In nagy sebességű NYÁK tervezése során a differenciáljel (DIFferencial Signal) alkalmazása egyre kiterjedtebbé válik, és az áramkör legkritikusabb jelét gyakran differenciálszerkezettel tervezik. Miért van így? A hagyományos egyvégű jelútválasztással összehasonlítva a differenciáljelek előnye az erős interferencia-ellenes képesség, az EMI hatékony elnyomása és a pontos időzítés.

Differenciáljel PCB vezetékezési követelmények

Az áramköri lapon a differenciálnyomoknak két egyenlő hosszúságú, azonos szélességű, közeli és azonos szinten lévő vonalnak kell lennie.

1. Egyenlő hosszúság: Az egyenlő hosszúság azt jelenti, hogy a két vonal hosszának a lehető leghosszabbnak kell lennie annak érdekében, hogy a két differenciáljel mindig ellentétes polaritású legyen. Csökkentse a közös módú összetevőket.

2. Egyenlő szélesség és egyenlő távolság: Az egyenlő szélesség azt jelenti, hogy a két jel nyomvonalának szélességét azonosan kell tartani, az egyenlő távolság pedig azt, hogy a két vezeték közötti távolság állandó és párhuzamos legyen.

3. Minimális impedancia változás: A differenciáljelekkel rendelkező NYÁK tervezésénél az egyik legfontosabb dolog az alkalmazás célimpedanciájának kiderítése, majd ennek megfelelően a differenciálpár tervezése. Ezenkívül az impedancia változást tartsa a lehető legkisebbre. A differenciálvonal impedanciája olyan tényezőktől függ, mint a nyomvonal szélessége, a nyomvonal csatolása, a réz vastagsága, valamint a nyomtatott áramköri lap anyaga és felépítése. Amikor megpróbálja elkerülni bármit, ami megváltoztatja egy differenciálpár impedanciáját, vegye figyelembe mindegyiket.

Gyakori félreértések a PCB differenciáljel tervezésében

1. félreértés: Úgy gondolják, hogy a differenciáljelnek nincs szüksége alapsíkra visszatérő útként, vagy a differenciálnyomok visszatérő utat biztosítanak egymásnak.

Ennek a félreértésnek az az oka, hogy felületes jelenségek zavarják meg őket, vagy a nagysebességű jelátvitel mechanizmusa nem elég mély. A differenciáláramkörök érzéketlenek a hasonló földpattanásokra és egyéb zajjelekre, amelyek a táp- és a földsíkon előfordulhatnak. Az alapsík részleges visszatérési törlése nem jelenti azt, hogy a differenciáláramkör nem használja a referenciasíkot a jel visszatérési útjaként. Valójában a jelvisszaadási elemzésben a differenciálvezetékek és a közönséges egyvégű huzalozás mechanizmusa megegyezik, vagyis a nagyfrekvenciás jelek mindig a legkisebb induktivitású hurok mentén áramlanak vissza. A legnagyobb különbség az, hogy a talajhoz való csatoláson kívül a differenciálvezetéknek is van kölcsönös csatolása. Melyik kapcsolás erős, és melyik lesz a fő visszatérési út.

A NYÁK-áramkör tervezésénél a differenciálnyomok közötti csatolás általában kicsi, gyakran csak a csatolási fok 10-20%-át teszi ki, és több a földhöz való csatolás, így a differenciálnyom fő visszatérési útja továbbra is a talajon létezik. repülőgép . Ha az alapsíkban folytonossági hiány van, a referenciasík nélküli területen a differenciálnyomok közötti csatolás biztosítja a fő visszatérési utat, bár a referenciasík folytonossági hiánya nincs hatással a közönséges egyvégű differenciálnyomokra. nyomok Ez komoly, de így is rontja a differenciáljel minőségét és növeli az EMI-t, amit lehetőleg kerülni kell.

Ezen túlmenően egyes tervezők úgy vélik, hogy a differenciálnyom alatti referenciasíkot el lehet távolítani, hogy elnyomja a közös módusú jel egy részét a differenciális átvitelben. Ez a megközelítés azonban elméletben nem kívánatos. Hogyan lehet szabályozni az impedanciát? Ha nem biztosít földimpedancia hurkot a közös módú jelhez, az elkerülhetetlenül EMI-sugárzást okoz. Ez a megközelítés többet árt, mint használ.

2. félreértés: Úgy gondolják, hogy az egyenlő távolság megtartása fontosabb, mint a vonalhosszúság egyeztetése.

A tényleges NYÁK-elrendezésben gyakran nem lehet egyszerre teljesíteni a differenciáltervezés követelményeit. Az olyan tényezők megléte miatt, mint a tűelosztás, átmenetek és vezetékezési hely, a vonalhossz-illesztés célját megfelelő tekercseléssel kell elérni, de ennek az kell lennie, hogy a differenciálpár egyes területei nem lehetnek párhuzamosak. A PCB differenciálnyomok tervezésénél a legfontosabb szabály az illeszkedő vonalhossz. Más szabályok rugalmasan kezelhetők a tervezési követelményeknek és a tényleges alkalmazásoknak megfelelően.

3. félreértés: Gondoljon arra, hogy a differenciálvezetéknek nagyon közel kell lennie.

A differenciálnyomok közel tartása nem más, mint a csatolásuk javítása, ami nemcsak a zaj elleni védelem javítását, hanem a mágneses tér ellentétes polaritásának teljes kihasználását is jelenti a külvilág elektromágneses interferenciájának ellensúlyozására. Bár ez a megközelítés a legtöbb esetben nagyon előnyös, nem abszolút. Ha biztosítani tudjuk, hogy teljesen védve legyenek a külső interferencia ellen, akkor nem kell erős csatolást alkalmaznunk az interferencia elleni küzdelemhez. És az EMI elnyomásának célja.

Hogyan biztosíthatjuk a differenciálnyomok jó szigetelését és árnyékolását? A távolság növelése más jelnyomokkal az egyik legalapvetőbb módszer. Az elektromágneses tér energiája a távolság négyzetével csökken. Általában, ha a sortávolság meghaladja a sorszélesség 4-szeresét, a köztük lévő interferencia rendkívül gyenge. Figyelmen kívül hagyható.