Layout is ien fan ‘e meast basale wurkfeardigens fan PCB-ûntwerp yngenieur. De kwaliteit fan bedrading sil de prestaasjes fan it heule systeem direkt beynfloedzje, it measte fan ‘e teory foar hege snelheidsûntwerp moat einlings wurde realisearre en ferifieare troch Layout, sadat it kin wurde sjoen dat bedrading krúsjaal is yn PCB-ûntwerp mei hege snelheid. It folgjende sil wêze mei it each op de wirklike bedrading kin guon situaasjes tsjinkomme, analyse fan syn rasjonaliteit, en wat mear optimalisearre routingstrategy jaan. Benammen fan ‘e rjochter hoeke line, ferskil line, slang line en sa op trije aspekten om út te wurkjen.

1. Rjochthoekige go line

Bedrading mei hoeke hoeke is oer it generaal fereaske om de situaasje yn PCB-bedrading te foarkommen, en is hast ien fan ‘e noarmen wurden om de kwaliteit fan bedrading te mjitten, dus hoefolle ynfloed sil rjochthoekige bedrading hawwe op sinjaalferfier? Yn prinsipe sil hoeke-bedrading de linebreedte fan ‘e transmissieline feroarje, wat resulteart yn diskontinuïteit fan impedânsje. Yn feite kin net allinich de rjochter hoeke line, ton hoeke, akute hoeke line impedansferoaringen feroarsaakje.

De ynfloed fan rjochthoekige ôfstimming op sinjaal wurdt foaral wjerspegele yn trije aspekten: earst kin de hoeke lykweardich wêze oan ‘e kapasitive lading op’ e oerdrachtline, de fertragingstiid fertrage; Twad, impedansdiskontinuïteit sil sinjaalrefleksje feroarsaakje; Tredde, EMI generearre troch de rjochterhoeke tip.

De parasitêre kapasiteit dy’t wurdt feroarsake troch de rjochthoek fan ‘e transmisjeline kin wurde berekkene troch de folgjende empiryske formule:

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

Yn ‘e boppesteande formule ferwiist C nei de lykweardige kapasiteit op’ e hoeke (pF), W ferwiist nei de breedte fan ‘e line (inch), ε R ferwiist nei de dielektrike konstante fan it medium, en Z0 is de karakteristike impedânsje fan’ e oerdracht rigel. Bygelyks, foar in transmisjeline fan 4Mils 50 ohm (εr 4.3) is de kapasiteit fan in rjochthoek sawat 0.0101pF, en de fariaasje fan opkomsttiid kin wurde rûsd:

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

It kin wurde sjoen út ‘e berekkening dat it kapasitânsje-effekt brocht troch rjochthoekige bedrading ekstreem lyts is.

As de rigelbreedte fan rjochthoekige line tanimt, sil de impedânsje op dit punt ôfnimme, dus sil d’r in bepaald sinjaalrefleksjefenomen wêze. Wy kinne de ekwivalente impedânsje berekkenje neidat de rigelbreedte tanimt neffens de formule foar berekkening fan impedânsje neamd yn ‘e seksje fan transmissielinen, en dan de refleksjekoëffisint berekkenje neffens de empiryske formule: ρ = (Zs-Z0)/(Zs+Z0), de algemiene rjochthoekige bedrading resultearret yn feroarings yn impedânsje tusken 7%-20%, sadat de maksimum refleksjefaktor sawat 0.1 is. Boppedat, lykas kin wurde sjoen út ‘e figuer hjirûnder, feroaret de transmisjeline -impedânsje nei it minimum binnen de lingte fan W/2 -line, en herstelt dan nei de normale impedânsje nei W/2 -tiid. De tiid foar de heule feroaring fan impedânsje is heul koart, meastal binnen 10ps. Sa’n rappe en lytse feroaring is hast negligibel foar de algemiene sinjaalferfier.

In protte minsken hawwe sa’n begryp fan rjochting hoeke routing, en leauwe dat de tip maklik is om elektromagnetyske golven út te stjoeren of te ûntfangen en EMI te produsearjen, wat ien fan ‘e redenen is wurden wêrom in protte minsken tinke dat rjochting hoeke routing net mooglik is. In protte praktyske testresultaten litte lykwols sjen dat rjochthoekige line net folle EMI produseart dan rjochte line. Faaks beheine de hjoeddeistige ynstrumintprestaasjes en testnivo de krektens fan ‘e test, mar teminsten lit it sjen dat de straling fan rjochthoekige line minder is dan de mjitflater fan it ynstrumint sels. Yn ‘t algemien is rjochthoekige ôfstimming net sa ferskriklik as it kin lykje. Teminsten yn applikaasjes ûnder GHz wurde alle effekten lykas kapasiteit, refleksje, EMI, ensfh hast net wjerspegele yn TDR -tests. De ûntwerpingenieur fan PCB mei hege snelheid soe moatte fokusje op yndieling, ûntwerp fan krêft/grûn, bedradingûntwerp, perforaasje, ensfh. Hoewol, fansels, de effekten fan rjochthoekige go -line net heul serieus binne, mar wol net sizze dat wy mei de rjochter hoeke kinne rinne, is oandacht foar detail de essensjele kwaliteit foar elke goede yngenieurs, en, mei de rappe ûntwikkeling fan digitale sirkwy , PCB -yngenieurs ferwurkje fan sinjaalfrekwinsje sil ek trochgean te ferbetterjen, nei mear dan 10 GHZ RF -ûntwerpfjild, Dizze lytse rjochthoeken kinne de fokus wurde fan problemen mei hege snelheid.

2. Ferskil fan

DifferenTIal Signal wurdt breed brûkt yn hege-snelheid circuitûntwerp. It wichtichste sinjaal yn in circuit is DifferenTIal Signal -ûntwerp. Hoe soargje foar de goede prestaasjes yn PCB -ûntwerp? Mei dizze twa fragen foar eagen geane wy ​​troch nei it folgjende diel fan ús diskusje.

Wat is in differinsjaal sinjaal? Yn gewoan Ingelsk stjoert de sjauffeur twa lykweardige en omkearde sinjalen, en de ûntfanger fergeliket it ferskil tusken de twa spanningen om te bepalen oft de logyske steat “0” of “1” is. It pear draden dat differinsjale sinjalen draacht wurdt differinsjaal draden neamd.

Yn ferliking mei gewoane sinjaal routing mei ien ein, hat differinsjaal sinjaal de meast foar de hân lizzende foardielen yn ‘e folgjende trije aspekten:

A. Sterk anty-ynterferinsjefermogen, om’t de koppeling tusken twa differinsjaal rigels heul goed is, as d’r lûdinterferinsje is, wurde se hast tagelyk keppele oan twa rigels, en de ûntfanger makket allinich om it ferskil tusken de twa sinjalen, sadat it eksterne lûd fan gewoane modus folslein kin wurde annulearre.

B. It kin EMI effektyf ûnderdrukke. Op deselde manier, om’t twa sinjalen fan tsjinoerstelde polariteit binne, kin it troch har útstriele elektromagnetyske fjild inoar annulearje. Hoe tichter de keppeling is, hoe minder elektromagnetyske enerzjy frijjûn oan ‘e bûtenwrâld.

C. Timingposysje is presys. Sûnt de wikselwiziging fan differinsjaal sinjalen leit op it krúspunt fan twa sinjalen, yn tsjinstelling ta gewoane single-ended sinjalen dy’t wurde beoardiele troch hege en lege drompelspanningen, wurdt it minder beynfloede troch proses en temperatuer, dy’t timingflaters kinne ferminderje en geskikter is foar sirkels mei sinjalen mei lege amplitude. LVDS (low voltage differenTIalsignaling) ferwiist nei dizze lytse amplitude differinsjaaloperator sinjaal technology.

Foar PCB -yngenieurs is de wichtichste soarch hoe te soargjen dat dizze foardielen fan differinsjaal routing folslein kinne wurde benut yn ‘e eigentlike routing. Miskien sille minsken sa lang as it yn kontakt is mei Layout de algemiene easken fan differinsjaal routing begripe, dat is “gelikense lingte, gelikense ôfstân”. Isometrysk is om te soargjen dat de twa differinsjale sinjalen altyd tsjinoerstelde polariteit behâlde, de mienskiplike moduskomponint ferminderje; Isometrysk is foaral om deselde differinsjaal -impedânsje te garandearjen, refleksje te ferminderjen. “Sa ticht mooglik” is soms ien fan ‘e easken foar differinsjaal routing. Mar net ien fan dizze regels is bedoeld om meganysk tapast te wurden, en in protte yngenieurs lykje it aard fan hege differinsjaalsignalen mei hege snelheid net te begripen. It folgjende rjochtet him op ferskate mienskiplike flaters yn ûntwerp fan PCB -differinsjaal sinjaal.

Misbegryp 1: Differinsjale sinjalen hawwe gjin grûnfleantúch nedich as weromstreampaad, of tinke dat differinsjaal rigels in backflowpaad foar elkoar leverje. De oarsaak fan dit misferstân wurdt betize troch it ferskynsel fan it oerflak, as it meganisme fan hege-snelheid sinjaalferfier net djip genôch is. Lykas kin wurde sjoen út ‘e struktuer fan it ûntfangende ein yn FIG. 1-8-15, de emitterstromen fan transistors Q3 en Q4 binne lykweardich en tsjinoersteld, en har stroom op it krúspunt annuleart presys inoar (I1 = 0). Dêrom is it differinsjaal circuit net gefoelig foar ferlykbere grûnprojekten en oare lûdsignalen dy’t kinne bestean yn ‘e stroomfoarsjenning en grûnflak. De foar in part weromlûke annulearring fan grûnfleantúch betsjuttet net dat it differinsjaal sirkwy it referinsjeflak net nimt as it sinjaalretourpaad. Yn feite, yn sinjaal-backflow-analyse, is it meganisme fan differinsjaal routing itselde as dat fan gewoane single-end routing, nammentlik heech

It frekwinsjesignaal streamt altyd werom lâns it sirkwy mei de lytste induktânsje. It grutste ferskil leit yn dat de ferskilline net allinich koppeling oan ‘e grûn hat, mar ek koppeling tusken elkoar hat. De sterke koppeling wurdt it wichtichste weromstreampaad.

Yn PCB -circuitûntwerp is de koppeling tusken differinsjaal bedrading oer it algemien lyts, meastal goed foar 10 ~ 20% fan ‘e koppelingsgraad, en it measte fan’ e koppeling is oan ‘e grûn, sadat it haad weromstreampaad fan differinsjaal bedrading noch bestiet yn’ e grûn fleantúch. Yn it gefal fan diskontinuïteit yn it pleatslike fleantúch biedt de koppeling tusken differinsjaal rûtes it wichtichste weromstreampaad yn ‘e regio sûnder referinsjeflak, lykas werjûn yn FIG. 1-8-17. Hoewol de ynfloed fan ‘e diskontinuïteit fan it referinsjeplan op differinsjaal bedrading net sa serieus is as dy fan gewoane single-end bedrading, sil it de kwaliteit fan differinsjaal sinjaal noch ferminderje en EMI ferheegje, dat sa fier mooglik moat wurde foarkommen. Guon ûntwerpers leauwe dat it referinsjeplan fan ‘e line fan differinsjaal oerdracht kin wurde ferwidere om in diel fan it sinjaal fan’ e mienskiplike modus yn differinsjaal oerdracht te ûnderdrukken, mar teoretysk is dizze oanpak net winsklik. Hoe kin de impedânsje kontrolearje? Sûnder it jaan fan grûnimpedânsjelus foar sinjaal yn ‘e gewoane modus, sil EMI-straling needsaaklik wurde feroarsake, wat mear skea docht as goed.

Myte 2: Behâld fan gelikense ôfstân is wichtiger dan oerienkommende rigellengte. Yn ‘e eigentlike PCB -bedrading is it faaks net yn steat om te foldwaan oan’ e easken fan differinsjaal ûntwerp. Fanwegen de ferdieling fan pinnen, gatten, en bedradingsromte en oare faktoaren, is it needsaaklik it doel te berikken fan oerienkommende line -lingte fia passende wikkeling, mar it resultaat is ûnûntkomber diel fan it ferskilpaar kin op dit stuit net parallel wêze, hoe kieze? Foardat wy nei konklúzjes springe, litte wy ris sjen nei de folgjende simulaasjeresultaten. It kin wurde sjoen út ‘e boppesteande simulaasjeresultaten dat golffoarmen fan skema 1 en skema 2 hast gearfalle, dat wol sizze, de ynfloed fan ûngelikense ôfstân is minimaal, en de ynfloed fan mismatch fan rigellengte is folle grutter op timing -folchoarder (skema 3) . Fanút it perspektyf fan teoretyske analyse, hoewol de ynkonsekwintige ôfstân sil liede ta feroaringen yn it ferskilimpedânsje, mar om’t de koppeling tusken it ferskilpaar sels net signifikant is, dus is it berik fan impedansferoaringen ek heul lyts, meastal binnen 10%, allinich lykweardich nei in refleksje feroarsake troch in gat, dy’t gjin signifikante ynfloed sil feroarsaakje op sinjaalferfier. Sadree’t de rigellengte net oerienkomt, wurde neist de tiidrekwinsje -offset, mienskiplike moduskomponinten ynfierd yn it differinsjaal sinjaal, wat de sinjaalkwaliteit fermindert en EMI fergruttet.

It kin wurde sein dat de wichtichste regel yn ûntwerp fan PCB -differinsjaal bedrading is oerienkomme mei de line lingte, en oare regels kinne fleksibel wurde behannele neffens de ûntwerpeasken en praktyske tapassingen.

Misbegryp trije: tink dat ferskilline heul tichtby moat fertrouwe. It punt om de ferskillinen ticht byinoar te hâlden is neat mear dan har koppeling te ferheegjen, sawol om har immuniteit foar lûd te ferbetterjen as om te profitearjen fan ‘e tsjinoerstelde polariteit fan it magnetyske fjild om elektromagnetyske ynterferinsje fan’ e bûtenwrâld te annulearjen. Hoewol dizze oanpak yn ‘e measte gefallen heul geunstich is, is it net absolút. As se folslein kinne wurde beskerme tsjin eksterne ynterferinsje, dan hoege wy it doel fan anty-ynterferinsje en EMI-ûnderdrukking net mear te berikken fia sterke koppeling mei elkoar. Hoe kinne jo derfoar soargje dat differinsjaal routing goede isolaasje en ôfskerming hat? De ôfstân ferheegje tusken de rigels en oare sinjalen is ien fan ‘e meast basale manieren. De enerzjy fan elektromagnetysk fjild nimt ôf mei de fjouwerkante relaasje fan ‘e ôfstân. Yn ‘t algemien, as de ôfstân tusken de rigels mear dan 4 kear de linebreedte is, is de ynterferinsje tusken har ekstreem swak en kin se yn prinsipe wurde negeare. Derneist kin de isolaasje fia it grûnflak ek in goed ôfskermingseffekt leverje. Dizze struktuer wurdt faaks brûkt yn hege frekwinsje (boppe 10G) IC-ferpakte PCB-ûntwerpen, bekend as de CPW-struktuer, om te soargjen foar strikte differinsjaalimpedânsje-kontrôle (2Z0), FIG. 1-8-19.

Differinsjele routing kin ek wurde útfierd yn ferskate sinjaallagen, mar dit wurdt oer it algemien net oanrikkemandearre, om’t ferskillen lykas impedânsje en troch gatten yn ferskate lagen it oerdrachteffekt fan differinsjaal modus kinne ferneatigje en lûd fan gewoane modus kinne yntrodusearje. Derneist, as de twa oanswettende lagen net strak binne keppele, sil it fermogen fan differinsjaal routing om lûd te wjerstean wurde fermindere, mar oerspraak is gjin probleem as juste ôfstân wurdt behâlden mei de omlizzende routing. Yn ‘t algemien frekwinsje (ûnder GHz) sil EMI gjin serieus probleem wêze. Eksperiminten litte sjen dat de fersmoarging fan stralingsenergy fan differinsjale linen mei in ôfstân fan 500Mil boppe 3 meter 60dB hat berikt, wat genôch is om te foldwaan oan de ELECTROMAGNETIC stralingsstandert fan FCC. Dêrom hoege ûntwerpers net te folle soargen te meitsjen oer elektromagnetyske ynkompatibiliteit feroarsake troch ûnfoldwaande koppeling fan differinsjaal linen.

3. serpentine

In slange line wurdt faak brûkt yn Layout. It haaddoel is om de fertraging fan tiid oan te passen en te foldwaan oan ‘e easken fan systeemtimingûntwerp. Untwerpers moatte earst begripe dat slangedraad de kwaliteit fan it sinjaal sil ferneatigje, de fertraging fan ‘e oerdracht sil feroarje en moatte wurde foarkommen by bedrading. Lykwols, yn praktysk ûntwerp, om te soargjen foar foldwaande holdtiid fan sinjalen, of om de offset fan tiid te ferminderjen tusken deselde groep sinjalen, moat wikkeling bewust wurde útfierd.

Dat wat docht de slange om oerdracht te sinjalearjen? Wat moat ik oandachtje by it kuierjen fan ‘e line? De twa meast krityske parameters binne parallelle koppellengte (Lp) en koppelingsôfstân (S), lykas werjûn yn FIG. 1-8-21. Fansels, as it sinjaal wurdt oerbrocht yn serpentine line, sil d’r koppeling wêze tusken parallelle rigelsegminten yn ‘e foarm fan ferskilmodus. De lytsere S is, de gruttere Lp is, en hoe grutter de koppelingsgraad sil wêze. Dit kin resultearje yn fermindere oerdracht fan oerdracht en in signifikante fermindering fan sinjaalkwaliteit fanwege oerspraak, lykas beskreaun yn haadstik 3 foar de analyse fan mienskiplike modus en ferskilmodus oerspraak.

Hjir binne wat tips foar Layout -yngenieurs by it omgean mei serpentines:

1. Besykje de ôfstân (S) fan it parallelle rigelsegment te ferheegjen, dat teminsten grutter is dan 3H. H ferwiist nei de ôfstân fan ‘e sinjaalline nei it referinsjeflak. Oer it algemien is it in grutte kromme te nimmen. Salang’t S grut genôch is, kin it koppelingseffekt hast folslein wurde foarkommen.

2. As de koppellengte Lp wurdt fermindere, sil de oerstreaming dy’t generearre wurdt sêding berikke as de fertraging fan Lp twa kear de sinjaalstigingstiid oankomt of grutter is.

3. De fertraging fan sinjaaloerdracht feroarsake troch de slang-achtige Line of strip-line as Embedded micro-strip is lytser dan dy fan mikro-strip. Teoretysk hat de lintline gjin ynfloed op de oerdrachtsnelheid fanwegen differinsjaal modus oerspraak.

4. Foar hege snelheid- en sinjaallinen mei strikte easken foar timing, besykje gjin serpentijnlinen te rinnen, foaral yn in lyts gebiet.

5. De serpentine routing by elke hoeke kin faaks wurde oannommen. De C -struktuer yn FIG. 1-8-20 kin de koppeling tusken elkoar effektyf ferminderje.

6. Yn PCB-ûntwerp mei hege snelheid hat serpentine gjin saneamd filterjen as anty-ynterferinsje-fermogen, en kin seinkwaliteit allinich ferminderje, dus wurdt it allinich brûkt foar timing-oerienkomst en gjin oar doel.

7. Soms kin spiraalwikkeling wurde beskôge. Simulaasje lit sjen dat it effekt dêrfan better is dan normale slangewikkeling.