Hỗ trợ Quy tắc Thiết kế cho xSignals

Quy tắc thiết kế là cách bạn chuyển 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 như một bước xử lý hậu kỳ, gọi là Batch DRC. xSignals có thể được dùng để xác định các đối tượng mà một quy tắc thiết kế phải được áp dụng.

► Tìm hiểu thêm về Quy tắc thiết kế

► Tìm hiểu thêm về Hiệu chỉnh chiều dài

Quy tắc chiều dài khớp

Quy tắc thiết kế Matched Length được dùng để đảm bảo rằng chiều dài của các net được chỉ định nằm trong phạm vi quy định. Quy tắc này đặc biệt quan trọng trong thiết kế tốc độ cao, nơi thách thức không chỉ là tín hiệu mất bao lâu để đến nơi (được quyết định bởi tổng chiều dài của chúng), mà còn là mức độ quan trọng của việc các tín hiệu được chỉ định phải đến cùng lúc. Tùy theo tốc độ chuyển mạch của tín hiệu, chức năng của tín hiệu và vật liệu được sử dụng trên bo mạch, sai khác cho phép có thể lớn tới 500 mils hoặc nhỏ tới 1 mil.

Hình ảnh bên dưới cho thấy một ví dụ về quy tắc thiết kế Matched Length được cấu hình để nhắm đến các xSignals trong lớp xSignal PCIE, và kiểm tra sai khác chiều dài trong từng cặp vi sai trong lớp xSignals đó. Mỗi cặp trong lớp phải có chiều dài đi dây sao cho tạo ra Delay Tolerance không lớn hơn 2ps độ trễ giữa hai net trong cặp đó.

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

Hình ảnh bên dưới cho thấy lớp xSignal PCIE_TX được chọn trong panel, và các xSignals đó 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 không đạt quy tắc chiều dài khớp được áp dụng. ##

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

• Một quy tắc chiều dài khớp 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 này so với một net/cặp khác, hãy bật tùy chọn Group Matched Lengths .
• Một quy tắc chiều dài khớp thứ hai, có độ ưu tiên cao hơn, xác định các yêu cầu khớp chiều dài within-pair . Để cấu hình quy tắc kiểm tra một nhánh trong cặp so với nhánh còn lại trong cặp, hãy bật tùy chọn Within Differential Pair Length .

Một cách tiếp cận tốt để hiệu chỉnh chiều dài cho các xSignals như vậy là:

1. Đi dây các net và cặp vi sai của xSignal.
2. Hiệu chỉnh chiều dài các net đơn bằng lệnh Interactive Length Tuning .
3. Hiệu chỉnh chiều dài between các cặp bằng lệnh Interactive Differential Pair Length Tuning . Việc hiệu chỉnh chiều dài sử dụng chiều dài tín hiệu lớn nhất trong cặp dài nhất làm Target Length, và hiệu chỉnh net dài nhất trong cặp đến chiều dài này.
4. Hiệu chỉnh chiều dài net ngắn hơn within trong mỗi cặp so với net còn lại trong cặp bằng lệnh Interactive Length Tuning .
5. Bây giờ bạn có thể dùng panel PCB Rules and Violations để kiểm tra (các) quy tắc within-pair Matched Net Length. Để thực hiện việc này, hãy chọn Matched Net Lengths trong phần Rule Classes của panel, sau đó nhấp chuột phải vào quy tắc Matched Length cần thiết và chọn lệnh Run DRC Rule <RuleName> từ menu ngữ cảnh. Điều chỉnh các accordion hiệu chỉnh net đơn nếu cần.
6. Sau đó dùng panel PCB Rules and Violations để kiểm tra (các) quy tắc between-pair Matched Net Length, theo quy trình vừa mô tả. Điều chỉnh các accordion hiệu chỉnh cặp vi sai nếu cần.

Quy tắc chiều dài

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

Quy tắc đường hồi

Quy tắc thiết kế Return Path kiểm tra đường hồi dòng tín hiệu liên tục trên lớp tham chiếu được chỉ định ở phía trên hoặc phía dưới các tín hiệu được quy tắc nhắm đến. Đường hồi có thể được tạo từ fills, regions và polygon pours đặt trên một lớp tín hiệu, hoặc cũng có thể là một lớp plane.

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

Hình ảnh bên dưới cho thấy một vi phạm quy tắc Return Path, trong đó polygon đường hồi của xSignal có một lỗ để via đi qua.

Sử dụng panel 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. Cách tiếp cận truyền thống để tính chiều dài tín hiệu là cộng chiều dài đường tâm của tất cả các đoạn được dùng trong một đường đi, cũng như khoảng cách theo phương đứng do chiều cao của các via, vốn ban đầu được xác định bằng độ dày bo mạch.

Cách tiếp cận này không đủ cho thiết kế tốc độ cao vì một số lý do, bao gồm:

• Các đối tượng chồng lớp và chồng lấn - một thuật toán chỉ đơn giản cộng chiều dài đường tâm của mọi đối tượng trong một net sẽ không xử lý được các đối tượng chồng lớp hoặc chồng lấn.
• Đường đi uốn lượn bên trong một đối tượng - thường có các đối tượng đi dây nằm hoàn toàn bên trong một pad hoặc via, điều này có thể làm tăng sai chiều dài, như minh họa trong hình đầu tiên bên dưới. Hình thứ hai cho thấy cách đúng để tính chiều dài khi một đối tượng fill là một phần của đường đi.
• 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. Phải sử dụng chiều cao via thực tế, có tính đến độ dày đồng và lớp cách điện mà via đi qua.

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

Phép tính chiều dài được tính chính xác dọc theo đường tâm của lộ trình ngắn nhất, như thể hiện trong hai hình ảnh này.

Chiều dài chính xác cho via, dựa trên các lớp đã đi qua và kích thước stackup, được tính toán. Hình ảnh từ panel PCB ở chế độ Nets.