Aranĝo estas unu el la plej bazaj laborkapabloj de PCB-projektado inĝeniero. La kvalito de drataro rekte influos la rendimenton de la tuta sistemo, la plej granda parto de la altrapida projektoteorio devas esti finfine realigita kaj kontrolita per Aranĝo, do videblas, ke drataro estas decida en altrapida PCB-projektado. La jenaj konsideros la realan kabligon povas renkonti iujn situaciojn, analizi ĝian raciecon, kaj doni iom pli optimumigitan vojan strategion. Ĉefe de la dekstra angula linio, diferenca linio, serpenta linio kaj tiel plu tri aspektoj por ellabori.

1. Rektangula irlinio

Rektangula dratado ĝenerale necesas por eviti la situacion en PCB-drataro, kaj preskaŭ fariĝis unu el la normoj por mezuri la kvaliton de drataro, do kiom da efiko rektangula drataro havos sur signala transdono? Principe, ortangula drataro ŝanĝos la linian larĝon de la transmisilinio, rezultigante impedancan malkontinuecon. Fakte ne nur dekstra angula linio, tuna angulo, akra angula linio povas kaŭzi impedancajn ŝanĝojn.

La influo de ortangula vicigo sur signalo estas ĉefe reflektita en tri aspektoj: unue, la angulo povas esti ekvivalenta al la kapacita ŝarĝo sur la transmisilinio, bremsante la altiĝotempon; Due, impedanca malkontinueco kaŭzos signal-reflektadon; Trie, EMI generita de la dekstra Angula pinto.

La parazita kapacitanco kaŭzita de la rekta angulo de la transmisilinio povas esti kalkulita per la sekva empiria formulo:

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

En ĉi-supra formulo, C rilatas al la ekvivalenta kapacitanco ĉe la angulo (pF), W rilatas al la larĝo de la linio (colo), ε R rilatas al la dielektrika konstanto de la komunikilo, kaj Z0 estas la karakteriza impedanco de la dissendo. linio. Ekzemple, por 4Mils 50 omo transmisilinio (εr 4.3), la kapacitanco de orto estas proksimume 0.0101pF, kaj la pliiĝtempa vario povas esti taksita:

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

El la kalkulo videblas, ke la kapacita efiko alportita de ortangula drataro estas ege malgranda.

Ĉar la linia larĝo de ortangulo pliiĝas, la impedanco ĉe ĉi tiu punkto malpliiĝos, do okazos certa signala reflekta fenomeno. Ni povas kalkuli la ekvivalentan impedancon post kiam la linia larĝo pliiĝas laŭ la impedanca kalkula formulo menciita en la sekcio de transmisilinioj, kaj tiam kalkuli la reflektan koeficienton laŭ la empiria formulo: ρ = (Zs-Z0) / (Zs + Z0), la ĝenerala ortangula drataro rezultiganta impedancajn ŝanĝojn inter 7% -20%, do la maksimuma spegula koeficiento estas ĉirkaŭ 0.1. Cetere, kiel videblas el la suba figuro, la transmisia linio-impedanco ŝanĝiĝas al la minimumo ene de la longo de W / 2-linio, kaj tiam restarigas al la normala impedanco post W / 2-tempo. La tempo por la tuta impedanca ŝanĝo estas tre mallonga, kutime ene de 10ps. Tia rapida kaj malgranda ŝanĝo estas preskaŭ nekonsiderinda por la ĝenerala signala transdono.

Multaj homoj havas tian komprenon pri ortangula vojigo, kredante, ke la konsileto facile elsendas aŭ ricevas elektromagnetajn ondojn kaj produktas EMI, kio fariĝis unu el la kialoj, kial multaj homoj opinias, ke nerekta vojigo ne eblas. Tamen multaj praktikaj testrezultoj montras, ke rektangula linio ne produktas multe da EMI ol rekta linio. Eble la aktuala instrumenta agado kaj testnivelo limigas la precizecon de la testo, sed almenaŭ ĝi montras, ke la radiado de ortangulo estas malpli ol la mezura eraro de la instrumento mem. Ĝenerale, ortangula vicigo ne estas tiel terura kiel ĝi povus ŝajni. Almenaŭ en aplikoj sub GHz, iuj efikoj kiel kapacitanco, reflekto, EMI, ktp preskaŭ ne reflektas en testoj TDR. La projektisto pri altrapida PCB devas fokusiĝi al enpaĝigo, potenca / tera projektado, kabliga projektado, borado, ktp. Kvankam, kompreneble, la efikoj de rektangula irlinio ne estas tre seriozaj, sed ne signifas, ke ni povas marŝi dekstre angulan linion, atento al detaloj estas la esenca kvalito por ĉiuj bonaj inĝenieroj kaj, kun la rapida disvolviĝo de ciferecaj cirkvitoj. , PCB-inĝenieroj prilaborantaj signalfrekvencon ankaŭ daŭre pliboniĝos, al pli ol 10 GHZ-RF-projektokampo, Ĉi tiuj malgrandaj rektaj anguloj povas fariĝi la fokuso de rapidaj problemoj.

2. Diferenco de

DifferenTIal Signal estas vaste uzata en desegnado de alta cirkvito. La plej grava Signalo en cirkvito estas Desegnado de Diferenca Signalo. Kiel certigi ĝian bonan rendimenton en PCB-projektado? Konsiderante ĉi tiujn du demandojn, ni pasas al la sekva parto de nia diskuto.

Kio estas diferenciala signalo? En simpla angla lingvo, la ŝoforo sendas du ekvivalentajn kaj inversajn signalojn, kaj la ricevilo komparas la diferencon inter la du tensioj por determini ĉu la logika stato estas “0” aŭ “1”. La paro de dratoj portantaj diferencialajn signalojn nomiĝas diferencialaj dratoj.

Kompare kun ordinara unufina signala vojigo, diferenciala signalo havas la plej evidentajn avantaĝojn en la sekvaj tri aspektoj:

A. Forta kontraŭ-enmiksiĝa kapablo, ĉar la kuplado inter du diferencialaj linioj estas tre bona, kiam estas brua enmiksiĝo, ili estas preskaŭ kunligitaj al du linioj samtempe, kaj la ricevilo nur zorgas pri la diferenco inter la du signaloj, do la ekstera komuna reĝimo povas esti tute nuligita.

B. Ĝi povas efike subpremi EMI. Simile, ĉar du signaloj havas kontraŭan polusecon, la elektromagneta kampo irradiata de ili povas nuligi unu la alian. Ju pli proksima estas la kuplado, des malpli elektromagneta energio ellasita al la ekstera mondo.

C. Tempa poziciigado estas ĝusta. Ĉar la ŝanĝa ŝanĝo de diferencialaj signaloj situas ĉe la intersekciĝo de du signaloj, male al oftaj unufinalaj signaloj, kiuj estas taksataj per altaj kaj malaltaj sojlaj tensioj, ĝi malpli efikas per procezo kaj temperaturo, kiuj povas redukti tempajn erarojn kaj pli taŭgas. por cirkvitoj kun malaltaj amplitudaj signaloj. LVDS (malalta tensio diferenciala signaligo) rilatas al ĉi tiu malgranda amplekso diferenciala signala teknologio.

Por PCB-inĝenieroj, la plej grava zorgo estas kiel certigi, ke ĉi tiuj avantaĝoj de diferenciala vojigo povas esti plene utiligitaj en la reala vojigo. Eble tiel longe kiel ĝi kontaktiĝos kun Aranĝo homoj komprenos la ĝeneralajn postulojn de diferenciala vojigo, tio estas “egala longo, egala distanco”. Izometria estas certigi, ke la du diferencialaj signaloj ĉiam tenas kontraŭan polusecon, reduktas la komunan reĝimon. Izometra estas ĉefe certigi la saman diferencan impedancon, redukti reflektadon. “Kiel eble plej proksime” estas iam unu el la postuloj por diferenciala vojigo. Sed neniu el ĉi tiuj reguloj devas esti aplikata meicallyanike, kaj multaj inĝenieroj ŝajnas ne kompreni la naturon de altrapida diferenciala signalado. La jenaj temigas plurajn oftajn erarojn en PCB-diferenciala signala projektado.

Miskompreno 1: Diferencaj signaloj ne bezonas grundan ebenon kiel refluopado, aŭ pensas ke diferencialaj linioj provizas refluopadon unu por la alia. La kaŭzo de ĉi tiu miskompreno estas konfuzita de la surfaca fenomeno, aŭ la me mechanismanismo de altrapida signala transdono ne estas sufiĉe profunda. Kiel videblas per la strukturo de la riceva fino en FIG. 1-8-15, la emitoraj fluoj de transistoroj Q3 kaj Q4 estas ekvivalentaj kaj kontraŭaj, kaj ilia kurento ĉe la krucvojo ĝuste nuligas unu la alian (I1 = 0). Tial, la diferenciala cirkvito estas nesentema al similaj teraj projekciaĵoj kaj aliaj bruaj signaloj, kiuj povas ekzisti en la nutrado kaj tera ebeno. La parta kontraŭfluo nuligo de tera ebeno ne signifas, ke la diferenciala cirkvito ne prenas la referencan ebenon kiel la signalan revenan vojon. Fakte, en analizo de retrofluo de signalo, la me mechanismanismo de diferenciala vojigo estas la sama kiel tiu de ordinara unu-fina vojigo, nome alta

La frekvenca signalo ĉiam fluas reen laŭ la cirkvito kun la plej malgranda induktanco. La plej granda diferenco kuŝas en tio, ke la diferenca linio ne nur havas kupladon al la tero, sed ankaŭ havas kupladon inter si. La forta kuplado fariĝas la ĉefa refluvojo.

En PCB-cirkvita projektado, la kuplado inter diferenciala drataro estas ĝenerale malgranda, kutime reprezentante nur 10 ~ 20% de la kunliga grado, kaj la plej granda parto de la kuplado estas al la tero, do la ĉefa refluvojo de diferenciala drataro ankoraŭ ekzistas en la tero. aviadilo. En kazo de malkontinueco en la loka ebeno, la kuplado inter diferencialaj vojoj provizas la ĉefan refluan vojon en la regiono sen referenca ebeno, kiel montrite en FIG. 1-8-17. Kvankam la efiko de la malkontinueco de la referenca ebeno sur diferenciala drataro ne estas tiel serioza kiel tiu de ordinara unufina drataro, ĝi tamen reduktos la kvaliton de diferenciala signalo kaj pliigos EMI, kiun oni evitu laŭeble. Iuj projektantoj kredas, ke la referenca ebeno de la linio de diferenciala transdono povas esti forigita por subpremi parton de la komuna reĝima signalo en diferenciala transdono, sed teorie ĉi tiu aliro ne estas dezirinda. Kiel regi la impedancon? Sen provizi teran impedancan buklon por komuna reĝimo-signalo, EMI-radiado verŝajne estos kaŭzita, kio pli damaĝas ol bone.

Mito 2: Konservi egalan interspacon estas pli grava ol kongrui linian longon. En la reala PCB-drataro, ĝi ofte ne povas plenumi la postulojn de diferenciala projektado. Pro la distribuado de pingloj, truoj, kaj kabliga spaco kaj aliaj faktoroj, necesas atingi la celon de kongrua linio laŭ taŭga volvaĵo, sed la rezulto estas neeviteble parto de la diferenca paro ne povas esti paralela, nuntempe, kiel elekti? Antaŭ ol ni saltos al konkludoj, ni rigardu la jenajn simulajn rezultojn. El la supraj simulaj rezultoj videblas, ke ondformoj de skemo 1 kaj Skemo 2 preskaŭ koincidas, tio estas, la influo de neegala interspaco estas minimuma, kaj la influo de linia longeca misagordo estas multe pli granda dum tempa sinsekvo (Skemo 3) . De la perspektivo de teoria analizo, kvankam la malkonsekvenca interspaco kondukos al la diferencaj impedancaj ŝanĝoj, sed ĉar la kuplado inter la diferenca paro mem ne estas signifa, do la gamo de impedancaj ŝanĝoj ankaŭ estas tre malgranda, kutime ene de 10%, nur ekvivalenta al spegulbildo kaŭzita de truo, kiu ne kaŭzos gravan efikon sur signala transdono. Post kiam la linio-longo ne kongruas, aldone al tempa sinsekva ofseto, komunaj reĝimaj komponantoj estas enkondukitaj en la diferencialan signalon, kiu reduktas signalan kvaliton kaj pliigas EMI.

Oni povas diri, ke la plej grava regulo en PCB-diferenca kabliga projektado estas egali la linian longon, kaj aliaj reguloj flekseblas trakteblaj laŭ la projektaj postuloj kaj praktikaj aplikoj.

Miskompreniĝo tri: pensu ke diferenca linio devas fidi tre proksime. La celo teni la diferencajn liniojn proksime kune estas nenio alia ol pliigi ilian kupladon, kaj plibonigi ilian imunecon al bruo kaj utiligi la kontraŭan polusecon de la magneta kampo por nuligi elektromagnetan enmiksiĝon de la ekstera mondo. Kvankam ĉi tiu aliro estas tre favora plejofte, ĝi ne estas absoluta. Se ili povas esti plene ŝirmitaj kontraŭ ekstera interfero, tiam ni ne plu bezonas atingi la celon de kontraŭ-interfero kaj EMI-subpremado per forta kuniĝo inter si. Kiel certigi, ke diferenciala vojigo havas bonan izoladon kaj ŝirmadon? Pliigi la distancon inter la linioj kaj aliaj signaloj estas unu el la plej bazaj manieroj. La energio de elektromagneta kampo malpliiĝas kun la kvadrata rilato de la distanco. Ĝenerale, kiam la distanco inter la linioj estas pli ol 4 fojojn pli ol la linia larĝo, la interfero inter ili estas ege malforta kaj esence ignorinda. Krome la izolado tra la tera ebeno ankaŭ povas doni bonan ŝirman efikon. Ĉi tiu strukturo ofte estas uzata en altfrekvencaj (super 10G) IC-pakitaj PCB-projektoj, nomataj CPW-strukturo, por certigi striktan diferencan impedancan kontrolon (2Z0), FIG. 1-8-19.

Diferenciga vojigo ankaŭ povas esti efektivigita en malsamaj signalaj tavoloj, sed ĉi tio ĝenerale ne rekomendas, ĉar diferencoj kiel impedanco kaj tra truoj en malsamaj tavoloj povas detrui la diferencan reĝimon transdonefikon kaj enkonduki komunan reĝimon. Krome, se la du apudaj tavoloj ne estas strikte kunligitaj, la kapablo de diferenciala vojigo rezisti bruon reduktiĝos, sed krucparolo ne estas problemo se taŭga interspaco estas konservita kun la ĉirkaŭa vojigo. Ĝenerale ofteco (sub GHz), EMI ne estos serioza problemo. Eksperimentoj montras, ke la radiada energia mildigo de diferencialaj linioj kun distanco de 500Mils pli ol 3 metroj atingis 60dB, kio sufiĉas por plenumi la ELEKTROMAGNETikan radian normon de FCC. Tial projektistoj ne bezonas zorgi tro multe pri elektromagneta malkongrueco kaŭzita de nesufiĉa kuplado de diferencialaj linioj.

3. serpento

Serpenta linio ofte estas uzata en Aranĝo. Ĝia ĉefa celo estas ĝustigi la tempan prokraston kaj plenumi la postulojn de sistemo-tempa projektado. Projektistoj unue devas kompreni, ke serpenta drato detruos signalan kvaliton, ŝanĝos transsendan prokraston kaj devas esti evitita dum drataro. Tamen en praktika projektado, por certigi sufiĉan tentempon de signaloj, aŭ redukti tempan kompenson inter la sama grupo de signaloj, volvaĵo devas esti intence efektivigita.

Kion do faras la serpento por signali transdonon? Al kio mi atentu, kiam mi marŝas laŭ la linio? La du plej kritikaj parametroj estas paralela kupla longo (Lp) kaj kupla distanco (S), kiel montrite en FIG. 1-8-21. Evidente, kiam la signalo estas elsendita en serpentuma linio, estos kuplado inter paralelaj liniaj segmentoj en la formo de diferenca reĝimo. Ju pli malgranda S estas, des pli granda Lp estas, kaj des pli granda estos la kunliga grado. Ĉi tio povas rezultigi reduktitajn transdono-prokrastojn kaj signifan redukton de signala kvalito pro interkruciĝo, kiel priskribite en ĉapitro 3 por la analizo de komuna reĝimo kaj diferenca reĝimo interkruciĝo.

Jen kelkaj konsiloj por Aranĝaj inĝenieroj pri serpentinoj:

1. Provu pliigi la distancon (S) de la paralela linia segmento, kiu estas almenaŭ pli granda ol 3H. H rilatas al la distanco de la signala linio al la referenca ebeno. Ĝenerale parolante, ĝi devas preni grandan kurbon. Tiel longe kiel S estas sufiĉe granda, la kunliga efiko povas esti preskaŭ tute evitita.

2. Kiam la kunliga longo Lp estas reduktita, la krucbastono generita atingos saturiĝon kiam la prokrasto de Lp dufoje alproksimiĝas aŭ superas la signalan pliiĝtempon.

3. La signala transdona prokrasto kaŭzita de la serpenta Linio de strio-linio aŭ Enigita Mikro-strio estas pli malgranda ol tiu de mikro-strio. Teorie, la rubanda linio ne influas la transmisioftecon pro diferenciala reĝima krucbabilo.

4. Por rapidaj kaj signalaj linioj kun striktaj postuloj pri tempo, provu ne marŝi serpentajn liniojn, precipe en malgranda areo.

5. La serpentuma vojigo laŭ iu ajn angulo ofte povas esti adoptita. La C-strukturo en FIG. 1-8-20 povas efike redukti la kupladon inter si.

6. En rapidega PCB-projektado, serpenteno havas neniun tiel nomatan filtran aŭ kontraŭ-interferan kapablon, kaj povas nur redukti signalon, do ĝi estas uzata nur por tempa kongruado kaj neniu alia celo.

7. Foje spirala volvaĵo povas esti konsiderata. Simulado montras, ke ĝia efiko estas pli bona ol normala serpentuma volvaĵo.