Layout is one of the most basic work skills of PCB hönnun verkfræðingur. Gæði raflögn munu hafa bein áhrif á afköst alls kerfisins, flest háhraða hönnunarkenninguna verður að lokum að veruleika og sannreyna með uppsetningu, svo það sést að raflögn er mikilvæg í háhraða PCB hönnun. Eftirfarandi verður með hliðsjón af raunverulegum raflögnum sem kunna að lenda í sumum aðstæðum, greiningu á skynsemi þess og gefa betri hagræðingarstefnu. Mainly from the right Angle line, difference line, snake line and so on three aspects to elaborate.

1. Rétthyrnd go lína

Almennt er þörf á rétthyrndum raflögnum til að forðast aðstæður í PCB raflögnum og er næstum orðinn einn af stöðlum til að mæla gæði raflögn, svo hversu mikil áhrif munu rétthyrndar raflagnir hafa á merkjasendinguna? In principle, right-angle wiring will change the line width of the transmission line, resulting in impedance discontinuity. Í raun getur ekki aðeins hægri hornlína, tonnhorn, bráð hornlína valdið viðnámbreytingum.

Áhrif rétthyrndrar stillingar á merki endurspeglast aðallega í þremur þáttum: Í fyrsta lagi getur hornið jafngilt rýmilegu álagi á flutningslínuna og hægt á hækkunartíma; Second, impedance discontinuity will cause signal reflection; Third, EMI generated by the right Angle tip.

Hægt er að reikna sníkjudrif sem stafar af hægra horni flutningsleiðarinnar með eftirfarandi reynslusöguformúlu:

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

Í ofangreindri formúlu, C vísar til jafngildrar rýmd í horninu (pF), W vísar til breiddar línunnar (tommu), ε R vísar til dielectric fasta miðilsins og Z0 er einkennandi viðnám sendingarinnar línu. Til dæmis, fyrir 4Mils 50 ohm flutningslínu (εr 4.3), er rými hægra horns um 0.0101pF og hægt er að áætla breytingu hækkunartíma:

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

Það má sjá af útreikningnum að rýmdaráhrifin sem myndast með rétthyrndum raflögnum eru afar lítil.

Þegar línubreidd hornlínu eykst mun viðnám á þessum tímapunkti minnka, þannig að það verður ákveðið merki um endurspeglun merkis. Við getum reiknað út samsvarandi viðnám eftir að línubreiddin eykst í samræmi við viðnámsreikningsformúlu sem nefnd er í kafla flutningsleiða og reiknar síðan endurspeglunarstuðulinn í samræmi við reynslusöguformúluna: ρ = (Zs-Z0)/(Zs+Z0), almenn rétthyrnd raflögn sem leiðir til að viðnám breytist á milli 7%-20%, þannig að hámarks endurspeglunarstuðull er um 0.1. Þar að auki, eins og sjá má af myndinni hér að neðan, breytist viðnám við flutningslínu í lágmarki innan lengdar W/2 línu og fer síðan aftur í venjulegan viðnám eftir W/2 tíma. Tíminn fyrir alla viðnámbreytinguna er mjög stuttur, venjulega innan 10 sekúndna. Svo hröð og lítil breyting er nánast hverfandi fyrir almenna merkjasendinguna.

Margir hafa svo mikinn skilning á leiðréttingu á hornhorni og trúa því að þjórfé sé auðvelt að senda frá sér eða taka á móti rafsegulbylgjum og framleiða EMI, sem hefur orðið ein af ástæðunum fyrir því að margir halda að hornhagleiðing sé ekki möguleg. Hins vegar sýna margar hagnýtar prófunarniðurstöður að hornrétt lína framleiðir ekki mikið EMI en beina línu. Kannski takmarkar núverandi afköst tækisins og prófunarstig nákvæmni prófunarinnar, en að minnsta kosti sýnir það að geislun hornréttrar línu er minni en mæliskekkja tækisins sjálfs. In general, right-angle alignment is not as terrible as it might seem. At least in applications below GHz, any effects such as capacitance, reflection, EMI, etc. are almost not reflected in TDR tests. The design engineer of high-speed PCB should focus on layout, power/ground design, wiring design, perforation, etc. Þrátt fyrir að áhrif rétthyrndrar snúrulínu séu auðvitað ekki mjög alvarleg, en það er ekki þar með sagt að við getum gengið rétt hornlínu, þá er athygli á smáatriðum nauðsynleg gæði allra góðra verkfræðinga og með hraðri þróun stafrænna hringrásar , PCB verkfræðingar vinna úr merkitíðni mun einnig halda áfram að bæta sig í meira en 10 GHZ RF hönnunarreit, Þessi litlu horn horn geta orðið þungamiðjan í háhraða vandamálum.

2. Mismunur á

DifferenTIal Signal er mikið notað í háhraða hringrásarhönnun. Mikilvægasta merki í hringrás er hönnun DifferenTIal merki. Hvernig á að tryggja góðan árangur í PCB hönnun? Með þessar tvær spurningar í huga höldum við áfram í næsta hluta umræðunnar.

What is a differential signal? In plain English, the driver sends two equivalent and inverting signals, and the receiver compares the difference between the two voltages to determine whether the logical state is “0” or “1”. Vírparið sem ber mismunamerki kallast mismunadrengir.

Í samanburði við venjulega einbreiða merkisleið hefur mismunamerki augljósustu kosti í eftirfarandi þremur þáttum:

A. Sterk truflunarhæfni, vegna þess að tengingin milli tveggja mismunalína er mjög góð, þegar hávaðatruflanir eru, eru þær næstum tengdar tveimur línum samtímis og móttakaranum er aðeins annt um muninn á merkjunum tveimur, þannig að hægt er að hætta alveg við ytri common-mode hávaða.

B. Það getur í raun bæla EMI. Á sama hátt, vegna þess að tvö merki eru með gagnstæða skautun, getur rafsegulsviðið sem geislað er af þeim hætt við hvert annað. Því nær sem tengingin er, því minni rafsegulsvið losnar til umheimsins.

C. Staðsetning tímasetningar er nákvæm. Þar sem skiptibreyting mismunamerkja er staðsett á gatnamótum tveggja merkja, ólíkt algengum einhliða merkjum sem eru metin af hári og lágri þröskuldspennu, hefur það minni áhrif á ferli og hitastig, sem getur dregið úr tímaskekkjum og er hentugri fyrir hringrásir með litla amplitude merki. LVDS (low voltage differenTIalsignaling) vísar til þessarar litlu amplitude mismunamerkjatækni.

Fyrir PCB verkfræðinga er mikilvægasta áhyggjuefnið hvernig hægt er að tryggja að hægt sé að fullnýta þessa kosti mismununarleiðar í raunverulegri leið. Perhaps as long as it is in contact with Layout people will understand the general requirements of differential routing, that is “equal length, equal distance”. Isometric er að tryggja að mismunamerkin tvö haldi alltaf gagnstæða skautun, dragi úr sameiginlega hamhlutanum; Ísómetrískt er aðallega til að tryggja sama mismunaviðnám, draga úr endurspeglun. “As close as possible” is sometimes one of the requirements for differential routing. En engum af þessum reglum er ætlað að beita vélrænt og margir verkfræðingar virðast ekki skilja eðli háhraða mismunamerkja. Eftirfarandi leggur áherslu á nokkur algeng mistök í hönnun PCB mismunamerkis.

Ranghugmynd 1: Mismunandi merki þurfa ekki jarðplan sem bakflæðisleið, eða halda að mismunalínur gefi hvert öðru bakflæðisleið. Orsök þessa misskilnings er ruglað saman við yfirborðsfyrirbæri, eða kerfið fyrir háhraða merkjasendingu er ekki nógu djúpt. Eins og sjá má af uppbyggingu móttökuendans á mynd. 1-8-15, losunarstraumar smára Q3 og Q4 eru jafngildir og andstæðir, og straumur þeirra á mótum aflýsir nákvæmlega hver öðrum (I1 = 0). Þess vegna er mismunadrifrásin ónæm fyrir svipuðum jarðvörpum og öðrum hávaða merkjum sem kunna að vera til staðar í aflgjafa og jarðplani. Afturköllun bakflæðis að hluta til við jörðina þýðir ekki að mismunadrifrásin taki ekki viðmiðunarplanið sem merki til baka. Í raun, í greiningu bakflæðis, er fyrirkomulag mismununarleiðarinnar það sama og venjulegrar einbreiðrar leiðar, þ.e.

The frequency signal always flows back along the circuit with the smallest inductance. The biggest difference lies in that the difference line not only has coupling to the ground, but also has coupling between each other. The strong coupling becomes the main backflow path.

Í PCB hringrásarhönnun er tenging milli mismunadrengja almennt lítil, venjulega er hún aðeins 10 ~ 20% af tengistigi, og mest af tengingunni er við jörðu, þannig að aðalflæðisleið mismunalagnir er enn í jörðu flugvél. Ef um er að ræða samfellu í staðplani, veitir tenging milli mismunaleiða aðalflæðisleið á svæðinu án viðmiðunarplan, eins og sýnt er á mynd. 1-8-17. Although the impact of the discontinuity of the reference plane on differential wiring is not as serious as that of ordinary single-end wiring, it will still reduce the quality of differential signal and increase EMI, which should be avoided as far as possible. Sumir hönnuðir telja að hægt sé að fjarlægja viðmiðunarplan línu mismunadreifingar til að bæla hluta af sameiginlegu hammerki í mismunadrifi, en fræðilega séð er þessi nálgun ekki æskileg. Hvernig á að stjórna viðnáminu? Án þess að útvega jörð viðnámsslöngu fyrir merki með venjulegri stillingu verður EMI geislun að valda, sem veldur meiri skaða en gagni.

Goðsögn 2: Að viðhalda jöfnu bili er mikilvægara en að passa línulengd. Í raunverulegum PCB raflögnum er það oft ekki hægt að uppfylla kröfur um mismunahönnun. Vegna dreifingar pinna, gata og raflagna og annarra þátta er nauðsynlegt að ná þeim tilgangi að passa línulengd með viðeigandi vinda, en niðurstaðan er óhjákvæmilega hluti af mismunaparinu getur ekki verið samhliða, eins og er, hvernig að velja? Áður en við höldum ályktunum skulum við skoða eftirfarandi uppgerðarniðurstöður. Það má sjá af ofangreindum uppgerðarniðurstöðum að bylgjuform kerfis 1 og kerfis 2 nánast fara saman, það er að segja að áhrif misjafns bils eru í lágmarki og áhrif ósamræmis línu eru miklu meiri á tímasetningaröð (skema 3) . Frá sjónarhóli fræðilegrar greiningar, þó að ósamræmi bilið leiði til mismunabreytinga, en vegna þess að tengingin milli mismunaparsins sjálfs er ekki marktæk, þannig að svið viðnámbreytinga er einnig mjög lítið, venjulega innan 10%, aðeins jafngilt við spegilmynd af völdum holu, sem mun ekki hafa veruleg áhrif á merkjasendingu. Þegar línulengdin er ósamræmd, í viðbót við tímaröðun á móti, eru sameiginlegir íhlutir settir inn í mismunamerki, sem dregur úr gæðum merkis og eykur EMI.

Það má segja að mikilvægasta reglan í hönnun PCB mismunadrengingar sé að passa línulengdina og hægt er að meðhöndla aðrar reglur sveigjanlega í samræmi við hönnunarkröfur og hagnýt forrit.

Misskilningur þrír: held að mismunur lína verði að treysta mjög nálægt. Aðalatriðið með því að halda mismunalínunum þétt saman er ekkert annað en að auka tengingu þeirra, bæði til að bæta ónæmi þeirra fyrir hávaða og að nýta gagnstæða skautun segulsviðsins til að útrýma rafsegultruflunum frá umheiminum. Þó að þessi nálgun sé mjög hagstæð í flestum tilfellum, þá er hún ekki algild. Ef hægt er að verja þau að fullu fyrir utanaðkomandi truflunum, þá þurfum við ekki að ná þeim tilgangi að hindra truflanir og EMI bælingu með sterkri tengingu hvert við annað. Hvernig á að tryggja að mismununarleið hefur góða einangrun og hlífingu? Að auka fjarlægð milli línanna og annarra merkja er ein af grundvallaratriðum. Orka rafsegulsviðs minnkar með veldistengingu fjarlægðarinnar. Almennt, þegar fjarlægðin milli línanna er meira en 4 sinnum línubreiddin, er truflunin á milli þeirra afar veik og hægt er að hunsa það í grundvallaratriðum. Að auki getur einangrun í gegnum jarðplanið einnig veitt góð verndandi áhrif. Þessi uppbygging er oft notuð í hátíðni (yfir 10G) IC pakkaðri PCB hönnun, þekktur sem CPW uppbygging, til að tryggja stranga mismunadrifviðnám (2Z0), MYND. 1-8-19.

Mismunandi leið er einnig hægt að framkvæma í mismunandi merkjalögum, en almennt er ekki mælt með því vegna þess að mismunur eins og viðnám og í gegnum holur í mismunandi lögum getur eyðilagt mismunadrifsflutningsáhrif og kynnt algengan hávaða. Að auki, ef tvö aðliggjandi lög eru ekki þétt tengd, mun möguleiki mismunaveiðar til að standast hávaða minnka, en yfirtal er ekki vandamál ef rétt bil er viðhaldið með nærliggjandi leið. Almennt tíðni (undir GHz) mun EMI ekki vera alvarlegt vandamál. Tilraunir sýna að minnkun geislavirkni mismunalína með 500Mils fjarlægð umfram 3 metra hefur náð 60dB, sem er nóg til að uppfylla ELECTROMAGNETIC geislun staðal FCC. Þess vegna þurfa hönnuðir ekki að hafa of miklar áhyggjur af rafsegulsamræmi sem stafar af ófullnægjandi tengingu mismunadrifslína.

3. hlykkjóttan

A serpentine line is often used in Layout. Megintilgangur þess er að stilla tímatöf og uppfylla kröfur kerfis tímasetningarhönnunar. Hönnuðir ættu fyrst að skilja að höggvír mun eyðileggja merkisgæði, breyta seinkun á flutningi og ber að forðast það við raflögn. Hins vegar, í hagnýtri hönnun, til að tryggja nægjanlegan biðtíma merkja eða til að draga úr tímamótum milli sama hóps merkja, skal vinda vísvitandi.

So what does the serpentine do to signal transmission? Hverju ætti ég að borga eftirtekt þegar ég geng á línuna? Tvær mikilvægustu breyturnar eru samsíða tengilengd (Lp) og tengibúnaður (S), eins og sýnt er á mynd. 1-8-21. Augljóslega, þegar merkið er sent í serpentine línu, verður tenging milli samhliða línuhluta í formi mismunamáta. Því minni S er, því stærra Lp er og því meiri verður tengistigið. Þetta getur leitt til minnkaðrar seinkunar á flutningi og verulegrar minnkunar á gæðum merkja vegna yfirfóts, eins og lýst er í kafla 3 fyrir greiningu á venjulegri stillingu og mismunadrifi.

Hér eru nokkur ráð fyrir verkfræðinga í skipulagi þegar þeir eru að takast á við serpentines:

1. Reyndu að auka fjarlægð (S) samhliða línuhlutans, sem er að minnsta kosti meiri en 3H. H vísar til fjarlægðarinnar frá merkjalínu til viðmiðunarplansins. Almennt séð er það að taka stóra feril. Svo lengi sem S er nógu stórt er hægt að forðast tengingaráhrifin nánast alveg.

2. Þegar tengilengd Lp er minnkuð, nær yfirmótið sem myndast nær mettun þegar seinkun Lp tvisvar nálgast eða fer yfir hækkunartíma merkisins.

3. Seinkun á flutningi merkis sem stafar af snákurlíkri línu af línu eða innbyggðri ör-ræma er minni en ör-ræma. Fræðilega séð hefur borði línan ekki áhrif á flutningshraða vegna mismunatímabils.

4. Fyrir háhraða og merki línur með ströngum kröfum um tímasetningu, reyndu ekki að ganga serpentine línur, sérstaklega á litlu svæði.

5. Oft er hægt að nota serpentine routing í hvaða horni sem er. C uppbyggingin á mynd. 1-8-20 getur í raun dregið úr tengingu milli sín.

6. Í háhraða PCB hönnun hefur serpentine enga svokallaða síun eða truflunargetu og getur aðeins dregið úr merkisgæðum, þannig að það er aðeins notað til tímasetningar og ekki í neinum öðrum tilgangi.

7. Stundum er hægt að íhuga spíral vinda. Uppgerð sýnir að áhrif hennar eru betri en venjuleg serpentine vinda.