In PCB haute vitesse conception, l’application du signal différentiel (signal différentiel) devient de plus en plus étendue, et le signal le plus critique dans le circuit est souvent conçu avec une structure différentielle. Pourquoi en est-il ainsi ? Par rapport au routage de signal asymétrique ordinaire, les signaux différentiels présentent les avantages d’une forte capacité anti-interférence, d’une suppression efficace des EMI et d’un positionnement de synchronisation précis.

Exigences de câblage PCB de signal différentiel

Sur le circuit imprimé, les traces différentielles doivent être deux lignes de longueur égale, de largeur égale, à proximité immédiate et au même niveau.

1. Longueur égale : Une longueur égale signifie que la longueur des deux lignes doit être aussi longue que possible, afin de garantir que les deux signaux différentiels conservent des polarités opposées à tout moment. Réduire les composants de mode commun.

2. Largeur égale et distance égale : Largeur égale signifie que la largeur des traces des deux signaux doit être maintenue la même, et distance égale signifie que la distance entre les deux fils doit être maintenue constante et parallèle.

3. Changement d’impédance minimal : lors de la conception d’un PCB avec des signaux différentiels, l’une des choses les plus importantes est de trouver l’impédance cible de l’application, puis de planifier la paire différentielle en conséquence. De plus, gardez le changement d’impédance aussi faible que possible. L’impédance de la ligne différentielle dépend de facteurs tels que la largeur de la trace, le couplage de la trace, l’épaisseur du cuivre et le matériau et l’empilement des PCB. Lorsque vous essayez d’éviter tout ce qui modifie l’impédance d’une paire différentielle, considérez chacun d’eux.

Malentendus courants dans la conception de signaux différentiels PCB

Malentendu 1 : On pense que le signal différentiel n’a pas besoin d’un plan de masse comme chemin de retour, ou que les traces différentielles fournissent un chemin de retour l’une pour l’autre.

La raison de ce malentendu est qu’ils sont confondus par des phénomènes superficiels, ou que le mécanisme de transmission du signal à grande vitesse n’est pas assez profond. Les circuits différentiels sont insensibles aux rebonds de masse similaires et autres signaux de bruit qui peuvent exister sur les plans d’alimentation et de masse. L’annulation de retour partiel du plan de masse ne signifie pas que le circuit différentiel n’utilise pas le plan de référence comme chemin de retour du signal. En fait, dans l’analyse du retour de signal, le mécanisme du câblage différentiel et du câblage asymétrique ordinaire est le même, c’est-à-dire que les signaux haute fréquence sont toujours refusionnés le long de la boucle avec la plus petite inductance. La plus grande différence est qu’en plus du couplage à la terre, la ligne différentielle a également un couplage mutuel. Quel type de couplage est fort, et lequel devient le chemin de retour principal.

Dans la conception de circuits PCB, le couplage entre les traces différentielles est généralement faible, ne représentant souvent que 10 à 20 % du degré de couplage, et plus le couplage à la terre, de sorte que le chemin de retour principal de la trace différentielle existe toujours au sol avion . Lorsqu’il y a une discontinuité dans le plan de masse, le couplage entre les traces différentielles dans la zone sans plan de référence fournira le chemin de retour principal, bien que la discontinuité du plan de référence n’ait pas d’impact sur les traces différentielles sur le plan unipolaire ordinaire. traces C’est grave, mais cela réduira tout de même la qualité du signal différentiel et augmentera les EMI, ce qui devrait être évité autant que possible.

De plus, certains concepteurs pensent que le plan de référence sous la trace différentielle peut être supprimé pour supprimer une partie du signal de mode commun dans la transmission différentielle. Cependant, cette approche n’est pas souhaitable en théorie. Comment contrôler l’impédance? Ne pas fournir une boucle d’impédance de masse pour le signal en mode commun provoquera inévitablement un rayonnement EMI. Cette approche fait plus de mal que de bien.

Malentendu 2: On pense que garder un espacement égal est plus important que de faire correspondre la longueur des lignes.

Dans la configuration réelle des circuits imprimés, il n’est souvent pas possible de répondre aux exigences de la conception différentielle en même temps. En raison de l’existence de facteurs tels que la distribution des broches, les vias et l’espace de câblage, l’objectif de l’adaptation de la longueur de ligne doit être atteint grâce à un enroulement approprié, mais le résultat doit être que certaines zones de la paire différentielle ne peuvent pas être parallèles. La règle la plus importante dans la conception des pistes différentielles PCB est la longueur de ligne correspondante. D’autres règles peuvent être gérées de manière flexible en fonction des exigences de conception et des applications réelles.

Malentendu 3 : Pensez que le câblage différentiel doit être très proche.

Garder les traces différentielles proches n’est rien de plus que d’améliorer leur couplage, ce qui peut non seulement améliorer l’immunité au bruit, mais également utiliser pleinement la polarité opposée du champ magnétique pour compenser les interférences électromagnétiques avec le monde extérieur. Bien que cette approche soit très bénéfique dans la plupart des cas, elle n’est pas absolue. Si nous pouvons garantir qu’ils sont entièrement protégés contre les interférences externes, nous n’avons pas besoin d’utiliser un couplage fort pour obtenir une anti-interférence. Et le but de supprimer les EMI.

Comment assurer une bonne isolation et un bon blindage des traces différentielles ? L’augmentation de l’espacement avec d’autres traces de signal est l’un des moyens les plus élémentaires. L’énergie du champ électromagnétique diminue avec le carré de la distance. Généralement, lorsque l’espacement des lignes dépasse 4 fois la largeur des lignes, l’interférence entre elles est extrêmement faible. Peut être ignoré.