Dati PCB - Metodi di progettazione di problemi di segnale sulla scheda PCB ad alta velocità

In high-speed Scheda PCB progettazione, l'impatto dei problemi di integrità del segnale sull'affidabilità della progettazione del circuito sta diventeo sempre più evidente. Per risolvere i problemi di integrità del segnale, Gli ingegneri di progettazione mettono più tempo ed energia nella fase di definizione del vincolo della progettazione del circuito stampato. Utilizzando strumenti di analisi del segnale orientati alla progettazione all'inizio del processo di progettazione, esecuzione di simulazioni multiple, e pianificare attentamente la topologia della scheda, È possibile sviluppare vincoli di progettazione completi per le caratteristiche elettriche e fisiche per evitare EMI e altri problemi correlati. L'attuale ambiente di progettazione tipico è principalmente orientato alla fase successiva della progettazione, con disegno del circuito stampato come considerazione principale. I fornitori di strumenti di progettazione stanno ora affrontando queste nuove sfide di progettazione. Ma gli ingegneri di progettazione hanno bisogno di un nuovo approccio per risolvere i sempre più importanti problemi di progettazione ad alta velocità nella progettazione, con cui i progettisti possono risolvere i problemi all'inizio del processo di progettazione.

Tighter tool integration
To identify and resolve these high-speed signal problems without relying on expensive and time-consuming board testing steps, è fondamentale eseguire un'analisi approfondita del segnale prima della progettazione della scheda. Quando i progettisti identificano questi problemi, possono garantire il successo della progettazione del circuito cambiando la distribuzione del routing e del livello del circuito, definizione della topologia di routing delle linee di clock, e selezione dei componenti a velocità specifiche. Tuttavia, i precedenti strumenti di analisi dell'integrità del segnale sono stati molto limitati, o non facile da usare, o non hanno la capacità di analizzare l'intero progetto. Pertanto, Gli ingegneri di progettazione possono fare affidamento solo sull'esperienza per determinare le reti di circuiti chiave che necessitano di attenzione, o affidarsi a strumenti completi di analisi dell'integrità del segnale per analizzare. Gli strumenti di progettazione hanno cominciato a rompere nuove strade, sviluppare strumenti di analisi efficaci per problemi di progettazione ad alta velocità. Prendiamo ad esempio gli strumenti di analisi dell'integrità del segnale forniti da Innova. Il set di strumenti HyperLynx dell'azienda è facile da usare e può fornire potenti funzioni di analisi dell'integrità del segnale prima e dopo il disegno della scheda. Una delle sue caratteristiche eccezionali è un'interfaccia molto facile da usare, che consente ai progettisti di analizzare rapidamente i "possibili scenari" che immaginano e sperimentare problemi come le topologie terminali per trovare rapidamente soluzioni che soddisfino prestazioni e affidabilità . Per ingegneri che si occupano di schede e sistemi ad alta complessità, Il set di strumenti di verifica dell'integrità del segnale XTK di Innova e l'ambiente di pianificazione dell'integrità del segnale ePlanner forniscono algoritmi avanzati e alcune validazioni comprovate per l'analisi dell'integrità del segnale ad altissima velocità, Spazzature ad alta velocità e linee lossy, Metodi Monte Carlo, e algoritmi per l'analisi dell'integrità del segnale. In passato i progettisti dovevano scegliere tra Hyperlynx e XTK. Recentemente, Innova ha implementato la connessione tra questi due strumenti chiave di analisi dell'integrità del segnale, che integra i due insieme, e può utilizzare entrambi gli strumenti in un unico disegno, che può efficacemente abbreviare il ciclo di progettazione. Tipicamente, HyperLynx è iniziato come uno strumento per l'analisi del segnale PCB ad alta velocità, mentre XTK ed ePlanner sono stati utilizzati per analisi topologiche più complesse e generazione di vincoli.

Enhanced wiring capabilities
After determining the routing rules, il progettista si sposta all'implementazione fisica del progetto. Comune Scheda PCB Gli strumenti di disegno forniscono funzionalità complete di selezione dei componenti, la capacità di impostare livelli di bordo, Assegnare regole di vincolo e gestire il posizionamento di tutti i componenti sulla scheda. Un buon strumento deve essere facile da usare, gestire automaticamente tutti i vincoli di progettazione, e produrre il disegno finale della scheda. Ma questo non è sufficiente in un ambiente di progettazione ad alta velocità, and Scheda PCB Gli strumenti di disegno devono fornire una soluzione più completa. Attualmente, alcuni disegni sono solitamente molto complessi e il tempo di sviluppo è breve. I progettisti non possono più utilizzare il metodo di disegno manuale del passato, altrimenti richiede tempo ed è soggetta a errori. Al fine di massimizzare la produttività e risolvere un gran numero di problemi di analisi del segnale, Gli ingegneri di progettazione hanno bisogno di uno strumento che consenta loro di eseguire il routing in modalità batch e interattivamente. Il potereScheda PCB 5.0 rilasciato da Innova soddisfa questo requisito di progettazione. This shape-and-rule-based board progettazione system includes the BlazeRouter HSD (High Speed Design), un'opzione di progettazione ad alta velocità che consente il routing automatico basato su vincoli ad alta velocità tra cui /lunghezza, lunghezza corrispondente, and differential pair (differential paIR). Tali vincoli possono essere collocati ovunque nel sistema di regole, e BlazeRouter HSD può implementare automaticamente la progettazione secondo queste regole. In questo modo, Gli ingegneri di progettazione possono impostare e proteggere le topologie dei circuiti critici, assicurare che i segnali critici siano collegati nell'ordine corretto.

Lo strumento aggiunge anche un editor di routing interattivo per i progettisti che sono a loro agio con il routing manuale, e fornisce un ampio supporto speciale alle reti generate da vincoli. This new Fast Interactive Route Editor (FIRE) features multiple Design Rule Checking (DRC) modes and new route editing capabilities. I progettisti possono aggiungere automaticamente jack "Z", trova coppie differenziali, monitorare le lunghezze di traccia o la progettazione secondo specifiche regole di vincolo. In questo modo, Gli ingegneri di progettazione possono implementare più facilmente progetti di routing densi e ottenere una maggiore densità di routing su meno strati di bordo. Inoltre, lo strumento fornisce una funzione di feedback grafico per i progettisti per indicare l'impatto di una scelta di routing su altre reti sulla scheda. Nel passato, era difficile per i progettisti sapere come le modifiche alle reti critiche avrebbero influenzato il resto del progetto. Il BlazeRouter HSD rappresenta graficamente questi effetti precedentemente elusivi, con diversi colori e luminosità che rappresentano diversi effetti. Questo può aiutare il progettista a comprendere il possibile impatto di ogni scelta di routing.

Build a complete design approach
These tools represent a major advance in addressing the high-speed issues that are prevalent in circuit board design today. Tuttavia, Gli strumenti di progettazione devono inoltre aggiungere più funzionalità per soddisfare le velocità di clock e la complessità in rapida crescita nella progettazione della scheda, soprattutto perché è necessario un approccio progettuale completo per sostituire gli strumenti di progettazione multipunto odierni. Qual è il processo di progettazione per il nuovo metodo? Per affrontare l'alta velocità nel percorso critico, nuove funzionalità devono essere aggiunte nella fase di definizione del progetto all'inizio del processo. Per raggiungere questo obiettivo, il nuovo metodo deve avere forti capacità di simulazione e analisi. Allo stesso tempo, è essenziale essere in grado di comprendere i dati chiave sul design della scheda, in particolare informazioni sulla disponibilità e sul costo dei componenti. Idealmente, Gli ingegneri di progettazione possono raggiungere la collaborazione all'interno dell'intera azienda attraverso la piattaforma di progettazione, E gli ingegneri di progettazione possono non solo scambiare idee di progettazione tra ingegneri di progettazione, ma anche comunicare con altri reparti come approvvigionamento e produzione attraverso la rete. Allo stesso tempo, la progettazione di circuiti stampati ad alta velocità si basa fortemente su un metodo di generazione di vincoli. Attualmente, Gli ingegneri di progettazione inseriscono dati elettronici di progettazione e vincoli di progettazione nel software di disegno del circuito per implementare la progettazione del circuito, ma il problema è ulteriormente complicato dai problemi di integrità del segnale e dalla crescente complessità della progettazione del circuito stampato. Per risolvere i problemi di integrità del segnale su queste schede complesse e ad alta velocità, devono simulare e sintetizzare il disegno prima di disegnare la tavola. Questo pone nuove esigenze all'ambiente di progettazione, dalle caratteristiche elettriche ai processi produttivi, i progettisti devono formulare vincoli. Su una piattaforma di design ideale, Gli ingegneri di progettazione possono non solo formulare regole di caratterizzazione elettrica per parametri come la lunghezza della traccia, EMI o crosstalk, ma anche impostare regole di posizionamento dei componenti per la spaziatura dei componenti, vincoli di altezza, e angoli di rotazione.

Generare rapidamente tali vincoli, l'ambiente di progettazione deve avere potenti capacità di analisi topologica e "cosa succede se" di analisi. Consente ai progettisti di progettare e simulare topologie di rete in forma di diagramma di circuito, permette di modificare i parametri topologici in simulazioni multiple utilizzando un motore di analisi dell'integrità del segnale, e poi indaga vari schemi di terminazione e li allinea con vincoli di ritardo, Insieme alla spaziatura di traccia, l'integrità del segnale è ridotta al minimo. Questa funzionalità dovrebbe anche essere strettamente associata al posizionamento dei componenti e collegata alla funzionalità di pianificazione in modo che i progettisti possano definire il posizionamento iniziale dei componenti e comprendere le prestazioni delle strategie di routing. Tutto sommato, il nuovo ambiente di progettazione deve fornire potenti capacità di gestione dei vincoli in modo che i progettisti possano organizzare e gestire una moltitudine di informazioni. Non solo questo, ma questo nuovo approccio alla progettazione ad alta velocità deve anche fornire capacità di verifica più avanti nel processo di sviluppo. Nel passato, Gli ingegneri di progettazione dei circuiti hanno eseguito la verifica post-layout solo quando c'erano reti critiche sulla scheda, e una verifica completa dell'intero progetto della scheda è stata considerata complicata e dispendiosa in termini di tempo. Ma questa visione sta cambiando perché le complesse interazioni tra migliaia di reti nei progetti di circuiti ad alta velocità odierni sono difficili da prevedere. Il modo per garantire l'affidabilità del progetto è quello di condurre una simulazione complessiva approfondita dell'intero percorso Scheda PCB design.