Cynllun yw un o sgiliau gwaith mwyaf sylfaenol Dyluniad PCB peiriannydd. Bydd ansawdd y gwifrau yn effeithio’n uniongyrchol ar berfformiad y system gyfan, rhaid i’r rhan fwyaf o’r theori dylunio cyflym gael ei gwireddu a’i gwirio o’r diwedd gan Layout, felly gellir gweld bod gwifrau’n hanfodol mewn dyluniad PCB cyflym. Bydd y canlynol o ystyried y gall y gwifrau gwirioneddol ddod ar draws rhai sefyllfaoedd, dadansoddi ei resymoldeb, a rhoi rhywfaint o strategaeth lwybro wedi’i optimeiddio. Yn bennaf o’r llinell Angle dde, llinell wahaniaeth, llinell neidr ac yn y blaen tair agwedd i ymhelaethu.

1. Llinell hirsgwar

Yn gyffredinol mae angen gwifrau ongl sgwâr i osgoi’r sefyllfa o ran gwifrau PCB, ac mae bron wedi dod yn un o’r safonau i fesur ansawdd gwifrau, felly faint o effaith fydd gwifrau ongl sgwâr yn ei gael ar drosglwyddo signal? Mewn egwyddor, bydd gwifrau ongl sgwâr yn newid lled llinell y llinell drosglwyddo, gan arwain at ddiffyg parhad rhwystriant. Mewn gwirionedd, gall nid yn unig y llinell Angle dde, ongl Angle, llinell Angle acíwt achosi newidiadau rhwystriant.

Adlewyrchir dylanwad aliniad ongl sgwâr ar signal yn bennaf mewn tair agwedd: yn gyntaf, gall y gornel fod yn gyfwerth â’r llwyth capacitive ar y llinell drosglwyddo, gan arafu’r amser codi; Yn ail, bydd diffyg parhad rhwystriant yn achosi adlewyrchiad signal; Yn drydydd, EMI a gynhyrchir gan y domen Angle dde.

Gellir cyfrifo’r cynhwysedd parasitig a achosir gan Angle dde’r llinell drosglwyddo yn ôl y fformiwla empirig ganlynol:

C = 61W (Er) 1/2 / Z0

Yn y fformiwla uchod, mae C yn cyfeirio at y cynhwysedd cyfatebol yn y gornel (pF), mae W yn cyfeirio at led y llinell (modfedd), mae ε R yn cyfeirio at gysonyn dielectrig y cyfrwng, a Z0 yw rhwystriant nodweddiadol y trosglwyddiad. llinell. Er enghraifft, ar gyfer llinell drosglwyddo 4Mils 50 ohm (4.3.r 0.0101), mae cynhwysedd Angle dde tua XNUMXpF, a gellir amcangyfrif yr amrywiad amser codi:

T10-90% = 2.2 * C * z0 / 2 = 2.2 * 0.0101 * 50/2 = 0.556ps

Gellir gweld o’r cyfrifiad bod yr effaith cynhwysedd a ddaw yn sgil gwifrau ongl sgwâr yn fach iawn.

Wrth i led llinell llinell ongl sgwâr gynyddu, bydd y rhwystriant ar y pwynt hwn yn lleihau, felly bydd ffenomen adlewyrchu signal benodol. Gallwn gyfrifo’r rhwystriant cyfatebol ar ôl i led y llinell gynyddu yn ôl y fformiwla cyfrifo rhwystriant a grybwyllir yn yr adran o linellau trawsyrru, ac yna cyfrifo’r cyfernod adlewyrchu yn ôl y fformiwla empirig: ρ = (Zs-Z0) / (Zs + Z0), mae’r gwifrau ongl sgwâr cyffredinol sy’n arwain at newidiadau rhwystriant rhwng 7% -20%, felly mae’r cyfernod adlewyrchu uchaf tua 0.1. Ar ben hynny, fel y gwelir o’r ffigur isod, mae rhwystriant y llinell drosglwyddo yn newid i’r lleiafswm o fewn hyd llinell W / 2, ac yna’n adfer i’r rhwystriant arferol ar ôl amser W / 2. Mae’r amser ar gyfer y newid rhwystriant cyfan yn fyr iawn, fel arfer o fewn 10ps. Mae newid mor gyflym a bach bron yn ddibwys ar gyfer trosglwyddo signal yn gyffredinol.

Mae gan lawer o bobl y fath ddealltwriaeth o lwybro ongl sgwâr, gan gredu bod y domen yn hawdd ei allyrru neu dderbyn tonnau electromagnetig a chynhyrchu EMI, sydd wedi dod yn un o’r rhesymau pam mae llawer o bobl yn credu nad yw llwybro ongl sgwâr yn bosibl. Fodd bynnag, mae llawer o ganlyniadau profion ymarferol yn dangos nad yw llinell ongl sgwâr yn cynhyrchu llawer o EMI na llinell syth. Efallai bod perfformiad cyfredol yr offeryn a lefel y prawf yn cyfyngu ar gywirdeb y prawf, ond o leiaf mae’n dangos bod ymbelydredd llinell ongl sgwâr yn llai na gwall mesur yr offeryn ei hun. Yn gyffredinol, nid yw aliniad ongl sgwâr mor ofnadwy ag y gallai ymddangos. O leiaf mewn cymwysiadau o dan GHz, nid yw unrhyw effeithiau fel cynhwysedd, myfyrio, EMI, ac ati bron yn cael eu hadlewyrchu mewn profion TDR. Dylai peiriannydd dylunio PCB cyflym ganolbwyntio ar gynllun, pŵer / dyluniad daear, dyluniad gwifrau, tyllu, ac ati. Er, wrth gwrs, nid yw effeithiau llinell fynd petryal yn ddifrifol iawn, ond nid yw i ddweud y gallwn gerdded ar y llinell Angle dde, sylw i fanylion yw’r ansawdd hanfodol i bob peiriannydd da, a, gyda datblygiad cyflym cylchedau digidol. , Bydd peirianwyr PCB sy’n prosesu amledd signal hefyd yn parhau i wella, i fwy na maes dylunio 10 GHZ RF, Gall yr onglau sgwâr bach hyn ddod yn ganolbwynt i broblemau cyflym.

2. Gwahaniaeth o

Defnyddir Signal DifferenTIal yn helaeth mewn dylunio cylched cyflym. Y Signal pwysicaf mewn cylched yw dyluniad Signal DifferenTIal. Sut i sicrhau ei berfformiad da mewn dylunio PCB? Gyda’r ddau gwestiwn hyn mewn golwg, symudwn ymlaen i ran nesaf ein trafodaeth.

Beth yw signal gwahaniaethol? Mewn Saesneg clir, mae’r gyrrwr yn anfon dau signal cyfatebol a gwrthdroadol, ac mae’r derbynnydd yn cymharu’r gwahaniaeth rhwng y ddwy foltedd i benderfynu a yw’r wladwriaeth resymegol yn “0” neu “1”. Gelwir y pâr o wifrau sy’n cario signalau gwahaniaethol yn wifrau gwahaniaethol.

O’i gymharu â llwybro signal un pen cyffredin, mae gan signal gwahaniaethol y manteision mwyaf amlwg yn y tair agwedd ganlynol:

A. Gallu gwrth-ymyrraeth cryf, oherwydd bod y cyplu rhwng dwy linell wahaniaethol yn dda iawn, pan fo ymyrraeth sŵn, maent bron yn cael eu cyplysu â dwy linell ar yr un pryd, a dim ond am y gwahaniaeth rhwng y ddau signal y mae’r derbynnydd yn poeni, felly gellir canslo’r sŵn modd cyffredin allanol yn llwyr.

B. Gall atal EMI yn effeithiol. Yn yr un modd, oherwydd bod dau signal o bolaredd cyferbyniol, gall y maes electromagnetig a belydrir ganddynt ganslo ei gilydd. Po agosaf yw’r cyplu, y lleiaf o egni electromagnetig sy’n cael ei ryddhau i’r byd y tu allan.

C. Mae’r lleoliad amseru yn gywir. Gan fod y newid newidiol o signalau gwahaniaethol wedi’i leoli ar groesffordd dau signal, yn wahanol i signalau un pen cyffredin sy’n cael eu barnu gan folteddau trothwy uchel ac isel, mae’n llai o effaith gan broses a thymheredd, a all leihau gwallau amseru ac mae’n fwy addas ar gyfer cylchedau â signalau osgled isel. Mae LVDS (diffrenTIalsignaling foltedd isel) yn cyfeirio at y dechnoleg signal gwahaniaethol osgled fach hon.

I beirianwyr PCB, y pryder pwysicaf yw sut i sicrhau y gellir defnyddio’r manteision hyn o lwybro gwahaniaethol yn llawn wrth lwybro go iawn. Efallai cyhyd â’i fod mewn cysylltiad â Layout bydd pobl yn deall gofynion cyffredinol llwybro gwahaniaethol, hynny yw “hyd cyfartal, pellter cyfartal”. Isometrig yw sicrhau bod y ddau signal gwahaniaethol bob amser yn cynnal polaredd gyferbyn, yn lleihau’r gydran modd cyffredin; Mae isometrig yn bennaf er mwyn sicrhau’r un rhwystriant gwahaniaethol, lleihau adlewyrchiad. Weithiau mae “mor agos â phosib” yn un o’r gofynion ar gyfer llwybro gwahaniaethol. Ond nid yw’r un o’r rheolau hyn i fod i gael eu cymhwyso’n fecanyddol, ac mae’n ymddangos nad yw llawer o beirianwyr yn deall natur signalau gwahaniaethol cyflym. Mae’r canlynol yn canolbwyntio ar sawl camgymeriad cyffredin wrth ddylunio signal gwahaniaethol PCB.

Camsyniad 1: Nid oes angen awyren ddaear ar gyfer signalau gwahaniaethol fel llwybr llif ôl-lif, nac yn meddwl bod llinellau gwahaniaethol yn darparu llwybr llif ôl-lif i’w gilydd. Mae achos y camddealltwriaeth hwn yn cael ei ddrysu gan ffenomen yr wyneb, neu nid yw’r mecanwaith trosglwyddo signal cyflym yn ddigon dwfn. Fel y gwelir o strwythur y pen derbyn yn FIG. 1-8-15, mae ceryntau allyrryddion transistorau Q3 a Q4 yn gyfwerth a gyferbyn, ac mae eu cerrynt ar y gyffordd yn canslo ei gilydd yn union (I1 = 0). Felly, mae’r gylched wahaniaethol yn ansensitif i dafluniau daear tebyg a signalau sŵn eraill a allai fodoli yn y cyflenwad pŵer a’r awyren ddaear. Nid yw canslo ôl-lif rhannol yr awyren ddaear yn golygu nad yw’r gylched wahaniaethol yn cymryd yr awyren gyfeirio fel y llwybr dychwelyd signal. Mewn gwirionedd, wrth ddadansoddi llif ôl-lif signal, mae mecanwaith llwybro gwahaniaethol yr un fath â mecanwaith llwybro un pen cyffredin, sef, uchel

Mae’r signal amledd bob amser yn llifo yn ôl ar hyd y gylched gyda’r inductance lleiaf. Y gwahaniaeth mwyaf yw bod y llinell wahaniaeth nid yn unig â chyplu i’r llawr, ond hefyd cyplu rhwng ei gilydd. Mae’r cyplydd cryf yn dod yn brif lwybr llif ôl-lif.

Wrth ddylunio cylched PCB, mae’r cyplydd rhwng gwifrau gwahaniaethol yn fach ar y cyfan, fel arfer yn cyfrif am ddim ond 10 ~ 20% o’r radd gyplu, ac mae’r rhan fwyaf o’r cyplu i’r llawr, felly mae prif lwybr ôl-lif gwifrau gwahaniaethol yn dal i fodoli yn y ddaear. awyren. Yn achos diffyg parhad yn yr awyren leol, mae’r cyplysu rhwng llwybrau gwahaniaethol yn darparu’r prif lwybr llif ôl-lif yn y rhanbarth heb awyren gyfeirio, fel y dangosir yn FIG. 1-8-17. Er nad yw effaith parhad yr awyren gyfeirio ar weirio gwahaniaethol mor ddifrifol ag effaith gwifrau un pen cyffredin, bydd yn dal i leihau ansawdd signal gwahaniaethol ac yn cynyddu EMI, y dylid ei osgoi cyn belled ag y bo modd. Mae rhai dylunwyr yn credu y gellir tynnu plân cyfeirio llinell y trosglwyddiad gwahaniaethol i atal rhan o’r signal modd cyffredin mewn trosglwyddiad gwahaniaethol, ond yn ddamcaniaethol nid yw’r dull hwn yn ddymunol. Sut i reoli’r rhwystriant? Heb ddarparu dolen rhwystriant daear ar gyfer signal modd cyffredin, mae ymbelydredd EMI yn sicr o gael ei achosi, sy’n gwneud mwy o ddrwg nag o les.

Myth 2: Mae cynnal bylchau cyfartal yn bwysicach na chyfateb hyd llinell. Yn y gwir wifrau PCB, yn aml ni all fodloni gofynion dylunio gwahaniaethol. Oherwydd dosbarthiad pinnau, tyllau, a gofod gwifrau a ffactorau eraill, mae angen cyflawni pwrpas paru hyd llinell trwy weindio priodol, ond yn anochel mae’r canlyniad yn rhan o’r pâr gwahaniaeth na all fod yn gyfochrog, ar yr adeg hon, sut. i ddewis? Cyn i ni neidio i gasgliadau, gadewch i ni edrych ar y canlyniadau efelychu canlynol. Gellir gweld o’r canlyniadau efelychu uchod bod tonffurfiau cynllun 1 a Chynllun 2 bron yn cyd-daro, hynny yw, mae dylanwad bylchau anghyfartal yn fach iawn, ac mae dylanwad camgymhariad hyd llinell yn llawer mwy ar ddilyniant amseru (Cynllun 3) . O safbwynt dadansoddiad damcaniaethol, er y bydd y bylchau anghyson yn arwain at y newidiadau rhwystriant gwahaniaeth, ond oherwydd nad yw’r cyplu rhwng y pâr gwahaniaeth ei hun yn sylweddol, felly mae’r ystod o newidiadau rhwystriant hefyd yn fach iawn, fel arfer o fewn 10%, dim ond cyfwerth i adlewyrchiad a achosir gan dwll, na fydd yn achosi effaith sylweddol ar drosglwyddo signal. Unwaith y bydd hyd y llinell wedi’i gam-gyfateb, yn ychwanegol at wrthbwyso dilyniant amser, cyflwynir cydrannau modd cyffredin i’r signal gwahaniaethol, sy’n lleihau ansawdd y signal ac yn cynyddu EMI.

Gellir dweud mai’r rheol bwysicaf mewn dylunio gwifrau gwahaniaethol PCB yw cyd-fynd â hyd y llinell, a gellir trin rheolau eraill yn hyblyg yn unol â’r gofynion dylunio a’r cymwysiadau ymarferol.

Camsyniad tri: credwch fod yn rhaid i’r llinell wahaniaeth ddibynnu’n agos iawn. Nid yw’r pwynt o gadw’r llinellau gwahaniaeth yn agos at ei gilydd yn ddim mwy na chynyddu eu cyplydd, er mwyn gwella eu himiwnedd rhag sŵn ac i fanteisio ar bolaredd cyferbyniol y maes magnetig i ganslo ymyrraeth electromagnetig o’r byd y tu allan. Er bod y dull hwn yn ffafriol iawn yn y rhan fwyaf o achosion, nid yw’n absoliwt. Os gellir eu cysgodi’n llawn rhag ymyrraeth allanol, yna nid oes angen i ni gyflawni pwrpas gwrth-ymyrraeth ac atal EMI trwy gyplu cryf â’i gilydd mwyach. Sut i sicrhau bod ynysu a chysgodi da ar lwybro gwahaniaethol? Mae cynyddu’r pellter rhwng y llinellau a signalau eraill yn un o’r ffyrdd mwyaf sylfaenol. Mae egni maes electromagnetig yn lleihau gyda pherthynas sgwâr y pellter. Yn gyffredinol, pan fo’r pellter rhwng y llinellau fwy na 4 gwaith lled y llinell, mae’r ymyrraeth rhyngddynt yn hynod wan a gellir ei anwybyddu yn y bôn. Yn ogystal, gall yr ynysu trwy’r awyren ddaear hefyd ddarparu effaith cysgodi dda. Defnyddir y strwythur hwn yn aml mewn dyluniadau PCB amledd uchel (uwch na 10G) PCB, a elwir yn strwythur CPW, i sicrhau rheolaeth rhwystriant gwahaniaethol llym (2Z0), FIG. 1-8-19.

Gellir cynnal llwybro gwahaniaethol hefyd mewn gwahanol haenau signal, ond yn gyffredinol ni argymhellir hyn, oherwydd gall gwahaniaethau fel rhwystriant a thrwy dyllau mewn gwahanol haenau ddinistrio’r effaith trosglwyddo modd gwahaniaethol a chyflwyno sŵn modd cyffredin. Yn ogystal, os nad yw’r ddwy haen gyfagos wedi’u cyplysu’n dynn, bydd gallu llwybro gwahaniaethol i wrthsefyll sŵn yn cael ei leihau, ond nid yw crosstalk yn broblem os cynhelir bylchau priodol gyda’r llwybro o’i amgylch. Yn amlder cyffredinol (islaw GHz), ni fydd EMI yn broblem ddifrifol. Mae arbrofion yn dangos bod gwanhau egni ymbelydredd llinellau gwahaniaethol sydd â phellter o 500Mils y tu hwnt i 3 metr wedi cyrraedd 60dB, sy’n ddigon i fodloni safon ymbelydredd ELECTROMAGNETIG FCC. Felly, nid oes angen i ddylunwyr boeni gormod am anghydnawsedd electromagnetig a achosir gan gyplu annigonol o linellau gwahaniaethol.

3. serpentine

Defnyddir llinell serpentine yn aml yn y Cynllun. Ei brif bwrpas yw addasu’r oedi amser a chwrdd â gofynion dylunio amseru system. Dylai dylunwyr ddeall yn gyntaf y bydd gwifren serpentine yn dinistrio ansawdd y signal, yn newid oedi wrth drosglwyddo, ac y dylid ei osgoi wrth weirio. Fodd bynnag, mewn dyluniad ymarferol, er mwyn sicrhau bod digon o amser dal signalau, neu i leihau amser gwrthbwyso rhwng yr un grŵp o signalau, mae’n rhaid dirwyn i ben yn fwriadol.

Felly beth mae’r serpentine yn ei wneud i drosglwyddo signal? Beth ddylwn i roi sylw iddo wrth gerdded y llinell? Y ddau baramedr mwyaf hanfodol yw hyd cyplu cyfochrog (Lp) a phellter cyplu (S), fel y dangosir yn FIG. 1-8-21. Yn amlwg, pan drosglwyddir y signal mewn llinell serpentine, bydd cyplu rhwng segmentau llinell gyfochrog ar ffurf modd gwahaniaeth. Y S lleiaf yw, y Lp mwyaf yw, a’r mwyaf fydd y radd gyplu. Gall hyn arwain at lai o oedi wrth drosglwyddo a gostyngiad sylweddol yn ansawdd y signal oherwydd crosstalk, fel y disgrifir ym mhennod 3 ar gyfer dadansoddi crosstalk modd cyffredin a modd gwahaniaethol.

Dyma rai awgrymiadau i beirianwyr Cynllun wrth ddelio â serpentines:

1. Ceisiwch gynyddu pellter (S) y segment llinell gyfochrog, sydd o leiaf yn fwy na 3H. Mae H yn cyfeirio at y pellter o’r llinell signal i’r awyren gyfeirio. A siarad yn gyffredinol, mae i gymryd cromlin fawr. Cyn belled â bod S yn ddigon mawr, gellir osgoi’r effaith gyplu bron yn llwyr.

2. Pan fydd hyd y cyplydd Lp yn cael ei leihau, bydd y crosstalk a gynhyrchir yn cyrraedd dirlawnder pan fydd oedi Lp ddwywaith yn agosáu at neu’n fwy na’r amser codi signal.

3. Mae’r oedi wrth drosglwyddo signal a achosir gan y Llinell debyg i neidr o linell stribed neu ficro-stribed Gwreiddio yn llai na micro-stribed. Yn ddamcaniaethol, nid yw’r llinell ruban yn effeithio ar y gyfradd drosglwyddo oherwydd crosstalk modd gwahaniaethol.

4. Ar gyfer llinellau cyflym a signal gyda gofynion llym ar amseru, ceisiwch beidio â cherdded llinellau serpentine, yn enwedig mewn ardal fach.

5. Yn aml gellir mabwysiadu’r llwybr serpentine ar unrhyw Angle. Strwythur C yn FIG. Gall 1-8-20 leihau’r cyplu rhwng ei gilydd yn effeithiol.

6. Mewn dyluniad PCB cyflym, nid oes gan serpentine unrhyw allu hidlo na gwrth-ymyrraeth fel y’i gelwir, a gall leihau ansawdd signal yn unig, felly dim ond ar gyfer paru amseru a dim pwrpas arall y caiff ei ddefnyddio.

7. Weithiau gellir ystyried dirwyn troellog. Mae efelychu yn dangos bod ei effaith yn well na dirwyn serpentine arferol.