Перефразируя известную истину, можно сказать, что если вы еще не сталкивались с дифференциальными парами, то обязательно с ними столкнетесь. Это одна из основных методик (приемов) трассировки высокоскоростных цепей. Даже в простых проектах может встречаться небольшое количество дифференциальных сигналов, которые должны иметь «особые» правила трассировки.
Трассировка дифференциальных пар в Mentor PADS/Xpedition
Mentor PADS/Xpedition дает разработчикам все необходимые инструменты для работы с дифференциальными парами. А в сочетании с такими технологиями как Sketch Router и Autotuning, вы сможете добиться впечатляющих результатов как по скорости, так и по качеству трассировки.
Начнем с того, что создать дифференциальные пары можно на схеме в PADS/Xpedition Designer и сделать это автоматически через Constraint Manager. В том же Constraint Manager можно описать все ограничения, согласно которым должна осуществляться интерактивная или автоматическая трассировка дифференциальных пар, но обо всем по порядку.
Перейдем в Constraint Manager и откроем меню Edit – Differential Pairs – Auto Assign Differential Pairs. Введем суффикс для названия цепей и программа автоматически создаст дифференциальные пары для всего проекта. Дифференциальные пары могут быть заданы пользователем вручную. Для этого просто выберите две цепи из списка и нажмите правую кнопку мыши, выберите Create Differential Pair. На вкладке Nets вы увидите список всех дифференциальных пар.
Вернитесь в редактор топологии. На панели Display Control на вкладке Objects для Netlines включите опцию From Marked Nets, чтобы «нитки» отображались только для маркированных цепей. На панели Net Explorer выберите Differential Pair и выделите маркером.
Какие правила вы можете задать для дифференциальных пар?
Прежде всего это дифференциальный импеданс – основной параметр, на который ориентируется разработчик при трассировке. Чем точнее он соблюдается по всей длине пары, тем лучше качество сигнала. И конечно основную роль здесь играет стек слоев. Вы должны точно описать материалы слоев и их свойства для правильного расчета дифференциального импеданса.
Редактор стека тесно интегрирован с редактором топологии и Constraint Manager. В редактор стека встроен калькулятор дифференциального импеданса, при помощи которого вы можете подобрать ширину трасс и расстояние между ними на графике зависимости ширины от длины.
По умолчанию, если вы не создали класс ограничений и не включили туда ваши дифференциальные пары, то на них будут распространяться ограничения из класса Default.
Для дифференциальных пар доступны следующие ограничения:
Differential Typical Impedance – дифференциальный импеданс, значение которого также зависит от ширины трассы и расстояния между проводниками пары.
Differential Spacing – расстояние между проводниками пары, значение которого также зависит от значения дифференциального импеданса. Если значение Differential Spacing различается для слоев печатной платы, то отображается минимальное и максимальное значение через двроеточие, например, 0,1:0,3.
Differential Pair Tol Max – максимальный допуск на разницу в длине проводников пары.
Convergence Tolerance Max – максимальная разрешенная разница в длине проводников пары от выхода из контактных площадок до точки, где дифференциальная пара достигает значения Differential Spacing.
Separation Distance Max – максимально разрешенная суммарная длина участков пары, где расстояние между проводниками пары больше или меньше Differential Spacing.
Distance to Convergence Max – максимальная длина участка пары, определяемая как сумма длин сегментов проводников пары, до точки, где расстояние будет равно Differential Spacing.
Differential Pair Phase Tol Max – максимально допустимая разница в длине между двумя локальными участками (сегментами) пары.
Differential Pair Phase Tol Distance Max максимальная длина участка (сегмента) проводника пары, на котором допуск на максимальное расхождение в длине проводников пары Differential Pair Phase Tol Max превышен.
Differential Pair Phase Tol Actual – данный параметр показывает нарушены или нет значения Differential Pair Phase Tol Max и Differential Pair Phase Tol Distance Max. Важно знать, что если хотя бы один из этих двух параметров не заданы, то Differential Pair Phase Tol Actual не покажет нарушения. Также необходимо вовремя синхронизировать Constraint Manager и PADS Professional/Xpedition Layout, чтобы актуальность нарушения соответствовала текущей ситуации в топологии. Для этого не забывайте нажимать на индикатор синхронизации в правом нижнем углу редактора топологии.
Вот такие ограничения вы можете задать для дифференциальных пар в Constraint Manager. В следующей части блога мы расскажем вам об инструментах трассировки дифференциальных пар.