СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 6/2016

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 78 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2016 а б в Инструменты проектирования быстродействующих печатных плат на примере САПР Altium Designer Часть 1 Рис. 1. Методы трассировки цепей: а – древовидная / Т-образная топология; б – шлейф / «гирляндная» топология; в – сеть / Fly-By-топология Постоянное увеличение скоростей переключения интегральных устройств усложняет обеспечение целостности и латентности (тайминга) сигнала. В статье рассмотрено применение инструментов САПР Altium Designer 16.0, помогающих решить данную проблему при проектировании быстродействующих печатных плат. Александр Фень (Москва) В ВЕДЕНИЕ Современная цифровая электронная аппаратура характеризуется постоян- ным увеличением быстродействия интегральных устройств, что услож- няет обеспечение целостности и ла- тентности сигнала при проектирова- нии топологии печатных плат [1, 2]. Целостностью сигналов можно управ- лять посредством контроля импе- данса печатных проводников, кото- рый достигается с помощью порядка конструкции слоёв печатной платы и шириной дорожек, которые будут использоваться на каждом слое. Основ- ной способ решения проблем латент- ности сигнала (проблема синхрониза- ции сигналов со стороны приёмника, задержка распространения сигналов, расфазировка сигналов) – это вырав- нивания длин проложенных дорожек, по которым проходит сигнал [3]. Рас- смотрим инструменты решения зада- чи синхронизации сигналов в САПР Altium Designer 16.0. П РОБЛЕМА И РЕШЕНИЕ Для группы сигнальных печатных проводников, состоящих из двух кон- тактов, соединяющих выходной кон- такт источника сигнала и единствен- ный входной контакт приёмника сиг- нала, вычисление и сравнение длин является стандартным процессом. Дело обстоит иначе, когда есть серия элементов на пути прохождения сиг- нала или есть более двух контактов в сигнале, который может быть раз- ведён с использованием различных методов трассировки: древовидная / Т-образная топология (см. рис. 1а), шлейф / «гирляндная» топология (см. рис. 1б), сеть / Fly-By-топология (см. рис. 1в). T-образный подход к трассировке подразумевает прохождение сигнала от единственного контакта выходно- го устройства и разделение его на два ответвления одинаковой длины к при- нимающим устройствам, что приводит к появлению отражений и переменной сумме дополнительных искажений сиг- нала на другом ответвлении в каждой точки ветвления. Fly-By-трассировка – это, по существу, разновидность «гирляндной» тополо- гии. Она представляет собой последова- тельное прохождение сигнала от источ- ника до приёмника, далее – до следу- ющего приёмника и останавливается на последнем устройстве. Эта тополо- гия устраняет отражения, но недоста- ток её состоит в том, что задержка сиг- нала увеличивается для каждого после- дующего устройства в цепочке. Такая топология применяется, когда выход- ное устройство может компенсировать смещение сигнала для каждого при- ёмного устройства, используя метод выравнивания сигнала. Решением обозначенной задачи является перенос конструктивных тре- бований, позволяющих обеспечить синхронизацию сигналов (например, максимальная длина трассировки), в ряд правил проектирования, таких, как правило «длины», чтобы гаран- тировать синхронизацию и правило «соответствия длины», чтобы выявить потенциальные несоответствия син- хронизации. Теперь конструктор рассматривает сигналы с точки зрения их функции (см. рис. 2). В данном случае (см. рис. 2) имеет- ся адресный сигнал, который должен быть разведён от источника сигнала к каждому устройству памяти. Что- бы добиться этого, применяется Fly- By-топология с нагрузочным рези- стором в конце линии. Также можно задать терминирующие резисторы у источника сигнала. Даже если адрес A0 проходит через терминирующий резистор, то для конструктора с дру- гой стороны этого резистора сигнал всё ещё имеет адрес A0. Топологический редактор САПР рассматривает каждый сигнал просто как ряд связанных контактов (обычно называемый цепью). Цепь A0 идёт от