Орналастыру – бұл жұмыс істеудің ең қарапайым дағдыларының бірі ПХД дизайны инженер. Сымдардың сапасы бүкіл жүйенің жұмысына тікелей әсер етеді, жоғары жылдамдықты жобалау теориясының көпшілігі Layout арқылы орындалуы және расталуы тиіс, сондықтан жоғары жылдамдықты ПХД дизайнында сымның шешуші маңызы бар екенін көруге болады. Нақты сымдар кейбір жағдайларға тап болуы мүмкін екенін ескере отырып, оның ұтымдылығын талдайды және бағыттаудың оңтайландырылған стратегиясын береді. Негізінен оң жақ бұрыштан, айырмашылық сызығынан, жылан сызығынан және тағы басқалардан үш аспект бойынша.

1. Төртбұрышты жүріс сызығы

Тік бұрышты сымдар әдетте ПХД сымдарындағы жағдайды болдырмау үшін қажет және сымдардың сапасын өлшейтін стандарттардың біріне айналды, сондықтан сигналдың берілуіне бұрышты сымдар қаншалықты әсер етеді? Негізінде, бұрышты сымдар электр беру желісінің енін өзгертеді, нәтижесінде импеданс үзіледі. Шындығында, тік бұрыш, тондық бұрыш, өткір бұрыш сызығы ғана импеданс өзгерісін тудыруы мүмкін.

Сигналға тік бұрышты теңестірудің әсері негізінен үш аспект бойынша көрінеді: біріншіден, бұрыш электр беру желісіндегі сыйымдылық жүктемеге тең болуы мүмкін, көтерілу уақытын баяулатады; Екіншіден, импеданс үзілуі сигналдың шағылуын тудырады; Үшіншіден, EMI оң жақ бұрышпен жасалады.

Тарату сызығының оң жақ бұрышынан туындаған паразиттік сыйымдылықты келесі эмпирикалық формуламен есептеуге болады:

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

Жоғарыда келтірілген формулада С – бұрыштағы эквивалентті сыйымдылықты (pF), W – желінің енін (дюйм), ε R – ортаның диэлектрлік тұрақтысын, ал Z0 – берілістің тән кедергісін білдіреді. түзу. Мысалы, 4Mils 50 Ом электр беру желісі үшін (4.3.r 0.0101) тік бұрыштың сыйымдылығы шамамен XNUMXpF құрайды және көтерілу уақытының өзгеруін бағалауға болады:

T10-90%= 2.2* С* z0/2 = 2.2* 0.0101* 50/2 = 0.556пс

Есептеуден қарағанда, тік бұрышты сымдардың сыйымдылық әсері өте аз екенін көруге болады.

Тік бұрышты сызықтың сызық ені ұлғайған сайын осы нүктеде кедергі азаяды, сондықтан сигналдың шағылуының белгілі бір құбылысы болады. Біз желінің ені электр желілерінің бөлімінде көрсетілген импеданс есептеу формуласына сәйкес өскеннен кейін эквивалентті импеданс есептей аламыз, содан кейін эмпирикалық формула бойынша шағылу коэффициентін есептей аламыз: ρ = (Zs-Z0)/(Zs+Z0), импеданс 7%-20%арасында өзгеретін жалпы тік бұрышты сымдар, сондықтан максималды шағылу коэффициенті шамамен 0.1 құрайды. Сонымен қатар, төмендегі суреттен көрініп тұрғандай, электр беру желісінің кедергісі W/2 желісінің ұзындығында минимумға дейін өзгереді, содан кейін W/2 уақытынан кейін қалыпты импедансқа оралады. Импеданс өзгерісінің уақыты өте қысқа, әдетте 10 секунд ішінде. Мұндай жылдам және кішігірім өзгерістер жалпы сигнал беру үшін елеусіз.

Көптеген адамдар тікбұрышты бағыттауды түсінеді, бұл ұшы электромагниттік толқындарды шығаруға немесе алуға және EMI ​​шығаруға оңай деп санайды, бұл көптеген адамдардың тік бұрышты бағыттау мүмкін емес деп ойлайтын себептерінің бірі болды. Алайда, көптеген практикалық сынақ нәтижелері көрсеткендей, тік бұрышты сызық EMI түзу сызыққа қарағанда көп емес. Мүмкін, аспаптың қазіргі өнімділігі мен тестілеу деңгейі тест дәлдігін шектейді, бірақ, кем дегенде, бұл тік бұрышты сызықтың сәулеленуі аспаптың өлшеу қателігінен аз екенін көрсетеді. Жалпы алғанда, тік бұрышты туралау көрінгендей қорқынышты емес. Кем дегенде, ГГц -тен төмен қосымшаларда сыйымдылық, шағылысу, EMI және т.б. сияқты әсерлер TDR тесттерінде көрінбейді. Жоғары жылдамдықтағы ПХД конструкторы орналасуға, қуат/жер дизайны, сымдардың дизайны, перфорация және т.б. Әрине, тікбұрышты жүріс сызығының әсері өте ауыр емес, бірақ біз тік бұрышпен жүре аламыз деп айтуға болмайды, бірақ бөлшектерге назар аудару – әрбір жақсы инженерлер үшін маңызды қасиет, және цифрлық схемалардың тез дамуы. , Сигнал жиілігін өңдейтін ПХД инженерлері де 10 ГГц -тен астам RF конструкторлық өрісін жақсартуды жалғастырады, Бұл кішкентай тік бұрыштар жоғары жылдамдықтағы мәселелерге назар аударуы мүмкін.

2. Айырмашылығы

DifferenTIal Signal жоғары жылдамдықты конструкцияларда кеңінен қолданылады. Схемадағы ең маңызды сигнал – бұл дифференциалды сигналдың дизайны. ПХД дизайнында оның жақсы өнімділігін қалай қамтамасыз етуге болады? Осы екі сұрақты ескере отырып, біз талқылауымыздың келесі бөліміне көшеміз.

Дифференциалды сигнал дегеніміз не? Қарапайым ағылшын тілінде жүргізуші екі эквивалентті және инверторлық сигнал жібереді, ал логикалық күйдің «0» немесе «1» екенін анықтау үшін қабылдағыш екі кернеудің арасындағы айырмашылықты салыстырады. Дифференциалды сигналдарды тасымалдайтын сымдар дифференциалды сымдар деп аталады.

Кәдімгі бір нүктелі сигналды бағдарлаумен салыстырғанда дифференциалды сигнал келесі үш аспект бойынша айқын артықшылықтарға ие:

A. Кедергіге қарсы күшті қабілеттілік, өйткені екі дифференциалды сызықтың арасындағы байланыс өте жақсы, шу кедергісі болған кезде олар бір уақытта екі желіге қосылады, ал қабылдағыш екі сигнал арасындағы айырмашылықты ойлайды, сондықтан сыртқы жалпы режимдегі шуды толығымен жоюға болады.

B. Ол EMI тиімді түрде басуы мүмкін. Сол сияқты екі сигнал қарама -қарсы полярлық болғандықтан, олар сәулеленетін электромагниттік өріс бір -бірінен бас тарта алады. Ілініс неғұрлым жақын болса, соғұрлым сыртқы әлемге электромагниттік энергия аз бөлінеді.

C. Уақытты анықтау дәл. Дифференциалды сигналдардың ауысуы екі сигналдың қиылысында орналасқандықтан, жоғары және төмен шекті кернеулермен бағаланатын қарапайым бірыңғай сигналдардан айырмашылығы, оған процесс пен температура аз әсер етеді, ол уақыт қателіктерін азайтады және қолайлы төмен амплитудалық сигналдары бар тізбектер үшін. LVDS (төмен кернеудің айырмашылығы сигнализациясы) осы кіші амплитудалы дифференциалды сигнал технологиясына жатады.

ПХД инженерлері үшін дифференциалды маршруттаудың осы артықшылықтарын нақты бағыттауда толық пайдалануға болатындығына қалай кепілдік беру маңызды мәселе болып табылады. Мүмкін, ол Layout -пен байланыста болған кезде, адамдар дифференциалды маршруттаудың жалпы талаптарын, яғни «тең ұзындық, бірдей қашықтық» түсінетін болады. Изометриялық – бұл екі дифференциалды сигналдың әрқашан қарама -қарсы полярлықты сақтауын қамтамасыз ету, жалпы режим компонентін азайту; Изометриялық негізінен бірдей дифференциалды импеданс қамтамасыз ету, шағылуды азайту. «Мүмкіндігінше жақын» – дифференциалды маршруттауға қойылатын талаптардың бірі. Бірақ бұл ережелердің ешқайсысы механикалық түрде қолданылмайды және көптеген инженерлер жоғары жылдамдықты дифференциалды сигнализацияның табиғатын түсінбейтін сияқты. Төменде ПХД дифференциалды сигналды жобалаудағы бірнеше жиі кездесетін қателіктерге назар аударылады.

Қате түсінік 1: Дифференциалды сигналдарға кері бағыт ретінде жердің жазықтығы қажет емес немесе дифференциалды сызықтар бір -біріне кері бағыт береді деп ойлайды. Бұл түсініспеушіліктің себебі беттік құбылыспен шатастырылады немесе сигналды жоғары жылдамдықпен беру механизмі жеткілікті терең емес. Қабылдау ұшының құрылымынан көрініп тұрғандай. 1-8-15, Q3 және Q4 транзисторларының эмитенттік токтары эквивалентті және қарама-қарсы болып табылады, ал олардың тоғысқандағы токтары бір-бірін дәл ажыратады (I1 = 0). Сондықтан дифференциалдық схема электрмен жабдықтауда және жердегі жазықтықта болуы мүмкін ұқсас жердегі проекцияларға және басқа шу сигналдарына сезімтал емес. Жердегі жазықтықтың кері ағынның ішінара жойылуы дифференциалдық схема сигналдың қайтару жолы ретінде тірек жазықтықты қабылдамайды дегенді білдірмейді. Шын мәнінде, сигналдың кері ағынын талдау кезінде дифференциалды маршруттау механизмі қарапайым бір бағытты маршрутпен бірдей, дәлірек айтқанда жоғары

Жиілік сигналы әрқашан ең кіші индуктивтілікке ие тізбек бойымен кері қайтады. Ең үлкен айырмашылық мынада: айырмашылық сызығы жерге қосылуымен ғана емес, сонымен қатар бір -бірімен байланысы бар. Күшті байланыс негізгі кері жолға айналады.

ПХД тізбегінің конструкциясында дифференциалды сымдардың арасындағы байланыс әдетте аз болады, әдетте олар байланыс дәрежесінің 10 ~ 20% -ын ғана құрайды, ал муфтаның көп бөлігі жерге жатады, сондықтан дифференциалды сымдардың негізгі кері ағыны әлі де жерде бар ұшақ Жергілікті жазықтықта үзіліс болған жағдайда, дифференциалды маршруттар арасындағы байланыс, суретте көрсетілгендей, тірек жазықтығы жоқ аймақтағы негізгі кері ағыс жолын қамтамасыз етеді. 1-8-17. Эталондық жазықтықтың үзілуінің дифференциалды сымға әсері қарапайым бір сымдық сымдардың әсерінен айтарлықтай ауыр болмаса да, ол әлі де дифференциалды сигналдың сапасын төмендетеді және EMI ​​жоғарылатады, оны мүмкіндігінше болдырмау керек. Кейбір конструкторлар дифференциалды берілістегі жалпы режим сигналының бір бөлігін басу үшін дифференциалды беріліс желісінің эталондық жазықтығын алып тастауға болады деп есептейді, бірақ теориялық тұрғыдан бұл тәсіл қажет емес. Импеданс қалай басқарылады? Жалпы режимді сигнал үшін жерге импеданс циклін қамтамасыз етпестен, EMI сәулеленуі пайда болады, бұл жақсылықтан гөрі көп зиян келтіреді.

2 -миф: тең аралықты сақтау сызық ұзындығына сәйкес келуден маңызды. Нақты ПХД сымдарында ол көбінесе дифференциалды конструкция талаптарына жауап бере алмайды. Түйреуіштердің, саңылаулардың және сымдар кеңістігінің таралуына және басқа факторларға байланысты сәйкес орам арқылы желінің ұзындығын сәйкестендіру мақсатына жету қажет, бірақ нәтиже жұптың міндетті түрде параллель болуы мүмкін емес. таңдау? Қорытындыға келмес бұрын, келесі модельдеу нәтижелерін қарастырайық. Жоғарыда келтірілген модельдеу нәтижелерінен 1 -схема мен 2 -схеманың толқындық формалары сәйкес келетінін көруге болады, яғни тең емес интервалдың әсері минималды, ал сызық ұзындығының сәйкес келмеуінің әсері уақыт реттілігіне әлдеқайда көп (3 -схема) . Теориялық талдау тұрғысынан, сәйкес келмейтін қашықтық айырмашылық импедансының өзгеруіне әкеледі, бірақ айырмашылық жұбының арасындағы байланыс маңызды емес болғандықтан, импеданс өзгерісінің диапазоны да өте аз, әдетте 10%шегінде, тек эквивалент сигналдың берілуіне айтарлықтай әсер етпейтін тесік тудыратын шағылысқа. Желінің ұзындығы сәйкес келмегеннен кейін, уақыттың реттілігін ауыстыруға қосымша, дифференциалды сигналға жалпы режим компоненттері енгізіледі, бұл сигналдың сапасын төмендетеді және EMI ​​жоғарылатады.

ПХД дифференциалды сымдарын жобалаудағы ең маңызды ереже желінің ұзындығына сәйкес келеді деп айтуға болады, ал басқа ережелерді жобалау талаптары мен практикалық қосымшаларға сәйкес икемді өңдеуге болады.

Үшінші қате түсінік: айырмашылық сызығы өте жақын болуы керек. Айырмашылық сызықтарын бір -біріне жақын ұстаудың мәні олардың шуылға қарсы иммунитетін жақсарту үшін де, сыртқы әлемнің электромагниттік кедергілерін болдырмау үшін магнит өрісінің қарама -қарсы полярлығын пайдалану үшін де олардың қосылымын ұлғайту болып табылады. Бұл тәсіл көп жағдайда өте қолайлы болғанымен, ол абсолютті емес. Егер олар сыртқы кедергілерден толық қорғалуы мүмкін болса, онда бізге интерференцияға қарсы және EMI-ді бір-бірімен берік байланыстыру арқылы жою мақсатына жетудің қажеті жоқ. Дифференциалды бағыттаудың жақсы оқшаулануы мен экраны бар екеніне қалай көз жеткізуге болады? Сызықтар мен басқа сигналдар арасындағы қашықтықты ұлғайту – негізгі әдістердің бірі. Қашықтықтың квадраттық қатынасы кезінде электромагниттік өрістің энергиясы төмендейді. Әдетте, сызықтар арасындағы қашықтық сызықтың енінен 4 есе асатын болса, олардың арасындағы кедергілер өте әлсіз және оларды елемеуге болады. Сонымен қатар, жердегі жазықтық арқылы оқшаулау жақсы қорғаныш әсерін қамтамасыз ете алады. Бұл құрылым қатаң дифференциалды импеданс бақылауын қамтамасыз ету үшін CPW құрылымы деп аталатын жоғары жиілікті (10G жоғары) ПХД конструкцияларында жиі қолданылады. 2-0-1.

Дифференциалды маршруттауды әр түрлі сигналдық қабаттарда да жүргізуге болады, бірақ бұл әдетте ұсынылмайды, өйткені импеданс және әр түрлі қабаттардағы тесіктер арқылы айырмашылықтар дифференциалды режимнің берілу эффектісін бұзуы және жалпы режимді шуды енгізуі мүмкін. Сонымен қатар, егер көршілес екі қабат бір -бірімен тығыз байланыстырылмаса, дифференциалды маршруттаудың шуылға қарсы тұру қабілеті төмендейді, бірақ егер айналадағы бағыттаумен дұрыс аралық сақталса, қиылысу проблема болмайды. Жалпы жиілікте (ГГц -тен төмен) EMI маңызды мәселе болмайды. Тәжірибелер көрсеткендей, қашықтығы 500 миллиметрден асатын 3 миль дифференциалды желілердің сәулелік энергиясының әлсіреуі 60 дБ жетті, бұл FCC -тің ЭЛЕКТРОМАГНЕТТІК сәулелену стандартына сәйкес келеді. Сондықтан дизайнерлер дифференциалды сызықтардың жеткіліксіз қосылуынан туындаған электромагниттік үйлесімсіздік туралы көп уайымдаудың қажеті жоқ.

3. серпентин

Макетта серпентиндік сызық жиі қолданылады. Оның негізгі мақсаты – уақыттың кешігуін реттеу және жүйелік уақытты жобалау талаптарына сай болу. Дизайнерлер алдымен серпентиндік сым сигналдың сапасын бұзатынын, берілудің кідірісін өзгертетінін түсінуі керек және сым қосқан кезде аулақ болу керек. Алайда, практикалық дизайнда сигналдардың жеткілікті уақытты ұстап тұруын қамтамасыз ету үшін немесе сигналдардың бір тобы арасындағы уақытты азайту үшін ораманы әдейі жүргізу керек.

Сонымен серпентин сигнал беру үшін не істейді? Сызықпен жүргенде нені ескеру керек? Ең маңызды екі параметр – бұл суретте көрсетілгендей қосылу ұзындығы (Lp) мен байланыс қашықтығы (S). 1-8-21. Әлбетте, сигнал серпентиндік желіде берілгенде, параллель сызық сегменттері арасында айырмашылық режимі түрінде байланыс болады. S неғұрлым кіші болса, соғұрлым Lp үлкен болады және қосылу дәрежесі соғұрлым жоғары болады. Бұл жалпы режимді және дифференциалды режимді айқындау үшін 3 тарауда сипатталғандай, берудің кешігуіне және сигналдың сапасының күрт төмендеуіне әкелуі мүмкін.

Міне, серпентиндермен жұмыс жасау кезінде орналасу инженерлеріне арналған бірнеше кеңестер:

1. Параллель сызық сегментінің қашықтығын (S) ұлғайтуға тырысыңыз, ол кем дегенде 3Н артық. Н сигнал сызығынан тірек жазықтыққа дейінгі қашықтықты білдіреді. Жалпы айтқанда, бұл үлкен қисық. S жеткілікті үлкен болса, қосылу әсерінен толықтай дерлік аулақ болуға болады.

2. Қосылу ұзындығы Lp қысқарған кезде, Lp кідірісі сигналдың көтерілу уақытына екі рет жақындағанда немесе асып кеткенде, құрылған айқасу қанықтылыққа жетеді.

3. Жылан тәрізді жолақ сызығының немесе ендірілген микро жолақтың әсерінен сигнал берудің кешігуі микро жолаққа қарағанда кішірек. Теориялық тұрғыдан алғанда, лента сызығы дифференциалды режимнің қиылысуына байланысты берілу жылдамдығына әсер етпейді.

4. Уақыт бойынша қатаң талаптары бар жоғары жылдамдықты және сигналдық желілер үшін серпентиндік сызықтармен жүрмеуге тырысыңыз, әсіресе шағын ауданда.

5. Кез келген бұрыштағы серпентиндік маршрутты жиі қолдануға болады. C құрылымы. 1-8-20 бір-бірімен байланыстыруды тиімді түрде төмендете алады.

6. ПХД жоғары жылдамдықтағы конструкциясында серпентиннің сүзу немесе кедергіге қарсы қасиеті жоқ және ол тек сигнал сапасын төмендете алады, сондықтан ол тек уақытты сәйкестендіру үшін қолданылады және басқа мақсатта пайдаланылмайды.

7. Кейде спиральды орауды қарастыруға болады. Симуляция оның серпентиндік орамадан жақсы әсер ететінін көрсетеді.