PCBブログ - 高速PCBボード上の信号問題の設計方法

高速PCBボード設計では,回路設計の信頼性に信号の完整性の問題の影響がますます明らかになっています.信号の完整性の問題を解決するために,設計エンジニアは,回路板設計の制約定義段階により多くの時間とエネルギーを投入します.設計プロセスの早期に設計指向の信号分析ツールを使用し,複数のシミュレーションを実行し,ボードトポロジーを慎重に計画することで,電気および物理的特性に対する包括的な設計制約を開発することで,EMIおよびその他の関連する問題を避けることができます.現在の典型的な設計環境は,主に設計の後期段階に指向しており,回路板の図面が主な考慮事項です.デザインツールのプロバイダーは、これらの新しいデザイン課題に取り組んでいます。しかし,設計エンジニアは,設計におけるますます重要な高速設計問題を解決するための新しいアプローチを必要とし,設計エンジニアは設計プロセスの早期に問題を解決できます.

より緊密なツール統合 これらの高速信号問題を特定して解決するには,高価で時間をかかるボードテストステップに頼らずに,ボード設計前に広範囲な信号分析を行うことが重要です.設計エンジニアがこれらの問題を特定すると,ルーティングと回路層分布を変更し,クロックラインのルーティングトポロジーを定義し,特定の速度でコンポーネントを選択することによって回路設計の成功を確保できます.しかし,以前の信号整合性分析ツールは非常に制限され,使いやすくないか,設計全体を分析する能力を持っていません.したがって,設計エンジニアは,注意を必要とする重要な回路ネットワークを決定するために経験のみに頼ることができ,または分析するために包括的な信号完整性分析ツールに頼ることができます.設計ツールは,高速設計の問題に対する効果的な分析ツールを開発し,新たな土地を打ち出し始めました.例としてInnovedaが提供する信号整合分析ツールを参照してみましょう。同社のHyperLynxツールセットは使いやすく,ボードデッサンの前後に強力な信号完整性分析機能を提供できます.その優れた特徴の1つは,非常にユーザーフレンドリーなインターフェイスであり,設計エンジニアは,彼らが想像する"可能なシナリオ"を迅速に分析し,ターミナルトポロジーなどの問題を実験し,パフォーマンスと信頼性を満たすソリューションを迅速に見つけることができます.高複雑さのボードとシステムを扱うエンジニアのために,InnovedaのXTK信号整合検証ツールセットとePlanner信号整合計画環境は,超高速信号整合分析のための高度なアルゴリズムと一部の証明された検証を提供します.以前、設計エンジニアはHyperlynxとXTKの間を選択しなければならなかった。最近,Innovedaは,これらの2つの主要な信号整合分析ツールの間の接続を実装し,両方を統合し,両方のツールを1つの設計で使用することができ,設計サイクルを効果的に短縮することができます.通常,HyperLynxは高速PCB信号分析のためのツールとして始まり,XTKとePlannerはより複雑なトポロジー分析と制約生成のために使用されました.配線機能の強化ルーティングルールを決定した後,設計エンジニアは設計の物理的実装に移動します.一般的なPCBボード描画ツールは,包括的な部品選択機能,ボード層を設定し,制約ルールを割り当て,ボード上のすべての部品の配置を管理する能力を提供します.良いツールは,使いやすく,すべての設計制約を自動的に管理し,最終的なボード設計を作成する必要があります.しかし,これは高速設計環境では十分ではなく,PCB板の描画ツールはより包括的なソリューションを提供しなければなりません.現在、一部のデザインは通常非常に複雑であり、開発時間は短い。設計エンジニアはもはや過去の手動デッサン方法を使用することができなくなり,時間がかかり,エラーにさらされる可能性があります.生産性を最大限に高め,多くの信号分析問題を解決するために,設計エンジニアは,バッチモードでもインタラクティブでもルーティングを実行できるツールを必要とします.InnovedaがリリースしたPowerPCBボード5.0はこの設計要件を満たしています。この形状とルールベースのボード設計システムには,BlazeRouter HSD (高速設計) が含まれています.これは,高速設計オプションで,高速制限に基づいて自動ルーティングを可能にします.このような制約はルールシステムのどこにでも置くことができ、BlazeRouter HSD はこれらのルールに従って設計を自動的に実装できます。このように設計エンジニアは,重要回路トポロジーを設定し,保護することができ,重要信号が正しい順序で接続されていることを確保します.このツールは,手動でルーティングに快適な設計エンジニアのためのインタラクティブルーティングエディタを追加し,制約によって生成されたネットワークに広範囲な特別サポートを提供します.この新しい高速インタラクティブルートエディタ (FIRE) は,複数の設計ルールチェック (DRC) モードと新しいルート編集機能を備えています.設計エンジニアは,自動的に"Z"ジャックを追加し,差異ペアを見つける,トレース長さを監視するか,特定の制約規則に従って設計することができます.このように設計エンジニアは,密度の高いルーティング設計をより簡単に実装し,より少ないボード層でより高いルーティング密度を達成できます.さらに,このツールは,設計エンジニアにグラフィックフィードバック機能を提供し,ローティングの選択がボード上の他のネットワークに与える影響を示します.過去,設計エンジニアは,重要なネットワークの変更が設計の残りの部分にどのように影響を与えるかを知ることが困難でした.BlazeRouter HSD は、これまでは捉えられないこれらの効果をグラフィック的に表し、異なる色と明るさが異なる効果を表します。これは,設計エンジニアが各ルーティング選択の可能な影響を理解するのに役立ちます.完全な設計アプローチを構築する これらのツールは,現在の回路板設計で普遍している高速問題に対処する上で大きな進歩を示しています.しかし,設計ツールは,急速に増加するクロックスピードとボード設計の複雑さに適応するために,より多くの機能を追加する必要があります.新しい方法の設計プロセスは何ですか？重要なパスの高速に対応するために,プロセスの早期に設計定義段階で新しい機能を追加する必要があります.この目標を達成するために,新しい方法は強力なシミュレーションと分析能力を持つ必要があります.同時に,ボード設計に関する重要なデータ,特に部品の可用性とコストに関する情報を理解することが不可欠です.設計エンジニアは,設計プラットフォームを通じて企業全体の協力を実現することができ,設計エンジニアは設計エンジニア間の設計アイデアを交換するだけでなく,調達や生産などの他の部門とネットワークを通じてコミュニケーションを行うことができます.同時に,高速回路板の設計は制約生成方法に大きく依存しています.現在,設計エンジニアは,電子設計データと設計制約を回路板の描画ソフトウェアに入力して回路設計を実装しているが,信号の整合性の問題と回路板の設計の複雑さが増加しているため,問題はさらに複雑になっています.これらの高速で複雑なボードの信号の完整性の問題を解決するには,ボードを描く前に設計をシミュレーションし,合成する必要があります.これは,電気特性から製造プロセスまで,設計環境に新しい要求を置き,設計エンジニアは制約を制定しなければなりません.理想的な設計プラットフォームでは,設計エンジニアは,トレース長さ,EMI,クロストークなどのパラメータの電気特徴定義ルールを制定するだけでなく,部品間隔,高さ制限,回転角度に関する部品配置ルールを設定することもできます.このような制約を迅速に生成するには,設計環境には強力なトポロジー分析と"どうすれば"分析機能が必要です.設計エンジニアが回路図の形でネットワークトポロジーを設計およびシミュレートすることができ,信号整合性分析エンジンを使用して複数のシミュレーションでトポロジーパラメータを変更することができ,その後様々な終了スキームを調査し,遅延制約,回路層オプションと一緒に,信号整合性が最小限に抑えられます.この機能は,コンポーネントの配置と緊密に結びつけられ,計画機能と結びつけられ,設計エンジニアが初期のコンポーネントの配置を定義し,ルーティング戦略のパフォーマンスを理解できるようにする必要があります.全体として,新しい設計環境は,設計エンジニアが多くの情報を組織し,管理できるように強力な制約管理機能を提供する必要があります.それだけでなく、高速設計へのこの新しいアプローチは、開発プロセスの後半に検証機能を提供する必要があります。以前,回路設計エンジニアは,ボードに重要なネットがあったときのみレイアウト後の検証を行っていたが,ボード設計全体の完全な包括的な検証は複雑で時間をかけていると考えられていました.しかし、今日の高速回路板設計における何千ものネット間の複雑な相互作用は、予測が難しいため、この見方が変化しています。設計の信頼性を確保する方法は,ルーティングPCBボードの設計全体の設設計を設計することです.