In ātrgaitas PCB dizains, diferenciālā signāla (DIFferenciālā signāla) pielietojums kļūst arvien plašāks, un vissvarīgākais signāls ķēdē bieži tiek veidots ar diferenciālo struktūru. Kāpēc tas tā ir? Salīdzinājumā ar parasto viena gala signālu maršrutēšanu, diferenciālajiem signāliem ir spēcīga prettraucējumu spēja, efektīva EMI nomākšana un precīza laika pozicionēšana.

Diferenciālā signāla PCB vadu prasības

Shēmas plates diferenciālzīmēm jābūt divām vienāda garuma, vienāda platuma līnijām, kas atrodas tuvu un vienā līmenī.

1. Vienāds garums: vienāds garums nozīmē, ka abu līniju garumam jābūt pēc iespējas garākam, lai nodrošinātu, ka divi diferenciālie signāli vienmēr saglabā pretēju polaritāti. Samaziniet kopējā režīma komponentus.

2. Vienāds platums un vienāds attālums: vienāds platums nozīmē, ka abu signālu pēdu platumam ir jābūt vienādam, un vienāds attālums nozīmē, ka attālumam starp diviem vadiem jābūt nemainīgiem un paralēliem.

3. Minimālās pretestības izmaiņas: projektējot PCB ar diferenciālajiem signāliem, viena no vissvarīgākajām lietām ir noskaidrot lietojumprogrammas mērķa pretestību un pēc tam attiecīgi plānot diferenciālo pāri. Turklāt saglabājiet pretestības izmaiņas pēc iespējas mazākas. Diferenciāllīnijas pretestība ir atkarīga no tādiem faktoriem kā trases platums, trases savienojums, vara biezums un PCB materiāls un sakraušana. Mēģinot izvairīties no visa, kas maina diferenciāļa pāra pretestību, apsveriet katru no tiem.

Bieži sastopami pārpratumi PCB diferenciālā signāla projektēšanā

1. pārpratums: tiek uzskatīts, ka diferenciālajam signālam nav nepieciešama iezemētā plakne kā atgriešanās ceļš, vai arī diferenciālās trases nodrošina viena otrai atgriešanās ceļu.

Šāda pārpratuma iemesls ir tas, ka viņus mulsina virspusējas parādības, vai arī ātrgaitas signāla pārraides mehānisms nav pietiekami dziļš. Diferenciālās shēmas ir nejutīgas pret līdzīgiem zemes atsitieniem un citiem trokšņa signāliem, kas var pastāvēt barošanas un iezemējuma plaknēs. Iezemētās plaknes daļēja atgriešanās atcelšana nenozīmē, ka diferenciālā ķēde neizmanto atskaites plakni kā signāla atgriešanās ceļu. Faktiski signāla atgriešanas analīzē diferenciālo vadu un parasto viena gala vadu mehānisms ir vienāds, tas ir, augstfrekvences signāli vienmēr tiek pārplūst pa cilpu ar mazāko induktivitāti. Lielākā atšķirība ir tā, ka papildus sakabei ar zemi diferenciāļa līnijai ir arī savstarpēja sakabe. Kurš sakabes veids ir spēcīgs un kurš kļūst par galveno atgriešanās ceļu.

PCB shēmas projektēšanā savienojums starp diferenciālceļiem parasti ir mazs, bieži vien tas veido tikai 10–20% no savienojuma pakāpes, un vairāk ir savienojums ar zemi, tāpēc diferenciāļa trases galvenais atgriešanās ceļš joprojām pastāv uz zemes. lidmašīna . Ja iezemētā plaknē ir pārrāvums, savienojums starp diferenciālām trasēm apgabalā bez atskaites plaknes nodrošinās galveno atgriešanās ceļu, lai gan atskaites plaknes pārtraukums neietekmē diferenciālās trases parastajā viengalā. pēdas Tas ir nopietni, taču tas joprojām samazinās diferenciāļa signāla kvalitāti un palielinās EMI, no kā vajadzētu pēc iespējas izvairīties.

Turklāt daži dizaineri uzskata, ka atskaites plakni zem diferenciālās trases var noņemt, lai diferenciālajā pārraidē nomāktu daļu no kopējā režīma signāla. Tomēr šī pieeja teorētiski nav vēlama. Kā kontrolēt pretestību? Ja kopējā režīma signālam netiek nodrošināta zemējuma pretestības cilpa, tas neizbēgami izraisīs EMI starojumu. Šī pieeja nodara vairāk ļauna nekā laba.

2. pārpratums: tiek uzskatīts, ka vienādu atstarpju saglabāšana ir svarīgāka par līnijas garuma saskaņošanu.

Faktiskā PCB izkārtojumā bieži vien nav iespējams vienlaikus izpildīt diferenciālā dizaina prasības. Tā kā pastāv tādi faktori kā tapu sadalījums, caurumi un elektroinstalācijas vieta, līnijas garuma saskaņošanas mērķis ir jāsasniedz, izmantojot pareizu tinumu, taču rezultātam ir jābūt tādam, ka daži diferenciālā pāra apgabali nevar būt paralēli. Vissvarīgākais noteikums PCB diferenciālo trašu projektēšanā ir atbilstības līnijas garums. Citus noteikumus var elastīgi apstrādāt atbilstoši projektēšanas prasībām un faktiskajiem lietojumiem.

3. pārpratums: padomājiet, ka diferenciāļa vadiem jābūt ļoti tuvu.

Diferenciālceļu tuvināšana ir nekas cits kā to savienojuma uzlabošana, kas var ne tikai uzlabot noturību pret troksni, bet arī pilnībā izmantot pretējo magnētiskā lauka polaritāti, lai kompensētu elektromagnētiskos traucējumus ārpasaulei. Lai gan šī pieeja vairumā gadījumu ir ļoti izdevīga, tā nav absolūta. Ja mēs varam nodrošināt, ka tie ir pilnībā pasargāti no ārējiem traucējumiem, mums nav jāizmanto spēcīga sakabe, lai panāktu prettraucējumus. Un EMI nomākšanas mērķis.

Kā mēs varam nodrošināt labu diferenciālo pēdu izolāciju un ekranēšanu? Viens no visvienkāršākajiem veidiem ir palielināt atstarpi ar citiem signāla pēdām. Elektromagnētiskā lauka enerģija samazinās līdz ar attāluma kvadrātu. Parasti, ja rindu atstatums pārsniedz līnijas platumu 4 reizes, traucējumi starp tiem ir ārkārtīgi vāji. Var ignorēt.