In उच्च गति पीसीबी डिजाइन, डिफरेंशियल सिग्नल (डिफरेंशियल सिग्नल) का अनुप्रयोग अधिक से अधिक व्यापक होता जा रहा है, और सर्किट में सबसे महत्वपूर्ण सिग्नल को अक्सर एक डिफरेंशियल स्ट्रक्चर के साथ डिजाइन किया जाता है। ऐसा क्यों है? साधारण सिंगल-एंडेड सिग्नल रूटिंग की तुलना में, डिफरेंशियल सिग्नल में मजबूत एंटी-इंटरफेरेंस क्षमता, ईएमआई के प्रभावी दमन और सटीक टाइमिंग पोजिशनिंग के फायदे हैं।

विभेदक संकेत पीसीबी तारों की आवश्यकताएं

सर्किट बोर्ड पर, अंतर निशान समान लंबाई, समान चौड़ाई, निकटता और समान स्तर की दो पंक्तियाँ होनी चाहिए।

1. समान लंबाई: समान लंबाई का अर्थ है कि दो पंक्तियों की लंबाई यथासंभव लंबी होनी चाहिए, ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि दो अंतर संकेत हर समय विपरीत ध्रुवीयता रखते हैं। सामान्य मोड घटकों को कम करें।

2. समान चौड़ाई और समान दूरी: समान चौड़ाई का मतलब है कि दो संकेतों के निशान की चौड़ाई समान रखी जानी चाहिए, और समान दूरी का मतलब है कि दो तारों के बीच की दूरी स्थिर और समानांतर रखी जानी चाहिए।

3. न्यूनतम प्रतिबाधा परिवर्तन: विभेदक संकेतों के साथ एक पीसीबी डिजाइन करते समय, सबसे महत्वपूर्ण चीजों में से एक आवेदन के लक्ष्य प्रतिबाधा का पता लगाना है, और फिर उसके अनुसार अंतर जोड़ी की योजना बनाना है। इसके अलावा, प्रतिबाधा परिवर्तन को यथासंभव छोटा रखें। अंतर रेखा की प्रतिबाधा ट्रेस चौड़ाई, ट्रेस युग्मन, तांबे की मोटाई और पीसीबी सामग्री और स्टैकअप जैसे कारकों पर निर्भर करती है। जब आप किसी ऐसी चीज से बचने की कोशिश करते हैं जो एक अंतर जोड़ी के प्रतिबाधा को बदलती है, तो उनमें से प्रत्येक पर विचार करें।

पीसीबी डिफरेंशियल सिग्नल डिजाइन में आम गलतफहमियां

गलतफहमी 1: यह माना जाता है कि डिफरेंशियल सिग्नल को रिटर्न पाथ के रूप में ग्राउंड प्लेन की जरूरत नहीं होती है, या यह कि डिफरेंशियल ट्रैस एक दूसरे के लिए रिटर्न पाथ प्रदान करते हैं।

इस गलतफहमी का कारण यह है कि वे सतही घटनाओं से भ्रमित हैं, या हाई-स्पीड सिग्नल ट्रांसमिशन का तंत्र पर्याप्त गहरा नहीं है। डिफरेंशियल सर्किट समान ग्राउंड बाउंस और अन्य शोर संकेतों के प्रति असंवेदनशील होते हैं जो पावर और ग्राउंड प्लेन पर मौजूद हो सकते हैं। ग्राउंड प्लेन के आंशिक रिटर्न कैंसिलेशन का मतलब यह नहीं है कि डिफरेंशियल सर्किट रेफरेंस प्लेन को सिग्नल रिटर्न पाथ के रूप में इस्तेमाल नहीं करता है। वास्तव में, सिग्नल रिटर्न विश्लेषण में, डिफरेंशियल वायरिंग और साधारण सिंगल-एंडेड वायरिंग का तंत्र समान होता है, अर्थात उच्च आवृत्ति वाले सिग्नल हमेशा सबसे छोटे इंडक्शन के साथ लूप के साथ रिफ्लो होते हैं। सबसे बड़ा अंतर यह है कि जमीन पर युग्मन के अलावा, अंतर रेखा में आपसी युग्मन भी होता है। किस प्रकार का युग्मन मजबूत होता है, और कौन सा मुख्य वापसी पथ बन जाता है।

पीसीबी सर्किट डिजाइन में, अंतर निशान के बीच युग्मन आम तौर पर छोटा होता है, अक्सर केवल युग्मन डिग्री के 10-20% के लिए लेखांकन होता है, और जमीन पर युग्मन अधिक होता है, इसलिए अंतर ट्रेस का मुख्य वापसी पथ अभी भी मौजूद है जमीन विमान । जब ग्राउंड प्लेन में एक असंततता होती है, तो बिना रेफरेंस प्लेन के क्षेत्र में डिफरेंशियल ट्रैस के बीच कपलिंग मुख्य रिटर्न पाथ प्रदान करेगा, हालांकि रेफरेंस प्लेन की असंततता का साधारण सिंगल-एंडेड पर डिफरेंशियल ट्रैस पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। निशान यह गंभीर है, लेकिन यह अभी भी अंतर संकेत की गुणवत्ता को कम करेगा और ईएमआई बढ़ाएगा, जिसे जितना संभव हो टाला जाना चाहिए।

इसके अलावा, कुछ डिजाइनरों का मानना ​​​​है कि डिफरेंशियल प्लेन के तहत रेफरेंस प्लेन को डिफरेंशियल ट्रांसमिशन में कॉमन मोड सिग्नल के हिस्से को दबाने के लिए हटाया जा सकता है। हालांकि, सिद्धांत में यह दृष्टिकोण वांछनीय नहीं है। प्रतिबाधा को कैसे नियंत्रित करें? कॉमन-मोड सिग्नल के लिए ग्राउंड प्रतिबाधा लूप प्रदान नहीं करने से अनिवार्य रूप से ईएमआई विकिरण होगा। यह दृष्टिकोण अच्छे से ज्यादा नुकसान करता है।

गलतफहमी 2: ऐसा माना जाता है कि समान दूरी रखना लाइन की लंबाई के मिलान से अधिक महत्वपूर्ण है।

वास्तविक पीसीबी लेआउट में, एक ही समय में अंतर डिजाइन की आवश्यकताओं को पूरा करना अक्सर संभव नहीं होता है। पिन डिस्ट्रीब्यूशन, वायस और वायरिंग स्पेस जैसे कारकों के अस्तित्व के कारण, लाइन लेंथ मैचिंग का उद्देश्य उचित वाइंडिंग के माध्यम से प्राप्त किया जाना चाहिए, लेकिन परिणाम यह होना चाहिए कि डिफरेंशियल पेयर के कुछ क्षेत्र समानांतर नहीं हो सकते। पीसीबी डिफरेंशियल ट्रेस के डिजाइन में सबसे महत्वपूर्ण नियम मिलान लाइन की लंबाई है। अन्य नियमों को डिजाइन आवश्यकताओं और वास्तविक अनुप्रयोगों के अनुसार लचीले ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है।

गलतफहमी 3: सोचें कि डिफरेंशियल वायरिंग बहुत करीब होनी चाहिए।

अंतर के निशान को पास रखना उनके युग्मन को बढ़ाने के अलावा और कुछ नहीं है, जो न केवल शोर के लिए प्रतिरक्षा में सुधार कर सकता है, बल्कि बाहरी दुनिया में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को ऑफसेट करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र की विपरीत ध्रुवता का भी पूरा उपयोग कर सकता है। हालांकि यह तरीका ज्यादातर मामलों में बहुत फायदेमंद होता है, लेकिन यह निरपेक्ष नहीं है। यदि हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि वे बाहरी हस्तक्षेप से पूरी तरह से सुरक्षित हैं, तो हमें विरोधी हस्तक्षेप प्राप्त करने के लिए मजबूत युग्मन का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है। और ईएमआई को दबाने का मकसद।

हम अंतर के निशान के अच्छे अलगाव और परिरक्षण को कैसे सुनिश्चित कर सकते हैं? अन्य सिग्नल ट्रेस के साथ रिक्ति बढ़ाना सबसे बुनियादी तरीकों में से एक है। दूरी के वर्ग के साथ विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा घटती जाती है। आम तौर पर, जब लाइन स्पेसिंग लाइन की चौड़ाई के 4 गुना से अधिक हो जाती है, तो उनके बीच का इंटरफेरेंस बेहद कमजोर होता है। नजरअंदाज किया जा सकता है।