Is e cruth aon de na sgilean obrach as bunaitiche airson innleadairean dealbhaidh PCB. Bheir càileachd an uèirleadh buaidh dhìreach air coileanadh an t-siostam gu lèir. Feumaidh a ’mhòr-chuid de theòiridhean dealbhaidh àrd-astar a bhith air an cur an gnìomh agus air an dearbhadh tro Layout. Chìthear gu bheil uèirleadh glè chudromach ann PCB àrd-astar dealbhadh. Bidh na leanas a ’dèanamh sgrùdadh air reusantachd cuid de shuidheachaidhean a dh’ fhaodadh tachairt ann an uèirleadh fìor, agus a ’toirt seachad cuid de ro-innleachdan slighe nas leasaichte.

Tha e air a mhìneachadh sa mhòr-chuid bho thrì nithean: sreangadh ceart-cheàrnach, sreangadh diofaraichte agus uèirleadh serpentine.

1. Slighe ceart-cheàrnach

Mar as trice tha uèirleadh ceart-cheàrnach na shuidheachadh a dh ’fheumar a sheachnadh cho mòr‘ s as urrainn ann an uèirleadh PCB, agus tha e cha mhòr air a thighinn gu bhith mar aon de na h-inbhean airson càileachd uèirleas a thomhas. Mar sin dè a ’bhuaidh a bhios aig an uèirleadh ceart-cheàrnach air sgaoileadh chomharran? Ann am prionnsapal, atharraichidh slighe ceart-cheàrnach leud loidhne na loidhne sgaoilidh, ag adhbhrachadh neo-làthaireachd ann am bacadh. Gu dearbh, chan e a-mhàin gum bi slighe ceart-cheàrnach, ach cuideachd oiseanan agus slighe garbh-cheàrnach ag adhbhrachadh atharrachaidhean bacadh.

Tha buaidh slighe ceart-cheàrnach air a ’chomharra air a nochdadh sa mhòr-chuid ann an trì taobhan:

Is e aon dhiubh gum faod an oisean a bhith co-ionann ris an luchd capacitive air an loidhne sgaoilidh, a shlaodas an ùine àrdachadh; is e an dàrna fear gum bi an neo-làthaireachd impedance ag adhbhrachadh meòrachadh comharran; is e an treas fear an EMI a chaidh a chruthachadh leis a ’ghob ceart-cheàrnach.

Faodar an comas dìosganach a tha air adhbhrachadh le ceàrn cheart na loidhne sgaoilidh a thomhas leis an fhoirmle empirigeach a leanas:

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

Anns an fhoirmle gu h-àrd, tha C a ’toirt iomradh air comas co-ionann na h-oisein (aonad: pF), tha W a’ toirt iomradh air leud an lorg (aonad: òirleach), tha εr a ’toirt iomradh air seasmhach dielectric a’ mheadhan, agus is e Z0 an impedance caractar den loidhne sgaoilidh. Mar eisimpleir, airson loidhne tar-chuir 4Mils 50 ohm (is e 4.3 a th ’ann), tha an comasachd a bheir ceàrn cheart timcheall air 0.0101pF, agus an uairsin faodar tuairmse a dhèanamh air an atharrachadh ùine àrdachadh a tha air adhbhrachadh le seo:

T10-90%=2.2CZ0/2=2.20.010150/2=0.556ps

Chithear tro àireamhachadh gu bheil a ’bhuaidh comasachaidh a bheir an lorg ceart-cheàrnach glè bheag.

Mar a bhios leud loidhne an lorg ceart-cheàrnach a ’dol am meud, lùghdaichidh am bacadh an sin, agus mar sin tachraidh iongantas faileas comharra sònraichte. Is urrainn dhuinn obrachadh a-mach am bacadh co-ionann às deidh leud na loidhne àrdachadh a rèir na foirmle àireamhachaidh impedance air a bheil iomradh sa chaibideil loidhne tar-chuir, agus an uairsin obrachadh a-mach an co-èifeachd meòrachaidh a rèir na foirmle empirigeach:

ρ = (Zs-Z0) / (Zs + Z0)

San fharsaingeachd, tha an atharrachadh impedance air adhbhrachadh le uèirleadh ceart-cheàrnach eadar 7% -20%, agus mar sin tha an co-èifeachd meòrachaidh as àirde timcheall air 0.1. A bharrachd air an sin, mar a chithear bhon fhigear gu h-ìosal, bidh bacadh na loidhne sgaoilidh ag atharrachadh chun ìre as ìsle taobh a-staigh fad na loidhne W / 2, agus an uairsin a ’tilleadh chun bhacadh àbhaisteach às deidh ùine W / 2. Tha an ùine atharrachaidh impedance gu math goirid, gu tric taobh a-staigh 10ps. Taobh a-staigh, tha atharrachaidhean cho luath agus cho beag cha mhòr gu ìre mhòr airson sgaoileadh chomharran coitcheann.

Tha an tuigse seo aig mòran dhaoine air sreangadh ceart-cheàrnach. Tha iad den bheachd gu bheil am bàrr furasta tonnan electromagnetic a thar-chuir no fhaighinn agus EMI a ghineadh. Is e seo aon de na h-adhbharan a tha mòran dhaoine den bheachd nach urrainnear sreangadh ceart-cheàrnach a stiùireadh. Ach, tha mòran de thoraidhean deuchainn a ’sealltainn nach toir lorgan ceart-cheàrnach EMI follaiseach na loidhnichean dìreach. Is dòcha gu bheil coileanadh ionnstramaid gnàthach agus ìre an deuchainn a ’cuingealachadh cruinneas an deuchainn, ach co-dhiù tha e a’ nochdadh duilgheadas. Tha rèididheachd an uèirleadh ceart-cheàrnach mar-thà nas lugha na mearachd tomhais an ionnstramaid fhèin.

San fharsaingeachd, chan eil an t-slighe cheart-cheàrnach cho uamhasach sa bha e a ’smaoineachadh. Co-dhiù ann an tagraidhean fo GHz, cha mhòr gu bheil buaidhean sam bith leithid comas, meòrachadh, EMI, msaa air an nochdadh ann an deuchainn TDR. Bu chòir innleadairean dealbhaidh PCB àrd-astar fhathast fòcas a chuir air cruth, dealbhadh cumhachd / talmhainn, agus dealbhadh uèirleadh. Tro thuill agus taobhan eile. Gu dearbh, ged nach eil buaidh sreangadh ceart-cheàrnach gu math dona, chan eil sin a ’ciallachadh gun urrainn dhuinn uile sreangadh ceart-cheàrnach a chleachdadh san àm ri teachd. Is e aire gu mion-fhiosrachadh an càileachd bunaiteach a dh ’fheumas a bhith aig gach innleadair math. A bharrachd air an sin, le leasachadh luath air cuairtean didseatach, PCB Leanaidh tricead an t-soidhne a bhios innleadairean a ’giullachd ag àrdachadh. Anns an raon de dhealbhadh RF os cionn 10GHz, dh ’fhaodadh gum bi na ceàrnan beaga ceart sin mar mheadhan duilgheadasan àrd-astar.

2. Slighe eadar-dhealaichte

Tha comharra eadar-dhealaichte (DifferentialSignal) air a chleachdadh barrachd is barrachd ann an dealbhadh cuairt àrd-astar. Bidh an comharra as deatamaiche sa chuairt gu tric air a dhealbhadh le structar eadar-dhealaichte. Dè a tha ga dhèanamh cho mòr-chòrdte? Ciamar a nì thu cinnteach à coileanadh math ann an dealbhadh PCB? Leis an dà cheist sin, thèid sinn air adhart chun ath phàirt den deasbad.

Dè a th ’ann an comharra eadar-dhealaichte? A thaobh neach-lagha, bidh an deireadh dràibhidh a ’cur dà chomharra co-ionann agus inverted, agus tha an deireadh faighinn a’ breithneachadh air an stàit loidsigeach “0” no “1” le bhith a ’dèanamh coimeas eadar an dà bholt. Canar lorgan eadar-dhealaichte ris a ’phaidhir lorgan le comharran diofaraichte.

An coimeas ri comharran comharran aon-chrìochnach àbhaisteach, tha na buannachdan as follaisiche aig comharran eadar-dhealaichte anns na trì taobhan a leanas:

a. Comas làidir an aghaidh eadar-theachd, oir tha an ceangal eadar an dà shlighe eadar-dhealaichte fìor mhath. Nuair a tha fuaim a ’tighinn a-steach bhon taobh a-muigh, cha mhòr nach eil iad ceangailte ris an dà loidhne aig an aon àm, agus chan eil an deireadh faighinn ach a’ gabhail cùram mun eadar-dhealachadh eadar an dà chomharra. Mar sin, faodar an fhuaim modh cumanta taobh a-muigh a chuir dheth gu tur. b. Faodaidh e EMI a chumail fodha gu h-èifeachdach. Air an aon adhbhar, air sgàth polarity mu choinneamh an dà chomharra, faodaidh na raointean electromagnetic a chaidh an rèididheachd leotha a chèile a chuir dheth. Mar as teann an ceangal, is ann as lugha de lùth electromagnetic a thèid a shailleadh don t-saoghal a-muigh. c. Tha suidheachadh an ama cruinn. Leis gu bheil atharrachadh suidse a ’chomharra eadar-dhealachaidh suidhichte aig crois-rathaid an dà chomharra, eu-coltach ris a’ chomharra aon-chrìochnach àbhaisteach, a tha an urra ri bholtaids àrd is ìosal stairsnich, chan eil buaidh cho mòr aig a ’phròiseas agus an teòthachd air, agus is urrainn sin lughdaich mearachd anns an ùine. , Ach cuideachd nas freagarraiche airson cuairtean comharran le neart ìosal. Tha an LVDS mòr-chòrdte gnàthach (lowvoltagedifferentialsignaling) a ’toirt iomradh air an teicneòlas comharran eadar-dhealachaidh beag leudachaidh seo.

Dha innleadairean PCB, is e an dragh as motha ciamar a nì thu cinnteach gum faodar na buannachdan sin a thaobh uèir eadar-dhealaichte a chleachdadh gu h-iomlan ann an uèirleadh fìor. Is dòcha gum bi neach sam bith a bha air a bhith a ’conaltradh ri Layout a’ tuigsinn riatanasan coitcheann sreangadh diofraichte, is e sin, “fad co-ionann agus astar co-ionann”. Tha an aon fhaid gus dèanamh cinnteach gu bheil an dà chomharra eadar-dhealaichte a ’cumail suas polarities mu choinneamh an-còmhnaidh agus a’ lughdachadh a ’phàirt modh cumanta; tha an astar co-ionann sa mhòr-chuid gus dèanamh cinnteach gu bheil na cnapan-starra eadar-dhealaichte aig an dithis cunbhalach agus a ’lughdachadh faileasan. Tha “cho faisg‘ s a ghabhas ”uaireannan mar aon de na riatanasan a thaobh uèir eadar-dhealaichte. Ach chan eil na riaghailtean sin uile air an cleachdadh gus a bhith a ’buntainn gu meacanaigeach, agus tha e coltach nach eil mòran innleadairean fhathast a’ tuigsinn brìgh sgaoileadh chomharran eadar-dhealachaidh àrd-astar.

Tha na leanas a ’cuimseachadh air grunn mhì-thuigse cumanta ann an dealbhadh comharran eadar-dhealaichte PCB.

Mì-thuigse 1: Thathas a ’creidsinn nach fheum an comharra eadar-dhealaichte plèana talmhainn mar shlighe air ais, no gu bheil na comharran eadar-dhealaichte a’ toirt seachad slighe air ais dha chèile. Is e an adhbhar airson a ’mhì-thuigse seo gu bheil iad troimh-chèile le uireasbhuidhean uachdarach, no nach eil an dòigh sgaoilidh chomharran aig astar àrd domhainn gu leòr. Chìthear bho structar a ’chinn a tha a’ faighinn Figear 1-8-15 gu bheil na sruthan emitter de transistors Q3 agus Q4 co-ionann agus mu choinneamh, agus gu bheil na sruthan aca aig an talamh dìreach a ’cur dheth a chèile (I1 = 0), mar sin an tha cuairteachadh diofaraichte coltach ri breaban agus comharran fuaim eile a dh ’fhaodadh a bhith ann air a’ chumhachd agus tha plèanaichean talmhainn neo-mhothachail. Chan eil cuir air ais pàirt den phlèana talmhainn a ’ciallachadh nach bi an cuairteachadh eadar-dhealaichte a’ cleachdadh am plèana iomraidh mar an t-slighe air ais comharra. Gu dearbh, anns an anailis air tilleadh chomharran, tha an dòigh-obrach airson uèirleadh eadar-dhealaichte agus uèirleadh aon-chrìochnach àbhaisteach an aon rud, is e sin, tha comharran àrd-tricead an-còmhnaidh Reflow air feadh an lùb leis an inductance as lugha, is e an eadar-dhealachadh as motha a bharrachd air an sin an ceangal ris an talamh, tha an loidhne eadar-dhealaichte cuideachd a ’ceangal ri chèile. Dè an seòrsa coupling a tha làidir, dè am prìomh shlighe air ais. Tha Figear 1-8-16 na diagram eagarach de sgaoileadh achadh geomagnetic de chomharran aon-chrìochnach agus comharran diofaraichte.

Ann an dealbhadh cuairt PCB, tha an ceangal eadar lorgan diofaraichte mar as trice beag, gu tric dìreach a ’toirt cunntas air 10 gu 20% den cheum coupling, agus tha barrachd a’ ceangal ris an talamh, agus mar sin tha prìomh shlighe tilleadh an t-slighe eadar-dhealaichte fhathast air an talamh. plèana. Nuair a tha am plèana talmhainn neo-leanailteach, bheir an ceangal eadar na comharran eadar-dhealaichte am prìomh shlighe air ais san sgìre às aonais plèana iomraidh, mar a chithear ann am Figear 1-8-17. Ged nach eil buaidh neo-leanailteachd an itealain iomraidh air an t-slighe eadar-dhealaichte cho dona ri buaidh an lorg aon-fhillte àbhaisteach, bidh e fhathast a ’lughdachadh càileachd a’ chomharra eadar-dhealaichte agus ag àrdachadh EMI, a bu chòir a sheachnadh cho mòr ‘s as urrainn . Tha cuid de dhealbhadairean den bheachd gum faodar am plèana iomraidh fon lorg eadar-dhealaichte a thoirt air falbh gus cuid de chomharran modh cumanta ann an sgaoileadh eadar-dhealaichte a chumail fodha. Ach, chan eil an dòigh-obrach seo ion-mhiannaichte ann an teòiridh. Ciamar a chumas tu smachd air a ’chasg? Gun a bhith a ’toirt seachad lùb bacadh talmhainn airson an comharra modh cumanta bidh e do-sheachanta ag adhbhrachadh rèididheachd EMI. Tha an dòigh-obrach seo a ’dèanamh barrachd cron na math.

Mì-thuigse 2: Thathas a ’creidsinn gu bheil cumail suas farsaingeachd co-ionann nas cudromaiche na bhith a’ maidseadh fad loidhne. Ann an cruth PCB fhèin, gu tric chan eil e comasach coinneachadh ri riatanasan dealbhadh eadar-dhealaichte aig an aon àm. Air sgàth gu bheil cuairteachadh prìne, vias, agus àite uèiridh ann, feumar adhbhar maids loidhne a choileanadh tro lùbach ceart, ach feumaidh seo a bhith mar thoradh air nach urrainn cuid de raointean den phaidhir eadar-dhealaichte a bhith co-shìnte. Dè a bu chòir dhuinn a dhèanamh aig an àm seo? Dè an roghainn? Mus tig thu gu co-dhùnaidhean, leig dhuinn sùil a thoirt air na toraidhean atharrais a leanas.

Bho na toraidhean atharrais gu h-àrd, chìthear gu bheil na tonnan ann an Sgeama 1 agus Sgeama 2 cha mhòr co-thuiteamach, is e sin ri ràdh, chan eil ach glè bheag de bhuaidh air adhbhrachadh leis an farsaingeachd neo-ionann. An coimeas ri sin, tha buaidh mì-chothromachadh fad loidhne air an àm mòran nas motha. (Sgeama 3). Bhon sgrùdadh teòiridheach, ged a bheir an farsaingeachd neo-chunbhalach atharrachadh air a ’bhacadh eadar-dhealaichte, seach nach eil an ceangal eadar am paidhir eadar-dhealaichte fhèin cudromach, tha an raon atharrachaidh impedance cuideachd glè bheag, mar as trice taobh a-staigh 10%, nach eil ach co-ionann ri aon bhealaich. . Cha toir an fhaileas a dh ’adhbhraicheas an toll buaidh mhòr air sgaoileadh chomharran. Cho luath ‘s nach bi fad na loidhne a’ maidseadh, a bharrachd air a ’chothromachadh ùine, thèid co-phàirtean modh cumanta a thoirt a-steach don t-siognal eadar-dhealaichte, a lughdaicheas càileachd a’ chomharra agus a ’meudachadh EMI.

Faodar a ràdh gur e an riaghailt as cudromaiche ann an dealbhadh lorgan diofaraichte PCB fad na loidhne maidsidh, agus faodar riaghailtean eile a làimhseachadh gu sùbailte a rèir riatanasan dealbhaidh agus tagraidhean practaigeach.

Mì-thuigse 3: Smaoinich gum feum an uèirleadh eadar-dhealaichte a bhith gu math dlùth. Chan eil a bhith a ’cumail na lorgan eadar-dhealaichte dlùth ach a bhith a’ neartachadh an ceangal aca, a dh ’fhaodadh chan e a-mhàin dìonachd bho fhuaim a leasachadh, ach cuideachd làn fheum a dhèanamh den polarity mu choinneamh an raon magnetach gus casg a chuir air briseadh electromagnetic don t-saoghal a-muigh. Ged a tha an dòigh-obrach seo gu math buannachdail anns a ’mhòr-chuid de chùisean, chan eil e iomlan. Mas urrainn dhuinn dèanamh cinnteach gu bheil iad làn sgiath bho bhith a ’toirt a-steach taobh a-muigh, cha leig sinn a leas càraidean làidir a chleachdadh gus frith-bhacadh a choileanadh. Agus an adhbhar a bhith a ’cuir às do EMI. Ciamar as urrainn dhuinn dèanamh cinnteach à aonranachd math agus dìon air comharran diofraichte? Is e àrdachadh an farsaingeachd le comharran comharran eile aon de na dòighean as bunaitiche. Bidh lùth an raoin electromagnetic a ’lùghdachadh le ceàrnag an astair. San fharsaingeachd, nuair a tha farsaingeachd na loidhne nas àirde na 4 uiread leud na loidhne, tha an eadar-ghearradh eatarra gu math lag. Faodar dearmad a dhèanamh air. A bharrachd air an sin, faodaidh aonaranachd leis an itealan talmhainn àite dìon math a chluich cuideachd. Tha an structar seo air a chleachdadh gu tric ann an dealbhadh PCB pacaid IC àrd-tricead (os cionn 10G). Is e structar CPW a chanar ris, a dh ’fhaodadh dèanamh cinnteach à bacadh eadar-dhealaichte teann. Smachd (2Z0), mar a chithear ann am Figear 1-8-19.

Faodaidh lorgan eadar-dhealaichte ruith ann an diofar shreathan chomharran, ach mar as trice chan eilear a ’moladh an dòigh seo, oir bidh na h-eadar-dhealachaidhean ann am bacadh agus vias air an dèanamh le diofar shreathan a’ sgrios buaidh tar-chuir modh eadar-dhealaichte agus a ’toirt a-steach fuaim modh cumanta. A bharrachd air an sin, mura h-eil an dà shreath a tha faisg air làimh ceangailte gu teann, lughdaichidh e comas an t-slighe eadar-dhealaichte seasamh an aghaidh fuaim, ach mas urrainn dhut astar ceart a chumail bho na lorgan mun cuairt, chan eil crosstalk na dhuilgheadas. Aig triceadan coitcheann (fo GHz), cha bhith EMI na dhroch dhuilgheadas. Tha deuchainnean air sealltainn gu bheil lughdachadh lùth rèididheachd aig astar 500 mils bho lorg diofaraichte air 60 dB a ruighinn aig astar 3 meatairean, a tha gu leòr gus coinneachadh ri inbhe rèididheachd electromagnetic FCC, mar sin chan fheum an dealbhaiche dragh a dhèanamh cuideachd mòran mu dheidhinn neo-fhreagarrachd electromagnetic air adhbhrachadh le dìth ceangal loidhne eadar-dhealaichte.

3. Loidhne serpentine

Tha loidhne nathair na sheòrsa de dhòigh àbhaisteach a thathas a ’cleachdadh gu tric ann an Cruth. Is e am prìomh adhbhar aige an dàil atharrachadh gus coinneachadh ri riatanasan dealbhaidh ùine an t-siostaim. Feumaidh an tuigse seo a bhith aig an dealbhaiche an toiseach: sgriosaidh an loidhne serpentine càileachd nan comharran, atharraichidh e an dàil tar-chuir, agus feuchaidh e ri bhith ga sheachnadh nuair a bhios e a ’sreangadh. Ach, ann an dealbhadh fìor, gus dèanamh cinnteach gu bheil ùine gu leòr aig a ’chomharra, no gus an ùine a tha air a chothromachadh eadar an aon bhuidheann de chomharran a lughdachadh, gu tric feumar an uèir a chuir a dh’aona ghnothach.

Mar sin, dè a ’bhuaidh a th’ aig an loidhne serpentine air sgaoileadh chomharran? Dè bu chòir dhomh aire a thoirt dhomh nuair a tha mi a ’sreangadh? Is e an dà pharamadair as deatamaiche an fhad coupling co-shìnte (Lp) agus an astar coupling (S), mar a chithear ann am Figear 1-8-21. Gu follaiseach, nuair a thèid an comharra a chuir a-mach air lorg serpentine, thèid na sreathan loidhne co-shìnte a cheangal ann am modh eadar-dhealaichte. Mar as lugha an S agus as motha an Lp, is ann as motha an ìre de chàraidean. Dh ’fhaodadh gun adhbhraich e an dàil tar-chuir a lughdachadh, agus tha càileachd nan comharran air a lughdachadh gu mòr air sgàth crosstalk. Faodaidh an uidheamachd iomradh a thoirt air mion-sgrùdadh modh coitcheann agus crosstalk modh eadar-dhealaichte ann an Caibideil 3.

Seo cuid de mholaidhean airson innleadairean Cruth nuair a bhios iad a ’dèiligeadh ri loidhnichean serpentine:

1. Feuch ri astar (S) earrannan loidhne co-shìnte àrdachadh, co-dhiù nas motha na 3H, tha H a ’toirt iomradh air an astar bho rian nan comharran chun phlèana iomraidh. A thaobh layman, tha e airson a dhol timcheall lùb mòr. Cho fad ‘s a tha S mòr gu leòr, faodar a’ bhuaidh càraid a sheachnadh cha mhòr gu tur. 2. Lùghdaich an fhad coupling Lp. Nuair a bhios an dàil Lp dùbailte a ’tighinn faisg air no a’ dol thairis air an ùine àrdachadh chomharran, ruigidh an crosstalk a chaidh a chruthachadh saturation. 3. Tha an dàil tar-chuir comharran air adhbhrachadh leis an loidhne serpentine den Stiall-loidhne no Micro-stiall Leabaichte nas lugha na an Micro-stiall. Ann an teòiridh, cha toir an stiall-loidhne buaidh air an ìre tar-chuir mar thoradh air crosstalk modh eadar-dhealaichte. 4. Airson loidhnichean comharran àrd-astar agus an fheadhainn le riatanasan teannachaidh ùine, feuch gun a bhith a ’cleachdadh loidhnichean serpentine, gu sònraichte ann an sgìrean beaga. 5. Gu tric is urrainn dhut lorgan serpentine a chleachdadh aig ceàrn sam bith, leithid structar C ann am Figear 1-8-20, a dh ’fhaodadh lughdachadh a thoirt dha chèile. 6. Ann an dealbhadh PCB àrd-astar, chan eil an comas sìolaidh no an-aghaidh eadar-aghaidh aig an loidhne serpentine, agus chan urrainn dha ach càileachd nan comharran a lughdachadh, agus mar sin chan eil e air a chleachdadh ach airson maids ùine agus chan eil adhbhar sam bith eile ann. 7. Aig amannan faodaidh tu beachdachadh air slighe shnìomhanach airson lùbach. Tha atharrais a ’sealltainn gu bheil a bhuaidh nas fheàrr na gnàthachadh serpentine àbhaisteach.