പിസിബി ഡിസൈൻ എഞ്ചിനീയർമാർക്കുള്ള ഏറ്റവും അടിസ്ഥാന തൊഴിൽ വൈദഗ്ധ്യമാണ് ലേഔട്ട്. വയറിംഗിന്റെ ഗുണനിലവാരം മുഴുവൻ സിസ്റ്റത്തിന്റെയും പ്രവർത്തനത്തെ നേരിട്ട് ബാധിക്കും. മിക്ക ഹൈ-സ്പീഡ് ഡിസൈൻ സിദ്ധാന്തങ്ങളും അവസാനം നടപ്പിലാക്കുകയും ലേഔട്ടിലൂടെ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും വേണം. അതിൽ വയറിങ് വളരെ പ്രധാനമാണെന്ന് കാണാൻ കഴിയും അതിവേഗ പിസിബി ഡിസൈൻ. യഥാർത്ഥ വയറിങ്ങിൽ നേരിടാനിടയുള്ള ചില സാഹചര്യങ്ങളുടെ യുക്തിസഹതയെ ഇനിപ്പറയുന്നവ വിശകലനം ചെയ്യും, കൂടാതെ ചില ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത റൂട്ടിംഗ് തന്ത്രങ്ങൾ നൽകും.

ഇത് പ്രധാനമായും മൂന്ന് വശങ്ങളിൽ നിന്നാണ് വിശദീകരിക്കുന്നത്: വലത് ആംഗിൾ വയറിംഗ്, ഡിഫറൻഷ്യൽ വയറിംഗ്, സർപ്പന്റൈൻ വയറിംഗ്.

1. റൈറ്റ് ആംഗിൾ റൂട്ടിംഗ്

വലത് ആംഗിൾ വയറിംഗ് സാധാരണയായി പിസിബി വയറിംഗിൽ കഴിയുന്നത്ര ഒഴിവാക്കേണ്ട ഒരു സാഹചര്യമാണ്, മാത്രമല്ല ഇത് വയറിംഗിന്റെ ഗുണനിലവാരം അളക്കുന്നതിനുള്ള മാനദണ്ഡങ്ങളിലൊന്നായി മാറിയിരിക്കുന്നു. അപ്പോൾ സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്മിഷനിൽ വലത് ആംഗിൾ വയറിംഗ് എത്രത്തോളം സ്വാധീനം ചെലുത്തും? തത്വത്തിൽ, റൈറ്റ് ആംഗിൾ റൂട്ടിംഗ് ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിന്റെ ലൈൻ വീതി മാറ്റും, ഇത് ഇം‌പെഡൻസിൽ നിർത്തലാക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു. വാസ്തവത്തിൽ, റൈറ്റ് ആംഗിൾ റൂട്ടിംഗ് മാത്രമല്ല, കോണുകളും അക്യൂട്ട് ആംഗിൾ റൂട്ടിംഗും ഇം‌പെഡൻസ് മാറ്റങ്ങൾക്ക് കാരണമായേക്കാം.

സിഗ്നലിൽ വലത് ആംഗിൾ റൂട്ടിംഗിന്റെ സ്വാധീനം പ്രധാനമായും മൂന്ന് വശങ്ങളിൽ പ്രതിഫലിക്കുന്നു:

ഒന്ന്, കോർണർ ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിലെ കപ്പാസിറ്റീവ് ലോഡിന് തുല്യമായിരിക്കും, ഇത് ഉയരുന്ന സമയം മന്ദഗതിയിലാക്കുന്നു; രണ്ടാമത്തേത്, ഇം‌പെഡൻസ് നിർത്തലാക്കൽ സിഗ്നൽ പ്രതിഫലനത്തിന് കാരണമാകും; മൂന്നാമത്തേത്, വലത് കോണിൽ നിന്നുള്ള ഇഎംഐയാണ്.

ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിന്റെ വലത് കോണിൽ ഉണ്ടാകുന്ന പരാന്നഭോജി കപ്പാസിറ്റൻസ് ഇനിപ്പറയുന്ന അനുഭവ സൂത്രവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കാം:

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

മുകളിലെ സൂത്രവാക്യത്തിൽ, C എന്നത് മൂലയുടെ തത്തുല്യമായ കപ്പാസിറ്റൻസിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു (യൂണിറ്റ്: pF), W എന്നത് ട്രെയ്‌സിന്റെ വീതിയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു (യൂണിറ്റ്: ഇഞ്ച്), εr എന്നത് മീഡിയത്തിന്റെ വൈദ്യുത സ്ഥിരാങ്കത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ Z0 എന്നത് സ്വഭാവ ഇം‌പെഡൻസാണ്. ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിന്റെ. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു 4Mils 50 ohm ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിന് (εr 4.3), ഒരു വലത് കോണിൽ കൊണ്ടുവരുന്ന കപ്പാസിറ്റൻസ് ഏകദേശം 0.0101pF ആണ്, തുടർന്ന് ഇത് മൂലമുണ്ടാകുന്ന വർദ്ധനവ് സമയ മാറ്റം കണക്കാക്കാം:

T10-90%=2.2CZ0/2=2.20.010150/2=0.556ps

വലത് ആംഗിൾ ട്രെയ്‌സ് കൊണ്ടുവരുന്ന കപ്പാസിറ്റൻസ് പ്രഭാവം വളരെ ചെറുതാണെന്ന് കണക്കുകൂട്ടലിലൂടെ കാണാൻ കഴിയും.

വലത് ആംഗിൾ ട്രെയ്‌സിന്റെ ലൈൻ വീതി വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, അവിടെയുള്ള ഇം‌പെഡൻസ് കുറയും, അതിനാൽ ഒരു നിശ്ചിത സിഗ്നൽ പ്രതിഫലന പ്രതിഭാസം സംഭവിക്കും. ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈൻ അധ്യായത്തിൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഇം‌പെഡൻസ് കണക്കുകൂട്ടൽ സൂത്രവാക്യം അനുസരിച്ച് ലൈൻ വീതി വർദ്ധിച്ചതിന് ശേഷം നമുക്ക് തുല്യമായ ഇം‌പെഡൻസ് കണക്കാക്കാം, തുടർന്ന് അനുഭവ സൂത്രവാക്യം അനുസരിച്ച് പ്രതിഫലന ഗുണകം കണക്കാക്കുക:

ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0)

സാധാരണയായി, വലത് ആംഗിൾ വയറിംഗ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഇം‌പെഡൻസ് മാറ്റം 7%-20% ആണ്, അതിനാൽ പരമാവധി പ്രതിഫലന ഗുണകം ഏകദേശം 0.1 ആണ്. കൂടാതെ, ചുവടെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയുന്നത് പോലെ, ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിന്റെ ഇം‌പെഡൻസ് W/2 ലൈനിന്റെ ദൈർഘ്യത്തിനുള്ളിൽ മിനിമം ആയി മാറുന്നു, തുടർന്ന് W/2 ന്റെ സമയത്തിന് ശേഷം സാധാരണ ഇം‌പെഡൻസിലേക്ക് മടങ്ങുന്നു. മുഴുവൻ ഇം‌പെഡൻസ് മാറ്റ സമയവും വളരെ ചെറുതാണ്, പലപ്പോഴും 10 പിഎസിനുള്ളിൽ. ഉള്ളിൽ, അത്തരം വേഗമേറിയതും ചെറിയതുമായ മാറ്റങ്ങൾ പൊതുവായ സിഗ്നൽ സംപ്രേഷണത്തിന് ഏതാണ്ട് നിസ്സാരമാണ്.

റൈറ്റ് ആംഗിൾ വയറിംഗിനെക്കുറിച്ച് പലർക്കും ഈ ധാരണയുണ്ട്. വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങൾ കൈമാറാനോ സ്വീകരിക്കാനോ ഇഎംഐ ജനറേറ്റുചെയ്യാനോ ടിപ്പ് എളുപ്പമാണെന്ന് അവർ കരുതുന്നു. വലത് ആംഗിൾ വയറിംഗ് റൂട്ട് ചെയ്യാൻ കഴിയില്ലെന്ന് പലരും കരുതുന്നതിന്റെ കാരണങ്ങളിലൊന്നായി ഇത് മാറിയിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, വലത് കോണിലുള്ള ട്രെയ്‌സുകൾ നേർരേഖകളേക്കാൾ വ്യക്തമായ EMI ഉണ്ടാക്കില്ലെന്ന് പല യഥാർത്ഥ പരിശോധനാ ഫലങ്ങളും കാണിക്കുന്നു. ഒരുപക്ഷേ നിലവിലെ ഇൻസ്ട്രുമെന്റ് പ്രകടനവും ടെസ്റ്റ് ലെവലും പരിശോധനയുടെ കൃത്യതയെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു, പക്ഷേ കുറഞ്ഞത് ഇത് ഒരു പ്രശ്നത്തെ ചിത്രീകരിക്കുന്നു. വലത് കോണിലുള്ള വയറിംഗിന്റെ വികിരണം ഇതിനകം തന്നെ ഉപകരണത്തിന്റെ അളവെടുക്കൽ പിശകിനേക്കാൾ ചെറുതാണ്.

പൊതുവേ, റൈറ്റ് ആംഗിൾ റൂട്ടിംഗ് സങ്കൽപ്പിക്കുന്നത് പോലെ ഭയാനകമല്ല. കുറഞ്ഞത് GHz-ന് താഴെയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലെങ്കിലും, കപ്പാസിറ്റൻസ്, റിഫ്‌ളക്ഷൻ, EMI മുതലായ ഏതെങ്കിലും ഇഫക്റ്റുകൾ TDR പരിശോധനയിൽ പ്രതിഫലിക്കുന്നില്ല. ഹൈ-സ്പീഡ് പിസിബി ഡിസൈൻ എഞ്ചിനീയർമാർ ഇപ്പോഴും ലേഔട്ട്, പവർ/ഗ്രൗണ്ട് ഡിസൈൻ, വയറിംഗ് ഡിസൈൻ എന്നിവയിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കണം. ദ്വാരങ്ങളിലൂടെയും മറ്റ് വശങ്ങളിലൂടെയും. തീർച്ചയായും, വലത് ആംഗിൾ വയറിംഗിന്റെ ആഘാതം വളരെ ഗൗരവമുള്ളതല്ലെങ്കിലും, ഭാവിയിൽ നമുക്കെല്ലാവർക്കും വലത്-കോണിൽ വയറിംഗ് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ഇതിനർത്ഥമില്ല. ഓരോ നല്ല എഞ്ചിനീയർക്കും ഉണ്ടായിരിക്കേണ്ട അടിസ്ഥാന ഗുണമാണ് വിശദാംശങ്ങളിലേക്കുള്ള ശ്രദ്ധ. മാത്രമല്ല, ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടുകളുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വികാസത്തോടെ, പിസിബി എഞ്ചിനീയർമാർ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്ന സിഗ്നലിന്റെ ആവൃത്തി വർദ്ധിക്കുന്നത് തുടരും. 10GHz-ന് മുകളിലുള്ള RF ഡിസൈൻ മേഖലയിൽ, ഈ ചെറിയ വലത് കോണുകൾ അതിവേഗ പ്രശ്നങ്ങളുടെ കേന്ദ്രമായി മാറിയേക്കാം.

2. ഡിഫറൻഷ്യൽ റൂട്ടിംഗ്

ഹൈ-സ്പീഡ് സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനിൽ ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നൽ (ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നൽ) കൂടുതൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. സർക്യൂട്ടിലെ ഏറ്റവും നിർണായകമായ സിഗ്നൽ പലപ്പോഴും ഒരു ഡിഫറൻഷ്യൽ ഘടനയോടെയാണ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. എന്താണ് ഇതിനെ ഇത്ര ജനകീയമാക്കുന്നത്? പിസിബി ഡിസൈനിൽ അതിന്റെ മികച്ച പ്രകടനം എങ്ങനെ ഉറപ്പാക്കാം? ഈ രണ്ട് ചോദ്യങ്ങളുമായി, ഞങ്ങൾ ചർച്ചയുടെ അടുത്ത ഭാഗത്തേക്ക് പോകുന്നു.

എന്താണ് ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നൽ? സാധാരണക്കാരുടെ വാക്കുകളിൽ, ഡ്രൈവിംഗ് എൻഡ് രണ്ട് തുല്യവും വിപരീതവുമായ സിഗ്നലുകൾ അയയ്ക്കുന്നു, കൂടാതെ സ്വീകരിക്കുന്ന അവസാനം രണ്ട് വോൾട്ടേജുകൾ തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം താരതമ്യം ചെയ്തുകൊണ്ട് ലോജിക് സ്റ്റേറ്റിനെ “0” അല്ലെങ്കിൽ “1” വിധിക്കുന്നു. ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലുകൾ വഹിക്കുന്ന ജോഡി ട്രേസുകളെ ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്സ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

സാധാരണ സിംഗിൾ-എൻഡ് സിഗ്നൽ ട്രെയ്സുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഇനിപ്പറയുന്ന മൂന്ന് വശങ്ങളിൽ ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലുകൾക്ക് ഏറ്റവും വ്യക്തമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്:

എ. ശക്തമായ ആൻറി-ഇടപെടൽ കഴിവ്, കാരണം രണ്ട് ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സുകൾ തമ്മിലുള്ള സംയോജനം വളരെ നല്ലതാണ്. പുറത്തുനിന്നുള്ള ശബ്‌ദ തടസ്സം ഉണ്ടാകുമ്പോൾ, അവ ഏതാണ്ട് രണ്ട് ലൈനുകളുമായി ഒരേ സമയം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ സ്വീകരിക്കുന്ന അവസാനം രണ്ട് സിഗ്നലുകൾ തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസത്തെക്കുറിച്ച് മാത്രമേ ശ്രദ്ധിക്കൂ. അതിനാൽ, ബാഹ്യ കോമൺ മോഡ് ശബ്ദം പൂർണ്ണമായും റദ്ദാക്കാം. ബി. EMI ഫലപ്രദമായി അടിച്ചമർത്താൻ ഇതിന് കഴിയും. അതേ കാരണത്താൽ, രണ്ട് സിഗ്നലുകളുടെ വിപരീത ധ്രുവത കാരണം, അവ വികിരണം ചെയ്യുന്ന വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലങ്ങൾ പരസ്പരം റദ്ദാക്കാം. ഇറുകിയ കപ്ലിംഗ്, പുറം ലോകത്തേക്ക് വൈദ്യുതകാന്തിക ഊർജ്ജം കുറയുന്നു. സി. ടൈമിംഗ് പൊസിഷനിംഗ് കൃത്യമാണ്. ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലിന്റെ സ്വിച്ച് മാറ്റം രണ്ട് സിഗ്നലുകളുടെ കവലയിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നതിനാൽ, സാധാരണ സിംഗിൾ-എൻഡ് സിഗ്നലിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, നിർണ്ണയിക്കാൻ ഉയർന്നതും താഴ്ന്നതുമായ ത്രെഷോൾഡ് വോൾട്ടേജുകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് പ്രക്രിയയും താപനിലയും കുറവാണ്. സമയത്തിലെ പിഴവ് കുറയ്ക്കുക. , എന്നാൽ ലോ-ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് സിഗ്നൽ സർക്യൂട്ടുകൾക്ക് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്. നിലവിലെ ജനപ്രിയമായ എൽവിഡിഎസ് (ലോ വോൾട്ടേജ് ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലിംഗ്) ഈ ചെറിയ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നൽ സാങ്കേതികവിദ്യയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

പിസിബി എഞ്ചിനീയർമാരെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ഡിഫറൻഷ്യൽ വയറിംഗിന്റെ ഈ ഗുണങ്ങൾ യഥാർത്ഥ വയറിംഗിൽ പൂർണ്ണമായി ഉപയോഗിക്കാനാകുമെന്ന് എങ്ങനെ ഉറപ്പാക്കാം എന്നതാണ് ഏറ്റവും ആശങ്കാജനകമായ കാര്യം. ലേഔട്ടുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന ആർക്കും ഡിഫറൻഷ്യൽ വയറിംഗിന്റെ പൊതുവായ ആവശ്യകതകൾ, അതായത് “തുല്യ നീളവും തുല്യ ദൂരവും” മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിയും. രണ്ട് ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലുകൾ എല്ലായ്‌പ്പോഴും വിപരീത ധ്രുവങ്ങൾ നിലനിർത്തുകയും പൊതു മോഡ് ഘടകം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നതാണ് തുല്യ ദൈർഘ്യം; തുല്യ ദൂരം പ്രധാനമായും രണ്ടിന്റെയും ഡിഫറൻഷ്യൽ ഇംപെഡൻസുകൾ സ്ഥിരതയുള്ളതും പ്രതിഫലനങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നതുമാണ്. “കഴിയുന്നത്ര അടുത്ത്” എന്നത് ചിലപ്പോൾ ഡിഫറൻഷ്യൽ വയറിംഗിന്റെ ആവശ്യകതകളിൽ ഒന്നാണ്. എന്നാൽ ഈ നിയമങ്ങളെല്ലാം യാന്ത്രികമായി പ്രയോഗിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല, മാത്രമല്ല ഹൈ-സ്പീഡ് ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്മിഷന്റെ സാരാംശം പല എഞ്ചിനീയർമാർക്കും ഇപ്പോഴും മനസ്സിലായിട്ടില്ലെന്ന് തോന്നുന്നു.

പിസിബി ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നൽ ഡിസൈനിലെ പൊതുവായ നിരവധി തെറ്റിദ്ധാരണകളിൽ ഇനിപ്പറയുന്നവ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.

തെറ്റിദ്ധാരണ 1: ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലിന് ഒരു മടക്ക പാതയായി ഒരു ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിൻ ആവശ്യമില്ലെന്നും അല്ലെങ്കിൽ ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സുകൾ പരസ്പരം ഒരു മടക്ക പാത നൽകുമെന്നും വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു. ഉപരിപ്ലവമായ പ്രതിഭാസങ്ങളാൽ അവർ ആശയക്കുഴപ്പത്തിലായതാണ് ഈ തെറ്റിദ്ധാരണയുടെ കാരണം, അല്ലെങ്കിൽ ഹൈ-സ്പീഡ് സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്മിഷന്റെ സംവിധാനം വേണ്ടത്ര ആഴത്തിലുള്ളതല്ല. ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ Q1, Q8 എന്നിവയുടെ എമിറ്റർ വൈദ്യുതധാരകൾ തുല്യവും വിപരീതവുമാണെന്ന് ചിത്രം 15-3-4 ന്റെ റിസീവിംഗ് എൻഡ് ഘടനയിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും, ഭൂമിയിലെ അവയുടെ വൈദ്യുതധാരകൾ പരസ്പരം കൃത്യമായി റദ്ദാക്കുന്നു (I1=0), അതിനാൽ ഡിഫറൻഷ്യൽ സർക്യൂട്ട് എന്നത് സമാനമായ ബൗൺസുകളും മറ്റ് ശബ്ദ സിഗ്നലുകളും പവർ, ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനുകൾ എന്നിവയിൽ ഉണ്ടായേക്കാവുന്ന സെൻസിറ്റീവ് ആണ്. ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനിന്റെ ഭാഗിക റിട്ടേൺ റദ്ദാക്കൽ, ഡിഫറൻഷ്യൽ സർക്യൂട്ട് സിഗ്നൽ റിട്ടേൺ പാഥായി റഫറൻസ് പ്ലെയിൻ ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല എന്നല്ല അർത്ഥമാക്കുന്നത്. വാസ്തവത്തിൽ, സിഗ്നൽ റിട്ടേൺ വിശകലനത്തിൽ, ഡിഫറൻഷ്യൽ വയറിംഗിന്റെയും സാധാരണ സിംഗിൾ-എൻഡ് വയറിംഗിന്റെയും മെക്കാനിസം ഒന്നുതന്നെയാണ്, അതായത്, ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി സിഗ്നലുകൾ എല്ലായ്പ്പോഴും ചെറിയ ഇൻഡക്‌റ്റൻസുള്ള ലൂപ്പിനൊപ്പം റിഫ്ലോ ആണ്, ഏറ്റവും വലിയ വ്യത്യാസം കൂടാതെ നിലത്തിലേക്കുള്ള കപ്ലിങ്ങ്, ഡിഫറൻഷ്യൽ ലൈനിന് മ്യൂച്വൽ കപ്ലിംഗ് ഉണ്ട്. ഏത് തരത്തിലുള്ള കപ്ലിംഗ് ശക്തമാണ്, ഏതാണ് പ്രധാന റിട്ടേൺ പാതയായി മാറുന്നത്. സിംഗിൾ-എൻഡ് സിഗ്നലുകളുടെയും ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലുകളുടെയും ജിയോമാഗ്നറ്റിക് ഫീൽഡ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷന്റെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രമാണ് ചിത്രം 1-8-16.

പിസിബി സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനിൽ, ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സുകൾക്കിടയിലുള്ള കപ്ലിംഗ് പൊതുവെ ചെറുതായിരിക്കും, പലപ്പോഴും കപ്ലിംഗ് ഡിഗ്രിയുടെ 10 മുതൽ 20% വരെ മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ, അതിലധികവും ഗ്രൗണ്ടിലേക്കുള്ള കപ്ലിംഗ് ആണ്, അതിനാൽ ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സിന്റെ പ്രധാന റിട്ടേൺ പാത്ത് ഇപ്പോഴും നിലത്തു നിലനിൽക്കുന്നു. വിമാനം . ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിൻ തുടർച്ചയായി ഇല്ലാതാകുമ്പോൾ, ചിത്രം 1-8-17 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സുകൾക്കിടയിലുള്ള കപ്ലിംഗ് ഒരു റഫറൻസ് പ്ലെയ്‌നില്ലാതെ പ്രദേശത്ത് പ്രധാന റിട്ടേൺ പാത്ത് നൽകും. ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സിൽ റഫറൻസ് പ്ലെയിനിന്റെ നിർത്തലാക്കുന്നതിന്റെ സ്വാധീനം സാധാരണ സിംഗിൾ-എൻഡ് ട്രെയ്‌സിന്റേത് പോലെ ഗുരുതരമല്ലെങ്കിലും, ഇത് ഇപ്പോഴും ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലിന്റെ ഗുണനിലവാരം കുറയ്ക്കുകയും EMI വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും, ഇത് കഴിയുന്നത്ര ഒഴിവാക്കണം. . ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രാൻസ്മിഷനിലെ ചില സാധാരണ മോഡ് സിഗ്നലുകൾ അടിച്ചമർത്താൻ ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സിന് കീഴിലുള്ള റഫറൻസ് പ്ലെയിൻ നീക്കം ചെയ്യാമെന്ന് ചില ഡിസൈനർമാർ വിശ്വസിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഈ സമീപനം സിദ്ധാന്തത്തിൽ അഭികാമ്യമല്ല. പ്രതിരോധം എങ്ങനെ നിയന്ത്രിക്കാം? കോമൺ-മോഡ് സിഗ്നലിനായി ഗ്രൗണ്ട് ഇം‌പെഡൻസ് ലൂപ്പ് നൽകാത്തത് അനിവാര്യമായും EMI റേഡിയേഷന് കാരണമാകും. ഈ സമീപനം ഗുണത്തേക്കാളേറെ ദോഷം ചെയ്യും.

തെറ്റിദ്ധാരണ 2: ലൈനിന്റെ നീളം പൊരുത്തപ്പെടുത്തുന്നതിനേക്കാൾ തുല്യ അകലം പാലിക്കുന്നതാണ് പ്രധാനമെന്ന് വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു. യഥാർത്ഥ പിസിബി ലേഔട്ടിൽ, ഒരേ സമയം ഡിഫറൻഷ്യൽ ഡിസൈനിന്റെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നത് പലപ്പോഴും സാധ്യമല്ല. പിൻ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ, വിയാസ്, വയറിംഗ് സ്പേസ് എന്നിവയുടെ അസ്തിത്വം കാരണം, ലൈൻ ലെങ്ത് മാച്ചിംഗിന്റെ ഉദ്ദേശ്യം ശരിയായ വൈൻഡിംഗിലൂടെ നേടിയെടുക്കണം, പക്ഷേ ഡിഫറൻഷ്യൽ ജോഡിയുടെ ചില ഭാഗങ്ങൾ സമാന്തരമാകാൻ കഴിയില്ല. ഈ സമയത്ത് നമ്മൾ എന്താണ് ചെയ്യേണ്ടത്? ഏത് തിരഞ്ഞെടുപ്പ്? നിഗമനങ്ങളിൽ എത്തിച്ചേരുന്നതിന് മുമ്പ്, ഇനിപ്പറയുന്ന സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങൾ നോക്കാം.

മേൽപ്പറഞ്ഞ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന്, സ്കീം 1, സ്കീം 2 എന്നിവയുടെ തരംഗരൂപങ്ങൾ ഏതാണ്ട് യാദൃശ്ചികമാണ്, അതായത്, അസമമായ അകലം മൂലമുണ്ടാകുന്ന സ്വാധീനം വളരെ കുറവാണ്. താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ടൈമിംഗിൽ ലൈൻ നീളത്തിന്റെ പൊരുത്തക്കേടിന്റെ സ്വാധീനം വളരെ കൂടുതലാണ്. (സ്കീം 3). സൈദ്ധാന്തിക വിശകലനത്തിൽ നിന്ന്, പൊരുത്തമില്ലാത്ത സ്‌പെയ്‌സിംഗ് ഡിഫറൻഷ്യൽ ഇം‌പെഡൻസ് മാറുന്നതിന് കാരണമാകുമെങ്കിലും, ഡിഫറൻഷ്യൽ ജോഡികൾക്കിടയിലുള്ള കപ്ലിംഗ് പ്രാധാന്യമില്ലാത്തതിനാൽ, ഇം‌പെഡൻസ് മാറ്റ ശ്രേണിയും വളരെ ചെറുതാണ്, സാധാരണയായി 10% ഉള്ളിൽ, ഇത് ഒരു പാസിന് തുല്യമാണ്. . ദ്വാരം മൂലമുണ്ടാകുന്ന പ്രതിഫലനം സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്മിഷനിൽ കാര്യമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തില്ല. ലൈൻ ദൈർഘ്യം പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിൽ, ടൈമിംഗ് ഓഫ്‌സെറ്റിന് പുറമേ, ഡിഫറൻഷ്യൽ സിഗ്നലിലേക്ക് പൊതുവായ മോഡ് ഘടകങ്ങൾ അവതരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് സിഗ്നലിന്റെ ഗുണനിലവാരം കുറയ്ക്കുകയും EMI വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

പിസിബി ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട നിയമം പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ലൈൻ ദൈർഘ്യമാണെന്നും ഡിസൈൻ ആവശ്യകതകൾക്കും പ്രായോഗിക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കും അനുസൃതമായി മറ്റ് നിയമങ്ങൾ വഴക്കത്തോടെ കൈകാര്യം ചെയ്യാമെന്നും പറയാം.

തെറ്റിദ്ധാരണ 3: ഡിഫറൻഷ്യൽ വയറിംഗ് വളരെ അടുത്തായിരിക്കണമെന്ന് കരുതുക. ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സുകൾ അടുത്ത് സൂക്ഷിക്കുന്നത് അവയുടെ കപ്ലിംഗ് വർദ്ധിപ്പിക്കുക എന്നതിലുപരി മറ്റൊന്നുമല്ല, ഇത് ശബ്ദത്തിനെതിരായ പ്രതിരോധശേഷി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ മാത്രമല്ല, പുറം ലോകത്തിലേക്കുള്ള വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടൽ ഓഫ്‌സെറ്റ് ചെയ്യുന്നതിന് കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ വിപരീത ധ്രുവത പൂർണ്ണമായും ഉപയോഗിക്കാനും കഴിയും. ഈ സമീപനം മിക്ക കേസുകളിലും വളരെ പ്രയോജനകരമാണെങ്കിലും, അത് കേവലമല്ല. ബാഹ്യ ഇടപെടലുകളിൽ നിന്ന് അവ പൂർണ്ണമായും സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നുവെന്ന് ഞങ്ങൾക്ക് ഉറപ്പാക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ, ആന്റി-ഇടപെടൽ നേടുന്നതിന് ശക്തമായ കപ്ലിംഗ് ഉപയോഗിക്കേണ്ടതില്ല. EMI അടിച്ചമർത്തുന്നതിന്റെ ഉദ്ദേശ്യവും. ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സുകളുടെ നല്ല ഒറ്റപ്പെടലും സംരക്ഷണവും നമുക്ക് എങ്ങനെ ഉറപ്പാക്കാം? മറ്റ് സിഗ്നൽ ട്രെയ്‌സുകൾക്കൊപ്പം സ്‌പെയ്‌സിംഗ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് ഏറ്റവും അടിസ്ഥാന മാർഗങ്ങളിലൊന്നാണ്. ദൂരത്തിന്റെ ചതുരത്തിനനുസരിച്ച് വൈദ്യുതകാന്തികക്ഷേത്ര ഊർജ്ജം കുറയുന്നു. സാധാരണയായി, ലൈൻ സ്പെയ്സിംഗ് ലൈൻ വീതിയുടെ 4 മടങ്ങ് കവിയുമ്പോൾ, അവ തമ്മിലുള്ള ഇടപെടൽ വളരെ ദുർബലമായിരിക്കും. അവഗണിക്കാം. കൂടാതെ, ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിൻ വഴി ഒറ്റപ്പെടുത്തുന്നതും ഒരു നല്ല ഷീൽഡിംഗ് റോൾ വഹിക്കും. ഈ ഘടന പലപ്പോഴും ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള (10G-ന് മുകളിൽ) IC പാക്കേജ് PCB രൂപകൽപ്പനയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇതിനെ ഒരു CPW ഘടന എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇത് കർശനമായ ഡിഫറൻഷ്യൽ ഇം‌പെഡൻസ് ഉറപ്പാക്കാൻ കഴിയും. ചിത്രം 2-0-1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, നിയന്ത്രണം (8Z19).

വ്യത്യസ്ത സിഗ്നൽ ലെയറുകളിലും ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സുകൾ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും, എന്നാൽ ഈ രീതി സാധാരണയായി ശുപാർശ ചെയ്യുന്നില്ല, കാരണം വ്യത്യസ്ത ലെയറുകൾ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന ഇം‌പെഡൻസിലും വിയാസിലുമുള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾ ഡിഫറൻഷ്യൽ മോഡ് ട്രാൻസ്മിഷന്റെ ഫലത്തെ നശിപ്പിക്കുകയും പൊതുവായ മോഡ് ശബ്ദത്തെ അവതരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. കൂടാതെ, അടുത്തുള്ള രണ്ട് പാളികൾ ദൃഢമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടില്ലെങ്കിൽ, അത് ശബ്ദത്തെ പ്രതിരോധിക്കാനുള്ള ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്സിന്റെ കഴിവ് കുറയ്ക്കും, എന്നാൽ നിങ്ങൾക്ക് ചുറ്റുമുള്ള ട്രെയ്സുകളിൽ നിന്ന് ശരിയായ അകലം പാലിക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ, ക്രോസ്സ്റ്റോക്ക് ഒരു പ്രശ്നമല്ല. പൊതുവായ ആവൃത്തികളിൽ (GHz-ന് താഴെ), EMI ഗുരുതരമായ പ്രശ്‌നമാകില്ല. ഒരു ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്‌സിൽ നിന്ന് 500 മില്ലിമീറ്റർ അകലെയുള്ള വികിരണ ഊർജ്ജത്തിന്റെ അറ്റൻയുവേഷൻ 60 മീറ്റർ അകലത്തിൽ 3 ഡിബിയിൽ എത്തിയതായി പരീക്ഷണങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്, ഇത് എഫ്‌സിസി വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണം മാനദണ്ഡം പാലിക്കാൻ പര്യാപ്തമാണ്, അതിനാൽ ഡിസൈനറും വിഷമിക്കേണ്ടതില്ല. അപര്യാപ്തമായ ഡിഫറൻഷ്യൽ ലൈൻ കപ്ലിംഗ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുതകാന്തിക പൊരുത്തക്കേടിനെക്കുറിച്ച്.

3. സർപ്പന്റൈൻ ലൈൻ

ലേഔട്ടിൽ പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു തരം റൂട്ടിംഗ് രീതിയാണ് സ്നേക്ക് ലൈൻ. സിസ്റ്റം ടൈമിംഗ് ഡിസൈൻ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി കാലതാമസം ക്രമീകരിക്കുക എന്നതാണ് ഇതിന്റെ പ്രധാന ലക്ഷ്യം. ഡിസൈനർക്ക് ആദ്യം ഈ ധാരണ ഉണ്ടായിരിക്കണം: സർപ്പന്റൈൻ ലൈൻ സിഗ്നൽ ഗുണനിലവാരത്തെ നശിപ്പിക്കും, ട്രാൻസ്മിഷൻ കാലതാമസം മാറ്റും, വയറിങ് ചെയ്യുമ്പോൾ അത് ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഒഴിവാക്കാൻ ശ്രമിക്കുക. എന്നിരുന്നാലും, യഥാർത്ഥ രൂപകൽപ്പനയിൽ, സിഗ്നലിന് മതിയായ ഹോൾഡ് സമയം ഉണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ, അല്ലെങ്കിൽ ഒരേ കൂട്ടം സിഗ്നലുകൾക്കിടയിൽ ഓഫ്സെറ്റ് സമയം കുറയ്ക്കുന്നതിന്, വയർ ബോധപൂർവ്വം വിൻഡ് ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

അപ്പോൾ, സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്മിഷനിൽ സർപ്പന്റൈൻ ലൈൻ എന്ത് സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു? വയറിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഞാൻ എന്താണ് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടത്? ചിത്രം 1-8-21-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ സമാന്തര കപ്ലിംഗ് ദൈർഘ്യം (Lp), കപ്ലിംഗ് ദൂരം (S) എന്നിവയാണ് ഏറ്റവും നിർണായകമായ രണ്ട് പാരാമീറ്ററുകൾ. വ്യക്തമായും, സർപ്പന്റൈൻ ട്രെയ്സിൽ സിഗ്നൽ കൈമാറുമ്പോൾ, സമാന്തര രേഖ സെഗ്മെന്റുകൾ ഒരു ഡിഫറൻഷ്യൽ മോഡിൽ ജോടിയാക്കും. എസ് ചെറുതും എൽപി വലുതും ആകുമ്പോൾ കപ്ലിംഗിന്റെ അളവ് കൂടും. ഇത് ട്രാൻസ്മിഷൻ കാലതാമസം കുറയ്ക്കാൻ കാരണമായേക്കാം, ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് കാരണം സിഗ്നൽ ഗുണനിലവാരം വളരെ കുറയുന്നു. അദ്ധ്യായം 3-ലെ കോമൺ മോഡിന്റെയും ഡിഫറൻഷ്യൽ മോഡ് ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കിന്റെയും വിശകലനം മെക്കാനിസത്തിന് പരാമർശിക്കാം.

സർപ്പന്റൈൻ ലൈനുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുമ്പോൾ ലേഔട്ട് എഞ്ചിനീയർമാർക്കുള്ള ചില നിർദ്ദേശങ്ങൾ ഇനിപ്പറയുന്നവയാണ്:

1. സമാന്തര രേഖ സെഗ്‌മെന്റുകളുടെ ദൂരം (S) വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ശ്രമിക്കുക, കുറഞ്ഞത് 3H-നേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, H എന്നത് സിഗ്നൽ ട്രേസിൽ നിന്ന് റഫറൻസ് പ്ലെയിനിലേക്കുള്ള ദൂരത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. സാധാരണക്കാരുടെ ഭാഷയിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഒരു വലിയ വളവ് ചുറ്റി സഞ്ചരിക്കണം. എസ് ആവശ്യത്തിന് വലുതായിരിക്കുന്നിടത്തോളം, മ്യൂച്വൽ കപ്ലിംഗ് പ്രഭാവം ഏതാണ്ട് പൂർണ്ണമായും ഒഴിവാക്കാനാകും. 2. കപ്ലിംഗ് ദൈർഘ്യം കുറയ്ക്കുക Lp. ഇരട്ട എൽപി കാലതാമസം സിഗ്നൽ ഉയരുന്ന സമയത്തെ സമീപിക്കുകയോ കവിയുകയോ ചെയ്യുമ്പോൾ, സൃഷ്ടിച്ച ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് സാച്ചുറേഷനിലെത്തും. 3. സ്ട്രിപ്പ്-ലൈനിന്റെ അല്ലെങ്കിൽ എംബഡഡ് മൈക്രോ-സ്ട്രിപ്പിന്റെ സർപ്പന്റൈൻ ലൈൻ മൂലമുണ്ടാകുന്ന സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്മിഷൻ കാലതാമസം മൈക്രോ-സ്ട്രിപ്പിനെക്കാൾ കുറവാണ്. സിദ്ധാന്തത്തിൽ, ഡിഫറൻഷ്യൽ മോഡ് ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് കാരണം സ്ട്രിപ്പ്ലൈൻ ട്രാൻസ്മിഷൻ നിരക്കിനെ ബാധിക്കില്ല. 4. ഹൈ-സ്പീഡ് സിഗ്നൽ ലൈനുകൾക്കും കർശനമായ സമയ ആവശ്യകതകൾ ഉള്ളവർക്കും, സെർപന്റൈൻ ലൈനുകൾ ഉപയോഗിക്കാതിരിക്കാൻ ശ്രമിക്കുക, പ്രത്യേകിച്ച് ചെറിയ പ്രദേശങ്ങളിൽ. 5. നിങ്ങൾക്ക് പലപ്പോഴും ഏത് കോണിലും സർപ്പന്റൈൻ ട്രെയ്‌സുകൾ ഉപയോഗിക്കാം, ചിത്രം 1-8-20-ലെ സി ഘടന പോലെ, പരസ്പര ബന്ധനം ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും. 6. ഹൈ-സ്പീഡ് പിസിബി ഡിസൈനിൽ, സെർപന്റൈൻ ലൈനിന് ഫിൽട്ടറിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ ആന്റി-ഇന്റർഫറൻസ് കഴിവ് ഇല്ല, മാത്രമല്ല സിഗ്നൽ നിലവാരം കുറയ്ക്കാൻ മാത്രമേ കഴിയൂ, അതിനാൽ ഇത് ടൈമിംഗ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തലിന് മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ, മറ്റ് ഉദ്ദേശ്യങ്ങളൊന്നുമില്ല. 7. ചിലപ്പോൾ നിങ്ങൾക്ക് വിൻ‌ഡിംഗിനായി സർപ്പിള റൂട്ടിംഗ് പരിഗണിക്കാം. അതിന്റെ പ്രഭാവം സാധാരണ സർപ്പന്റൈൻ റൂട്ടിംഗിനെക്കാൾ മികച്ചതാണെന്ന് സിമുലേഷൻ കാണിക്കുന്നു.