ARBEIT AN SCHWIERIGEN DESIGNS MIT EINEM DIFFERENZIELLEN WIDERSTANDSRECHNER IN CAD-TOOLS
Stabilität und Überzeugung im Kern der Fähigkeiten von CAD-Tools sind eine Gewährleistung für effektive Designarbeit.
Das moderne PCB-Design verlangt nach Methoden, mit denen man präzise, charakteristische Impedanzberechnungen und Impedanzkontrolle erzielt. Digitalschaltungen bieten die gewünschte Leistung aufgrund kurzer Übergangszeiten und hoher Taktraten. Geräte und Anwendungen verfügen dank schnellerer aufeinanderfolgender Signalübertragungen über bessere Funktionen. Durch die stetige Steigerung der Geschwindigkeit, mit denen Signale umgeschaltet werden, ist ein weiterer Blick in die Kontrolle der Impedanz der Übertragungsleitungen/PCB-Leiterbahnen nötig.
WIDERSTANDSRECHNER FÜR DESIGN-HERAUSFORDERUNGEN IN ALTIUM DESIGNER
Für PCB-Designs benötigt man strenge Werte und Toleranzen für Leiterbahnen. Betrachten wir verschiedene Beispiele für Faktoren, die zu Impedanzproblemen führen können. Plötzliche Änderungen der Leiterbahnrichtung können zu Änderungen der Impedanz oder der dielektrischen Konstante über die Länge oder Breite des PCB führen. Änderungen der Frequenz und Temperatur können ebenfalls dazu führen, dass die dielektrische Konstante sich ändert. Alle Abweichungen wirken sich auf die typische Impedanz einer RF-Schaltung aus.
Die Anpassung von Impedanzen im gesamten Schaltkreis durch einen Widerstandsrechner ergibt ein gewünschtes geringes Stehwellenverhältnis. Schaltkreise mit einem niedrigen Stehwellenverhältnis wandeln die maximale Leistung von der Quelle zum Verbraucher um. Wenn Sie eine typische Impedanz von 50-Ω in Ihrem Schaltungsdesign erzielen, wird die RF-Signalleistung effizient von der Quelle zum Verbraucher umgewandelt. Es treten nur geringe Signalabbildungen auf. Sie können die Impedanz beeinflussen, indem Sie mit der Dicke und Breite einer Leiterbahn arbeiten. Die Dicke des dielektrischen Substrats und die dielektrische Konstante des Substrats wirken sich auf die Impedanz aus.
Differenzielle Paarungen benötigen kontrollierte Impedanz durch Berechnung des Scheinwiderstands
Die nötige Präzision bei der Kontrolle der Impedanz durch einen Impedanzrechner verstärkt sich beim Routing von High-Speed-Designs mit differenziellen Paarungen. Differenzielle Signalübertragungen geben ein Signal über ein paar eng miteinander verkoppelter Träger ab. Eine Leitung transportiert das Signal, während die andere Leitung ein gleiches, entgegengesetztes Bild des Signals transportiert. Aus Designperspektive beschränken differenzielle Signalübertragungen die von der Signalpaarung generierte elektromagnetische Überlagerung und bleiben immun gegenüber elektrischen Gleichtaktstörungen.
Durch das Routing differenzieller Paarungen entsteht ein ausgewogenes Übertragungssystem, das die gleichen und entgegengesetzten differenziellen Signale über das PCB transportiert. Anstatt eine spezifische differenzielle Impedanz zu benötigen, hat das PCB-Routing für differenzielle Signale die Intention, sicherzustellen, dass das intakte Signal das Ziel erreicht. Zu den Faktoren, welche die Berechnung des differenziellen Scheinwiderstands beeinflussen, zählen:
- Der ordnungsgemäße Abschluss aller Signalleitungen in ihrer typischen Impedanz des Empfängers
- Die Nutzung von Leitungen der gleichen Länge innerhalb der Toleranzen der Schaltkreisfrequenz und Logikfamilie des PCB-Designs
- Die Hervorhebung der Zeiteinteilung
- Einhaltung des vom Design vorgegebenen Skew Budgets
- Der Erhalt der Signalimpedanzen bei Lagenänderungen.
Ein Großteil des Bedarfs nach der Kontrolle von Impedanzen für differenzielle Paarungen entsteht durch den dramatischen Einfluss, den höhere Frequenzen auf die Impedanz haben können. Beim impedanzkontrollierten Routing erhalten anvisierte Eingangspins das korrekte Signal von Ausgangspins. PCB-Designs, die exakte Geometrien für die Impedanzanpassung benötigen, verlassen sich auf einen Widerstandsrechner, der die Dimensionen liefert, die man für die Kontrolle der Impedanz auf einem Hochfrequenz RF/Microwave-PCB oder einem digitalen High-Speed-PCB braucht.
ALTIUM DESIGNER BIETET DEN PASSENDEN WIDERSTANDSRECHNER ZUR IMPEDANZKONTROLLE
Um Designteams bei der Kontrolle differenzieller Paarungsimpedanzen zu unterstützen, bietet Altium Designer eine Reihe an Tools, zu denen Interactive Length Tuning, Interactive Differential Pari Length Tuning, High-Speed-Design Regen, die Gloss-Funktion und ein Advanced Impedance Calculator innerhalb des Enhanced Layer Stack Managers gehören. Warum sollte man diese Tools nutzen? Eine einheitliche Planung des Lagenaufbaus und Impedanzberechnung gehen über die Fähigkeiten einzelner Widerstandsrechner hinaus, da sie die Signalintegrität überprüfen, Schwachstellen im Schaltkreis entdecken, die korrekten Impedanzen zum Routing von Leiterbahnen gewährleisten und die Fähigkeit bieten, weitere Schaltkreise auf dem PCB zu platzieren.
- Erfahren Sie mehr über die Berechung des Scheinwiderstandes auf Mikrostreifen-Leiterbahnen
- Erfahren Sie mehr über die Impedanzberechnung im PCB-Layout
- Erfahren Sie mehr über die Impedanzverwaltung durch den PCB-Lagenaufbau
Verwendung von Analysetools zur Unterstützung bei der Signalintegrität
Zusätzlich helfen Analysetools im Enhanced Layer Stack Manager bei der Vermeidung potenzieller Probleme bei der Signalintegrität. Diese Tools identifizieren potenzielle Geräusch- und Reflexionsprobleme. Die Fähigkeit, korrekte Impedanzen für das Routing von Leiterbahnen für Schaltkreise mit schnellen Anstiegszeiten sicherzustellen, schützt vor Reflexionen. Je nachdem, ob der Schaltkreis über eine Lagenebene auf der einen Seite oder Lagenebenen auf beiden Seiten verfügt, Altium Designer verwendet entweder eine typische Impedanzformel für Mikrostreifen oder eine charakteristische Impedanzformel für Streifenleitungen für differenzielle Paarungen. Beide zeigen, wie das Kupfer, die dielektrische Dicke, die Routingbreite und die dielektrische Konstante die Impedanz beeinflussen.
Altiums PCB Rules & Constraints Editor verfügt innerhalb der High-Speed Kategorie über die Matched Length Regel und die Length Regel. Die Matched Length Regel gilt für Skews oder Signale, die gleichzeitig ankommen, indem festgelegt wird, dass die anvisierten Netze zur gleichen Länge innerhalb einer etablierten Toleranz routen müssen. Jede Matched Length Regel nutzt die längste Route im anvisierten Netzset als Referenzlänge. Die Length Regel gilt für Signalverspätungen und legt die allgemeine geroutete Länge des Netzes fest. Das Length Tuning Tool funktioniert mit beiden Designregeln und verwendet die Regeln, um die engsten Grenzen für die differenziellen Paarungen festzulegen.
AUTOMATISCHE BERECHNUNGEN MIT ALTIUMS WIDERSTANDSRECHNER
Altium Designer verfügt über automatische Funktionen, welche die Berechnung differenzieller Paarungen beschleunigen und vereinfachen. Durch die durchgängige Designumgebung von Altium Designer muss man sich nicht mehr vom Design abwenden, einen externen Widerstandsrechner laden, die Berechnungen durchführen und die Berechnungen manuell ins Design einfügen. Stattdessen kann Ihr Team den Enhanced Layer Stack Manager verwenden, um den PCB-Lagenaufbau zu konfigurieren und die dielektrische Konstante, die Kupferbreite und die dielektrische Breite einzugeben. Altium Designers integrierter Rechner bezieht diese Informationen automatisch aus dem Lagenaufbau der Platine, berechnet den korrekten Scheinwiderstand und importiert die Ergebnisse in die Designregeln.
Die Impedanzberechnung bezieht sich stets auf die Konfiguration der Lagen im PCB-Design und verwendet standardmäßig in der Branche übliche Mikrostreifen- und Streifenleitungsformeln. Nachdem die Berechnung vom Widerstandsrechner durchgeführt wurde, müssen Sie nur noch die Designregeln konfigurieren, um die automatischen Werte zu akzeptieren. Der Widerstandsrechner verfügt über die Fähigkeit, über die standardmäßigen Formeln hinauszugehen und den Impedance Formular Editor zu verwenden, um die Berechnungen zu verändern.
- Erfahren Sie mehr über die Nutzung des Widerstandsrechners für differenzielle Paarungen bei Ihren Designs
- Erfahren Sie mehr über die Unterscheidung zwischen Leiterbahnwiderstand und Leiterbahnimpedanz
- Erfahren Sie mehr über die asymmetrische Streifenleitungsimpedanz
Erreichen Sie all Ihre Simulations- und Integritätsziele durch Berechnung des Scheinwiderstands
Optimierung der Länge differenzieller Paarungen mit Interactive Length Tuning
Altium Designer verwendet Software Algorithmen, um eine intuitive Nutzerkontrolle mit dem Interactive Length Tuning anzubieten. Mit der intuitiven Nutzerkontrolle können Sie Length-Tuning Segmente hinzufügen, indem Sie mit dem Cursor über den Routenpfad fahren. Altium Designer verlässt sich auf einen Length-Tuning Algorithmus, um die Dimensionen und Positionen der Leiterbahnen und Bögen, die für den Aufbau der Tuning-Segmente verwendet werden, automatisch zu berechnen. Sie können die für das Length-Tuning benötigten Eigenschaften auf Designregeln, Eigenschaften des Netzes oder spezifischen Werten aufbauen.
Mit Altium Designer haben Sie die Gelegenheit, die Länge einer differenziellen Paarung im Vergleich zur Länge anderer differenzieller Paarungen mit dem Befehl Interactive Differential Pair Length Tuning zu tunen. Altium empfielt Ihnen:
- Die Paarungen zu routen
- Das Interactive Differential Pair Length Tuning zwischen den Paarungen zu nutzen und
- Den Befehl Interactive Length Tuning zu nutzen, um das Length-Tuning an den kürzeren Netzen jeder Paarung anzuwenden.
Bei der Verwendung des Befehls müssen Sie entweder die Designregel Length oder Matched Length oder eines Ihrer Differential Pair Anfrage-Keywords nutzen. Beim Length-Tuning differenzieller Paarungen benötigen Sie eine angepasste Längenregel, die passende Anforderungen zwischen den Paarungen und eine andere angepasste Längenregel mit höherer Priorität definiert, welche für die Festlegung der passenden Anforderungen innerhalb der Paarung verantwortlich ist.
OPTIMIERUNG DES BESTEHENDEN ROUTINGS MIT GLOSS & RETRACE
Der PCB-Editor von Altium bietet Gloss & Retrace Tools, die Designteams verwenden können, um die Qualität des bestehenden Routings zu optimieren. Was die differenziellen Paarungen angeht, werden durch den Gloss Befehl der Abstand und die Leiterbahnbreite der differenziellen Paarung erhalten. Um die Geometrie der Leiterbahn zu verbessern, reduziert Gloss die Anzahl an Ecken und verkürzt die Leiterbahnlänge.
Der Befehl Retrace ermöglicht es Designern, nachzuweisen, dass das Routing den Designregeln entspricht. Im Vergleich zu Gloss ändert das Retrace Tool nicht die Geometrie der Leiterbahn. Bei Gloss wird der Abstand und die Leiterbahnbreite der Paarung erhalten, Retrace ändert solche Einstellungen auf Preferred. Designteams nutzen das Retrace Tool, wenn die Änderung einer Designregel für ein bestehendes Routing gelten muss.
- Erfahren Sie mehr über das Definieren von neuem Lagenaufbau mit Altium Designer
- Erfahren Sie mehr über Biegelinien von Altium Designer
- Erfahren Sie mehr über den Fokus und die Prioritäten regelbasierter Designs im intelligenten PCB-Layout von Altium Designer
Finden Sie Ihre Designlösungen mit der richtigen Designsoftware, inklusive Widerstandsrechner
Ihr Designteam kann mit Altium Designer ganz einfach differenzielle Paarungen auf dem Schaltplan definieren. Von dort aus können Sie mit der Design Synchronisation die Definitionen der differenziellen Paarungen auf das PCB übertragen, die differenziellen Paarungen in den PCB-Editor verschieben und dann die differenziellen Paarungen auf dem PCB ansehen und verwalten. Durch die Arbeit in der durchgängigen Umgebung kann die Software jeden Schaltplan erstellen, Routingfähigkeiten für jede Leiterbahn bieten, das Layout erstellen, ECAD und MCAD Anforderungen beim 3D Design miteinander abstimmen und die finalen Zeichendokumentationen ausgeben.
