In हाय-स्पीड पीसीबी डिझाईन, डिफरेंशियल सिग्नल (डिफरेंशियल सिग्नल) चा वापर अधिकाधिक व्यापक होत आहे आणि सर्किटमधील सर्वात गंभीर सिग्नल बहुतेक वेळा विभेदक संरचनेसह डिझाइन केले जातात. असे का होते? सामान्य सिंगल-एंडेड सिग्नल राउटिंगच्या तुलनेत, विभेदक सिग्नलमध्ये मजबूत अँटी-हस्तक्षेप क्षमता, EMI चे प्रभावी दडपशाही आणि अचूक वेळेची स्थिती यांचे फायदे आहेत.

विभेदक सिग्नल पीसीबी वायरिंग आवश्यकता

सर्किट बोर्डवर, विभेदक ट्रेस समान लांबीच्या, समान रुंदीच्या, जवळच्या आणि समान पातळीवरील दोन ओळी असणे आवश्यक आहे.

1. समान लांबी: समान लांबी म्हणजे दोन विभेदक सिग्नल नेहमी विरुद्ध ध्रुवता ठेवतात याची खात्री करण्यासाठी दोन रेषांची लांबी शक्य तितकी लांब असावी. सामान्य मोड घटक कमी करा.

2. समान रुंदी आणि समान अंतर: समान रुंदी म्हणजे दोन सिग्नलच्या ट्रेसची रुंदी समान ठेवणे आवश्यक आहे आणि समान अंतर म्हणजे दोन तारांमधील अंतर स्थिर आणि समांतर ठेवावे.

3. कमीत कमी प्रतिबाधा बदल: डिफरेंशियल सिग्नलसह पीसीबी डिझाइन करताना, सर्वात महत्वाची गोष्ट म्हणजे ऍप्लिकेशनचे लक्ष्य प्रतिबाधा शोधणे आणि नंतर त्यानुसार विभेदक जोडीचे नियोजन करणे. याव्यतिरिक्त, प्रतिबाधा बदल शक्य तितक्या लहान ठेवा. विभेदक रेषेचा प्रतिबाधा ट्रेस रुंदी, ट्रेस कपलिंग, तांब्याची जाडी आणि पीसीबी सामग्री आणि स्टॅकअप यांसारख्या घटकांवर अवलंबून असते. जेव्हा तुम्ही विभेदक जोडीचा प्रतिबाधा बदलणारी कोणतीही गोष्ट टाळण्याचा प्रयत्न करता तेव्हा त्या प्रत्येकाचा विचार करा.

पीसीबी विभेदक सिग्नल डिझाइनमध्ये सामान्य गैरसमज

गैरसमज 1: असे मानले जाते की विभेदक सिग्नलला परतीचा मार्ग म्हणून ग्राउंड प्लेनची आवश्यकता नाही किंवा विभेदक ट्रेस एकमेकांसाठी परतीचा मार्ग प्रदान करतात.

या गैरसमजाचे कारण म्हणजे ते वरवरच्या घटनांमुळे गोंधळलेले आहेत किंवा हाय-स्पीड सिग्नल ट्रान्समिशनची यंत्रणा पुरेशी खोल नाही. पॉवर आणि ग्राउंड प्लेनवर अस्तित्वात असलेल्या समान ग्राउंड बाउंस आणि इतर ध्वनी सिग्नलसाठी भिन्न सर्किट असंवेदनशील असतात. ग्राउंड प्लेनच्या आंशिक रिटर्न रद्द केल्याचा अर्थ असा नाही की डिफरेंशियल सर्किट सिग्नल रिटर्न पथ म्हणून संदर्भ विमानाचा वापर करत नाही. खरं तर, सिग्नल रिटर्न अॅनालिसिसमध्ये, डिफरेंशियल वायरिंग आणि सामान्य सिंगल-एंडेड वायरिंगची यंत्रणा सारखीच असते, म्हणजेच उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नल्स नेहमी सर्वात लहान इंडक्टन्ससह लूपच्या बाजूने रिफ्लो असतात. सर्वात मोठा फरक असा आहे की जमिनीवर जोडण्याव्यतिरिक्त, विभेदक रेषेमध्ये परस्पर जोडणी देखील असते. कोणत्या प्रकारचे कपलिंग मजबूत आहे आणि कोणता मुख्य परतीचा मार्ग बनतो.

पीसीबी सर्किट डिझाइनमध्ये, डिफरेंशियल ट्रेसमधील कपलिंग सामान्यतः लहान असते, बहुतेक वेळा कपलिंग डिग्रीच्या फक्त 10-20% असते आणि जमिनीवर जोडणे अधिक असते, त्यामुळे विभेदक ट्रेसचा मुख्य परतीचा मार्ग अजूनही जमिनीवर अस्तित्वात असतो. विमान जेव्हा ग्राउंड प्लेनमध्ये विघटन होते, तेव्हा संदर्भ समतल नसलेल्या क्षेत्रातील विभेदक ट्रेसमधील जोडणी मुख्य परतीचा मार्ग प्रदान करेल, जरी संदर्भ समतल खंडित होण्याचा सामान्य सिंगल-एंडेडवरील विभेदक ट्रेसवर कोणताही परिणाम होत नाही. ट्रेस हे गंभीर आहे, परंतु तरीही ते विभेदक सिग्नलची गुणवत्ता कमी करेल आणि EMI वाढवेल, जे शक्य तितके टाळले पाहिजे.

याव्यतिरिक्त, काही डिझायनर्सचा असा विश्वास आहे की डिफरेंशियल ट्रेस अंतर्गत संदर्भ विमान विभेदक ट्रान्समिशनमध्ये सामान्य मोड सिग्नलचा भाग दाबण्यासाठी काढला जाऊ शकतो. तथापि, हा दृष्टिकोन सिद्धांततः इष्ट नाही. अडथळे कसे नियंत्रित करावे? कॉमन-मोड सिग्नलसाठी ग्राउंड इम्पेडन्स लूप प्रदान न केल्याने अपरिहार्यपणे EMI रेडिएशन होईल. हा दृष्टिकोन चांगल्यापेक्षा अधिक नुकसान करतो.

गैरसमज 2: असे मानले जाते की समान अंतर ठेवणे हे रेखा लांबी जुळण्यापेक्षा अधिक महत्त्वाचे आहे.

वास्तविक पीसीबी लेआउटमध्ये, एकाच वेळी विभेदक डिझाइनच्या आवश्यकता पूर्ण करणे शक्य नसते. पिन डिस्ट्रिब्युशन, विअस आणि वायरिंग स्पेस यासारख्या घटकांच्या अस्तित्वामुळे, रेषेची लांबी जुळवण्याचा उद्देश योग्य विंडिंगद्वारे साध्य करणे आवश्यक आहे, परंतु परिणाम असा असावा की विभेदक जोडीचे काही भाग समांतर असू शकत नाहीत. पीसीबी डिफरेंशियल ट्रेसच्या डिझाइनमधील सर्वात महत्त्वाचा नियम म्हणजे जुळणारी रेखा लांबी. डिझाइन आवश्यकता आणि वास्तविक अनुप्रयोगांनुसार इतर नियम लवचिकपणे हाताळले जाऊ शकतात.

गैरसमज 3: असा विचार करा की विभेदक वायरिंग खूप जवळ असणे आवश्यक आहे.

डिफरेंशियल ट्रेस जवळ ठेवणे म्हणजे त्यांचे कपलिंग वाढवण्याशिवाय दुसरे काही नाही, जे केवळ आवाजाची प्रतिकारशक्ती सुधारू शकत नाही, तर बाहेरील जगामध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेप ऑफसेट करण्यासाठी चुंबकीय क्षेत्राच्या विरुद्ध ध्रुवीयतेचा पूर्ण वापर देखील करू शकते. जरी हा दृष्टिकोन बहुतेक प्रकरणांमध्ये खूप फायदेशीर असला तरी तो परिपूर्ण नाही. जर आपण हे सुनिश्चित करू शकलो की ते बाह्य हस्तक्षेपापासून पूर्णपणे संरक्षित आहेत, तर आपल्याला विरोधी हस्तक्षेप साध्य करण्यासाठी मजबूत जोडणी वापरण्याची आवश्यकता नाही. आणि ईएमआय दडपण्याचा उद्देश.

आम्ही विभेदक ट्रेसचे चांगले अलगाव आणि संरक्षण कसे सुनिश्चित करू शकतो? इतर सिग्नल ट्रेससह अंतर वाढवणे हा सर्वात मूलभूत मार्गांपैकी एक आहे. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड ऊर्जा अंतराच्या वर्गासह कमी होते. सामान्यतः, जेव्हा रेषेतील अंतर रेषेच्या रुंदीच्या 4 पट ओलांडते, तेव्हा त्यांच्यातील हस्तक्षेप अत्यंत कमकुवत असतो. दुर्लक्ष करता येईल.