Die Nuancen der Arbeit von Werkzeugen Target Length und Tuning Meter in PADS Professional / Xpedition


    Bei der Verfolgung komplexer Leiterplatten mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsschnittstellen müssen Ingenieure die Länge kritischer Signale eindeutig steuern, da bei hohen Frequenzen jeder nicht erkannte Millimeter des Leiters die Integrität des Signals und damit den Betrieb Ihres Geräts insgesamt stark beeinflusst.

    In diesem Artikel werde ich versuchen, die Logik der Tuning Meter- und Target Lengths-Werkzeuge zu erklären, da sie die Leiterlängen nicht immer auf dieselbe Weise berechnen.

    Wie immer viel Spaß unter dem Schnitt.

    Bewertung


    • Wie wird der zulässige Längenbereich des Leiters und seine Ober- / Untergrenzen berechnet?
    • Stimmzähler vs. Ziellängen
    • Warum gibt es Unterschiede in der Länge der Ziellänge und was wird im Tuning Meter angezeigt?

    In diesem Artikel wird der Begriff FromTos (FT) verwendet, um die physische Verbindung zwischen zwei Pins (Kontakten) zu beschreiben. Dieses Konzept wird auch im Constraints Manager (CM) verwendet.

    Beispiel 1: Punkt-zu-Punkt-Verbindung


    Dies ist das einfachste Beispiel - eine Zweipunktverbindung für eine Schaltung, die aus 2 Kontakten besteht. Die minimale und maximale Länge des Leiters wird im Constraint Manager festgelegt (siehe Abbildung unten).

    * Wichtiger Hinweis # 1: Wenn die Länge anhand der minimalen / maximalen Länge bestimmt wird, wird die Standard-Toleranzeinstellung in CM (Setup-Einstellungen - Design-Konfiguration: Standardtoleranzen) NICHT angewendet!



    Sowohl im Dialogfeld "Ziellängen" als auch im Tuning-Meter werden die aktuelle (aktuelle) Länge und der aktuelle Bereich (Bereich) angezeigt, in diesem Fall von 1800 bis 1900. Da die tatsächliche Länge des geschiedenen Leiters weniger als 1800 beträgt, wird in der Spalte "Lösung" die 1800. Länge angezeigt.



    Beispiel 2: MST-Typologie ohne Durchkontaktierungen


    Das zweite Beispiel ist eine 3-polige Schaltung, die Topologie des Typs MST (Minimum Spanning Tree) ohne Zwischenschichtübergänge:



    In diesem Fall wird der Bereich wie 1800: 1900 angezeigt, wie in CM angegeben. Dieser Leiter wird mit einer Länge von 1805,95 geführt. Dies ist die kleinste mögliche Länge für einen bestimmten Fall. Daher wird in der Spalte Lösung die kürzeste erreichbare Länge bei 1805,95 angezeigt.

    Kurz gesagt, die Lösung hängt von der aktuellen Länge des Leiters und dem angegebenen Bereich ab:

    1. Wenn der Wert „Current“ unter der unteren Grenze des Grenzwerts liegt => Lösung = der untere Grenzwert des Bereichs
    2. Wenn der Wert „Current“ größer ist als die Obergrenze der Grenze => Lösung = Die Obergrenze des Bereichs
    3. Wenn der Wert für „Strom“ innerhalb unseres Bereichs liegt => Lösung = aktuelle Leiterlänge

    Um den Lösungswert im Fenster "Ziellänge" zu aktualisieren, klicken Sie auf das Symbol "Lösung aktualisieren".

    Beispiel 3: 3-polige Schaltung mit Anwendertopologie


    Diese Schaltung ähnelt der in Beispiel 2 verwendeten Schaltung, aber jetzt haben wir eine Benutzertopologie dafür definiert.

    Eine benutzerdefinierte Topologie ist im Wesentlichen eine verkettete Topologie, die zwei FTs enthält, einen von Pin 16 von IC5 bis Pin 9 von IC3 und der andere von Pin 9 von IC3 bis Pin 12 von IC3.



    Es werden die gleichen Mindest- / Höchstgrenzen verwendet (1800: 1900).

    Wie in der Abbildung unten zu sehen ist, wird die Spur durch das IC3-9-Kontaktpad geführt und dann vom Pad ausgegeben. Dieses Schienenteil, das in das Pad eingebettet ist, beeinflusst auch die Gesamtlänge des Leiters. Da es jetzt zwei FTs gibt, ist das unten hervorgehobene Pfadsegment Teil beider FTs - dies ist die Gesamtlänge, die sogenannte Stub-Länge - der maximale Abstand vom Pfad zum Ausgang für eine T-förmige Verbindung.



    * Wichtiger Hinweis Nr. 2: In die Pads eingebettete Trace-Segmente wirken sich auf die Gesamtlänge der Spur aus und werden beim Tracing berücksichtigt.

    Unten sehen Sie die Querschnittsverfolgung unserer Benutzertopologie:



    Die Berechnung des Zielbereichs hängt davon ab, ob die FT-Länge innerhalb oder außerhalb dieses Bereichs liegt. Da der min / max-Wert der Leiterlänge in CM auf 1800: 1900 eingestellt ist, beträgt der gesamte Bereich 100 oder 1850 ± 50. Zwei Segmente der Route werden in der Spalte „Current“ (Aktuell) grün angezeigt, da ihre Gesamtlänge innerhalb der Toleranz liegt:
    363,02 + 1509,63 = 1872,65.



    Zwei FT werden in separaten Zeilen aufgeführt, da jedes Segment der Route individuell eingestellt werden kann.

    Beachten Sie, dass die Werte für „Current“ der Summe der Längen des

    Pfadsegments und der Hanflänge entsprechen : Für FT1 = 294.880 th + 68.144 th = 363,04 th

    Für FT2 = 1.441.486 th + 68.144 th = 1509,63 th

    Was ist also der erreichbare Trimmbereich für jedes Spursegment? Da jeweils nur eine Schaltung abgestimmt werden kann, kann durch das Einrichten eines FT2-Segments nur die Länge des Teils der Straße geändert werden, der mit FT1 KEINE gemeinsamen Segmente aufweist.

    Beachten Sie, dass der Bereich jedes einzelnen Abschnitts dem Bereich entspricht, der durch die Minimal- / Maximalwerte im Constraint Manager definiert wird, d. H. 100. oder ± 50.

    Wenn der Algorithmus den Einstellungsbereich für einzelne FT-Segmente bestimmt, legt er die obere Grenze des Segments fest, nimmt den Maximalwert des in CM definierten Bereichs, in diesem Fall 1900, und subtrahiert die Länge der Spuren der anderen in dieser Schaltung enthaltenen Segmente. Denken Sie daran, dass die Gesamtlänge der Stichlänge nicht berücksichtigt wird. Daher erhalten Sie Folgendes:

    • Für FT1 wird die obere Schranke als 1900. - 1.441.486. = 458.514. berechnet. Der Zielbereich für FT1 wird erhalten [358.51: 458.51].
    • für FT2 1900. - 294.880. = 1605.120. Der Zielbereich für FT2 wird erhalten [1505.120: 1605.120]

    Beispiel 4: 3-polige bestellte Schaltung mit Durchkontaktierungen und einem gemeinsamen Routensegment


    In diesem Beispiel wird die Auswirkung der Länge des Übergangslochs selbst nicht berücksichtigt (d. H. Der Via-Längenfaktor im Menü Setup> Setup-Parameter> Via-Definitionen ist Null).

    Die gleiche minimale / maximale Länge [1800: 1900] wird wie in den obigen Beispielen verwendet. FTs (Pfadsegmente) werden auf dieselbe Weise in CM definiert, wobei FT1 von IC2-3 (unterste Schicht) zu IC3-18 (oberste Schicht) und FT2 von IC55-18 nach IC2-3 geht.



    Bitte beachten Sie, dass es eine gemeinsame Route gibt, die mit einem Via eine Länge von 46.278 hat (von 1 bis 8 Schichten), aber die Länge des Übergangs wird immer noch nicht berücksichtigt. Sowohl die gemeinsame Spur (rot dargestellt) als auch die kurze Spur (blau dargestellt) sind in die entsprechenden Pads integriert. Die Länge von den Durchgängen in der oberen Schicht bis zur Mitte des IC3-Pads: 18 beträgt 21.278.





    Die Definition der Zielbereiche erfolgt analog zum vorherigen Beispiel. Die Breite des Bereichs wird basierend auf der Min / Max-Grenze festgelegt - 100 th oder ± 50 th.

    Für FT1 wird der zentrale Wert des Bereichs wie folgt berechnet: 1850 th - 21.278 th = 1828,72 th. Somit ist der Zielbereich für FT1 1828,72 ± 50. oder [1778,72: 1878,72].

    Für FT2 ist der zentrale Wert des Bereichs: 1850 - 93,26 - 1663,57 - = 93,17. Daher ist der Zielbereich 93,17 ± 50. oder [43,17: 143,17].

    Betrachten wir nun den Fall, wenn die FT-Länge außerhalb des Bereichs liegt. In diesem Fall basiert die Berechnung auf der aktuellen Länge und Abweichung, die negativ ist, wenn der Kurs zu kurz ist, und positiv, wenn die Route zu lang ist. Die Abweichung wird berechnet, indem der Wert von „Solution“ vom Wert von „Current“ abgezogen wird (siehe Abbildung unten).



    Ändern Sie den CM-Bereich in [1840: 1900] oder 1870 ± 30th.

    Beachten Sie in diesem Fall die negative Abweichung. Dies bedeutet, dass beide FTs zu kurz sind, und der Algorithmus zur Berechnung des Zielbereichs berücksichtigt dies.

    Für FT1 wird der untere Zielwert (TL) durch Hinzufügen (negativer) Abweichungen zur aktuellen Länge bestimmt, da dies die engste Übereinstimmung ist, daher ist

    TL1 = 1803,11 + 15,05 = 1818,16.

    Da wir eine Toleranz von ± 30 haben, wird der Zielbereich daher erhalten [1818.16: 1878.16].

    In ähnlicher Weise wird für FT2: TL2 = 67,56 + 0,56 = 68,12 der Bereich erhalten [68,12: 128,12].

    Beispiel 5: 3-polige geordnete Kette mit Vias und einem gemeinsamen Pfadsegment (einschließlich Vias-Längenverhältnis)


    Im letzten Beispiel wird der Längenkoeffizient Via eingeführt. Dieser Parameter kann über das Menü Setup> Setup Parameters auf der Registerkarte Via Definitions konfiguriert werden.

    In diesem Beispiel haben wir den folgenden Stapel von Schichten:



    Hinweis: Die Dicke der Materialien finden Sie im Stapel-Editor.

    Die Spur verbindet sich mit der Software auf Schicht 1 und geht zu Schicht 3. Eine andere Verbindung geht von Schicht 3 zu Schicht 8.

    Beachten Sie, dass bei der Berechnung der Softwarelänge die Kupferdicke der Anfangs- und Endschicht NICHT berücksichtigt wird.

    Im Querschnitt



    sieht die Signaltopologie wie folgt aus: Mit dem Längenlängenkoeffizienten Len Lenthth = 0 und einem Minimum / Maximum-Längenlimit [1800: 1900] sieht der Zielbereich im Fenster „Target Length“ wie in der folgenden Abbildung dargestellt aus.



    Der Wert für "Strom" ist in diesem Fall einfach die Länge des Leiters. Daher gilt:

    FT2 = 93.264 + 1680.948 + 46.278 = 1820.49

    FT1 = 21.278 + 46.278 = 67.556

    Wenn wir den Längenfaktor für die Software Via Length Factor = 1 einstellen, gilt Folgendes Das Fenster Target Length (



    Ziellänge) hat folgendes Ergebnis: Da der Via Length Factor = 1 ist, addiert das System die Länge des Übergangs zwischen den Layern zu den entsprechenden Segmenten der Route. Die aktuelle Länge dieser FromTos-Segmente erhöht sich:

    Current2 = Route + PO1 + PO2 = 1820.49 + 27 7 = 86,5 1934,69 +

    Current1 = track + Front ON = 67,556 + 114,9 = 182,46

    Und, da die Länge der Segmente ist nun zu groß ist , die obere Grenze des Bereichs (TU) asschityvaetsya als:

    TU1 = Strom1 - Abweichung1 = 1934,69 th - 77,1 th = 1857,59 th. Daher ist der gesamte Bereich [1757,59: 1857,59]

    TU2 = Current2 - Deviation2 = 182,46 - 7,27 = 175 19, ist der Bereich [75,19: 175,19].

    Fazit


    Die betrachteten Beispiele zeigen, wie der Algorithmus zur Berechnung der Ziellänge des Leiters unter Berücksichtigung seiner Topologie sowie des Einflusses der Länge der Durchkontaktierungen in den Werkzeugen Ziellänge und Tuning-Meter verwendet wird.

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