Layout yana ɗaya daga cikin mahimman ƙwarewar aiki don injiniyoyin ƙirar PCB. Ingancin wiring zai shafi aikin gabaɗayan tsarin kai tsaye. Yawancin ka’idojin ƙira masu sauri dole ne a aiwatar da su kuma a tabbatar da su ta hanyar Layout. Ana iya ganin cewa wiring yana da matukar muhimmanci a ciki PCB mai sauri zane. Masu biyowa za su bincika haƙiƙanin wasu yanayi waɗanda ƙila za a iya fuskanta a ainihin wayoyi, kuma su ba da wasu ingantattun dabarun tafiyarwa.

An yi bayaninsa ne ta fuskoki uku: Wayar da aka haɗa ta kusurwar dama, wayoyi daban-daban, da na’urorin macizai.

1. Hanyar kai tsaye ta kusurwa

Wayar-hannun-daidaita gabaɗaya yanayi ne da ke buƙatar a nisantar da shi gwargwadon yuwuwar yin amfani da wayar PCB, kuma kusan ya zama ɗaya daga cikin ma’auni don auna ingancin wayar. To yaya tasirin wayoyi na kusurwar dama za su yi kan watsa sigina? A ka’ida, kewayawa na kusurwar dama zai canza nisa na layin watsawa, yana haifar da katsewa a cikin impedance. A gaskiya ma, ba kawai hanyar kai tsaye ta kusurwa ba, amma har ma sasanninta da madaidaicin kusurwa na iya haifar da canje-canje na impedance.

Tasirin kewayawa na kusurwar dama akan siginar yana nunawa ta fuskoki uku:

Ɗayan shi ne cewa kusurwa na iya zama daidai da nauyin capacitive a kan layin watsawa, wanda ke jinkirta lokacin tashi; na biyu shi ne cewa dakatarwar impedance zai haifar da tunanin sigina; na uku shine EMI da aka samar ta hanyar kusurwar dama.

Ana iya ƙididdige ƙarfin ƙarfin parasitic ta hanyar kusurwar dama ta layin watsa ta hanyar dabara mai zuwa:

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

A cikin dabarar da ke sama, C tana nufin daidai ƙarfin kusurwa (raka’a: pF), W yana nufin faɗin alamar (raka’a: inch), εr yana nufin madaidaicin dielectric na matsakaici, kuma Z0 shine haɓakar halayen halayen. na layin watsa labarai. Misali, don layin watsa 4Mils 50 ohm (εr shine 4.3), ƙarfin da aka kawo ta kusurwar dama shine kusan 0.0101pF, sa’an nan kuma ana iya ƙididdige canjin lokacin tashi da wannan ya haifar:

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

Ana iya gani ta hanyar ƙididdigewa cewa tasirin ƙarfin da aka kawo ta hanyar kusurwar dama yana da ƙananan ƙananan.

Yayin da nisa na layin madaidaicin kusurwar dama ya karu, rashin ƙarfi a wurin zai ragu, don haka wani abin da ke nuna alamar sigina zai faru. Za mu iya ƙididdige madaidaicin impedance bayan faɗin layin ya ƙaru bisa ga dabarar lissafin impedance da aka ambata a cikin babin layin watsawa, sa’an nan kuma ƙididdige ƙididdige ƙididdiga bisa ga ƙayyadaddun dabara:

ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0)

Gabaɗaya, canjin impedance da ke haifar da wayoyi na kusurwar dama yana tsakanin 7% -20%, don haka matsakaicin ƙididdigar tunani shine kusan 0.1. Bugu da ƙari, kamar yadda ake iya gani daga hoton da ke ƙasa, rashin daidaituwa na layin watsawa ya canza zuwa mafi ƙanƙanta a cikin tsawon layin W / 2, sa’an nan kuma ya dawo zuwa ga al’ada na al’ada bayan lokacin W / 2. Duk lokacin canjin impedance gajere ne, galibi a cikin 10ps. A ciki, irin waɗannan canje-canje masu sauri da ƙanana kusan ba su da kyau don watsa siginar gabaɗaya.

Mutane da yawa suna da wannan fahimtar wayoyi na kusurwar dama. Suna tunanin cewa tip ɗin yana da sauƙi don aikawa ko karɓar igiyoyin lantarki da kuma haifar da EMI. Wannan ya zama daya daga cikin dalilan da ya sa mutane da yawa ke tunanin cewa ba za a iya yin amfani da wayar ta kusurwar dama ba. Duk da haka, yawancin sakamakon gwaji na ainihi ya nuna cewa alamun kusurwar dama ba za su samar da EMI a fili fiye da layi ba. Wataƙila aikin kayan aiki na yanzu da matakin gwaji sun taƙaita daidaiton gwajin, amma aƙalla yana kwatanta matsala. Radiyoyin wayoyi masu kusurwar dama sun riga sun yi ƙasa da kuskuren ma’auni na kayan aikin kanta.

Gabaɗaya, ƙwanƙwasa kusurwar dama ba ta da muni kamar yadda ake zato. Aƙalla a cikin aikace-aikacen da ke ƙasa da GHz, duk wani tasiri kamar capacitance, tunani, EMI, da dai sauransu ba a bayyana su ba a gwajin TDR. Injiniyoyin ƙira na PCB masu sauri ya kamata su mai da hankali kan shimfidar wuri, ƙirar wuta/ƙasa, da ƙirar wayoyi. Ta hanyar ramuka da sauran fannoni. Tabbas, ko da yake tasirin wayoyi na kusurwar dama ba abu ne mai tsanani ba, amma ba yana nufin cewa dukkaninmu za mu iya amfani da na’ura mai dacewa a nan gaba ba. Hankali ga daki-daki shine ainihin ingancin da kowane injiniya mai kyau dole ne ya kasance yana da shi. Bugu da ƙari, tare da saurin haɓakar da’irori na dijital, PCB Mitar siginar da injiniyoyi ke sarrafa zai ci gaba da ƙaruwa. A cikin filin ƙirar RF sama da 10GHz, waɗannan ƙananan kusurwoyi na dama na iya zama abin da aka fi mayar da hankali ga matsalolin masu sauri.

2. Daban-daban kwatance

Sigina daban-daban (Signal Differential) ana ƙara yin amfani da shi sosai a ƙirar da’ira mai sauri. Mafi mahimmancin sigina a cikin kewayawa sau da yawa ana tsara shi tare da tsari na daban. Me ya sa ya shahara haka? Yadda za a tabbatar da kyakkyawan aiki a cikin ƙirar PCB? Da waɗannan tambayoyi biyu, za mu ci gaba zuwa kashi na gaba na tattaunawar.

Menene siginar banbanta? A cikin sharuddan layman, ƙarshen tuƙi yana aika sigina guda biyu daidai da jujjuyawar, kuma ƙarshen karɓa yana yin hukunci akan yanayin “0” ko “1” ta hanyar kwatanta bambanci tsakanin ƙarfin biyun. Biyu daga cikin alamun da ke ɗauke da sigina daban ana kiran su alamun banbance-banbance.

Idan aka kwatanta da sawun sigina mai ƙarewa ɗaya na yau da kullun, sigina daban-daban suna da fa’idodi masu fa’ida a cikin abubuwa uku masu zuwa:

a. Ƙarfin ƙarfin tsangwama mai ƙarfi, saboda haɗin kai tsakanin alamomin bambance-bambancen guda biyu yana da kyau sosai. Lokacin da akwai tsangwama amo daga waje, an kusan haɗa su zuwa layi biyu a lokaci guda, kuma ƙarshen karɓar kawai yana kula da bambanci tsakanin siginar biyu. Don haka, ana iya soke hayaniyar gama gari na waje gaba ɗaya. b. Yana iya danne EMI yadda ya kamata. Saboda wannan dalili, saboda sabanin polarity na sigina biyu, filayen lantarki da ke haskakawa da su na iya soke juna. Ƙarfin haɗin haɗin gwiwa, ƙarancin ƙarfin lantarki yana fitowa zuwa duniyar waje. c. Matsayin lokaci daidai ne. Saboda canjin canjin siginar bambancin yana cikin mahadar siginar guda biyu, sabanin siginar gama gari na yau da kullun, wanda ya dogara da babban siginar ƙararrawa don tantancewa, tsari da zafin jiki ba shi da tasiri sosai, wanda zai iya yin tasiri. rage kuskure a cikin lokaci. , Amma kuma ya fi dacewa da ƙananan siginar sigina. Shahararriyar LVDS na yanzu (lowvoltagedifferentialsignaling) tana nufin wannan ƙaramar fasahar siginar ƙaramar girma.

Ga injiniyoyin PCB, abin da ya fi damuwa shi ne yadda za a tabbatar da cewa ana iya amfani da waɗannan fa’idodin na wayoyi daban-daban a cikin ainihin wayoyi. Wataƙila duk wanda ya taɓa hulɗa da Layout zai fahimci gabaɗayan buƙatun wayoyi daban-daban, wato, “daidai tsayi da nisa daidai”. Tsawon daidai yake shine don tabbatar da cewa siginar bambance-bambancen guda biyu suna kula da kishiyar polarities a kowane lokaci kuma rage ɓangaren yanayin gama gari; daidaitaccen nisa shine yafi don tabbatar da cewa bambance-bambancen impedances na biyu sun kasance daidai da rage tunani. “Kamar yadda zai yiwu” wani lokaci yana ɗaya daga cikin buƙatun wayoyi daban-daban. Amma duk waɗannan ƙa’idodin ba a amfani da su don amfani da injiniyoyi, kuma yawancin injiniyoyi da alama har yanzu ba su fahimci ainihin isar da sigina mai saurin gudu ba.

Mai zuwa yana mai da hankali kan rashin fahimtar juna da yawa a ƙirar siginar PCB daban-daban.

Rashin fahimta 1: An yi imanin cewa siginar banbanta baya buƙatar jirgin sama a matsayin hanyar dawowa, ko kuma cewa bambance-bambancen suna ba da hanyar dawowa ga juna. Dalilin wannan rashin fahimta shi ne, an ruɗe su da abubuwan da ba a sani ba, ko kuma tsarin watsa sigina mai sauri bai isa ba. Ana iya gani daga tsarin ƙarshen karɓan hoto na 1-8-15 cewa fiɗaɗɗen emitter na transistor Q3 da Q4 daidai suke kuma akasin haka, kuma igiyoyinsu a ƙasa suna soke juna daidai (I1=0), don haka Bambance-bambancen kewayawa iri ɗaya ne na bounces da sauran siginonin amo waɗanda ka iya wanzuwa akan wuta da jiragen ƙasa ba su da hankali. Sake dawo da wani ɓangare na jirgin ƙasa baya nufin cewa bambancin kewayawa baya amfani da jirgin sama azaman hanyar dawowar sigina. A gaskiya ma, a cikin nazarin dawowar siginar, tsarin na’ura mai ban sha’awa da kuma na’ura na yau da kullum na yau da kullum iri ɗaya ne, wato, sigina masu girma a koyaushe suna Reflow tare da madauki tare da mafi ƙarancin inductance, babban bambanci shine ban da haka. haɗakarwa zuwa ƙasa, layin banbanta kuma yana da haɗin gwiwar juna. Wani nau’in haɗin kai yana da ƙarfi, wanda ya zama babban hanyar dawowa. Hoto 1-8-16 zane ne na tsararraki na rarraba filin geomagnetic na sigina masu ƙarewa guda ɗaya da sigina daban-daban.

A cikin tsarin da’ira na PCB, haɗin kai tsakanin alamun bambance-bambancen gabaɗaya kaɗan ne, galibi kawai ana lissafin 10 zuwa 20% na digiri na haɗin gwiwa, kuma ƙari shine haɗakarwa zuwa ƙasa, don haka babban hanyar dawowar alamar bambancin har yanzu tana nan akan ƙasa. jirgin sama . Lokacin da jirgin ƙasa ya ƙare, haɗin kai tsakanin alamomin bambance-bambancen zai ba da babbar hanyar dawowa a cikin yanki ba tare da jirgin sama ba, kamar yadda aka nuna a cikin Hoto 1-8-17. Ko da yake tasirin katsewar jirgin sama a kan alamar bambance-bambance ba shi da mahimmanci kamar yadda na yau da kullun na yau da kullun na yau da kullun, har yanzu zai rage ingancin siginar bambance-bambancen kuma ƙara EMI, wanda ya kamata a kauce masa gwargwadon yiwuwa. . Wasu masu zanen kaya sun yi imanin cewa za a iya cire jirgin da ke ƙarƙashin alamar bambance-bambancen don murkushe wasu siginonin yanayin gama gari a cikin watsa bambanci. Duk da haka, wannan hanya ba a so a ka’idar. Yadda za a sarrafa impedance? Rashin samar da madauki na ƙasa don siginar yanayin gama gari ba makawa zai haifar da radiation na EMI. Wannan hanya tana da cutarwa fiye da kyau.

Rashin fahimta 2: An yi imani cewa kiyaye tazarar daidai ya fi mahimmanci fiye da daidaita tsayin layi. A cikin ainihin shimfidar PCB, sau da yawa ba zai yiwu a cika buƙatun ƙirar ƙira a lokaci guda ba. Saboda kasancewar rarraba fil, vias, da sararin wayoyi, dole ne a cimma manufar daidaita tsayin layin ta hanyar iskar da ta dace, amma sakamakon dole ne ya zama cewa wasu wuraren banbancen biyu ba za su iya zama daidai ba. Me ya kamata mu yi a wannan lokacin? Wane zabi? Kafin zana ƙarshe, bari mu dubi sakamakon kwaikwayo masu zuwa.

Daga sakamakon kwaikwayar da ke sama, za a iya ganin cewa tsarin raƙuman ruwa na Tsari na 1 da na 2 sun kusan yi daidai, wato tasirin da rashin daidaiton tazara ke haifarwa ba shi da yawa. A kwatanta, tasirin rashin daidaituwa na tsawon layin akan lokaci ya fi girma. (Tsarin 3). Daga nazarin ka’idar, ko da yake rashin daidaiton tazara zai haifar da bambanci daban-daban don canzawa, saboda haɗin kai tsakanin nau’i-nau’i daban-daban ba shi da mahimmanci, madaidaicin canjin yanayin yana da ƙananan ƙananan, yawanci a cikin 10%, wanda yake daidai da wucewa ɗaya kawai. . Tunani da rami ya haifar ba zai yi tasiri sosai akan watsa siginar ba. Da zarar tsayin layin bai dace ba, ban da ɓata lokaci, ana gabatar da abubuwan gama gari a cikin siginar banbanta, wanda ke rage ingancin siginar kuma yana ƙara EMI.

Ana iya cewa mafi mahimmancin ƙa’ida a cikin ƙirar PCB bambance-bambancen burbushi shine tsayin layin da ya dace, kuma ana iya sarrafa sauran ƙa’idodi bisa ga buƙatun ƙira da aikace-aikace masu amfani.

Rashin fahimta 3: Yi tunanin cewa bambancin wayoyi dole ne ya kasance kusa sosai. Tsayawa bambance-bambancen burbushi kusa ba komai bane illa haɓaka haɗin gwiwar su, wanda ba wai kawai inganta rigakafi ga hayaniya ba ne, amma kuma yin cikakken amfani da akasin polarity na filin maganadisu don kashe kutse na lantarki zuwa duniyar waje. Kodayake wannan hanyar tana da fa’ida sosai a mafi yawan lokuta, ba cikakke ba ce. Idan za mu iya tabbatar da cewa an kare su gaba ɗaya daga tsoma baki na waje, to ba ma buƙatar yin amfani da haɗin gwiwa mai ƙarfi don cimma nasarar tsangwama. Da kuma manufar danne EMI. Ta yaya za mu iya tabbatar da keɓantawa mai kyau da garkuwar alamomi daban? Ƙara tazara tare da sauran alamun sigina yana ɗaya daga cikin manyan hanyoyin. Ƙarfin filin lantarki yana raguwa tare da murabba’in nisa. Gabaɗaya, lokacin da tazarar layin ya wuce faɗin layin sau 4, tsangwama a tsakanin su yana da rauni sosai. Ana iya yin watsi da su. Bugu da ƙari, keɓewa ta jirgin ƙasa kuma yana iya taka rawar kariya mai kyau. Ana amfani da wannan tsarin sau da yawa a cikin ƙira mai girma (sama da 10G) IC fakitin PCB. Ana kiransa tsarin CPW, wanda zai iya tabbatar da tsayayyen impedance. Sarrafa (2Z0), kamar yadda aka nuna a hoto 1-8-19.

Har ila yau, alamun bambance-bambance na iya gudana a cikin siginar sigina daban-daban, amma wannan hanya ba a ba da shawarar ba, saboda bambance-bambance a cikin impedance da vias da aka samar ta hanyar yadudduka daban-daban zai lalata tasirin watsa yanayin banbanta da gabatar da amo na gama gari. Bugu da ƙari, idan ba a haɗa nau’i biyu na kusa da su ba, zai rage ikon bambancin ra’ayi don tsayayya da hayaniya, amma idan za ku iya kula da nisa mai kyau daga abubuwan da ke kewaye da su, crosstalk ba matsala ba ne. A mitoci na gaba ɗaya (ƙasa da GHz), EMI ba zai zama babbar matsala ba. Gwaje-gwaje sun nuna cewa raguwar makamashin da ke haskakawa a nesa na mil 500 daga wata alama ta banbanta ya kai 60 dB a nesa na mita 3, wanda ya isa ya dace da ma’aunin hasken lantarki na FCC, don haka mai zanen ba dole ba ne ya damu kuma. da yawa game da rashin daidaituwa na lantarki wanda ya haifar da rashin isassun layin haɗin gwiwa.

3. Layin maciji

Layin maciji wani nau’in hanyar zagayawa ne da ake amfani da shi a Layout. Babban manufarsa shine daidaita jinkirin don biyan buƙatun ƙirar tsarin lokaci. Dole ne mai zane ya fara samun wannan fahimtar: layin macijin zai lalata siginar siginar, canza jinkirin watsawa, kuma yayi ƙoƙari ya guje wa amfani da shi lokacin yin waya. Duk da haka, a cikin ainihin ƙira, don tabbatar da cewa siginar yana da isasshen lokacin riƙewa, ko don rage lokacin da aka biya tsakanin rukuni ɗaya na sigina, sau da yawa ya zama dole a yi amfani da wayar da gangan.

Don haka, wane tasiri layin maciji ke da shi akan watsa sigina? Menene ya kamata in kula da lokacin yin waya? Mafi mahimmancin sigogi guda biyu sune tsayin haɗin haɗin gwiwa (Lp) da nisan haɗakarwa (S), kamar yadda aka nuna a hoto 1-8-21. A bayyane yake, lokacin da aka watsa siginar akan sawun maciji, sassan layi na layi daya za a haɗa su cikin yanayin banbanta. Karamin S da girman Lp, mafi girman matakin haɗin gwiwa. Yana iya haifar da raguwar jinkirin watsawa, kuma ingancin siginar yana raguwa sosai saboda yin magana. Tsarin na iya komawa zuwa nazarin yanayin gama-gari da bambance-bambance a cikin Babi na 3.

Wadannan wasu shawarwari ne ga injiniyoyin Layout lokacin da suke mu’amala da layin maciji:

1. Gwada ƙara nisa (S) na sassan layi ɗaya, aƙalla mafi girma fiye da 3H, H yana nufin nisa daga alamar siginar zuwa jirgin sama. A cikin sharuddan layman, shine ya zagaya babban lanƙwasa. Muddin S ya isa girma, za a iya kusan kaucewa tasirin haɗin gwiwar juna gaba ɗaya. 2. Rage tsayin haɗin gwiwa Lp. Lokacin da jinkirin Lp biyu ya gabato ko ya wuce lokacin tashin sigina, jigon magana da aka samar zai kai ga daidaito. 3. Jinkirin watsa siginar da layin serpentine na Strip-Line ko Embedded Micro-strip ya yi ƙasa da na Micro-strip. A ka’idar, layin tsiri ba zai shafi adadin watsawa ba saboda bambancin yanayin tsaka-tsakin. 4. Don layukan sigina masu sauri da waɗanda ke da ƙayyadaddun buƙatun lokaci, yi ƙoƙarin kada ku yi amfani da layin maciji, musamman a cikin ƙananan yankuna. 5. Sau da yawa zaka iya amfani da alamun macizai a kowane kusurwa, kamar tsarin C a cikin Hoto 1-8-20, wanda zai iya rage haɗin gwiwar juna yadda ya kamata. 6. A cikin ƙirar PCB mai sauri, layin serpentine ba shi da abin da ake kira tacewa ko ikon tsangwama, kuma yana iya rage ƙimar siginar kawai, don haka ana amfani dashi kawai don daidaitawar lokaci kuma ba shi da wata manufa. 7. Wani lokaci za ka iya la’akari karkace routing for winding. Kwaikwayo yana nuna cewa tasirinsa ya fi na al’ada serpentine routing.