లేఅవుట్ అనేది PCB డిజైన్ ఇంజనీర్‌లకు అత్యంత ప్రాథమిక ఉద్యోగ నైపుణ్యాలలో ఒకటి. వైరింగ్ యొక్క నాణ్యత మొత్తం వ్యవస్థ యొక్క పనితీరును నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. చాలా హై-స్పీడ్ డిజైన్ సిద్ధాంతాలు తప్పనిసరిగా అమలు చేయబడాలి మరియు లేఅవుట్ ద్వారా ధృవీకరించబడాలి. లో వైరింగ్ చాలా ముఖ్యమైనది అని చూడవచ్చు హై-స్పీడ్ PCB రూపకల్పన. కిందివి వాస్తవ వైరింగ్‌లో ఎదురయ్యే కొన్ని పరిస్థితుల యొక్క హేతుబద్ధతను విశ్లేషిస్తాయి మరియు మరికొన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన రూటింగ్ వ్యూహాలను అందిస్తాయి.

ఇది ప్రధానంగా మూడు అంశాల నుండి వివరించబడింది: రైట్-యాంగిల్ వైరింగ్, డిఫరెన్షియల్ వైరింగ్ మరియు సర్పెంటైన్ వైరింగ్.

1. రైట్ యాంగిల్ రూటింగ్

రైట్-యాంగిల్ వైరింగ్ అనేది సాధారణంగా PCB వైరింగ్‌లో వీలైనంత వరకు నివారించాల్సిన పరిస్థితి, మరియు ఇది వైరింగ్ నాణ్యతను కొలిచే ప్రమాణాలలో దాదాపు ఒకటిగా మారింది. కాబట్టి సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్పై లంబ-కోణం వైరింగ్ ఎంత ప్రభావం చూపుతుంది? సూత్రప్రాయంగా, రైట్-యాంగిల్ రూటింగ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ యొక్క లైన్ వెడల్పును మారుస్తుంది, ఇంపెడెన్స్‌లో నిలిపివేతకు కారణమవుతుంది. వాస్తవానికి, కుడి-కోణం రూటింగ్ మాత్రమే కాకుండా, మూలలు మరియు తీవ్రమైన-కోణం రూటింగ్ కూడా ఇంపెడెన్స్ మార్పులకు కారణం కావచ్చు.

సిగ్నల్‌పై లంబ-కోణం రూటింగ్ ప్రభావం ప్రధానంగా మూడు అంశాలలో ప్రతిబింబిస్తుంది:

ఒకటి, కార్నర్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్‌లోని కెపాసిటివ్ లోడ్‌కు సమానంగా ఉంటుంది, ఇది పెరుగుదల సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది; రెండవది ఇంపెడెన్స్ నిలిపివేత సిగ్నల్ ప్రతిబింబానికి కారణమవుతుంది; మూడవది లంబ కోణ చిట్కా ద్వారా రూపొందించబడిన EMI.

ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ యొక్క లంబ కోణం వల్ల కలిగే పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ క్రింది అనుభావిక సూత్రం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది:

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

పై సూత్రంలో, C అనేది మూలకు సమానమైన కెపాసిటెన్స్‌ను సూచిస్తుంది (యూనిట్: pF), W అనేది ట్రేస్ యొక్క వెడల్పును సూచిస్తుంది (యూనిట్: అంగుళం), εr అనేది మాధ్యమం యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాన్ని సూచిస్తుంది మరియు Z0 అనేది లక్షణ అవరోధం. ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ యొక్క. ఉదాహరణకు, 4Mils 50 ohm ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ (εr 4.3) కోసం, లంబ కోణం ద్వారా తీసుకురాబడిన కెపాసిటెన్స్ సుమారు 0.0101pF, మరియు దీని వలన సంభవించే పెరుగుదల సమయ మార్పును అంచనా వేయవచ్చు:

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

లంబకోణం ట్రేస్ తీసుకువచ్చిన కెపాసిటెన్స్ ప్రభావం చాలా తక్కువగా ఉందని గణన ద్వారా చూడవచ్చు.

కుడి-కోణం ట్రేస్ యొక్క లైన్ వెడల్పు పెరిగేకొద్దీ, అక్కడ ఇంపెడెన్స్ తగ్గుతుంది, కాబట్టి ఒక నిర్దిష్ట సిగ్నల్ రిఫ్లెక్షన్ దృగ్విషయం జరుగుతుంది. ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ చాప్టర్‌లో పేర్కొన్న ఇంపెడెన్స్ లెక్కింపు సూత్రం ప్రకారం లైన్ వెడల్పు పెరిగిన తర్వాత సమానమైన ఇంపెడెన్స్‌ను మనం లెక్కించవచ్చు, ఆపై అనుభావిక సూత్రం ప్రకారం ప్రతిబింబ గుణకాన్ని లెక్కించండి:

ρ=(Zs-Z0)/(Zs+Z0)

సాధారణంగా, లంబ కోణ వైరింగ్ వల్ల కలిగే ఇంపెడెన్స్ మార్పు 7%-20% మధ్య ఉంటుంది, కాబట్టి గరిష్ట ప్రతిబింబ గుణకం 0.1. అంతేకాకుండా, దిగువ బొమ్మ నుండి చూడగలిగినట్లుగా, ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ యొక్క ఇంపెడెన్స్ W/2 లైన్ పొడవులో కనిష్టంగా మారుతుంది మరియు W/2 సమయం తర్వాత సాధారణ ఇంపెడెన్స్‌కు తిరిగి వస్తుంది. మొత్తం ఇంపెడెన్స్ మార్పు సమయం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, తరచుగా 10ps లోపల ఉంటుంది. లోపల, సాధారణ సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ కోసం ఇటువంటి వేగవంతమైన మరియు చిన్న మార్పులు దాదాపు చాలా తక్కువగా ఉంటాయి.

చాలా మందికి కుడి-కోణం వైరింగ్ గురించి ఈ అవగాహన ఉంది. విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను ప్రసారం చేయడం లేదా స్వీకరించడం మరియు EMIని రూపొందించడం వంటి చిట్కా సులభమని వారు భావిస్తున్నారు. రైట్ యాంగిల్ వైరింగ్‌ను రూట్ చేయలేమని చాలా మంది భావించడానికి ఇది ఒక కారణం. అయినప్పటికీ, అనేక వాస్తవ పరీక్ష ఫలితాలు లంబకోణ జాడలు సరళ రేఖల కంటే స్పష్టమైన EMIని ఉత్పత్తి చేయవని చూపుతున్నాయి. బహుశా ప్రస్తుత పరికరం పనితీరు మరియు పరీక్ష స్థాయి పరీక్ష యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని పరిమితం చేస్తుంది, కానీ కనీసం ఇది సమస్యను వివరిస్తుంది. కుడి-కోణ వైరింగ్ యొక్క రేడియేషన్ పరికరం యొక్క కొలత లోపం కంటే ఇప్పటికే చిన్నది.

సాధారణంగా, లంబ కోణం రూటింగ్ ఊహించినంత భయంకరమైనది కాదు. కనీసం GHz కంటే తక్కువ అప్లికేషన్‌లలో, కెపాసిటెన్స్, రిఫ్లెక్షన్, EMI మొదలైన ఏవైనా ప్రభావాలు TDR పరీక్షలో ప్రతిబింబించవు. హై-స్పీడ్ PCB డిజైన్ ఇంజనీర్లు ఇప్పటికీ లేఅవుట్, పవర్/గ్రౌండ్ డిజైన్ మరియు వైరింగ్ డిజైన్‌పై దృష్టి పెట్టాలి. రంధ్రాలు మరియు ఇతర అంశాల ద్వారా. వాస్తవానికి, లంబ కోణం వైరింగ్ యొక్క ప్రభావం చాలా తీవ్రంగా లేనప్పటికీ, భవిష్యత్తులో మనమందరం కుడి-కోణం వైరింగ్‌ను ఉపయోగించవచ్చని దీని అర్థం కాదు. ప్రతి మంచి ఇంజనీర్ తప్పనిసరిగా కలిగి ఉండవలసిన ప్రాథమిక నాణ్యత వివరాలకు శ్రద్ధ. అంతేకాకుండా, డిజిటల్ సర్క్యూట్ల వేగవంతమైన అభివృద్ధితో, PCB ఇంజనీర్లచే ప్రాసెస్ చేయబడిన సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ పెరుగుతూనే ఉంటుంది. 10GHz కంటే ఎక్కువ RF డిజైన్ రంగంలో, ఈ చిన్న లంబ కోణాలు హై-స్పీడ్ సమస్యలకు కేంద్రంగా మారవచ్చు.

2. డిఫరెన్షియల్ రూటింగ్

హై-స్పీడ్ సర్క్యూట్ డిజైన్‌లో డిఫరెన్షియల్ సిగ్నల్ (డిఫరెన్షియల్ సిగ్నల్) మరింత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. సర్క్యూట్లో అత్యంత క్లిష్టమైన సిగ్నల్ తరచుగా అవకలన నిర్మాణంతో రూపొందించబడింది. ఇంత జనాదరణ పొందింది ఏమిటి? PCB డిజైన్‌లో దాని మంచి పనితీరును ఎలా నిర్ధారించాలి? ఈ రెండు ప్రశ్నలతో, మేము చర్చ యొక్క తదుపరి భాగానికి వెళ్తాము.

అవకలన సంకేతం అంటే ఏమిటి? సామాన్యుల పరంగా, డ్రైవింగ్ ముగింపు రెండు సమానమైన మరియు విలోమ సంకేతాలను పంపుతుంది మరియు స్వీకరించే ముగింపు రెండు వోల్టేజ్‌ల మధ్య వ్యత్యాసాన్ని పోల్చడం ద్వారా లాజిక్ స్థితి “0” లేదా “1”ని నిర్ధారిస్తుంది. అవకలన సంకేతాలను మోసే జాడల జంటను అవకలన జాడలు అంటారు.

సాధారణ సింగిల్-ఎండ్ సిగ్నల్ ట్రేస్‌లతో పోలిస్తే, అవకలన సంకేతాలు క్రింది మూడు అంశాలలో చాలా స్పష్టమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి:

a. బలమైన వ్యతిరేక జోక్యం సామర్థ్యం, ​​ఎందుకంటే రెండు అవకలన జాడల మధ్య కలపడం చాలా మంచిది. బయటి నుండి శబ్దం జోక్యం ఉన్నప్పుడు, అవి దాదాపు రెండు పంక్తులకు ఒకే సమయంలో జతచేయబడతాయి మరియు స్వీకరించే ముగింపు రెండు సంకేతాల మధ్య వ్యత్యాసాన్ని మాత్రమే పట్టించుకుంటుంది. అందువల్ల, బాహ్య సాధారణ మోడ్ శబ్దం పూర్తిగా రద్దు చేయబడుతుంది. బి. ఇది EMIని సమర్థవంతంగా అణచివేయగలదు. అదే కారణంతో, రెండు సిగ్నల్స్ యొక్క వ్యతిరేక ధ్రువణత కారణంగా, వాటి ద్వారా ప్రసరించే విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాలు ఒకదానికొకటి రద్దు చేయగలవు. కప్లింగ్ ఎంత బిగుతుగా ఉంటే అంత తక్కువ విద్యుదయస్కాంత శక్తి బయటి ప్రపంచానికి చేరుతుంది. సి. టైమింగ్ పొజిషనింగ్ ఖచ్చితమైనది. డిఫరెన్షియల్ సిగ్నల్ యొక్క స్విచ్ మార్పు రెండు సిగ్నల్స్ ఖండన వద్ద ఉన్నందున, సాధారణ సింగిల్-ఎండెడ్ సిగ్నల్ వలె కాకుండా, అధిక మరియు తక్కువ థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది ప్రక్రియ మరియు ఉష్ణోగ్రత ద్వారా తక్కువగా ప్రభావితమవుతుంది. సమయపాలనలో లోపాన్ని తగ్గించండి. , కానీ తక్కువ-వ్యాప్తి సిగ్నల్ సర్క్యూట్లకు కూడా మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది. ప్రస్తుత జనాదరణ పొందిన LVDS (లోవోల్టేజీడిఫరెన్షియల్ సిగ్నలింగ్) ఈ చిన్న వ్యాప్తి అవకలన సిగ్నల్ టెక్నాలజీని సూచిస్తుంది.

PCB ఇంజనీర్‌ల కోసం, డిఫరెన్షియల్ వైరింగ్ యొక్క ఈ ప్రయోజనాలను వాస్తవ వైరింగ్‌లో పూర్తిగా ఉపయోగించుకునేలా ఎలా నిర్ధారించాలనేది అత్యంత ఆందోళన కలిగిస్తుంది. లేఅవుట్‌తో సన్నిహితంగా ఉన్న ఎవరైనా అవకలన వైరింగ్ యొక్క సాధారణ అవసరాలను అర్థం చేసుకోవచ్చు, అంటే “సమాన పొడవు మరియు సమాన దూరం”. సమాన పొడవు రెండు అవకలన సంకేతాలు అన్ని సమయాల్లో వ్యతిరేక ధ్రువణాలను నిర్వహించేలా మరియు సాధారణ మోడ్ భాగాన్ని తగ్గించేలా చేయడం; సమాన దూరం అనేది ప్రధానంగా రెండింటి యొక్క అవకలన అవరోధాలు స్థిరంగా ఉండేలా మరియు ప్రతిబింబాలను తగ్గించడానికి. “సాధ్యమైనంత దగ్గరగా” కొన్నిసార్లు అవకలన వైరింగ్ యొక్క అవసరాలలో ఒకటి. కానీ ఈ నియమాలన్నీ యాంత్రికంగా వర్తింపజేయడానికి ఉపయోగించబడవు మరియు చాలా మంది ఇంజనీర్లు ఇప్పటికీ హై-స్పీడ్ డిఫరెన్షియల్ సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ యొక్క సారాంశాన్ని అర్థం చేసుకోలేదు.

కిందివి PCB అవకలన సిగ్నల్ డిజైన్‌లో అనేక సాధారణ అపార్థాలపై దృష్టి పెడుతుంది.

అపార్థం 1: అవకలన సిగ్నల్‌కు తిరిగి వచ్చే మార్గంగా గ్రౌండ్ ప్లేన్ అవసరం లేదని లేదా అవకలన జాడలు ఒకదానికొకటి తిరిగి వచ్చే మార్గాన్ని అందిస్తాయని నమ్ముతారు. ఈ అపార్థానికి కారణం వారు ఉపరితల దృగ్విషయాల ద్వారా గందరగోళానికి గురవుతారు లేదా హై-స్పీడ్ సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ యొక్క యంత్రాంగం తగినంత లోతుగా లేదు. ట్రాన్సిస్టర్లు Q1 మరియు Q8 యొక్క ఉద్గారిణి ప్రవాహాలు సమానంగా మరియు వ్యతిరేకంగా ఉన్నాయని, మరియు భూమిపై ఉన్న వాటి ప్రవాహాలు ఒకదానికొకటి ఖచ్చితంగా రద్దు చేయబడతాయని (I15=3) ఫిగర్ 4-1-0 యొక్క స్వీకరించే ముగింపు యొక్క నిర్మాణం నుండి చూడవచ్చు. అవకలన సర్క్యూట్ అనేది ఇలాంటి బౌన్స్‌లు మరియు పవర్ మరియు గ్రౌండ్ ప్లేన్‌లపై ఉండే ఇతర శబ్ద సంకేతాలు సున్నితంగా ఉంటాయి. గ్రౌండ్ ప్లేన్ యొక్క పాక్షిక రిటర్న్ రద్దు అవకలన సర్క్యూట్ సిగ్నల్ రిటర్న్ పాత్‌గా రిఫరెన్స్ ప్లేన్‌ను ఉపయోగించదని అర్థం కాదు. వాస్తవానికి, సిగ్నల్ రిటర్న్ విశ్లేషణలో, డిఫరెన్షియల్ వైరింగ్ మరియు సాధారణ సింగిల్-ఎండ్ వైరింగ్ యొక్క మెకానిజం ఒకేలా ఉంటుంది, అనగా, హై-ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్స్ ఎల్లప్పుడూ చిన్న ఇండక్టెన్స్‌తో లూప్‌తో పాటు రిఫ్లో ఉంటాయి, అతిపెద్ద వ్యత్యాసం ఏమిటంటే అదనంగా భూమికి కలపడం, అవకలన రేఖ కూడా పరస్పర కలయికను కలిగి ఉంటుంది. ఏ రకమైన కలపడం బలంగా ఉంటుంది, ఏది ప్రధాన రిటర్న్ మార్గం అవుతుంది. మూర్తి 1-8-16 అనేది సింగిల్-ఎండ్ సిగ్నల్స్ మరియు డిఫరెన్షియల్ సిగ్నల్స్ యొక్క జియోమాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.

PCB సర్క్యూట్ డిజైన్‌లో, అవకలన జాడల మధ్య కలపడం సాధారణంగా చిన్నది, తరచుగా కలపడం డిగ్రీలో 10 నుండి 20% మాత్రమే ఉంటుంది మరియు భూమికి కలపడం ఎక్కువ, కాబట్టి అవకలన ట్రేస్ యొక్క ప్రధాన రిటర్న్ మార్గం ఇప్పటికీ భూమిపై ఉంది. విమానం . గ్రౌండ్ ప్లేన్ నిరంతరాయంగా ఉన్నప్పుడు, అవకలన జాడల మధ్య కలపడం మూర్తి 1-8-17లో చూపిన విధంగా, రిఫరెన్స్ ప్లేన్ లేకుండా ప్రాంతంలో ప్రధాన రిటర్న్ మార్గాన్ని అందిస్తుంది. అవకలన ట్రేస్‌పై రిఫరెన్స్ ప్లేన్ యొక్క నిలిపివేత ప్రభావం సాధారణ సింగిల్-ఎండ్ ట్రేస్ కంటే తీవ్రంగా లేనప్పటికీ, ఇది ఇప్పటికీ అవకలన సిగ్నల్ నాణ్యతను తగ్గిస్తుంది మరియు EMIని పెంచుతుంది, దీనిని వీలైనంత వరకు నివారించాలి. . డిఫరెన్షియల్ ట్రాన్స్‌మిషన్‌లో కొన్ని సాధారణ మోడ్ సిగ్నల్‌లను అణిచివేసేందుకు అవకలన ట్రేస్ కింద ఉన్న రిఫరెన్స్ ప్లేన్‌ను తొలగించవచ్చని కొందరు డిజైనర్లు నమ్ముతున్నారు. అయితే, ఈ విధానం సిద్ధాంతపరంగా కోరదగినది కాదు. ఇంపెడెన్స్‌ను ఎలా నియంత్రించాలి? కామన్-మోడ్ సిగ్నల్ కోసం గ్రౌండ్ ఇంపెడెన్స్ లూప్ అందించకపోవడం అనివార్యంగా EMI రేడియేషన్‌కు కారణమవుతుంది. ఈ విధానం మంచి కంటే ఎక్కువ హాని చేస్తుంది.

అపార్థం 2: లైన్ పొడవును సరిపోల్చడం కంటే సమాన అంతరాన్ని ఉంచడం చాలా ముఖ్యమైనదని నమ్ముతారు. వాస్తవ PCB లేఅవుట్‌లో, అదే సమయంలో అవకలన రూపకల్పన యొక్క అవసరాలను తీర్చడం తరచుగా సాధ్యం కాదు. పిన్ డిస్ట్రిబ్యూషన్, వయాస్ మరియు వైరింగ్ స్పేస్ ఉన్నందున, లైన్ లెంగ్త్ మ్యాచింగ్ యొక్క ఉద్దేశ్యం సరైన వైండింగ్ ద్వారా సాధించబడాలి, అయితే ఫలితంగా అవకలన జతలోని కొన్ని ప్రాంతాలు సమాంతరంగా ఉండకూడదు. ఈ సమయంలో మనం ఏమి చేయాలి? ఏ ఎంపిక? తీర్మానాలు చేయడానికి ముందు, క్రింది అనుకరణ ఫలితాలను పరిశీలిద్దాం.

పై అనుకరణ ఫలితాల నుండి, స్కీమ్ 1 మరియు స్కీమ్ 2 యొక్క తరంగ రూపాలు దాదాపు యాదృచ్చికంగా ఉన్నాయని, అంటే, అసమాన అంతరం వల్ల కలిగే ప్రభావం తక్కువగా ఉందని చూడవచ్చు. పోల్చి చూస్తే, టైమింగ్‌పై లైన్ పొడవు అసమతుల్యత ప్రభావం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. (పథకం 3). సైద్ధాంతిక విశ్లేషణ నుండి, అస్థిరమైన అంతరం అవకలన అవరోధాన్ని మార్చడానికి కారణమవుతుంది, ఎందుకంటే అవకలన జత మధ్య కలపడం ముఖ్యమైనది కాదు, ఇంపెడెన్స్ మార్పు పరిధి కూడా చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, సాధారణంగా 10% లోపల, ఇది ఒక పాస్‌కు మాత్రమే సమానం. . రంధ్రం వల్ల కలిగే ప్రతిబింబం సిగ్నల్ ట్రాన్స్‌మిషన్‌పై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపదు. లైన్ పొడవు సరిపోలకపోతే, టైమింగ్ ఆఫ్‌సెట్‌తో పాటు, సాధారణ మోడ్ భాగాలు అవకలన సిగ్నల్‌లో ప్రవేశపెట్టబడతాయి, ఇది సిగ్నల్ నాణ్యతను తగ్గిస్తుంది మరియు EMIని పెంచుతుంది.

PCB అవకలన జాడల రూపకల్పనలో అతి ముఖ్యమైన నియమం మ్యాచింగ్ లైన్ పొడవు అని చెప్పవచ్చు మరియు డిజైన్ అవసరాలు మరియు ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలకు అనుగుణంగా ఇతర నియమాలను సరళంగా నిర్వహించవచ్చు.

అపార్థం 3: అవకలన వైరింగ్ చాలా దగ్గరగా ఉండాలి అని ఆలోచించండి. అవకలన జాడలను దగ్గరగా ఉంచడం వాటి కలయికను మెరుగుపరచడం కంటే మరేమీ కాదు, ఇది శబ్దానికి రోగనిరోధక శక్తిని మెరుగుపరచడమే కాకుండా, బయటి ప్రపంచానికి విద్యుదయస్కాంత జోక్యాన్ని ఆఫ్‌సెట్ చేయడానికి అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క వ్యతిరేక ధ్రువణతను పూర్తిగా ఉపయోగించుకుంటుంది. ఈ విధానం చాలా సందర్భాలలో చాలా ప్రయోజనకరంగా ఉన్నప్పటికీ, ఇది సంపూర్ణమైనది కాదు. వారు బాహ్య జోక్యం నుండి పూర్తిగా రక్షించబడ్డారని మేము నిర్ధారించగలిగితే, వ్యతిరేక జోక్యాన్ని సాధించడానికి మేము బలమైన కలపడం ఉపయోగించాల్సిన అవసరం లేదు. మరియు EMIని అణచివేయడం యొక్క ఉద్దేశ్యం. అవకలన జాడల యొక్క మంచి ఐసోలేషన్ మరియు షీల్డింగ్‌ను మేము ఎలా నిర్ధారించగలము? ఇతర సిగ్నల్ ట్రేస్‌లతో అంతరాన్ని పెంచడం అత్యంత ప్రాథమిక మార్గాలలో ఒకటి. దూరం యొక్క చతురస్రంతో విద్యుదయస్కాంత క్షేత్ర శక్తి తగ్గుతుంది. సాధారణంగా, లైన్ స్పేసింగ్ లైన్ వెడల్పు కంటే 4 రెట్లు మించి ఉన్నప్పుడు, వాటి మధ్య అంతరాయం చాలా బలహీనంగా ఉంటుంది. నిర్లక్ష్యం చేయవచ్చు. అదనంగా, గ్రౌండ్ ప్లేన్ ద్వారా వేరుచేయడం కూడా మంచి షీల్డింగ్ పాత్రను పోషిస్తుంది. ఈ నిర్మాణం తరచుగా అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ (10G పైన) IC ప్యాకేజీ PCB రూపకల్పనలో ఉపయోగించబడుతుంది. దీనిని CPW నిర్మాణం అని పిలుస్తారు, ఇది కఠినమైన అవకలన అవరోధాన్ని నిర్ధారిస్తుంది. నియంత్రణ (2Z0), మూర్తి 1-8-19లో చూపిన విధంగా.

డిఫరెన్షియల్ ట్రేస్‌లు వేర్వేరు సిగ్నల్ లేయర్‌లలో కూడా అమలు చేయగలవు, అయితే ఈ పద్ధతి సాధారణంగా సిఫార్సు చేయబడదు, ఎందుకంటే వివిధ పొరల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఇంపెడెన్స్ మరియు వయాస్‌లలో తేడాలు అవకలన మోడ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ప్రభావాన్ని నాశనం చేస్తాయి మరియు సాధారణ మోడ్ శబ్దాన్ని పరిచయం చేస్తాయి. అదనంగా, ప్రక్కనే ఉన్న రెండు పొరలు గట్టిగా జతచేయబడకపోతే, ఇది శబ్దాన్ని నిరోధించే అవకలన ట్రేస్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది, అయితే మీరు పరిసర జాడల నుండి సరైన దూరాన్ని నిర్వహించగలిగితే, క్రాస్‌స్టాక్ సమస్య కాదు. సాధారణ పౌనఃపున్యాల వద్ద (GHz క్రింద), EMI తీవ్రమైన సమస్య కాదు. ప్రయోగాలు ఒక అవకలన ట్రేస్ నుండి 500 మిల్స్ దూరంలో ఉన్న రేడియేటెడ్ ఎనర్జీ యొక్క అటెన్యుయేషన్ 60 మీటర్ల దూరంలో 3 dB కి చేరుకుందని తేలింది, ఇది FCC విద్యుదయస్కాంత వికిరణ ప్రమాణాన్ని చేరుకోవడానికి సరిపోతుంది, కాబట్టి డిజైనర్ కూడా ఆందోళన చెందాల్సిన అవసరం లేదు. తగినంత అవకలన రేఖ కలపడం వల్ల ఏర్పడే విద్యుదయస్కాంత అసమానత గురించి చాలా ఎక్కువ.

3. సర్పెంటైన్ లైన్

స్నేక్ లైన్ అనేది లేఅవుట్‌లో తరచుగా ఉపయోగించే ఒక రకమైన రూటింగ్ పద్ధతి. సిస్టమ్ టైమింగ్ డిజైన్ అవసరాలకు అనుగుణంగా ఆలస్యాన్ని సర్దుబాటు చేయడం దీని ముఖ్య ఉద్దేశం. డిజైనర్ మొదట ఈ అవగాహన కలిగి ఉండాలి: సర్పెంటైన్ లైన్ సిగ్నల్ నాణ్యతను నాశనం చేస్తుంది, ప్రసార ఆలస్యాన్ని మారుస్తుంది మరియు వైరింగ్ చేసేటప్పుడు దాన్ని ఉపయోగించకుండా ఉండటానికి ప్రయత్నిస్తుంది. అయినప్పటికీ, వాస్తవ రూపకల్పనలో, సిగ్నల్‌కు తగినంత హోల్డ్ సమయం ఉందని నిర్ధారించడానికి లేదా ఒకే సమూహంలోని సిగ్నల్‌ల మధ్య ఆఫ్‌సెట్ సమయాన్ని తగ్గించడానికి, ఉద్దేశపూర్వకంగా వైర్‌ను మూసివేయడం తరచుగా అవసరం.

కాబట్టి, సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్పై సర్పెంటైన్ లైన్ ఎలాంటి ప్రభావం చూపుతుంది? వైరింగ్ చేసేటప్పుడు నేను ఏమి శ్రద్ధ వహించాలి? మూర్తి 1-8-21లో చూపిన విధంగా రెండు అత్యంత క్లిష్టమైన పారామితులు సమాంతర కలపడం పొడవు (Lp) మరియు కలపడం దూరం (S). సహజంగానే, సర్పెంటైన్ ట్రేస్‌పై సిగ్నల్ ప్రసారం చేయబడినప్పుడు, సమాంతర రేఖ విభాగాలు అవకలన రీతిలో జతచేయబడతాయి. S చిన్నది మరియు Lp పెద్దది, కలపడం యొక్క డిగ్రీ ఎక్కువ. ఇది ప్రసార ఆలస్యం తగ్గడానికి కారణం కావచ్చు మరియు క్రాస్‌స్టాక్ కారణంగా సిగ్నల్ నాణ్యత బాగా తగ్గుతుంది. యంత్రాంగం 3వ అధ్యాయంలో సాధారణ మోడ్ మరియు అవకలన మోడ్ క్రాస్‌స్టాక్ యొక్క విశ్లేషణను సూచించవచ్చు.

సర్పెంటైన్ లైన్‌లతో వ్యవహరించేటప్పుడు లేఅవుట్ ఇంజనీర్‌లకు క్రింది కొన్ని సూచనలు ఉన్నాయి:

1. సమాంతర రేఖ విభాగాల దూరాన్ని (S) పెంచడానికి ప్రయత్నించండి, కనీసం 3H కంటే ఎక్కువ, H సిగ్నల్ ట్రేస్ నుండి రిఫరెన్స్ ప్లేన్‌కు దూరాన్ని సూచిస్తుంది. సామాన్యుల పరంగా, ఇది ఒక పెద్ద వంపు చుట్టూ తిరగడం. S తగినంత పెద్దదిగా ఉన్నంత వరకు, మ్యూచువల్ కప్లింగ్ ప్రభావాన్ని దాదాపు పూర్తిగా నివారించవచ్చు. 2. కలపడం పొడవు Lpని తగ్గించండి. డబుల్ Lp ఆలస్యం సిగ్నల్ పెరుగుదల సమయాన్ని చేరుకున్నప్పుడు లేదా మించిపోయినప్పుడు, ఉత్పత్తి చేయబడిన క్రాస్‌స్టాక్ సంతృప్తతను చేరుకుంటుంది. 3. స్ట్రిప్-లైన్ లేదా ఎంబెడెడ్ మైక్రో-స్ట్రిప్ యొక్క సర్పెంటైన్ లైన్ వల్ల సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ ఆలస్యం మైక్రో-స్ట్రిప్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. సిద్ధాంతంలో, అవకలన మోడ్ క్రాస్‌స్టాక్ కారణంగా స్ట్రిప్‌లైన్ ప్రసార రేటును ప్రభావితం చేయదు. 4. హై-స్పీడ్ సిగ్నల్ లైన్లు మరియు కఠినమైన సమయ అవసరాలు ఉన్న వాటి కోసం, ప్రత్యేకించి చిన్న ప్రాంతాలలో సర్పెంటైన్ లైన్లను ఉపయోగించకుండా ప్రయత్నించండి. 5. మీరు తరచుగా ఏ కోణంలోనైనా సర్పెంటైన్ ట్రేస్‌లను ఉపయోగించవచ్చు, ఉదాహరణకు మూర్తి 1-8-20లోని C నిర్మాణం, ఇది పరస్పర కలయికను సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది. 6. హై-స్పీడ్ PCB డిజైన్‌లో, సర్పెంటైన్ లైన్‌లో ఫిల్టరింగ్ లేదా యాంటీ-ఇంటర్‌ఫరెన్స్ సామర్థ్యం లేదు మరియు సిగ్నల్ నాణ్యతను మాత్రమే తగ్గిస్తుంది, కాబట్టి ఇది టైమింగ్ మ్యాచింగ్ కోసం మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఇతర ప్రయోజనం లేదు. 7. కొన్నిసార్లు మీరు వైండింగ్ కోసం స్పైరల్ రూటింగ్‌ను పరిగణించవచ్చు. సాధారణ సర్పెంటైన్ రూటింగ్ కంటే దాని ప్రభావం మెరుగ్గా ఉందని అనుకరణ చూపిస్తుంది.