eng
Выпуск #2/2010
А.Лысенко, О.Полубасов.
Проектирование высокоскоростных плат в САПР TopoR
Проектирование высокоскоростных плат в САПР TopoR
Просмотры: 4682
С ростом быстродействия и тактовых частот современных электронных устройств для передачи высокочастотных сигналов все чаще используются дифференциальные пары проводников. Соответственно, возникает задача поддержки трассировки дифференциальных пар в средах систем автоматизированного проектирования (САПР) печатных плат. Более того, высокие рабочие частоты делают актуальной и еще недавно экзотическую для цифровой электроники проблему согласования временных задержек сигналов, распространяющихся по разным цепям. Все эти задачи решаются в оригинальной отечественной САПР TopoR, о которой уже рассказывалось на страницах журнала [1]. Новая статья знакомит с особенностями трассировки дифференциальных пар и с методами временного согласования цепей – как одиночных, так и дифференциальных.
Для проектирования высокоскоростных печатных плат современные САПР содержат средства контроля задержек и импедансов сигналов, а также интерактивные и автоматические средства, позволяющие обеспечить равенство задержек на сигналах шины. Такие средства теперь включены и в новую версию САПР TopoR [1, 2].
Управление волновым сопротивлением как одиночного, так и дифференциального сигнала производится с помощью задания правил "Волновое сопротивление". Эти правила используются для описания дифференциальных пар сигналов, а также для создания апертур в Gerber-файлах. Для дифференциальной пары задаются импеданс, ширина проводников и зазор между ними на каждом из допустимых сигнальных слоев.
Поскольку в отечественной литературе нет устоявшейся терминологии в сфере трассировки дифференциальных пар, введем несколько наглядных обозначений, используемых в САПР TopoR. Дифференциальную пару сигналов представим в виде застежки-молнии с двумя замками. Между замками – участок "застегнутых" проводников, за замками – "расстегнутых". Застегнутые проводники – это параллельно идущие проводники в дифференциальной паре. Расстегнутые проводники – это участки на концах дифференциальной пары, где проводники расходятся к контактным площадкам. Замок находится в точке расхождения проводников. Аналогия с застежкой-молнией удобна тем, что, смещая замок, можно изменять положение точки расхождения проводников (расстегивания "молнии"). Замок – это условный символ, он отображается в топологии всегда ориентированным перпендикулярно направлению ближайшего к нему сегмента застегнутых проводников. Покажем, как в среде САПР TopoR работать с дифференциальными парами проводников.
В режиме "Ручной ввод пары застегнутых проводников" подсвечиваются контакты, принадлежащие дифференциальным парам сигналов. Клик левой кнопкой мыши на одном из подсвеченных контактов приводит к появлению пары проводников, начинающихся на контактах и сходящихся на заданное расстояние. Следующий клик левой кнопкой мыши ставит под курсором замок (застежку). Далее пара застегнутых проводников прокладывается одновременно (рис.1). При подходе к другой паре контактов клик на одном из них ставит замок на конце последнего сегмента застегнутых проводников и соединяет его с соответствующими контактами (рис.2). При смене слоя автоматически добавляются замок в текущем слое, пара межслойных переходов, замок в новом слое, а также соединения переходов с замками (рис.3).
Контроль синхронизации задержек в группе цепей осуществляется с помощью нескольких типов правил. Они позволяют задавать выравнивание величины задержки в пределах группы цепей с заданной погрешностью, задавать как абсолютную величину задержки, так и относительно "эталонной" цепи или группы цепей.
На панели "Выравнивание в группе" выбираются группы цепей, для которых задается допуск разброса задержек (длин) для данной группы. На панели "Выравнивание на эталон" выбирается группа цепей и задается эталон, на который происходит выравнивание, константа (величина увеличения или уменьшения задержки относительно эталона) и допуск. В качестве эталона могут быть выбраны: константа (значение в единицах длины или время задержки), цепь, группа цепей, дифференциальная пара цепей или группа дифференциальных пар цепей.
Для управления величиной задержки сигналов в САПР TopoR введен объект "серпантин" [3]. Его можно использовать для контроля задержки как простых сигналов, так и дифференциальных. Для управления величиной задержки дифференциальных сигналов серпантин можно создавать как на застегнутых, так и на расстегнутых проводниках (рис.4).
Серпантин описывается с помощью трапеции, параметры, положение и свойства которой задает конструктор. Длина проводника, вписанного в трапецию, рассчитывается автоматически на основе заданных правил. Важно, что серпантин может перемещаться как в ручном, так и в автоматическом режиме, при этом автоматически корректируется конфигурация вписанного проводника для обеспечения требуемой задержки.
Если набор трапеций на каждой из цепей, требующих выравнивания, обеспечивает достаточно пространства, заданная длина автоматически выдерживается с точностью не хуже 50 нм (рис.5). Если набор трапеций не позволяет выровнять задержки с заданной точностью, то в окне сообщений появляется предупреждение о невыполнении правила. Сообщение содержит имена цепей с наибольшим несоответствием (первой указывается более короткая цепь, второй – более длинная) и величина несоответствия в пикосекундах.
Литература
1. Лузин С., Полубасов О. Система TopoR. Преимущества топологической трассировки. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2005, №5, с.46–47.
2. Лузин С., Петросян Г, Полубасов О. TopoR – современная САПР печатных плат и узлов. – Печатный монтаж, 2009, №1, с.10–13.
3. Лысенко А.А., Полубасов О.Б. Обеспечение заданной длины проводников в САПР TopoR. – Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2009, №4, с.3–21.
Управление волновым сопротивлением как одиночного, так и дифференциального сигнала производится с помощью задания правил "Волновое сопротивление". Эти правила используются для описания дифференциальных пар сигналов, а также для создания апертур в Gerber-файлах. Для дифференциальной пары задаются импеданс, ширина проводников и зазор между ними на каждом из допустимых сигнальных слоев.
Рис.1. Прокладка пары застегнутых проводников
Рис.2. Проложенная пара застегнутых проводников
Поскольку в отечественной литературе нет устоявшейся терминологии в сфере трассировки дифференциальных пар, введем несколько наглядных обозначений, используемых в САПР TopoR. Дифференциальную пару сигналов представим в виде застежки-молнии с двумя замками. Между замками – участок "застегнутых" проводников, за замками – "расстегнутых". Застегнутые проводники – это параллельно идущие проводники в дифференциальной паре. Расстегнутые проводники – это участки на концах дифференциальной пары, где проводники расходятся к контактным площадкам. Замок находится в точке расхождения проводников. Аналогия с застежкой-молнией удобна тем, что, смещая замок, можно изменять положение точки расхождения проводников (расстегивания "молнии"). Замок – это условный символ, он отображается в топологии всегда ориентированным перпендикулярно направлению ближайшего к нему сегмента застегнутых проводников. Покажем, как в среде САПР TopoR работать с дифференциальными парами проводников.
В режиме "Ручной ввод пары застегнутых проводников" подсвечиваются контакты, принадлежащие дифференциальным парам сигналов. Клик левой кнопкой мыши на одном из подсвеченных контактов приводит к появлению пары проводников, начинающихся на контактах и сходящихся на заданное расстояние. Следующий клик левой кнопкой мыши ставит под курсором замок (застежку). Далее пара застегнутых проводников прокладывается одновременно (рис.1). При подходе к другой паре контактов клик на одном из них ставит замок на конце последнего сегмента застегнутых проводников и соединяет его с соответствующими контактами (рис.2). При смене слоя автоматически добавляются замок в текущем слое, пара межслойных переходов, замок в новом слое, а также соединения переходов с замками (рис.3).
Рис.3. Смена слоя при прокладке пары застегнутых проводников
Контроль синхронизации задержек в группе цепей осуществляется с помощью нескольких типов правил. Они позволяют задавать выравнивание величины задержки в пределах группы цепей с заданной погрешностью, задавать как абсолютную величину задержки, так и относительно "эталонной" цепи или группы цепей.
Рис.4. Выравнивание задержек в группах цепей с помощью серпантина
На панели "Выравнивание в группе" выбираются группы цепей, для которых задается допуск разброса задержек (длин) для данной группы. На панели "Выравнивание на эталон" выбирается группа цепей и задается эталон, на который происходит выравнивание, константа (величина увеличения или уменьшения задержки относительно эталона) и допуск. В качестве эталона могут быть выбраны: константа (значение в единицах длины или время задержки), цепь, группа цепей, дифференциальная пара цепей или группа дифференциальных пар цепей.
Для управления величиной задержки сигналов в САПР TopoR введен объект "серпантин" [3]. Его можно использовать для контроля задержки как простых сигналов, так и дифференциальных. Для управления величиной задержки дифференциальных сигналов серпантин можно создавать как на застегнутых, так и на расстегнутых проводниках (рис.4).
Серпантин описывается с помощью трапеции, параметры, положение и свойства которой задает конструктор. Длина проводника, вписанного в трапецию, рассчитывается автоматически на основе заданных правил. Важно, что серпантин может перемещаться как в ручном, так и в автоматическом режиме, при этом автоматически корректируется конфигурация вписанного проводника для обеспечения требуемой задержки.
Рис.5. Серпантин на паре застегнутых проводников
Если набор трапеций на каждой из цепей, требующих выравнивания, обеспечивает достаточно пространства, заданная длина автоматически выдерживается с точностью не хуже 50 нм (рис.5). Если набор трапеций не позволяет выровнять задержки с заданной точностью, то в окне сообщений появляется предупреждение о невыполнении правила. Сообщение содержит имена цепей с наибольшим несоответствием (первой указывается более короткая цепь, второй – более длинная) и величина несоответствия в пикосекундах.
Литература
1. Лузин С., Полубасов О. Система TopoR. Преимущества топологической трассировки. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2005, №5, с.46–47.
2. Лузин С., Петросян Г, Полубасов О. TopoR – современная САПР печатных плат и узлов. – Печатный монтаж, 2009, №1, с.10–13.
3. Лысенко А.А., Полубасов О.Б. Обеспечение заданной длины проводников в САПР TopoR. – Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2009, №4, с.3–21.
Отзывы читателей
