Тарҳбандӣ яке аз малакаҳои асосии корӣ мебошад Тарҳи PCB муҳандис. Сифати ноқилҳо ба кори тамоми система мустақиман таъсир мерасонад, аксарияти назарияи тарроҳии баландсуръат бояд дар ниҳоят тавассути Layout амалӣ ва тасдиқ карда шаванд, бинобарин мушоҳида мешавад, ки ноқил дар тарроҳии баландсуръати PCB аҳамияти ҳалкунанда дорад. Дар робита ба он, ки ноқилҳои воқеӣ метавонанд бо баъзе ҳолатҳо дучор оянд, таҳлили оқилонаи он ва стратегияи беҳтаршудаи масирсозиро пешкаш кунанд. Асосан аз хати кунҷи рост, хати фарқият, хати мор ва ғайра аз се ҷиҳат барои таҳия.

1. Хати росткунҷаест

Ноқилҳои кунҷи рост одатан барои пешгирӣ кардани вазъ дар ноқилҳои PCB талаб карда мешаванд ва қариб ба яке аз стандартҳои ченкунии сифати ноқил табдил ёфтаанд, пас ноқилҳои кунҷи рост ба интиқоли сигнал чӣ қадар таъсир мерасонанд? Аслан, ноқилҳои кунҷи рост паҳнои хати хати интиқолро тағир медиҳанд ва дар натиҷа қатъи импеданс ба вуҷуд меояд. Дар асл, на танҳо хати кунҷи рост, кунҷи тонна, хати кунҷи шадид метавонад тағироти импедансро ба вуҷуд орад.

Таъсири ҳамоҳангсозии кунҷи рост ба сигнал асосан аз се ҷиҳат инъикос меёбад: аввал, кунҷ метавонад ба сарбории конденсатор дар хати интиқоли барқ ​​баробар шуда, вақти болоравиро суст кунад; Сониян, қатъ шудани импеданс боиси инъикоси сигнал мегардад; Сеюм, EMI, ки бо нӯги кунҷи рост тавлид мешавад.

Иқтидори паразитиро, ки аз кунҷи рости хати интиқоли барқ ​​ба вуҷуд омадааст, бо формулаи эмпирикии зерин ҳисоб кардан мумкин аст:

C = 61W (Эр) 1/2/Z0

Дар формулаи боло, C ба иқтидори эквиваленти кунҷ (pF), W ба паҳнои хат (дюйм), ε R ба доимии диэлектрикии миёна ва Z0 импеденти хоси интиқол ишора мекунад хат Масалан, барои хати интиқоли 4Mils 50 ohm (4.3.r 0.0101), иқтидори кунҷи рост тақрибан XNUMXpF аст ва тағирёбии вақти болоравиро метавон арзёбӣ кард:

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

Аз ҳисоби он дида мешавад, ки таъсири иқтидоре, ки тавассути ноқилҳои кунҷи рост оварда шудааст, ниҳоят ночиз аст.

Вақте ки паҳнои хати хати росткунҷа меафзояд, импеданс дар ин лаҳза коҳиш меёбад, бинобарин як падидаи инъикоси сигнал ба вуҷуд меояд. Мо метавонем пас аз афзоиши паҳнои хат мувофиқи формулаи ҳисобкунии импеданс, ки дар фасли хатҳои интиқол зикр шудааст, импеденти эквивалентиро ҳисоб кунем ва пас коэффисиенти инъикосро мувофиқи формулаи таҷрибавӣ ҳисоб кунем: ρ = (Zs-Z0)/(Zs+Z0), ноқилҳои умумии кунҷи рост, ки дар натиҷа импеданс байни 7%-20%тағир меёбад, аз ин рӯ коэффисиенти инъикоси ҳадди аксар тақрибан 0.1 аст. Гузашта аз ин, тавре ки аз расми поён дида мешавад, импеданси хати интиқоли барқ ​​дар тӯли хатти W/2 ба ҳадди ақал тағир меёбад ва пас аз вақти W/2 ба импеданси муқаррарӣ бармегардад. Вақти тағироти кулли импеданс хеле кӯтоҳ аст, одатан дар давоми 10 сония. Чунин тағироти зуд ва хурд барои интиқоли умумии сигнал қариб ночиз аст.

Бисёр одамон дар бораи масири кунҷи рост чунин ақида доранд ва боварӣ доранд, ки нӯги паҳн кардан ё гирифтани мавҷҳои электромагнитӣ ва тавлиди EMI осон аст, ки ин яке аз сабабҳои он аст, ки бисёриҳо масири кунҷи ростро имконнопазир меҳисобанд. Аммо, бисёр натиҷаҳои амалии санҷиш нишон медиҳанд, ки хати кунҷи рост нисбат ба хати рост EMI зиёд истеҳсол намекунад. Шояд иҷрои асбобҳо ва сатҳи санҷиш дақиқии санҷишро маҳдуд мекунад, аммо ҳадди аққал нишон медиҳад, ки радиатсияи хати кунҷи рост аз хатои ченкунии худи асбоб камтар аст. Умуман, ҳамоҳангсозии кунҷи рост он қадар даҳшатовар нест, ки ба назар мерасад. Ҳадди аққал дар замимаҳои аз ГГц камтар, ҳама гуна эффектҳо ба монанди конденсатор, инъикос, EMI ва ғайра дар озмоишҳои TDR инъикос намешаванд. Муҳандиси тарроҳии PCB-и баландсуръат бояд ба тарҳ, тарҳи қудрат/замин, тарҳи ноқилҳо, перфорация ва ғайра диққат диҳад. Гарчанде ки албатта, эффектҳои хати росткунҷа чандон ҷиддӣ нестанд, аммо ин маънои онро надорад, ки мо метавонем хати рости кунҷиро пиёда тай кунем, таваҷҷӯҳ ба тафсилот сифати муҳим барои ҳар як муҳандиси хуб аст ва бо рушди босуръати схемаҳои рақамӣ , Муҳандисони PCB коркарди басомади сигнал низ такмилро то беш аз 10 соҳаи тарроҳии GHZ RF идома медиҳанд, Ин кунҷҳои хурди рост метавонанд ба диққати мушкилоти баландсуръат табдил ёбанд.

2. Тафовут аз

DifferenTIal Signal дар тарҳрезии схемаи баландсуръат васеъ истифода мешавад. Муҳимтарин сигнал дар як схема тарҳи сигнали DifferenTIal мебошад. Чӣ гуна метавон иҷрои хуби онро дар тарҳи PCB таъмин кард? Бо дарназардошти ин ду савол, мо ба қисми навбатии баҳси худ мегузарем.

Сигнали дифференсиалӣ чист? Ба забони англисии оддӣ, ронанда ду сигнали эквивалентӣ ва баръакс мефиристад ва қабулкунанда фарқи байни ду шиддатро муқоиса мекунад, то ҳолати мантиқӣ “0” ё “1” бошад. Ҷуфти симҳое, ки сигналҳои дифференсиалӣ доранд, симҳои дифференсиалӣ номида мешаванд.

Дар муқоиса бо масири оддии ягона, сигнали дифференсиалӣ аз се ҷиҳати зерин бартариҳои возеҳтарин дорад:

A. Қобилияти пурқуввати зидди дахолат, зеро пайвастшавӣ байни ду хати дифференсиалӣ хеле хуб аст, вақте ки дахолати садо вуҷуд дорад, онҳо қариб ба ду хат пайваст карда мешаванд ва қабулкунанда танҳо дар бораи фарқияти байни ду сигнал ғамхорӣ мекунад, бинобар ин садои берунии режими умумиро метавон комилан бекор кард.

B. Он метавонад самаранок EMI -ро пахш кунад. Ба ҳамин монанд, азбаски ду сигнал қутбҳои муқобил доранд, майдони электромагнитӣ, ки аз онҳо паҳн мешаванд, метавонанд якдигарро бекор кунанд. Чӣ қадаре ки пайвастшавӣ наздик бошад, ҳамон қадар энергияи электромагнитӣ ба олами беруна камтар бароварда мешавад.

C. Ҷойгиркунии вақт дақиқ аст. Азбаски тағироти коммутатсионии сигналҳои дифференсиалӣ дар чорроҳаи ду сигнал ҷойгир аст, ба фарқ аз сигналҳои оддии якпаҳлӯ, ки бо шиддатҳои баланд ва паст баҳогузорӣ карда мешаванд, ба раванд ва ҳарорат камтар таъсир мерасонад, ки метавонад хатогиҳои вақтро коҳиш диҳад ва мувофиқтар аст барои схемаҳое, ки сигналҳои амплитудаашон паст аст. LVDS (фарқияти шиддати паст) ба ин технологияи сигнали дифференсиалии амплитудаи хурд ишора мекунад.

Барои муҳандисони PCB, ташвиши муҳимтарин дар он аст, ки чӣ гуна кафолат додан мумкин аст, ки ин бартариҳои масири дифференсиалӣ дар масири воқеӣ пурра истифода шаванд. Шояд то даме ки он бо Layout дар тамос бошад, одамон талаботи умумии масири дифференсиалиро, яъне “дарозии баробар, масофаи баробар” -ро мефаҳманд. Изометрӣ аз он иборат аст, ки ду сигнали дифференсиалӣ ҳамеша қутби муқобилро нигоҳ доранд, ҷузъи ҳолати умумиро кам кунанд; Изометрӣ асосан барои таъмини ҳамон импедансҳои дифференсиалӣ, кам кардани инъикос мебошад. “То ҳадди имкон наздик” баъзан яке аз талабот барои масири дифференсиалӣ мебошад. Аммо ҳеҷ кадоме аз ин қоидаҳо ба таври механикӣ татбиқ карда намешаванд ва ба назар чунин мерасад, ки бисёр муҳандисон табиати сигнализатсияи дифференсиалии баландсуръатро намефаҳманд. Дар зер ба якчанд хатогиҳои маъмул дар тарҳрезии сигнали дифференсиалии PCB тамаркуз карда мешавад.

Тасаввуроти нодуруст 1: Сигналҳои дифференсиалӣ ба самти замин ҳамчун роҳи бозгашт ниёз надоранд ё фикр мекунанд, ки хатҳои дифференсиалӣ барои якдигар роҳи бозгаштро таъмин мекунанд. Сабаби ин нофаҳмиҳоро падидаи рӯизаминӣ омехта мекунад ё механизми интиқоли сигнали баландсуръат ба қадри кофӣ амиқ нест. Тавре ки аз сохтори охири қабулкунанда дар рас. 1-8-15, ҷараёнҳои эмиттерии транзисторҳои Q3 ва Q4 эквивалент ва муқобиланд ва ҷараёни онҳо дар пайвандак маҳз якдигарро бекор мекунад (I1 = 0). Аз ин рӯ, схемаи дифференсиалӣ ба проектҳои шабеҳи заминӣ ва дигар сигналҳои садо, ки метавонанд дар таъминоти барқ ​​ва ҳавопаймоҳои заминӣ мавҷуданд, ҳассос нест. Қисман бекор кардани ҳавопаймои заминӣ маънои онро надорад, ки схемаи дифференсиалӣ ҳавопаймои истинодро ҳамчун роҳи бозгашти сигнал қабул намекунад. Дар асл, дар таҳлили бозгашти сигналҳо механизми масири дифференсиалӣ бо механизми оддии якпаҳлӯ, яъне баланд аст

Сигнали басомад ҳамеша аз рӯи схема бо хурдтарин индуктивӣ бармегардад. Тафовути калонтарин дар он аст, ки хати фарқият на танҳо пайвастшавӣ ба замин дорад, балки пайванди байни ҳам дорад. Пайвастагии қавӣ роҳи асосии бозгашт мегардад.

Дар тарҳрезии схемаи PCB, пайвастшавӣ байни ноқилҳои дифференсиалӣ одатан хурд аст ва одатан танҳо 10 ~ 20% дараҷаи пайвастшавиро ташкил медиҳад ва қисми зиёди пайвасткунӣ ба замин аст, аз ин рӯ роҳи асосии бозгашти ноқилҳои дифференсиалӣ дар замин вуҷуд дорад ҳавопаймо Дар ҳолати қатъ шудани ҳавопаймои маҳаллӣ, пайвастшавӣ байни хатсайрҳои дифференсиалӣ роҳи асосии бозгаштро дар минтақа бе ҳавопаймои истинод, тавре ки дар расми 1 нишон дода шудааст, таъмин мекунад. 8-17-XNUMX. Гарчанде ки таъсири таваққуфи ҳавопаймои истинод ба ноқилҳои дифференсиалӣ ба мисли сими оддии якпаҳлӯ ҷиддӣ нест, он ба ҳар ҳол сифати сигнали дифференсиалиро коҳиш медиҳад ва EMI-ро афзоиш медиҳад, ки то ҳадди имкон бояд пешгирӣ карда шавад. Баъзе тарроҳон чунин мешуморанд, ки ҳавопаймои истинод ба хати интиқоли дифференсиалӣ метавонад барои пахш кардани як қисми сигнали ҳолати умумӣ дар интиқоли дифференсиалӣ хориҷ карда шавад, аммо аз ҷиҳати назариявӣ ин равиш матлуб нест. Импедансро чӣ гуна бояд назорат кард? Бидуни таъмин кардани ҳалқаи импеданси заминӣ барои сигнали ҳолати умумӣ, радиатсияи EMI бояд ба вуҷуд ояд, ки зарари бештар аз фоида меорад.

Афсонаи 2: Нигоҳ доштани фосилаи баробар аз мувофиқ кардани дарозии хат муҳимтар аст. Дар ноқилҳои воқеии PCB, он одатан наметавонад ба талаботи тарҳи дифференсиалӣ ҷавобгӯ бошад. Аз сабаби тақсимоти пинҳо, сӯрохиҳо ва фазои ноқил ва дигар омилҳо, ба ҳадафи мувофиқ кардани дарозии хат тавассути печи мувофиқ ноил шудан лозим аст, аммо натиҷа ногузир як қисми ҷуфти фарқият буда наметавонад, дар айни замон чӣ гуна интихоб кардан? Пеш аз он ки мо ба хулоса биравем, биёед ба натиҷаҳои моделиронии зерин назар андозем. Аз натиҷаҳои моделиронии дар боло овардашуда дида мешавад, ки шаклҳои мавҷи нақшаи 1 ва Схемаи 2 қариб мувофиқат мекунанд, яъне таъсири фосилаи нобаробар ҳадди ақал аст ва таъсири номутобиқатии дарозии хатҳо ба пайдарпаии вақт хеле бузургтар аст (Схемаи 3) . Аз нуқтаи назари таҳлили назариявӣ, гарчанде ки фосилаи номувофиқ боиси тағирёбии импеданс мегардад, аммо азбаски пайвастшавии худи ҷуфти фарқият чандон муҳим нест, бинобар ин доираи тағирёбии импеданс низ хеле хурд аст, одатан дар ҳудуди 10%, танҳо эквивалент ба инъикоси сӯрохие, ки ба интиқоли сигнал таъсири назаррас расонида наметавонад. Пас аз мувофиқат накардани дарозии хат, ба ғайр аз ҷуброни пайдарпаии вақт, ҷузъҳои ҳолати маъмулӣ ба сигнали дифференсиалӣ ворид карда мешаванд, ки сифати сигналро коҳиш медиҳад ва EMI -ро афзоиш медиҳад.

Гуфтан мумкин аст, ки муҳимтарин қоида дар тарҳи ноқилҳои дифференсиалии PCB мувофиқ кардани дарозии хат аст ва қоидаҳои дигарро мувофиқи талаботи тарроҳӣ ва замимаҳои амалӣ метавон чандирона коркард кард.

Хатои се: хатти тафаккур фикр бояд ба хеле наздик такя кунад. Ҳадафи наздик нигоҳ доштани хатҳои фарқият чизе ҷуз афзоиш додани пайвастшавии онҳост, ҳам барои беҳтар кардани иммунитети онҳо ба садо ва ҳам аз бартарии қутби муқобили майдони магнитӣ барои бекор кардани дахолати электромагнитӣ аз ҷаҳони беруна. Гарчанде ки ин равиш дар аксари мавридҳо хеле мусоид аст, он мутлақ нест. Агар онҳо метавонанд аз дахолати беруна пурра муҳофизат карда шаванд, пас ба мо лозим нест, ки ба ҳадафи зидди дахолат ва фурӯзон кардани EMI тавассути пайвастани мустаҳкам бо якдигар ноил шавем. Чӣ гуна бояд кафолат дод, ки масири дифференсиалӣ дорои изолятсия ва муҳофизати хуб аст? Зиёд кардани масофаи байни хатҳо ва дигар сигналҳо яке аз роҳҳои асосӣ мебошад. Энергияи майдони электромагнитӣ бо муносибати квадратии масофа кам мешавад. Умуман, вақте ки масофаи байни хатҳо аз паҳнои хат зиёда аз 4 маротиба зиёд аст, дахолати байни онҳо ниҳоят заиф аст ва онҳоро асосан нодида гирифтан мумкин аст. Илова бар ин, ҷудокунӣ тавассути ҳавопаймои заминӣ низ метавонад таъсири хуби муҳофизатиро таъмин кунад. Ин сохтор аксар вақт дар тарҳҳои PCB-и бастабандишудаи басомадҳои баланд (аз 10G), ки бо номи сохтори CPW маъруфанд, барои таъмини назорати қатъии импедансии импеданс (2Z0) истифода мешавад, расми. 1-8-19.

Маршрутҳои дифференсиалиро инчунин дар қабатҳои гуногуни сигнал амалӣ кардан мумкин аст, аммо ин умуман тавсия дода намешавад, зеро фарқиятҳо ба монанди импеданс ва тавассути сӯрохиҳо дар қабатҳои гуногун метавонанд таъсири интиқоли режими дифференсиалиро вайрон кунанд ва садои ҳолати умумиро ҷорӣ кунанд. Илова бар ин, агар ду қабати ҳамсоя ба ҳам зич пайваст карда нашаванд, қобилияти масири дифференсиалӣ барои муқовимат ба садо коҳиш меёбад, аммо агар масофаи дуруст бо масири гирду атроф нигоҳ дошта шавад, убури кросс мушкил нест. Дар басомади умумӣ (камтар аз ГГц), EMI мушкилоти ҷиддӣ нахоҳад буд. Таҷрибаҳо нишон медиҳанд, ки сустшавии энергияи радиатсионии хатҳои дифференсиалии масофаи 500 мил аз 3 метр ба 60дБ расидааст, ки барои қонеъ кардани стандарти радиатсияи ЭЛЕКТРОМАГНЕТИИ FCC кифоя аст. Аз ин рӯ, ба тарроҳон лозим нест, ки дар бораи носозгории электромагнитӣ, ки дар натиҷаи пайвасти нокифояи хатҳои дифференсиалӣ ба вуҷуд омадааст, аз ҳад зиёд хавотир нашаванд.

3. serpentine

Дар Layout аксар вақт хати серпентинӣ истифода мешавад. Мақсади асосии он танзими таъхири вақт ва қонеъ гардонидани талаботи тарҳрезии вақт мебошад. Тарроҳон бояд аввал дарк кунанд, ки сими морфант сифати сигналро хароб мекунад, таъхири интиқолро тағир медиҳад ва ҳангоми васлкунӣ бояд аз онҳо канорагирӣ кард. Аммо, дар тарҳрезии амалӣ, барои таъмини вақти кофии нигоҳ доштани сигналҳо ё кам кардани ҷуброн кардани вақти байни як гурӯҳи сигналҳо, печутобро қасдан бояд анҷом дод.

Пас мор барои интиқоли сигнал чӣ кор мекунад? Ҳангоми роҳ рафтан ба чӣ бояд диққат диҳам? Ду параметрҳои муҳимтарин дарозии пайвасткунии мувозӣ (Lp) ва масофаи пайвастшавӣ (S) мебошанд, тавре ки дар расми 1 нишон дода шудааст. 8-21-XNUMX. Аён аст, ки вақте ки сигнал дар хати серпентинӣ интиқол дода мешавад, байни сегментҳои хати параллелӣ дар шакли ҳолати фарқият пайвастшавӣ ба амал меояд. S хурдтар аст, Lp калонтар аст ва дараҷаи пайвастшавӣ бузургтар мешавад. Ин метавонад боиси коҳиши таъхири интиқол ва коҳиши назарраси сифати сигналҳо аз сабаби убур кардан гардад, тавре ки дар боби 3 барои таҳлили ҳолати умумӣ ва режими дифференсиалӣ тавсиф шудааст.

Инҳоянд чанд маслиҳат барои муҳандисони тарҳбандӣ ҳангоми кор бо серпентинҳо:

1. Кӯшиш кунед, ки масофаи (S) сегменти хати параллелиро, ки ҳадди ақал аз 3H зиёдтар аст, зиёд кунед. H ба масофа аз хати сигнал то ҳавопаймои истинод ишора мекунад. Умуман, ин як гардиши калон аст. То он даме, ки S ба қадри кофӣ калон бошад, таъсири пайвастшавиро қариб пурра пешгирӣ кардан мумкин аст.

2. Вақте ки дарозии пайвастшавӣ Lp кам карда мешавад, ҳангоми убури Lp ду маротиба наздик шудан ё аз вақти болоравии сигнал зиёд шудан, кросс -палаки тавлидшуда ба пуршавӣ мерасад.

3. Таъхири интиқоли сигнал, ки аз хати рахи ба мор монанд ё микро-рахи дарунсохташуда оварда шудааст, нисбат ба рахи хурд хурдтар аст. Аз ҷиҳати назариявӣ, хати лента ба сабаби интиқоли режими дифференсиалӣ ба суръати интиқол таъсир намерасонад.

4. Барои хатҳои баландсуръат ва сигнал бо талаботҳои қатъӣ оид ба вақт, кӯшиш кунед, ки аз хатҳои морпечӣ нагузаред, хусусан дар як минтақаи хурд.

5. Масири морфинтиро дар ҳама гуна кунҷ аксар вақт қабул кардан мумкин аст. Сохтори C дар расми. 1-8-20 метавонад пайвастагии байни якдигарро самаранок коҳиш диҳад.

6. Дар тарҳи PCB-и баландсуръат, серпентин қобилияти ба истилоҳ филтркунӣ ё зидди мудохила надорад ва метавонад танҳо сифати сигналро паст кунад, аз ин рӯ он танҳо барои мувофиқ кардани вақт мувофиқ аст ва ягон мақсади дигар нест.

7. Баъзан печи спиралиро метавон баррасӣ кард. Симулятсия нишон медиҳад, ки таъсири он аз печи серпентини муқаррарӣ беҳтар аст.