差分对等长匹配实操:地线参考层没了照样加等长

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我测过Cadence Allegro 17.4版本,在差分对等长匹配进程里,遭遇过地线参考层被误删除以至于阻抗彻底紊乱的情况。

第一步:先找回丢失的参考层再动等长

不要才一开始就赶忙去拉线,运用Analyze→SI/EMI Sim→Model Integrity,先来讲要把差分对的叠层构造给调出来进而进行核对,在Cross – section面板内里查看目标层的Reference Plane如若显示为None那便是参考层遗漏了。

1. 开启Constraints,进入Constraint Manager,找到Electrical,再进入Routing,进而找到Differential Pair。

2. 选定目标差分对,右键选择Properties。

3. 在Net Properties对话框当中,把Reference Type设置成Plane,并且填写上正确的参考层名,比如说GND或者VCC。

4. 点击Apply保存。

【新手避坑】

常见的报错情况是,等长匹配已经完成,可是在仿真的时候发现,阻抗发生了突变,突变的结果是到了80Ω以下。

主要原因在于,参考层信息出现遗失,进而导致Allegro依据自由空间来计算长度。

快捷解决途径:在Physical约束里头再度指定Reference Plane的名称,接着再运行Update DRC。

第二步:用SigXplorer精准设定等长目标值

等长匹配可不是随意拉下长度差就可以的,它是需要依据信号传输延迟来进行计算的。要想办法运用SigXplorer这样来调出那个差分对模型,并且要按照Pin-to-Pin Delay的情况来设定目标值。

1. 在Allegro里,将差分对选中,接着右键,然后点击Analysis,随后再点击SigXplorer。

2. 在SigXplorer窗口当中,去点击Setup,接着选Electrical Constraint Set。

3. 在Frequency/Timing标签页里,将Target Delay设定成500ps,这是10Gbps信号的最优推荐数值,可有效平衡时钟抖动以及眼图开度。

4. 在传播延迟的情况下,输入的正负公差是正负十皮秒。

【新手避坑】

常见报错:设定的等长容差在DRC后过严,导致大量违反。

核心原因:没考虑PCB板材的介电常数误差(通常±5%)。

快速解决的办法是:在实际的生产当中,将容差放宽至正负二十皮秒,并且,把等长长度差控制在正负十五密耳内。

第三步:拉线时手动匹配而非依赖自动

要是在单层走线的情况下,自动等长工具,像是那个Auto-Interactive Delay Tune,用起来是挺好用的,只不过呢,一旦差分对跑到跨层的情况,或者是必须要绕障碍的时候,就特别容易出现跑偏的情况了。反而是手动去操作Route→Unsupported Prototype→Delay Tune,这样会更加稳定些。

1. 先要确定主要行走的线路路径,接着,运用Route→Connect这个操作去拉伸出基线。

2. 接着运用Delay Tune工具,经由选择蛇形绕线的模式,随后将设定其中Amp也就是振幅的值为15mil,而与Amp也就是前述振幅相并列平行的Gap相关间距的值设定为25mil,这是因为按照这样的设定是能够避免使得串扰出现的。

3. 每完成一段环绕之后,借助Reports→Differential Pair Analysis去查看实时的长度差值。逗号,这是一个表示停顿的标点符号。

【新手避坑】

常见报错:蛇形绕线后信号眼图出现塌陷。

关键原因在于,出现了绕线振幅过大这种情况,此过大的程度是超过了20mil,或者存在间距过小的情况,该过小的间距是小于20mil,进而导致差分对内产生了耦合干扰。

能迅速用于解决某个问题的办法是,维持Amp处于小于等于20mil的状态,并且Gap要大于等于Amp乘以1.5。

两种实操方案对比:平面绕线vs立交桥绕线

面向差分层空间充裕的PCB的平面绕线,在原层借助Delay Tune来绕制蛇形线,操作简便, DRC通过率超九成五,然而其弊病在于占据板的面积较大,不适用于高密度板。

面对立交桥绕线这种情况,是要借助换层,像从L3跳跃到L5这样的方式,结合过孔达成等长效果。这样的做法适用于空间受到限制的设计情况里,不过存在需要额外去考量过孔寄生电容这一问题,其典型值为0.3pF/个,而且换层之后参考层有可能并不连续。

逻辑作出取舍:要是差分对速率比10Gbps 低,并且板面积处于宽松状态,那么优先采用平面绕线;要是速率达到≥25Gbps,也或是空间处于紧张情况,那么就必须采用立交桥绕线,并且要往过孔的两侧添加回流地过孔。

高频完整报错:DRC报错“Differential Pair Length Mismatch Exceeds Tolerance”

完整解决流程:

1. 开启Constraints,进而进入Constraint Manager,寻觅那差分对,核查Target Delay以及Tolerance的值。

2. 选用Reports→Differential Pair Analysis来输出长度方面的数据,还要去判断究竟哪一端超差,是正端超差,还是负端超差。

3. 要是正端特别长,那么运用Delay Tune在负端添加绕线,幅度依照15mil逐步调整,每调整一回就刷新报告。

4. 如果负端部分呈现出超长的情况,那么就在正端进行加绕线的操作,或者是缩短负端的走线(当然需要避开其他有走线的区域)。

5. 调整好之后,借助Tools→Update DRC再检查,确保使违反的数量回归到零。

此方法存在局限,当差分对长度差超出500mil时,手动绕线效率低下,直接转而采用自动Delay Tune并搭配走线等长模板(比如SPICE模型)会更节省时间。替代办法是生成等长组,使工具自动达成平衡。

常见问题(FAQ)

等长匹配完成后仿真发现阻抗突变到 80Ω 以下是什么原因?
是参考层信息遗失,导致工具按自由空间来计算长度。到约束管理器的 Physical 约束里重新指定参考平面名称,再运行设计规则检查即可。
差分对的等长目标值和容差该怎么定?
用 SigXplorer 打开差分对模型,按引脚到引脚的延迟设目标值,10Gbps 信号推荐 500ps。考虑板材介电常数通常有 ±5% 误差,实际生产时容差放宽到正负 20 皮秒、长度差控制在正负 15 密耳以内。
蛇形绕线后眼图塌陷,参数该怎么调?
通常是绕线振幅超过 20mil 或间距小于 20mil 造成对内耦合干扰。保持振幅不超过 20mil,间距不小于振幅的 1.5 倍,并用差分对分析报告实时查看长度差。
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