Mpangilio ni moja wapo ya stadi za msingi za kazi za Ubunifu wa PCB mhandisi. Ubora wa wiring utaathiri moja kwa moja utendaji wa mfumo mzima, nadharia nyingi ya muundo wa kasi lazima hatimaye itambuliwe na kuthibitishwa na Mpangilio, kwa hivyo inaweza kuonekana kuwa wiring ni muhimu katika muundo wa PCB wa kasi. Ifuatayo itakuwa katika mtazamo wa wiring halisi inaweza kukutana na hali kadhaa, uchambuzi wa busara yake, na kutoa mkakati mzuri zaidi wa njia. Hasa kutoka mstari wa kulia wa Angle, mstari wa tofauti, mstari wa nyoka na kadhalika mambo matatu kufafanua.

1. Mstari wa kwenda kwa mstatili

Wiring ya pembe ya kulia kwa ujumla inahitajika ili kuepusha hali katika wiring ya PCB, na karibu imekuwa moja ya viwango vya kupima ubora wa wiring, kwa hivyo wiring ya pembe-kulia itakuwa na athari gani kwa usambazaji wa ishara? Kimsingi, wiring ya pembe ya kulia itabadilisha upana wa laini ya laini ya usambazaji, na kusababisha kukomesha kwa impedance. Kwa kweli, sio laini tu ya Angle, Angle ya tani, laini ya Angle kali inaweza kusababisha mabadiliko ya impedance.

Ushawishi wa usawa wa pembe ya kulia kwenye ishara inaonyeshwa sana katika nyanja tatu: kwanza, kona inaweza kuwa sawa na mzigo wa nguvu kwenye laini ya usambazaji, ikipunguza wakati wa kuongezeka; Pili, kukomeshwa kwa impedance kutasababisha tafakari ya ishara; Tatu, EMI inayotokana na ncha ya kulia ya Angle.

Uwezo wa vimelea unaosababishwa na Angle ya kulia ya laini ya usambazaji inaweza kuhesabiwa na fomula yafuatayo:

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

Katika fomula hiyo hapo juu, C inamaanisha uwezo sawa kwenye kona (pF), W inahusu upana wa mstari (inchi), ε R inahusu hali ya dielectri ya kati, na Z0 ni tabia ya usambazaji. mstari. Kwa mfano, kwa laini ya usambazaji ya 4Mils 50 ohm (εr 4.3), uwezo wa Angle ya kulia ni karibu 0.0101pF, na tofauti ya wakati wa kuongezeka inaweza kukadiriwa:

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

Inaweza kuonekana kutoka kwa hesabu kwamba athari ya uwezo inayoletwa na wiring ya pembe ya kulia ni ndogo sana.

Kama upana wa mstari wa mstari wa pembe ya kulia unavyoongezeka, impedance katika hatua hii itapungua, kwa hivyo kutakuwa na hali fulani ya kutafakari ishara. Tunaweza kuhesabu impedance sawa baada ya upana wa mstari kuongezeka kulingana na fomula ya hesabu ya impedance iliyotajwa katika sehemu ya laini za usafirishaji, na kisha hesabu mgawo wa kutafakari kulingana na fomula ya nguvu: ρ = (Zs-Z0) / (Zs + Z0), wiring ya jumla ya kulia inayosababisha mabadiliko ya impedance kati ya 7% -20%, kwa hivyo mgawo wa juu wa kutafakari ni karibu 0.1. Kwa kuongezea, kama inavyoweza kuonekana kutoka kwa takwimu hapa chini, impedance ya laini ya usafirishaji hubadilika hadi kiwango cha chini ndani ya urefu wa laini ya W / 2, na kisha kurudisha kwa impedance ya kawaida baada ya muda wa W / 2. Wakati wa mabadiliko yote ya impedance ni mfupi sana, kawaida ndani ya 10ps. Mabadiliko kama hayo ya haraka na ndogo ni karibu kidogo kwa usambazaji wa ishara ya jumla.

Watu wengi wana uelewa kama huo wa uelekezaji wa pembe-kulia, wakiamini kwamba ncha hiyo ni rahisi kutoa au kupokea mawimbi ya umeme na kutoa EMI, ambayo imekuwa sababu moja kwa nini watu wengi wanafikiria upitishaji wa pembe-kulia hauwezekani. Walakini, matokeo mengi ya majaribio ya vitendo yanaonyesha kuwa laini ya pembe-kulia haitoi EMI nyingi kuliko laini moja kwa moja. Labda utendaji wa sasa wa chombo na kiwango cha mtihani huzuia usahihi wa jaribio, lakini angalau inaonyesha kuwa mionzi ya laini ya pembe ya kulia ni chini ya kosa la kipimo cha chombo chenyewe. Kwa ujumla, usawa wa pembe ya kulia sio mbaya kama inavyoweza kuonekana. Angalau katika programu zilizo chini ya GHz, athari zozote kama vile uwezo, tafakari, EMI, nk hazionyeshwi katika vipimo vya TDR. Mhandisi wa muundo wa PCB ya kasi anapaswa kuzingatia mpangilio, muundo wa nguvu / ardhi, muundo wa wiring, utoboaji, n.k. Ingawa, kwa kweli, athari za laini ya kwenda kwa mstatili sio mbaya sana, lakini sio kusema kwamba tunaweza kutembea laini ya Angle kulia, umakini kwa undani ni ubora muhimu kwa kila wahandisi wazuri, na, na maendeleo ya haraka ya nyaya za dijiti , Wahandisi wa PCB usindikaji wa masafa ya ishara pia wataendelea kuboresha, kwa zaidi ya uwanja wa muundo wa GHZ RF, Pembe hizi ndogo za kulia zinaweza kuwa lengo la shida za kasi.

2. Tofauti ya

Signal ya DifferenTIal hutumiwa sana katika muundo wa mzunguko wa kasi. Ishara muhimu zaidi katika mzunguko ni muundo wa Ishara ya DifferenTIal. Jinsi ya kuhakikisha utendaji wake mzuri katika muundo wa PCB? Kwa maswali haya mawili akilini, tunaendelea na sehemu inayofuata ya majadiliano yetu.

Ishara ya kutofautisha ni nini? Kwa Kiingereza wazi, dereva hutuma ishara mbili sawa na za kugeuza, na mpokeaji hulinganisha tofauti kati ya voltages mbili kuamua ikiwa hali ya kimantiki ni “0” au “1”. Jozi za waya zinazobeba ishara tofauti zinaitwa waya tofauti.

Ikilinganishwa na uelekezaji wa kawaida wa ishara moja, ishara ya kutofautisha ina faida zilizo wazi zaidi katika nyanja tatu zifuatazo:

Uwezo mkubwa wa kupambana na kuingiliwa, kwa sababu unganisho kati ya mistari miwili tofauti ni nzuri sana, wakati kuna usumbufu wa kelele, karibu zimeunganishwa na mistari miwili kwa wakati mmoja, na mpokeaji anajali tu tofauti kati ya ishara mbili, kwa hivyo kelele ya kawaida ya kawaida inaweza kufutwa kabisa.

B. Inaweza kukandamiza EMI. Vivyo hivyo, kwa sababu ishara mbili ni za polarity tofauti, uwanja wa sumakuumeme unaong’olewa nao unaweza kughairiana. Kuunganisha karibu ni, nguvu ndogo ya umeme inayotolewa kwa ulimwengu wa nje.

C. Kuweka muda ni sahihi. Kwa kuwa mabadiliko ya mabadiliko ya ishara tofauti iko kwenye makutano ya ishara mbili, tofauti na ishara za kawaida za kumaliza moja ambazo huhukumiwa na viwango vya juu na vya chini, haiathiriwi sana na mchakato na joto, ambayo inaweza kupunguza makosa ya muda na inafaa zaidi kwa nyaya zilizo na ishara za chini za amplitude. LVDS (chini voltage tofauti TIalsignaling) inahusu teknolojia hii ndogo ya ishara ya ukubwa wa amplitude.

Kwa wahandisi wa PCB, wasiwasi muhimu zaidi ni jinsi ya kuhakikisha kuwa faida hizi za utaftaji tofauti zinaweza kutumiwa kikamilifu katika upitishaji halisi. Labda maadamu inawasiliana na Mpangilio watu wataelewa mahitaji ya jumla ya utofautishaji tofauti, hiyo ni “urefu sawa, umbali sawa”. Isometriki ni kuhakikisha kuwa ishara mbili tofauti kila wakati zinadumisha polarity tofauti, kupunguza sehemu ya hali ya kawaida; Isometric inahakikisha haswa utofauti wa impedance, kupunguza tafakari. “Karibu iwezekanavyo” wakati mwingine ni moja ya mahitaji ya njia tofauti. Lakini hakuna sheria hizi zilizokusudiwa kutumiwa kiufundi, na wahandisi wengi hawaonekani kuelewa hali ya ishara ya kasi ya kutofautisha. Ifuatayo inazingatia makosa kadhaa ya kawaida katika muundo wa ishara tofauti za PCB.

Dhana potofu 1: Ishara tofauti haziitaji ndege ya ardhini kama njia ya kurudi nyuma, au fikiria kuwa mistari ya kutofautisha hutoa njia ya kurudi nyuma kwa kila mmoja. Sababu ya kutokuelewana huku kuchanganyikiwa na hali ya uso, au utaratibu wa usafirishaji wa ishara ya kasi sio wa kutosha. Kama inavyoonekana kutoka kwa muundo wa mwisho wa kupokea katika FIG. 1-8-15, mikondo ya emitter ya transistors Q3 na Q4 ni sawa na ni kinyume, na sasa yao kwenye makutano inafutwa kabisa (I1 = 0). Kwa hivyo, mzunguko wa kutofautisha haujali makadirio sawa ya ardhi na ishara zingine za kelele ambazo zinaweza kuwapo katika usambazaji wa umeme na ndege ya ardhini. Kufutwa kwa sehemu ya kurudi nyuma kwa ndege ya ardhini haimaanishi kuwa mzunguko wa kutofautisha hauchukui ndege ya kumbukumbu kama njia ya kurudi kwa ishara. Kwa kweli, katika uchambuzi wa kurudi kwa ishara, utaratibu wa utofautishaji tofauti ni sawa na ule wa kawaida wa mwisho wa mwisho, ambayo ni

Ishara ya masafa inarudia nyuma kwenye mzunguko na inductance ndogo zaidi. Tofauti kubwa iko kwa kuwa laini ya utofauti sio tu inaunganisha chini, lakini pia ina unganisho kati ya kila mmoja. Kuunganisha kwa nguvu kunakuwa njia kuu ya kurudi nyuma.

Katika muundo wa mzunguko wa PCB, unganisho kati ya wiring tofauti kwa ujumla ni ndogo, kawaida huhesabu tu 10 ~ 20% ya digrii ya kuunganisha, na sehemu kubwa ya unganisho iko chini, kwa hivyo njia kuu ya kurudi nyuma ya wiring tofauti bado iko ardhini ndege. Katika kesi ya kukomesha katika ndege ya ndani, kuunganishwa kati ya njia tofauti kunatoa njia kuu ya kurudi nyuma katika mkoa bila ndege ya kumbukumbu, kama inavyoonyeshwa kwenye FIG. 1-8-17. Ingawa athari ya kukomeshwa kwa ndege ya rejeleo kwenye wiring tofauti sio mbaya kama ile ya kawaida ya wiring moja, bado itapunguza ubora wa ishara ya kutofautisha na kuongeza EMI, ambayo inapaswa kuepukwa iwezekanavyo. Wabunifu wengine wanaamini kuwa ndege ya kumbukumbu ya laini ya usambazaji inaweza kutengwa ili kukandamiza sehemu ya ishara ya hali ya kawaida katika usambazaji tofauti, lakini kinadharia njia hii haifai. Jinsi ya kudhibiti impedance? Bila kutoa kitanzi cha impedance ya ardhi kwa ishara ya kawaida, mionzi ya EMI itasababishwa, ambayo inadhuru zaidi kuliko nzuri.

Hadithi ya 2: Kudumisha nafasi sawa ni muhimu zaidi kuliko kulinganisha urefu wa laini. Katika wiring halisi ya PCB, mara nyingi haiwezi kufikia mahitaji ya muundo tofauti. Kwa sababu ya usambazaji wa pini, mashimo, na nafasi ya wiring na mambo mengine, ni muhimu kufikia kusudi la urefu wa laini inayolingana kupitia upepo unaofaa, lakini matokeo yake ni sehemu ya jozi tofauti haiwezi kuwa sawa, kwa wakati huu, jinsi kuchagua? Kabla hatujafikia hitimisho, wacha tuangalie matokeo ya uigaji yafuatayo. Inaweza kuonekana kutokana na matokeo ya simulation hapo juu kwamba maumbo ya wimbi la mpango 1 na Mpango wa 2 karibu sanjari, ambayo ni kusema, ushawishi wa nafasi isiyo sawa ni ndogo, na ushawishi wa kutolingana kwa urefu wa laini ni kubwa zaidi juu ya mlolongo wa wakati (Mpango wa 3) . Kwa mtazamo wa uchambuzi wa nadharia, ingawa nafasi isiyo sawa itasababisha mabadiliko ya impedance tofauti, lakini kwa sababu unganisho kati ya jozi tofauti yenyewe sio muhimu, kwa hivyo anuwai ya mabadiliko ya impedance pia ni ndogo sana, kawaida ndani ya 10%, sawa tu kwa tafakari inayosababishwa na shimo, ambayo haitasababisha athari kubwa kwa usambazaji wa ishara. Mara tu urefu wa mstari haufanani, pamoja na upangaji wa mlolongo wa wakati, vifaa vya hali ya kawaida huletwa kwenye ishara ya kutofautisha, ambayo hupunguza ubora wa ishara na huongeza EMI.

Inaweza kusema kuwa sheria muhimu zaidi katika muundo wa wiring tofauti ya PCB ni sawa na urefu wa laini, na sheria zingine zinaweza kubebwa kwa urahisi kulingana na mahitaji ya muundo na matumizi ya vitendo.

Dhana potofu tatu: mstari wa tofauti ya kufikiria lazima utegemee karibu sana. Hoja ya kuweka safu za tofauti karibu sio kitu zaidi ya kuongeza unganisho lao, zote mbili kuboresha kinga yao kwa kelele na kuchukua faida ya polarity ya uwanja wa sumaku ili kufutilia mbali kuingiliwa kwa sumakuumeme kutoka kwa ulimwengu wa nje. Ingawa njia hii ni nzuri sana katika hali nyingi, sio kamili. Ikiwa zinaweza kulindwa kabisa na kuingiliwa na nje, basi hatuhitaji kufikia kusudi la kukinga-kuingiliana na ukandamizaji wa EMI kupitia kuungana kwa nguvu na kila mmoja tena. Jinsi ya kuhakikisha kuwa utaftaji wa njia tofauti una kutengwa nzuri na kinga? Kuongeza umbali kati ya mistari na ishara zingine ni moja wapo ya njia za msingi. Nishati ya uwanja wa umeme hupungua na uhusiano wa mraba wa umbali. Kwa ujumla, wakati umbali kati ya mistari ni zaidi ya mara 4 ya upana wa mstari, mwingiliano kati yao ni dhaifu sana na unaweza kupuuzwa kimsingi. Kwa kuongezea, kutengwa kupitia ndege ya ardhini pia kunaweza kutoa athari nzuri ya kukinga. Muundo huu hutumiwa mara kwa mara katika hali ya juu-juu (juu ya 10G) miundo ya PCB iliyowekwa vifurushi, inayojulikana kama muundo wa CPW, kuhakikisha udhibiti mkali wa kutofautisha kwa impedance (2Z0), FIG. 1-8-19.

Utaratibu tofauti unaweza pia kufanywa katika safu tofauti za ishara, lakini hii haifai kwa ujumla, kwa sababu tofauti kama impedance na kupitia mashimo katika tabaka tofauti zinaweza kuharibu athari ya usambazaji wa hali tofauti na kuanzisha kelele ya kawaida ya hali. Kwa kuongezea, ikiwa tabaka mbili zilizo karibu hazijaunganishwa kwa nguvu, uwezo wa njia tofauti za kupinga kelele utapunguzwa, lakini njia ya kuvuka sio shida ikiwa nafasi inayofaa inasimamiwa na njia inayozunguka. Kwa masafa ya jumla (chini ya GHz), EMI haitakuwa shida kubwa. Majaribio yanaonyesha kuwa upunguzaji wa nishati ya mionzi ya laini tofauti na umbali wa 500Mils zaidi ya mita 3 imefikia 60dB, ambayo inatosha kufikia kiwango cha mionzi ya ELECTROMAGNETIC ya FCC. Kwa hivyo, wabuni hawana haja ya kuwa na wasiwasi sana juu ya kutokubaliana kwa umeme unaosababishwa na uunganisho wa kutosha wa mistari tofauti.

3. serpentine

Mstari wa nyoka hutumiwa mara nyingi katika Mpangilio. Kusudi lake kuu ni kurekebisha ucheleweshaji wa muda na kukidhi mahitaji ya muundo wa muda wa mfumo. Waumbaji wanapaswa kwanza kuelewa kuwa waya ya nyoka itaharibu ubora wa ishara, kubadilisha ucheleweshaji wa usafirishaji, na inapaswa kuepukwa wakati wa wiring. Walakini, katika muundo wa vitendo, ili kuhakikisha muda wa kutosha wa kushikilia ishara, au kupunguza muda uliowekwa kati ya kundi moja la ishara, vilima lazima ifanyike kwa makusudi.

Kwa hivyo nyoka hufanya nini kuashiria maambukizi? Je! Ni lazima nizingatie nini wakati wa kutembea kwenye mstari? Vigezo viwili muhimu zaidi ni urefu wa kuunganisha sambamba (Lp) na umbali wa kuunganisha (S), kama inavyoonyeshwa kwenye FIG. 1-8-21. Kwa wazi, wakati ishara itapitishwa kwa laini ya nyoka, kutakuwa na uunganisho kati ya sehemu za laini sambamba kwa njia ya hali ya tofauti. S ndogo ni, Lp kubwa ni, na digrii ya kuunganisha itakuwa kubwa. Hii inaweza kusababisha ucheleweshaji wa usafirishaji na kupunguzwa kwa kiwango cha juu cha ishara kwa sababu ya njia kuu, kama ilivyoelezewa katika sura ya 3 ya uchambuzi wa hali ya kawaida na njia tofauti ya njia.

Hapa kuna vidokezo kwa wahandisi wa Mpangilio wanaposhughulika na nyoka:

1. Jaribu kuongeza umbali (S) wa sehemu ya laini inayofanana, ambayo ni angalau kubwa kuliko 3H. H inahusu umbali kutoka kwa laini ya ishara hadi ndege ya kumbukumbu. Kwa ujumla, ni kuchukua curve kubwa. Kwa muda mrefu kama S ni kubwa ya kutosha, athari ya kuunganisha inaweza kuepukwa kabisa.

2. Wakati urefu wa kuunganisha Lp unapunguzwa, crosstalk inayotengenezwa itafikia kueneza wakati ucheleweshaji wa Lp unakaribia mara mbili au kuzidi wakati wa kuongezeka kwa ishara.

3. Ucheleweshaji wa usafirishaji wa ishara unaosababishwa na Mstari kama wa nyoka wa laini-laini au kipande kidogo kilichopachikwa ni ndogo kuliko ile ya kipande kidogo. Kinadharia, laini ya Ribbon haiathiri kiwango cha usambazaji kwa sababu ya njia tofauti ya njia.

4. Kwa mistari ya mwendo wa kasi na ishara na mahitaji madhubuti juu ya muda, jaribu kutotembea kwa mistari ya nyoka, haswa katika eneo dogo.

5. Utaratibu wa nyoka katika Angle yoyote inaweza kupitishwa mara nyingi. Muundo wa C katika FIG. 1-8-20 inaweza kupunguza ufanisi kati ya kila mmoja.

6. Katika muundo wa kasi wa PCB, nyoka haina kinachojulikana kama kuchuja au uwezo wa kupambana na kuingiliwa, na inaweza tu kupunguza ubora wa ishara, kwa hivyo hutumiwa tu kwa kulinganisha muda na hakuna kusudi lingine.

7. Wakati mwingine vilima vya ond vinaweza kuzingatiwa. Uigaji unaonyesha kuwa athari yake ni bora kuliko upepo wa kawaida wa nyoka.