CALCULATEUR D'IMPÉDANCE DIFFÉRENTIELLE À MICRORUBANS
La stabilité et la confiance dans les capacités d'un outil de CAO forment la base d’une conception solide.
La conception moderne des PCB nécessite des méthodes permettant de réaliser des calculs d'impédance rigoureusement précis et de contrôler l'impédance. Les circuits numériques offrent les performances souhaitées parce qu’ils supportent des temps de transition courts et des fréquences d'horloge élevées. Les appareils et les dispositifs ont de meilleures capacités grâce au transfert séquentiel plus rapide des signaux. L'augmentation constante de la vitesse de commutation des signaux nécessite une nouvelle approche du contrôle de l'impédance des lignes de transmission/pistes PCB.
Les conceptions de PCB exigent des valeurs et des tolérances de pistes rigoureuses. Voyons plusieurs exemples de facteurs qui peuvent causer des problèmes d'impédance. Des changements de direction soudains dans les pistes peuvent entraîner des changements d'impédance ou la constante diélectrique peut changer sur la longueur ou la largeur d'un PCB. Les changements de fréquence et de température entraînent également une modification de la constante diélectrique. Chaque variance affecte l'impédance caractéristique d'un circuit RF.
En faisant correspondre les impédances dans tout le circuit, on obtient un rapport d'onde stationnaire (ROS) à basse tension souhaité. Les circuits ayant un faible rapport d'onde stationnaire (ROS) transfèrent la quantité maximale de puissance de la source à la charge. Lorsque vous obtenez une impédance caractéristique de 50 Ω sur votre circuit, la puissance du signal RF se transfère efficacement de la source à la charge. Le niveau de réflexion du signal reste faible. Vous pouvez modifier l'impédance en travaillant sur l'épaisseur et la largeur des conducteurs, l'épaisseur du substrat diélectrique et la constante diélectrique de l'impédance d'impact du substrat.
Les paires différentielles nécessitent une impédance contrôlée.
La nécessité d’une précision extrême dans le contrôle de l'impédance est encore amplifiée lorsque vous créez le routage pour des cartes à grande vitesse intégrant des paires différentielles. La signalisation différentielle transmet un signal sur une paire de porteuses étroitement couplées. Une ligne transporte le signal tandis que l'autre ligne transporte une image égale et opposée du signal. Du point de vue de la conception, la signalisation différentielle minimise les interférences électromagnétiques générées par la paire de signaux et reste immunisée contre le bruit électrique en mode commun.
Le routage par paire différentielle établit un système de transmission équilibré qui transporte les signaux différentiels égaux et opposés sur l'ensemble du PCB. Plutôt que d'exiger une impédance différentielle spécifique, le routage des signaux différentiels a pour objectif de garantir que le signal arrive intact à sa destination. Les facteurs qui affectent le calcul de l'impédance différentielle incluent en particulier :
- Terminaison correcte de chacune des lignes de signaux avec son impédance caractéristique au niveau du récepteur
- Utilisation de lignes de longueur égale dans les tolérances de la fréquence du circuit et de la famille logique de la conception du PCB
- Priorité au timing
- Satisfaire le budget biaisé, tel que défini par la conception
- Maintien des impédances de signal à chaque changement de couche.
Cette nécessité de contrôler l'impédance des paires différentielles est due en grande partie à l'impact spectaculaire des hautes fréquences sur l'impédance. Avec le routage à impédance contrôlée, les broches d'entrée cibles reçoivent le signal correct des broches de sortie. Les conceptions de PCB qui nécessitent des géométries exactes pour assurer l'adaptation d'impédance doivent utiliser des calculateurs d'impédance qui fournissent les dimensions nécessaires pour contrôler l'impédance sur un PCB RF/micro-ondes à haute fréquence ou un PCB numérique à haute vitesse.
ALTIUM DESIGNER FOURNIT LES MEILLEURS OUTILS POUR CONTRÔLER L'IMPÉDANCE
Pour aider les équipes de conception à contrôler l'impédance des paires différentielles, Altium Designer fournit une suite d'outils qui incluent le réglage interactif de la longueur, le réglage interactif de la longueur des paires différentielles, des règles de conception à grande vitesse, la fonction Gloss et un calculateur d'impédance avancé dans son gestionnaire de couches avancé. Pourquoi utiliser une suite d'outils ? La planification de l'empilement unifié et les calculs d'impédance dépassent les capacités des calculateurs d'impédance autonomes, à cause de la capacité de vérification de l'intégrité du signal, pour identifier des vulnérabilités sur le circuit, garantir des impédances de routage correctes et placer davantage de circuits sur le PCB.
- En savoir plus sur la détermination de l'impédance des pistes à microrubans
- En savoir plus sur le calcul de l'impédance dans la configuration du PCB
- En savoir plus sur la gestion de l'impédance par l'empilement des PCB
Utilisation d'outils d'analyse pour l'intégrité des signaux
En outre, les outils d'analyse du gestionnaire de couches améliorées évitent des problèmes potentiels d'intégrité des signaux. Ces outils de détection des nœuds présentent des problèmes potentiels de sonnerie et de réflexion. Ils permettent d’obtenir des impédances de routage correctes sur les circuits qui ont des temps de montée rapides, et protège contre la réflexion. Selon que le circuit comporte une couche de plan d’alimentation sur une face ou des couches de plan sur les deux faces, Altium Designer utilise soit une formule d'impédance caractéristique microruban, ou une formule d'impédance des lignes rubans caractéristique pour les paires différentielles. Les deux montrent comment le cuivre, les épaisseurs diélectriques, la largeur de routage et la constante diélectrique affectent l'impédance.
L'éditeur de règles et contraintes PCB d'Altium propose la règle de la longueur correspondante et la règle de la longueur dans la catégorie Haute vitesse. La règle de la longueur correspondante s'applique aux signaux obliques ou simultanés en spécifiant que les nœuds cibles doivent être routés sur la même longueur dans les limites d’une tolérance établie. Chaque règle de la longueur correspondante utilise comme longueur de référence le trajet le plus long dans l'ensemble des nœuds cibles. La règle de la longueur s'applique au retard du signal et fixe la longueur totale de routage du nœud. L'outil de réglage de la longueur fonctionne avec les deux règles de conception et utilise les règles pour définir les contraintes les plus strictes pour la paire différentielle.
CALCULS AUTOMATIQUES AVEC LE CALCULATEUR D'IMPÉDANCE AVANCÉ D'ALTIUM
Altium Designer offre des fonctions automatiques qui accélèrent et simplifient les calculs des paires différentielles. L'environnement de conception unifiée d’Altium Designer élimine la nécessité de sortir de la conception, de charger un calculateur d'impédance tiers, d'effectuer les calculs et de réintégrer manuellement les calculs dans la conception. Votre équipe de conception utilise « Enhanced Layer Stack Manager » pour configurer la pile de couches du PCB et saisir la constante diélectrique, les largeurs de cuivre et les largeurs diélectriques. Le calculateur d’impédance intégré d'Altium Designer tire automatiquement ces informations de l'empilement des couches de la carte, calcule les valeurs d'impédance correctes, puis injecte les résultats dans les règles de conception.
Les calculs d'impédance se réfèrent toujours à la configuration des couches dans la conception du circuit imprimé et utilisent par défaut les formules de microrubans et de lignes rubans standard de l'industrie. Lorsque le calculateur d'impédance a effectué les calculs, vous devez configurer les règles de conception pour accepter les valeurs automatiques. Le calculateur d'impédance permet de dépasser les formules par défaut et d'utiliser l'éditeur de formule d'impédance pour modifier les calculs.
- Apprendre à utiliser un calculateur d'impédance de paires différentielles dans vos conceptions
- En savoir plus sur la différence entre la résistance des pistes et l’impédance des pistes
- En savoir plus sur l'impédance asymétrique des lignes rubans
Altium Designer et son calculateurd'impédance peut répondre à tous vos besoins en matière de simulation et d'intégrité.
Optimiser les longueurs de paires différentielles grâce au réglage interactif des longueurs
Altium Designer utilise des algorithmes logiciels pour fournir un contrôle d’utilisateur intuitif garantissant le réglage interactif de la longueur. Le contrôle d’utilisateur intuitif vous permet d'ajouter des segments de réglage de la longueur en faisant glisser le curseur le long du chemin de routage. Altium Designer s'appuie sur un algorithme de réglage des longueurs pour calculer automatiquement les dimensions et les positions des pistes et des arcs utilisés pour construire les segments de réglage. Vous pouvez baser les propriétés utilisées pour le réglage de la longueur sur des règles de conception, des propriétés de nœud ou des valeurs spécifiées.
Dans Altium Designer, la commande Interactive Differential Pair Length Tuning (réglage interactive de la longueur des paires différentielles) permet de régler la longueur d'une paire différentielle par rapport à la longueur des autres paires différentielles. Altium vous recommande :
- Faites le routage des paires
- Utilisez le réglage interactif de la longueur des paires différentielles entre les paires, et
- Utilisez la commande Interactive Length Tuning pour régler la longueur du nœud le plus court au sein de chaque paire.
Lorsque vous utilisez la commande, vous devez utiliser soit la règle de conception de la longueur ou de la règle de la longueur correspondante, soit l'un de nos mots-clés de recherche de paires différentielles. Pour régler la longueur des paires différentielles, vous devez utiliser une règle de longueur correspondante, qui définit les exigences des correspondances entre les paires, et une autre règle de longueur correspondante à haute priorité pour définir les exigences des correspondances pour les longueurs à l’intérieur des paires.
AMÉLIORER VOTRE ROUTAGE EXISTANT AVEC GLOSS & RETRACE
L'éditeur de PCB d'Altium inclut les outils Gloss et Retrace que les équipes de conception peuvent utiliser pour améliorer la qualité du routage existant. En termes de paires différentielles, la commande Gloss maintient l'écart entre les paires différentielles et la largeur de la piste. Pour améliorer la géométrie des pistes, Gloss réduit le nombre d'angles et raccourcit la longueur du routage.
La commande Retrace permet aux concepteurs de vérifier que le routage correspond aux règles de conception. Contrairement à Gloss, l'outil Retrace ne modifie pas la géométrie de la piste. Alors que Gloss maintient l'écart entre les paires et la largeur de la piste, Retrace sélectionne l’option Preferred. Les équipes de conception utilisent l'outil Retrace lorsqu'un changement de règle de conception doit s'appliquer à un routage existant.
- En savoir plus sur la définition de nouvelles piles de couches dans Altium Designer
- En savoir plus sur les lignes de flexion dans Altium Designer
- En savoir plus sur les objectifs et les priorités de la conception basée sur des règles dans le routage intelligent PCB d'Altium Designer
Trouvez vos solutions de conception à l'aide du calculateur d’impédance différentielle à microrubans et des outils CAO d'Altium.
Votre équipe de conception peut facilement définir des paires différentielles sur la schématique avec Altium Designer. De là, vous pouvez déplacer les définitions des paires différentielles vers le PCB avec la synchronisation de la conception, transférer les paires différentielles vers l'éditeur PCB, puis visualiser et gérer les paires différentielles sur le PCB. Dans l'environnement unifié, le logiciel peut créer n'importe quel schématique, fournir des capacités de routage des pistes, établir le routage, aligner les exigences CAO-E et CAO-M avec la conception 3D, et produire la documentation finale du dessin.
