Adaptation de la longueur de pistes

 

Avec l’accélération de la vitesse des signaux et la diminution des courants de fonctionnement, l’intégrité du signal devient une considération de plus en plus nécessaire lors de la conception du PCB. En particulier, le temps de transit des signaux doit souvent être synchronisé en faisant correspondre la longueur de cuivre des pistes sur le PCB. L’idée de base de cette correspondance de longueur est que la trace la plus courte suit un détour ou un méandre afin de l’allonger pour qu’elle corresponde à la longueur de la trace la plus longue.

 

Configuration du style méandre ou serpentin dans Proteus Design Suite

 

Ce billet donne une vue d’ensemble des différentes situations d’adaptation de la longueur (parfois appelée « net tuning ») et examine comment votre outil EDA peut vous aider dans le routage à grande vitesse. Les paires différentielles ne font pas partie de ce sujet et seront traitées dans un article séparé.

Égalisation d’un ensemble de routes


Il s’agit probablement de la situation la plus courante, lorsque vous souhaitez que la longueur d’un certain nombre de traces soit la même. Ceci est communément appelé la création d’un matchgroup composé de ces traces. Un matchgroup est simplement un conteneur pour un ensemble de routes dont la longueur a été appariée avec succès. Il comprend la longueur cible, la tolérance, la configuration serpentine et une liste des routes qui lui appartiennent. Vous pouvez avoir autant de matchgroups que nécessaire dans une conception, chacun avec des configurations serpentines et des tolérances différentes.

Les différents outils EDA gèrent les matchgroups de différentes manières, mais presque tous peuvent effectuer le travail de correspondance de longueur pour vous. Dans Proteus Design Suite, il vous suffit de sélectionner toutes les pistes cibles et d’invoquer la commande de correspondance de longueur, le groupe de correspondance étant créé automatiquement en fonction de votre sélection.

Correspondance avec une longueur cible


Dans cette situation, au lieu de faire correspondre la longueur des pistes par rapport à la piste la plus longue de la sélection, il s’agit de faire correspondre la longueur des pistes à une valeur absolue en saisissant la longueur cible. Cette opération est par ailleurs identique à la mise en correspondance d’un ensemble de pistes les unes par rapport aux autres mais, selon l’outil choisi, elle peut être mise en œuvre de manière différente. Dans certains outils EDA, le groupe de correspondance est d’abord défini avec la longueur cible, puis vous placez les routes avec un serpentin automatique jusqu’à ce que vous soyez conforme. Dans d’autres outils, dont Proteus, vous roulez d’abord les traces normalement, puis vous sélectionnez et saisissez la longueur cible. Tout routage en serpentin nécessaire se fera alors automatiquement sur les pistes routées. Dans l’un ou l’autre cas, vous devriez alors pouvoir sélectionner les segments serpentins et les déplacer librement à l’endroit de votre choix sur la piste.

 

Mise en place des segments de serpentine

Correspondance complexe de longueurs


Jusqu’à présent, dans toutes les correspondances de longueurs que nous avons abordées, toutes les pistes appartiennent à un seul groupe de correspondance. Cependant, il est parfois inévitable qu’une section de piste appartienne à plus d’un groupe de correspondance. Un bon exemple de ceci est le routage fly-by des lignes CMD/ADDR avec DDR3. À titre d’exemple, considérons la topologie suivante :

Exemple de configuration simplifiée du fly-by.

 

AB, AC et AD sont tous des signaux critiques et devront être appariés à des longueurs spécifiques. Il est toutefois inévitable que certains segments de piste soient inclus dans plusieurs groupes de correspondance.

Les sections horizontales de la voie (bleue et verte) sont incluses dans plusieurs groupes de correspondance.

Encore une fois, les différents outils EDA traiteront ce problème de différentes manières. Cependant, une règle générale pour l’utilisateur est d’acheminer et de faire correspondre la longueur du segment le plus court d’abord et de travailler vers le segment le plus long. Dans notre exemple ci-dessus, cela signifierait qu’il faut router AB en premier, puisque AB a moins d’espace à serpenter et qu’il est plus probable qu’il faille utiliser la section de trace commune pour l’allonger

Longueurs non étirées


Si les routes adaptées à la longueur doivent passer de haut en bas du PCB, il sera important de considérer la longueur des trous de perçage afin que cette distance soit ajoutée à la longueur totale. Presque toujours, cette information sur l’épaisseur de la couche est saisie lors de la configuration de l’empilement des couches et est ensuite utilisée automatiquement par le logiciel lors de la mise en correspondance des longueurs.

Parfois, les vitesses des signaux sont si élevées et les budgets de synchronisation si serrés que le retard du signal à l’intérieur de la puce peut être pertinent. Dans ce cas, vous souhaitez ajouter une longueur interne à l’algorithme de correspondance des longueurs. Avec Proteus Design Suite, cela prend la forme d’une propriété que vous ajoutez à l’empreinte sous la forme d’un nom de broche séparé par des virgules, liste de longueur.Le calcul éventuel de correspondance de longueur est donc quelque chose comme :

<longueur du cuivre gravé> + <longueurs internes> + <profondeur de perçage x nombre de trous>.

La correspondance se fera à l’intérieur de la tolérance spécifiée.

Rapport


Sur une carte complexe, il peut y avoir un bon nombre de groupes de correspondance et donc un grand nombre de routes appariées en longueur. Comme la mise en page d’un tel PCB est en soi une tâche complexe, vous voudrez vous assurer que toutes vos correspondances de longueur restent dans la tolérance avant d’envoyer la carte pour le prototypage.

En général, vous trouverez un rapport de correspondance de longueur ou un rapport de conformité d’accord net disponible dans votre progiciel qui énumérera toutes les routes dans un groupe de correspondance avec leur statut actuel.

Souvent, vous pouvez également sélectionner et parcourir les groupes de correspondance sur la disposition en utilisant la fonction de mise en évidence de la connectivité.

 

Résumé


Les routes de correspondance de longueur sont passées d’une technique de niche pour la conception de pointe à une exigence courante dans la mise en page de PCB. Heureusement, votre logiciel pour PCB peut faire beaucoup pour vous faciliter la vie lorsque vous êtes confronté à des exigences de conception à grande vitesse.