tốc độ cao, khi vấn đề không chỉ là tín hiệu mất bao lâu để đến đích (được quyết định bởi tổng chiều dài của chúng), mà còn là yêu cầu các tín hiệu được chỉ định phải đến cùng thời điểm. Tùy thuộc vào tốc độ chuyển mạch của tín hiệu, chức năng của tín hiệu và vật liệu sử dụng trong bo mạch, độ chênh lệch cho phép có thể lớn tới 500 mil hoặc nhỏ chỉ 1 mil.

Hình bên dưới minh họa quy tắc thiết kế Matched Lengths được cấu hình để áp dụng cho các xSignal trong lớp xSignal PCIE, đồng thời kiểm tra độ chênh lệch chiều dài trong từng cặp vi sai thuộc lớp xSignal đó. Mỗi cặp trong lớp phải có chiều dài đi dây sao cho Delay Tolerance độ trễ giữa hai net trong cặp không vượt quá 2ps.

Lưu ý rằng phần Constraints của quy tắc thiết kế Matched Lengths yêu cầu bạn chọn giữa khớp chiều dài của tất cả các net mục tiêu (Group Matched Lengths) hoặc khớp chiều dài của hai net trong từng cặp vi sai thuộc các net mục tiêu.

Hình bên dưới cho thấy lớp xSignal PCIE_TX được chọn trong bảng điều khiển và các xSignal tương ứng được chọn trong không gian thiết kế.

Ngoài lớp PCIE, còn có các lớp được định nghĩa cho các cặp TX và RX. Lưu ý rằng một trong các xSignal TX vi phạm quy tắc khớp chiều dài áp dụng cho nó. ##

Nếu bạn dự định điều chỉnh chiều dài các xSignal bao gồm cả net đơn và cặp vi sai, hãy tạo các quy tắc sau:

• Một quy tắc khớp chiều dài xác định các yêu cầu khớp chiều dài between nets and differential pairs in xSignals. Để cấu hình quy tắc kiểm tra chiều dài của một net/cặp so với chiều dài của net/cặp khác, hãy bật tùy chọn Group Matched Lengths .

• Một quy tắc khớp chiều dài thứ hai, có mức ưu tiên cao hơn, xác định các yêu cầu khớp chiều dài within-pair . Để cấu hình quy tắc kiểm tra chiều dài của một thành viên trong cặp so với thành viên còn lại, hãy bật tùy chọn Within Differential Pair Length .

Một cách hiệu quả để điều chỉnh chiều dài của các xSignal như vậy là:

1. Đi dây các net và cặp vi sai của xSignal.

2. Điều chỉnh chiều dài các net đơn bằng lệnh Interactive Length Tuning .

3. Điều chỉnh chiều dài between các cặp bằng lệnh Interactive Differential Pair Length Tuning . Quá trình điều chỉnh chiều dài sử dụng chiều dài tín hiệu dài nhất trong cặp dài nhất làm Chiều dài mục tiêu và điều chỉnh net dài nhất trong cặp theo chiều dài này.

4. Điều chỉnh chiều dài net ngắn hơn within mỗi cặp để khớp với net còn lại trong cặp bằng lệnh Interactive Length Tuning .

5. Bây giờ, bạn có thể dùng bảng điều khiển PCB Rules and Violations để kiểm tra các quy tắc Matched Net Length within-pair . Để thực hiện, hãy chọn Matched Net Lengths trong phần Rule Classes của bảng điều khiển, sau đó nhấp chuột phải vào quy tắc Matched Lengths cần kiểm tra và chọn lệnh Run DRC Rule <RuleName> từ menu ngữ cảnh. Điều chỉnh các đoạn uốn lượn bù chiều dài của net đơn nếu cần.

6. Sau đó, dùng bảng điều khiển PCB Rules and Violations để kiểm tra các quy tắc Matched Net Length between-pair theo quy trình vừa mô tả. Điều chỉnh các đoạn uốn lượn bù chiều dài của cặp vi sai nếu cần.

Quy tắc chiều dài

Quy tắc thiết kế Length được dùng để đảm bảo tổng chiều dài đi dây nằm trong phạm vi quy định. Quy tắc này thường được dùng để đảm bảo các net mục tiêu không dài hơn chiều dài chỉ định, chẳng hạn nhằm đáp ứng các yêu cầu về thời gian của mạch. Quy tắc chiều dài tuân theo các truy vấn kiểu xSignal được liệt kê ở trên.

Quy tắc đường hồi dòng

Quy tắc thiết kế Return Path kiểm tra tính liên tục của đường hồi dòng tín hiệu trên lớp tham chiếu được chỉ định, nằm phía trên hoặc phía dưới các tín hiệu mà quy tắc áp dụng. Đường hồi dòng có thể được tạo từ các vùng fill, region và vùng đổ đồng polygon trên một lớp tín hiệu, hoặc có thể là một lớp plane.

Các lớp đường hồi dòng là các lớp tham chiếu được xác định trong Cấu hình trở kháng đã chọn. Thêm một quy tắc thiết kế Return Path mới trong danh mục quy tắc High Speed.

Hình bên dưới minh họa một vi phạm quy tắc Return Path, trong đó vùng đổ đồng polygon làm đường hồi dòng của xSignal có một lỗ trống để via đi xuyên qua.

Sử dụng bảng điều khiển PCB Rules and Violations để xác định vị trí vi phạm quy tắc Return Path. ##

Tính toán chiều dài chính xác

Một yêu cầu then chốt khi xác định các quy tắc thiết kế tốc độ cao là tính toán chính xác chiều dài đường đi dây. Cách tính chiều dài tín hiệu truyền thống là cộng chiều dài theo đường tâm của tất cả các đoạn được sử dụng trên đường đi dây, cùng với khoảng cách theo phương đứng do chiều cao của các via tạo ra, vốn ban đầu được xác định theo độ dày bo mạch.

Cách tiếp cận này không phù hợp với thiết kế tốc độ cao vì một số lý do, bao gồm:

• Các đối tượng xếp chồng và chồng lấn — thuật toán chỉ cộng chiều dài theo đường tâm của tất cả các đối tượng trong một net không xử lý được các đối tượng xếp chồng hoặc chồng lấn.
• Đường đi dây vòng vèo bên trong một đối tượng — thường có các đối tượng đi dây nằm hoàn toàn bên trong pad hoặc via, có thể làm tăng sai chiều dài tính toán, như minh họa trong hình đầu tiên bên dưới. Hình thứ hai cho thấy cách tính chiều dài chính xác khi một đối tượng fill là một phần của đường đi dây.
• Chiều dài via — via mù và via chôn không đi xuyên qua tất cả các lớp của bo mạch, vì vậy độ dày bo mạch không đủ chính xác để xác định chiều dài theo phương đứng. Cần sử dụng chiều cao thực tế của via, có tính đến độ dày của các lớp đồng và lớp cách điện mà via đi qua.

Bộ tính chiều dài của trình biên tập PCB trả về chiều dài đường đi dây chính xác nhất có thể.

Chiều dài được tính chính xác theo đường tâm của đường đi ngắn nhất, như minh họa trong hai hình này.

Chiều dài via được tính chính xác dựa trên các lớp mà via đi qua và kích thước cấu trúc xếp lớp. Hình ảnh từ bảng điều khiển PCB ở chế độ Nets.