It-tqassim huwa wieħed mill-aktar ħiliet bażiċi tax-xogħol ta ‘ Disinn tal-PCB inġinier. Il-kwalità tal-wajers taffettwa direttament il-prestazzjoni tas-sistema kollha, ħafna mit-teorija tad-disinn ta ‘veloċità għolja trid tkun finalment realizzata u vverifikata minn Layout, u għalhekk jista’ jidher li l-wajers huma kruċjali fid-disinn tal-PCB b’veloċità għolja. Dan li ġej se jkun fid-dawl tal-wajers attwali jista ‘jiltaqa’ ma ‘xi sitwazzjonijiet, analiżi tar-razzjonalità tiegħu, u jagħti xi strateġija ta’ rotta aktar ottimizzata. Prinċipalment mil-linja tal-Angolu tal-lemin, linja tad-differenza, linja tas-serp u l-bqija tliet aspetti biex telaboraw.

1. Linja go rettangolari

Il-wajers b’angolu rett ġeneralment huma meħtieġa biex tiġi evitata s-sitwazzjoni fil-wajers tal-PCB, u kważi sar wieħed mill-istandards biex titkejjel il-kwalità tal-wajers, allura kemm se jkollu impatt fuq il-wajers b’angolu rett fuq it-trasmissjoni tas-sinjal? Fil-prinċipju, il-wajers b’angolu rett se jibdlu l-wisa ‘tal-linja tal-linja ta’ trasmissjoni, u jirriżultaw f’diskontinwità ta ‘impedenza. Fil-fatt, mhux biss il-linja tal-Angolu tal-lemin, l-Angolu tat-ton, il-linja tal-Angolu akuta jistgħu jikkawżaw bidliet fl-impedenza.

L-influwenza ta ‘l-allinjament ta’ l-angolu rett fuq is-sinjal hija prinċipalment riflessa fi tliet aspetti: l-ewwel, il-kantuniera tista ‘tkun ekwivalenti għat-tagħbija abilità fuq il-linja tat-trasmissjoni, u tnaqqas il-ħin tal-lok; It-tieni, id-diskontinwità tal-impedenza tikkawża riflessjoni tas-sinjal; Third, EMI generated by the right Angle tip.

Il-kapaċitanza parassita kkawżata mill-Angolu rett tal-linja ta ‘trasmissjoni tista’ tiġi kkalkulata bil-formula empirika li ġejja:

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

Fil-formula ta ‘hawn fuq, C jirreferi għall-kapaċitanza ekwivalenti fil-kantuniera (pF), W jirreferi għall-wisa’ tal-linja (pulzier), ε R tirreferi għall-kostanti dielettrika tal-mezz, u Z0 hija l-impedenza karatteristika tat-trasmissjoni linja. Pereżempju, għal linja ta ‘trasmissjoni ta’ 4Mils 50 ohm (εr 4.3), il-kapaċitanza ta ‘Angolu rett hija madwar 0.0101pF, u l-varjazzjoni fil-ħin ta’ żieda tista ‘tiġi stmata:

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

Mill-kalkolu jista ‘jidher li l-effett tal-kapaċitanza miġjub mill-wajers ta’ angolu rett huwa żgħir ħafna.

Hekk kif tiżdied il-wisa ‘tal-linja tal-linja ta’ l-angolu rett, l-impedenza f’dan il-punt tonqos, allura jkun hemm ċertu fenomenu ta ‘riflessjoni tas-sinjal. Nistgħu nikkalkulaw l-impedenza ekwivalenti wara li l-wisa ‘tal-linja tiżdied skont il-formula tal-kalkolu tal-impedenza msemmija fit-taqsima tal-linji tat-trażmissjoni, u mbagħad nikkalkulaw il-koeffiċjent tar-riflessjoni skont il-formula empirika: ρ = (Zs-Z0) / (Zs + Z0), il-wajers ġenerali ta ‘l-angolu rett li jirriżultaw f’bidliet ta’ impedenza bejn 7% -20%, għalhekk il-koeffiċjent massimu ta ‘riflessjoni huwa ta’ madwar 0.1. Barra minn hekk, kif jidher mill-figura hawn taħt, l-impedenza tal-linja tat-trażmissjoni tinbidel għall-minimu fit-tul tal-linja W / 2, u mbagħad terġa ‘tiddaħħal għall-impedenza normali wara l-ħin W / 2. Il-ħin għall-bidla kollha tal-impedenza huwa qasir ħafna, ġeneralment fi żmien 10ps. Bidla daqshekk mgħaġġla u żgħira hija kważi negliġibbli għat-trasmissjoni tas-sinjal ġenerali.

Ħafna nies għandhom fehim bħal dan tar-rotta tal-angolu rett, u jemmnu li l-ponta hija faċli biex titfa ‘jew tirċievi mewġ elettromanjetiku u tipproduċi EMI, li saret waħda mir-raġunijiet għaliex ħafna nies jaħsbu li r-rotta tal-angolu rett mhix possibbli. Madankollu, bosta riżultati tat-testijiet prattiċi juru li l-angolu rett ma jipproduċix ħafna EMI minn linja dritta. Forsi l-prestazzjoni kurrenti tal-istrument u l-livell tat-test jirrestrinġu l-eżattezza tat-test, iżda mill-inqas juri li r-radjazzjoni tal-linja ta ‘angolu rett hija inqas mill-iżball tal-kejl tal-istrument innifsu. B’mod ġenerali, l-allinjament tal-angolu rett mhuwiex daqshekk terribbli kif jista ‘jidher. Mill-inqas f’applikazzjonijiet taħt il-GHz, kwalunkwe effett bħal capacitance, riflessjoni, EMI, eċċ. Kważi ma jiġix rifless fit-testijiet TDR. L-inġinier tad-disinn tal-PCB b’veloċità għolja għandu jiffoka fuq it-tqassim, id-disinn tal-qawwa / art, id-disinn tal-wajers, il-perforazzjoni, eċċ. Għalkemm, ovvjament, l-effetti tal-go go rettangolari mhumiex serji ħafna, iżda ma jfissirx li nistgħu nimxu linja Angle dritt, l-attenzjoni għad-dettall hija l-kwalità essenzjali għal kull inġinier tajjeb, u, bl-iżvilupp mgħaġġel taċ-ċirkwiti diġitali , L-inġiniera tal-PCB li jipproċessaw il-frekwenza tas-sinjal ukoll se jkomplu jitjiebu, għal aktar minn 10 GHZ qasam tad-disinn RF, Dawn l-angoli retti żgħar jistgħu jsiru l-fokus ta ‘problemi ta’ veloċità għolja.

2. Differenza ta ‘

Is-Sinjal Differenzjali jintuża b’mod wiesa ‘fid-disinn taċ-ċirkwit ta’ veloċità għolja. L-iktar Sinjal importanti f’ċirkwit huwa d-disinn tas-Sinjal Differenzjali. Kif tiżgura l-prestazzjoni tajba tagħha fid-disinn tal-PCB? B’dawn iż-żewġ mistoqsijiet f’moħħna, ngħaddu għall-parti li jmiss tad-diskussjoni tagħna.

X’inhu sinjal differenzjali? Bl-Ingliż sempliċi, is-sewwieq jibgħat żewġ sinjali ekwivalenti u li jdawru, u r-riċevitur iqabbel id-differenza bejn iż-żewġ vultaġġi biex jiddetermina jekk l-istat loġiku huwiex “0” jew “1”. Il-par ta ‘wajers li jġorru sinjali differenzjali jissejjaħ wajers differenzjali.

Meta mqabbel mar-rotta tas-sinjal ordinarja b’tarf wieħed, is-sinjal differenzjali għandu l-aktar vantaġġi ovvji fit-tliet aspetti li ġejjin:

A. Kapaċità qawwija ta ‘kontra l-interferenza, minħabba li l-igganċjar bejn żewġ linji differenzjali huwa tajjeb ħafna, meta jkun hemm interferenza ta’ storbju, huma kważi akkoppjati ma ‘żewġ linji fl-istess ħin, u r-riċevitur jimpurtah biss mid-differenza bejn iż-żewġ sinjali, għalhekk il-ħoss estern tal-modalità komuni jista ‘jiġi kkanċellat kompletament.

B. Jista ‘jrażżan l-EMI b’mod effettiv. Bl-istess mod, minħabba li żewġ sinjali huma ta ‘polarità opposta, il-kamp elettromanjetiku rradjat minnhom jista’ jikkanċella lil xulxin. Iktar ma jkun viċin l-igganċjar, inqas enerġija elettromanjetika rilaxxata għad-dinja ta ‘barra.

C. Il-pożizzjonament tal-ħin huwa preċiż. Peress li l-bidla tal-iswiċċjar tas-sinjali differenzjali tinsab fl-intersezzjoni ta ‘żewġ sinjali, b’differenza minn sinjali komuni ta’ tarf wieħed li huma ġġudikati minn vultaġġi ta ‘limitu għoljin u baxxi, huwa inqas affettwat mill-proċess u t-temperatura, li jistgħu jnaqqsu l-iżbalji tal-ħin u huwa aktar adattat għal ċirkwiti b’sinjali ta ‘amplitudni baxxa. LVDS (sinjal differenzjal ta ‘vultaġġ baxx) jirreferi għal din it-teknoloġija ta’ sinjal differenzjali ta ‘amplitudni żgħira.

Għall-inġiniera tal-PCB, l-iktar tħassib importanti huwa kif jiġi żgurat li dawn il-vantaġġi tar-rotta differenzali jkunu jistgħu jintużaw bis-sħiħ fir-rotta attwali. Forsi sakemm ikun f’kuntatt ma ‘Layout in-nies jifhmu r-rekwiżiti ġenerali tar-rotta differenzjali, jiġifieri “tul ugwali, distanza ugwali”. Isometriku huwa li jiżgura li ż-żewġ sinjali differenzjali dejjem iżommu polarità opposta, inaqqsu l-komponent tal-mod komuni; Isometrika hija prinċipalment biex tiżgura l-istess impedenza differenzjali, tnaqqas ir-riflessjoni. “Kemm jista ‘jkun viċin” huwa xi kultant wieħed mir-rekwiżiti għar-rotta differenzjali. Iżda l-ebda waħda minn dawn ir-regoli mhi maħsuba biex tiġi applikata b’mod mekkaniku, u bosta inġiniera ma jidhrux li jifhmu n-natura tas-sinjalar differenzjali b’veloċità għolja. Dan li ġej jiffoka fuq diversi żbalji komuni fid-disinn tas-sinjal differenzjali tal-PCB.

Kunċett żbaljat 1: Sinjali differenzjali m’għandhomx bżonn pjan ta ‘l-art bħala passaġġ ta’ rifluss, jew jaħsbu li linji differenzali jipprovdu passaġġ ta ‘rifluss għal xulxin. Il-kawża ta ‘dan in-nuqqas ta’ ftehim hija konfuża mill-fenomenu tal-wiċċ, jew il-mekkaniżmu tat-trasmissjoni tas-sinjal b’veloċità għolja mhuwiex fond biżżejjed. Kif jidher mill-istruttura tat-tarf riċevitur fil-FIG. 1-8-15, il-kurrenti tal-emittent tat-transisters Q3 u Q4 huma ekwivalenti u opposti, u l-kurrent tagħhom fil-junction jikkanċella eżattament lil xulxin (I1 = 0). Għalhekk, iċ-ċirkwit differenzjali mhuwiex sensittiv għal projettivi ta ‘l-art simili u sinjali oħra ta’ storbju li jistgħu jeżistu fil-provvista ta ‘l-enerġija u l-pjan ta’ l-art. Il-kanċellazzjoni parzjali tal-fluss lura tal-pjan terren ma tfissirx li ċ-ċirkwit differenzjali ma jieħux il-pjan ta ‘referenza bħala l-passaġġ tar-ritorn tas-sinjal. Fil-fatt, fl-analiżi tal-fluss lura tas-sinjal, il-mekkaniżmu tar-rotta differenzjali huwa l-istess bħal dak tar-rotta ordinarja ta ‘tarf wieħed, jiġifieri, għoli

Is-sinjal tal-frekwenza dejjem joħroġ lura tul iċ-ċirkwit bl-iżgħar induttanza. L-akbar differenza tinsab fil-fatt li l-linja tad-differenza mhux biss għandha igganċjar mal-art, iżda għandha wkoll igganċjar bejniethom. L-akkoppjar qawwi jsir it-triq ewlenija tal-fluss lura.

Fid-disinn taċ-ċirkwit tal-PCB, l-igganċjar bejn il-wajers differenzjali huwa ġeneralment żgħir, ġeneralment jammonta għal 10 ~ 20% biss tal-grad ta ‘l-igganċjar, u l-biċċa l-kbira ta’ l-igganċjar huwa ma ‘l-art, għalhekk il-passaġġ ta’ backflow ewlieni tal-wajers differenzjali għadu jeżisti fl-art pjan. Fil-każ ta ‘diskontinwità fil-pjan lokali, l-igganċjar bejn rotot differenzjali jipprovdi l-passaġġ ta’ backflow ewlieni fir-reġjun mingħajr pjan ta ‘referenza, kif muri fil-FIG. 1-8-17. Għalkemm l-impatt tad-diskontinwità tal-pjan ta ’referenza fuq il-wajers differenzali mhuwiex serju daqs dak tal-wajers ordinarji ta’ tarf wieħed, xorta se jnaqqas il-kwalità tas-sinjal differenzjali u jżid l-EMI, li għandu jiġi evitat kemm jista ’jkun. Xi disinjaturi jemmnu li l-pjan ta ‘referenza tal-linja tat-trasmissjoni differenzjali jista’ jitneħħa biex titrażżan parti mis-sinjal tal-mod komuni fit-trasmissjoni differenzjali, iżda teoretikament dan l-approċċ mhux mixtieq. Kif tikkontrolla l-impedenza? Mingħajr ma tipprovdi linja ta ‘impedenza fuq l-art għal sinjal ta’ modalità komuni, ir-radjazzjoni EMI x’aktarx tkun ikkawżata, li tagħmel aktar ħsara milli ġid.

Mit nru 2: Iż-żamma ta ‘spazjar ugwali hija iktar importanti mit-tqabbil tat-tul tal-linja. Fil-wajers attwali tal-PCB, ħafna drabi ma jkunx jista ‘jissodisfa r-rekwiżiti tad-disinn differenzjali. Minħabba d-distribuzzjoni tal-brilli, toqob, u spazju tal-wajers u fatturi oħra, huwa meħtieġ li jinkiseb l-iskop tat-tqabbil tat-tul tal-linja permezz ta ‘tkebbib xieraq, iżda r-riżultat huwa inevitabbilment parti mill-par tad-differenza ma jistax ikun parallel, f’dan il-ħin, kif tagħzel? Qabel ma naqbżu għall-konklużjonijiet, ejja nagħtu ħarsa lejn ir-riżultati ta ‘simulazzjoni li ġejjin. Jista ‘jidher mir-riżultati ta’ simulazzjoni ta ‘hawn fuq li l-forom tal-mewġ tal-iskema 1 u l-Iskema 2 kważi jikkoinċidu, jiġifieri, l-influwenza ta’ spazjar mhux ugwali hija minima, u l-influwenza ta ‘diskrepanza fit-tul tal-linja hija ħafna akbar fuq is-sekwenza tal-ħin (Skema 3) . Mill-perspettiva tal-analiżi teoretika, għalkemm l-ispazjar inkonsistenti se jwassal għall-bidliet fl-impedenza tad-differenza, iżda minħabba li l-igganċjar bejn il-par tad-differenza nnifisha mhix sinifikanti, allura l-firxa tal-bidliet fl-impedenza hija wkoll żgħira ħafna, ġeneralment fi ħdan 10%, ekwivalenti biss għal riflessjoni kkawżata minn toqba, li ma tikkawżax impatt sinifikanti fuq it-trasmissjoni tas-sinjal. Ladarba t-tul tal-linja ma jkunx imqabbel, minbarra t-tpaċija tas-sekwenza tal-ħin, komponenti tal-modalità komuni jiġu introdotti fis-sinjal differenzjali, li jnaqqas il-kwalità tas-sinjal u jżid l-EMI.

Jista ‘jingħad li l-iktar regola importanti fid-disinn tal-wajers differenzjali tal-PCB hija li tqabbel it-tul tal-linja, u regoli oħra jistgħu jiġu mmaniġġjati b’mod flessibbli skont ir-rekwiżiti tad-disinn u l-applikazzjonijiet prattiċi.

Kunċett żbaljat tlieta: aħseb li l-linja tad-differenza trid isserraħ fuq viċin ħafna. Il-punt li żżomm il-linji tad-differenza viċin xulxin mhu xejn ħlief li żżid l-akkoppjar tagħhom, kemm biex ittejjeb l-immunità tagħhom għall-istorbju kif ukoll biex tieħu vantaġġ mill-polarità opposta tal-kamp manjetiku biex tikkanċella l-interferenza elettromanjetika mid-dinja ta ’barra. Għalkemm dan l-approċċ huwa favorevoli ħafna f’ħafna każijiet, mhuwiex assolut. Jekk jistgħu jkunu kompletament protetti minn interferenza esterna, allura m’għandniex għalfejn nilħqu l-iskop ta ‘anti-interferenza u soppressjoni ta’ EMI permezz ta ‘akkoppjar qawwi ma’ xulxin. Kif niżguraw li r-rotta differenzjali jkollha iżolament u lqugħ tajjeb? Iż-żieda tad-distanza bejn il-linji u sinjali oħra hija waħda mill-aktar modi bażiċi. L-enerġija tal-kamp elettromanjetiku tonqos bir-relazzjoni kwadra tad-distanza. Ġeneralment, meta d-distanza bejn il-linji tkun aktar minn 4 darbiet il-wisa ‘tal-linja, l-interferenza bejniethom hija estremament dgħajfa u tista’ tiġi injorata bażikament. Barra minn hekk, l-iżolament mill-pjan terren jista ‘wkoll jipprovdi effett tajjeb ta’ lqugħ. Din l-istruttura tintuża ta ‘spiss f’disinni ta’ PCB ippakkjati IC ta ‘frekwenza għolja (‘ il fuq minn 10G), magħrufa bħala l-istruttura CPW, biex jiġi żgurat kontroll strett ta ‘impedenza differenzjali (2Z0), FIG. 1-8-19.

Ir-rotta differenzjali tista ‘titwettaq ukoll f’saffi ta’ sinjali differenti, iżda dan ġeneralment mhux irrakkomandat, minħabba li differenzi bħall-impedenza u permezz ta ‘toqob f’saffi differenti jistgħu jeqirdu l-effett tat-trażmissjoni tal-modalità differenzjali u jintroduċu ħoss tal-modalità komuni. Barra minn hekk, jekk iż-żewġ saffi ħdejn xulxin mhumiex akkoppjati sewwa, l-abbiltà tar-rotta differenzjali li tirreżisti l-istorbju se titnaqqas, iżda l-krosstalk mhix problema jekk tinżamm spazjar xieraq bir-rotta tal-madwar. Fil-frekwenza ġenerali (taħt il-GHz), l-EMI mhux se jkun problema serja. L-esperimenti juru li l-attenwazzjoni ta ‘l-enerġija mir-radjazzjoni ta’ linji differenzjali b’distanza ta ‘500Mils’ il fuq minn 3 metri laħqet 60dB, li huwa biżżejjed biex jissodisfa l-istandard ta ‘radjazzjoni ELETTROMANJETIKU ta’ FCC. Għalhekk, id-disinjaturi m’għandhomx għalfejn jinkwetaw wisq dwar inkompatibilità elettromanjetika kkawżata minn akkoppjar insuffiċjenti ta ‘linji differenzjali.

3. serpentine

Linja ta ‘serpentina spiss tintuża fit-Tqassim. L-għan ewlieni tiegħu huwa li jaġġusta d-dewmien tal-ħin u jissodisfa r-rekwiżiti tad-disinn tal-ħin tas-sistema. Id-disinjaturi għandhom l-ewwel jifhmu li l-wajer tas-serpentina jeqred il-kwalità tas-sinjal, ibiddel id-dewmien fit-trasmissjoni, u għandu jiġi evitat meta jkun qed jitwaħħal. Madankollu, fid-disinn prattiku, sabiex jiġi żgurat biżżejjed ħin ta ‘żamma tas-sinjali, jew biex jitnaqqas il-ħin offset bejn l-istess grupp ta’ sinjali, l-istralċ għandu jsir deliberatament.

Allura x’jagħmel is-serpentina biex tissinjala t-trasmissjoni? X’għandi nagħti attenzjoni meta nimxi fuq il-linja? Iż-żewġ parametri l-iktar kritiċi huma t-tul tal-akkoppjar parallel (Lp) u d-distanza tal-akkoppjar (S), kif muri fil-FIG. 1-8-21. Ovvjament, meta s-sinjal jiġi trasmess f’linja serpentina, ikun hemm igganċjar bejn segmenti ta ‘linji paralleli fil-forma ta’ modalità ta ‘differenza. L-iżgħar S huwa, l-akbar Lp huwa, u iktar ikun kbir il-grad ta ‘akkoppjar. Dan jista ‘jirriżulta f’dewmien ta’ trasmissjoni mnaqqsa u tnaqqis sinifikanti fil-kwalità tas-sinjal minħabba l-krosstalk, kif deskritt fil-kapitolu 3 għall-analiżi tal-krosstalk tal-modalità komuni u tal-modalità differenzjali.

Hawn huma xi pariri għall-inġiniera tal-Layout meta jittrattaw mas-serpentini:

1. Ipprova żid id-distanza (S) tas-segment tal-linja parallela, li hija mill-inqas akbar minn 3H. H jirreferi għad-distanza mil-linja tas-sinjal għall-pjan ta ‘referenza. Ġeneralment, huwa li tieħu kurva kbira. Sakemm S ikun kbir biżżejjed, l-effett ta ‘l-igganċjar jista’ jiġi evitat kważi kompletament.

2. Meta t-tul tal-akkoppjar Lp jitnaqqas, il-krosstalk iġġenerat jilħaq is-saturazzjoni meta d-dewmien ta ‘Lp darbtejn joqrob jew jeċċedi l-ħin ta’ żieda tas-sinjal.

3. Id-dewmien fit-trażmissjoni tas-sinjal ikkawżat mil-Linja ta ‘strixxa jew mikro-strixxa Inkorporata bħal serp hija iżgħar minn dik tal-mikro-strixxa. Teoretikament, il-linja taż-żigarella ma taffettwax ir-rata tat-trażmissjoni minħabba krosstalk tal-modalità differenzjali.

4. Għal linji ta ‘veloċità għolja u sinjali b’rekwiżiti stretti dwar il-ħin, ipprova ma jimxix linji serpentini, speċjalment f’żona żgħira.

5. Ir-rotta tas-serpentina fi kwalunkwe Angolu tista ‘tiġi spiss adottata. L-istruttura C fil-FIG. 1-8-20 jista ‘effettivament inaqqas l-igganċjar bejn xulxin.

6. Fid-disinn tal-PCB b’veloċità għolja, is-serpentina m’għandhiex l-hekk imsejħa kapaċità ta ‘filtrazzjoni jew kontra l-interferenza, u tista’ tnaqqas biss il-kwalità tas-sinjal, u għalhekk tintuża biss għat-tqabbil tal-ħin u l-ebda skop ieħor.

7. Kultant l-istralċ spirali jista ‘jiġi kkunsidrat. Is-simulazzjoni turi li l-effett tiegħu huwa aħjar mill-istralċ serpentin normali.