Ang layout ay isa sa mga pangunahing kaalaman sa trabaho Disenyo ng PCB inhenyero Ang kalidad ng mga kable ay direktang makakaapekto sa pagganap ng buong system, ang karamihan sa teorya ng disenyo ng mataas na bilis ay dapat na sa wakas ay natanto at ma-verify ng Layout, kaya’t makikita na ang mga kable ay mahalaga sa disenyo ng PCB na may bilis. Ang sumusunod ay makikita sa aktwal na mga kable ay maaaring makaharap ng ilang mga sitwasyon, pag-aaral ng pagiging makatuwiran nito, at magbigay ng ilang mas na-optimize na diskarte sa pagruruta. Pangunahin mula sa tamang linya ng Angle, linya ng pagkakaiba, linya ng ahas at iba pa sa tatlong mga aspeto upang idetalye.

1. Parihabang linya ng go

Karaniwang kinakailangan ang mga kable ng kanang-anggulo upang maiwasan ang sitwasyon sa mga kable ng PCB, at halos naging isa sa mga pamantayan upang masukat ang kalidad ng mga kable, kaya’t gaano kalaki ang magiging epekto ng mga kable ng kanang-anggulo sa paghahatid ng signal? Sa prinsipyo, ang mga kable na may tamang anggulo ay magbabago ng lapad ng linya ng linya ng paghahatid, na magreresulta sa hindi pagtuloy na impedance. Sa katunayan, hindi lamang ang tamang linya ng Angle, tonelada ng Angle, matinding linya ng Angle ay maaaring maging sanhi ng mga pagbabago sa impedance.

Ang impluwensya ng pag-align ng kanang-anggulo sa signal ay pangunahing makikita sa tatlong mga aspeto: una, ang sulok ay maaaring maging katumbas ng capacitive load sa linya ng paghahatid, pinapabagal ang oras ng pagtaas; Pangalawa, ang hindi pagtuloy na impedance ay magdudulot ng pagsasalamin sa signal; Pangatlo, ang EMI na nabuo ng tamang tip ng Angle.

Ang capacitance na parasitiko na sanhi ng tamang Angle ng linya ng paghahatid ay maaaring kalkulahin ng sumusunod na empirical formula:

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

Sa pormula sa itaas, ang C ay tumutukoy sa katumbas na capacitance sa sulok (pF), ang W ay tumutukoy sa lapad ng linya (pulgada), ε R ay tumutukoy sa dielectric pare-pareho ng daluyan, at ang Z0 ay ang katangian na impedance ng paghahatid linya Halimbawa

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

Maaari itong makita mula sa pagkalkula na ang capacitance effect na dala ng kanang-anggulo na mga kable ay napakaliit.

Tulad ng pagtaas ng lapad ng linya ng kanang-anggulo na linya, ang impedance sa puntong ito ay bababa, kaya magkakaroon ng isang tiyak na kababalaghan ng pagsasalamin ng signal. Maaari nating kalkulahin ang katumbas na impedance pagkatapos ng pagtaas ng lapad ng linya alinsunod sa pormula ng pagkalkula ng impedance na nabanggit sa seksyon ng mga linya ng paghahatid, at pagkatapos ay kalkulahin ang koepisyent ng pagsasalamin ayon sa empirical formula: ρ = (Zs-Z0) / (Zs + Z0), ang pangkalahatang mga anggulo ng kanang anggulo na nagreresulta sa mga pagbabago sa impedance sa pagitan ng 7% -20%, kaya ang maximum na koepisyent ng pagsasalamin ay tungkol sa 0.1. Bukod dito, tulad ng makikita mula sa pigura sa ibaba, ang linya ng paghahatid impedance ay nagbabago sa minimum sa loob ng haba ng linya ng W / 2, at pagkatapos ay ibalik sa normal na impedance pagkatapos ng oras ng W / 2. Ang oras para sa buong pagbabago ng impedance ay napaka-ikli, kadalasan sa loob ng 10ps. Ang nasabing isang mabilis at maliit na pagbabago ay halos bale-wala para sa pangkalahatang paghahatid ng signal.

Maraming mga tao ang may ganoong pag-unawa sa pagruruta sa tamang anggulo, naniniwala na ang tip ay madaling maglabas o tumanggap ng mga electromagnetic na alon at gumawa ng EMI, na naging isa sa mga dahilan kung bakit maraming tao ang nag-iisip na ang tamang pagraruta ay hindi posible. Gayunpaman, maraming mga praktikal na resulta ng pagsubok ang nagpapakita na ang linya ng kanang-anggulo ay hindi nakagawa ng mas maraming EMI kaysa sa tuwid na linya. Marahil ang kasalukuyang pagganap ng instrumento at antas ng pagsubok ay naghihigpit sa kawastuhan ng pagsubok, ngunit hindi bababa sa ipinapakita nito na ang radiation ng kanang linya ng anggulo ay mas mababa kaysa sa error sa pagsukat ng mismong instrumento. Sa pangkalahatan, ang pagkakahanay sa kanan ay hindi gaanong kahila-hilakbot sa hitsura nito. Hindi bababa sa mga aplikasyon sa ibaba GHz, ang anumang mga epekto tulad ng capacitance, repleksyon, EMI, atbp ay halos hindi masasalamin sa mga pagsubok sa TDR. Ang disenyo ng inhinyero ng high-speed PCB ay dapat na nakatuon sa layout, kapangyarihan / disenyo ng lupa, disenyo ng mga kable, pagbubutas, atbp. Bagaman, siyempre, ang mga epekto ng hugis-parihaba na linya ng pagpunta ay hindi masyadong seryoso, ngunit hindi upang sabihin na maaari kaming lumakad nang tamang linya ng Angle, ang pansin sa detalye ay ang mahalagang kalidad para sa bawat mabubuting inhinyero, at, sa mabilis na pag-unlad ng mga digital na circuit , Ang pagpoproseso ng mga inhinyero ng PCB ng dalas ng signal ay magpapatuloy din upang mapabuti, sa higit sa 10 patlang na disenyo ng GHZ RF, Ang mga maliliit na kanang anggulo na ito ay maaaring maging pokus ng mga problema sa bilis.

2. Pagkakaiba ng

Ang DifferenTIal Signal ay malawakang ginagamit sa disenyo ng circuit na may bilis. Ang pinakamahalagang Signal sa isang circuit ay disenyo ng DifferenTIal Signal. Paano masiguro ang mahusay na pagganap nito sa disenyo ng PCB? Sa pagkaisip ng dalawang katanungang ito, nagpapatuloy kami sa susunod na bahagi ng aming talakayan.

Ano ang isang kaugalian signal? Sa payak na Ingles, nagpapadala ang drayber ng dalawang katumbas at pagbabaliktad na mga signal, at inihahambing ng tatanggap ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang boltahe upang matukoy kung ang lohikal na estado ay “0” o “1”. Ang pares ng mga wire na nagdadala ng mga kaugalian na signal ay tinatawag na mga wires na kaugalian.

Kung ikukumpara sa ordinaryong solong-tapos na pagruruta ng signal, ang kaugalian na signal ay may pinaka halatang kalamangan sa mga sumusunod na tatlong aspeto:

A. Malakas na kakayahan laban sa pagkagambala, sapagkat ang pagkabit sa pagitan ng dalawang magkakaibang linya ay napakahusay, kapag may pagkagambala ng ingay, halos isama sila sa dalawang linya nang sabay, at ang nagmamalasakit lamang ang nagmamalasakit sa pagkakaiba ng dalawang signal, kaya ang panlabas na ingay ng karaniwang mode ay maaaring ganap na nakansela.

B. Maaari nitong epektibong sugpuin ang EMI. Katulad nito, dahil ang dalawang signal ay kabaligtaran ng polarity, ang electromagnetic field na sinasalamin ng mga ito ay maaaring kanselahin ang bawat isa. Ang mas malapit sa pagkabit ay, mas mababa ang electromagnetic na enerhiya na inilabas sa labas ng mundo.

C. Ang pagpoposisyon ng oras ay tumpak. Dahil ang pagbabago ng paglipat ng mga pagkakaiba-iba ng signal ay matatagpuan sa intersection ng dalawang signal, hindi katulad ng karaniwang mga solong-natapos na signal na hinuhusgahan ng mataas at mababang boltahe ng threshold, hindi gaanong apektado ng proseso at temperatura, na maaaring mabawasan ang mga pagkakamali sa oras at mas angkop. para sa mga circuit na may mababang signal ng amplitude. Ang LVDS (mababang boltahe na magkakaibaTIalsignaling) ay tumutukoy sa maliit na teknolohiyang signal signal na kaugalian.

Para sa mga inhinyero ng PCB, ang pinakamahalagang alalahanin ay kung paano matiyak na ang mga kalamangan na ito ng pagkakaiba-iba ng pagruruta ay maaaring ganap na magamit sa aktwal na pagruruta. Marahil hangga’t nakikipag-ugnay ito sa mga tao ng Layout ay mauunawaan ng mga tao ang pangkalahatang mga kinakailangan ng kaugalian sa pagruruta, iyon ay “pantay na haba, pantay na distansya”. Isometric ay upang matiyak na ang dalawang kaugalian signal palaging mapanatili ang kabaligtaran polarity, bawasan ang karaniwang bahagi ng mode; Pangunahing isometriko ang Isometric upang matiyak ang parehong impedance ng kaugalian, bawasan ang pagsasalamin. Ang “mas malapit hangga’t maaari” ay minsan ay isa sa mga kinakailangan para sa kaugalian ng pagruruta. Ngunit wala sa mga patakarang ito ang sinadya upang mailapat nang wala sa loob, at maraming mga inhinyero ang tila hindi nauunawaan ang likas na katangian ng mataas na bilis ng pagkakaiba-iba ng pagbibigay ng senyas. Ang sumusunod ay nakatuon sa maraming mga karaniwang pagkakamali sa disenyo ng kaugalian ng signal ng PCB.

Maling kuru-kuro 1: Ang mga magkakaibang signal ay hindi kailangan ng ground plane bilang backflow path, o isipin na ang mga linya ng kaugalian ay nagbibigay ng backflow path para sa bawat isa. Ang sanhi ng hindi pagkakaunawaan na ito ay nalilito ng pangyayari sa ibabaw, o ang mekanismo ng paghahatid ng mabilis na signal ay hindi sapat na malalim. Tulad ng makikita mula sa istraktura ng pagtanggap ng pagtatapos sa FIG. 1-8-15, ang mga emitter alon ng transistors Q3 at Q4 ay katumbas at kabaligtaran, at ang kanilang kasalukuyang sa kantong ay eksaktong pagkansela sa bawat isa (I1 = 0). Samakatuwid, ang pagkakaiba-iba ng circuit ay hindi sensitibo sa mga katulad na proyekto ng lupa at iba pang mga signal ng ingay na maaaring mayroon sa power supply at ground plane. Ang pag-aalis ng bahagyang backflow ng ground plane ay hindi nangangahulugang ang pagkakaiba-iba ng circuit ay hindi kukuha ng sanggunian na eroplano bilang signal return path. Sa katunayan, sa pag-aaral ng backflow ng signal, ang mekanismo ng pagraranggo ng kaugalian ay pareho sa ordinaryong solong-dulo na pagruruta, katulad ng, mataas

Ang signal signal ng dalas ay palaging dumadaloy pabalik kasama ang circuit na may pinakamaliit na inductance. Ang pinakamalaking pagkakaiba ay nakasalalay sa linya ng pagkakaiba hindi lamang ang pagkabit sa lupa, ngunit mayroon ding pagkabit sa bawat isa. Ang malakas na pagkabit ay nagiging pangunahing daanan ng backflow.

Sa disenyo ng circuit ng PCB, ang pagkabit sa pagitan ng mga kaugalian na kable ay karaniwang maliit, kadalasan ay tumutukoy lamang sa 10 ~ 20% ng degree ng pagkabit, at ang karamihan sa pagkabit ay sa lupa, kaya’t ang pangunahing landas ng backflow ng mga magkakaibang mga kable ay mayroon pa rin sa lupa. eroplano Sa kaso ng paghinto sa lokal na eroplano, ang pagkabit sa pagitan ng mga ruta ng kaugalian ay nagbibigay ng pangunahing daanan ng backflow sa rehiyon nang walang sanggunian na eroplano, tulad ng ipinakita sa FIG. 1-8-17. Bagaman ang epekto ng hindi pagtuloy ng sanggunian na eroplano sa mga kaugalian na kable ay hindi kasing seryoso ng ordinaryong mga single-end na kable, babawasan pa rin ang kalidad ng signal ng kaugalian at taasan ang EMI, na dapat iwasan hanggang maaari. Ang ilang mga taga-disenyo ay naniniwala na ang sanggunian na eroplano ng linya ng kaugalian na paghahatid ay maaaring alisin upang sugpuin ang bahagi ng karaniwang senyas ng mode sa kaugalian na paghahatid, ngunit ayon sa teoretikal na ang diskarte na ito ay hindi kanais-nais. Paano makontrol ang impedance? Nang walang pagbibigay ng loop ng impedance sa lupa para sa karaniwang-mode na signal, ang radiation ng EMI ay dapat na sanhi, na higit na nakakasama kaysa sa mabuti.

Pabula 2: Ang pagpapanatili ng pantay na spacing ay mas mahalaga kaysa sa pagtutugma ng haba ng linya. Sa aktwal na mga kable ng PCB, madalas na hindi nito matugunan ang mga kinakailangan ng disenyo ng kaugalian. Dahil sa pamamahagi ng mga pin, butas, at puwang ng mga kable at iba pang mga kadahilanan, kinakailangan upang makamit ang layunin ng pagtutugma ng haba ng linya sa pamamagitan ng naaangkop na paikot-ikot, ngunit ang resulta ay hindi maiwasang bahagi ng pagkakaiba ng pares ay hindi maaaring maging parallel, sa oras na ito, paano Pumili? Bago tayo mag-konklusyon, tingnan muna natin ang mga sumusunod na resulta ng simulation. Maaari itong makita mula sa mga resulta sa simulation sa itaas na ang mga form ng alon ng scheme 1 at Scheme 2 ay halos magkasabay, iyon ay upang sabihin, ang impluwensya ng hindi pantay na spacing ay minimal, at ang impluwensiya ng hindi pagtutugma ng haba ng linya ay mas malaki sa pagkakasunud-sunod ng oras (Scheme 3) . Mula sa pananaw ng teoretikal na pagtatasa, bagaman ang hindi pantay na agwat ay hahantong sa pagkakaiba ng mga pagbabago sa impedance, ngunit dahil ang pagkabit sa pagitan ng pares ng pagkakaiba mismo ay hindi makabuluhan, kaya’t ang saklaw ng mga pagbabago sa impedance ay napakaliit din, kadalasan sa loob ng 10%, katumbas lamang sa isang pagmuni-muni na sanhi ng isang butas, na hindi magdudulot ng makabuluhang epekto sa paghahatid ng signal. Kapag hindi tugma ang haba ng linya, bilang karagdagan sa offset ng pagkakasunud-sunod ng oras, ang mga karaniwang bahagi ng mode ay ipinakilala sa signal ng kaugalian, na binabawasan ang kalidad ng signal at pinapataas ang EMI.

Masasabing ang pinakamahalagang panuntunan sa disenyo ng mga kable na naiiba sa PCB ay upang tumugma sa haba ng linya, at iba pang mga patakaran ay maaaring mapanghawakan nang naaayon ayon sa mga kinakailangan sa disenyo at praktikal na mga aplikasyon.

Maling maling kuru-kuro: ang linya ng pag-iisip ng pagkakaiba ay dapat umasa sa napakalapit. Ang punto ng pagpapanatiling malapit sa mga linya ng pagkakaiba ay walang iba kundi ang dagdagan ang kanilang pagkabit, kapwa upang mapabuti ang kanilang kaligtasan sa ingay at upang samantalahin ang kabaligtaran polarity ng magnetic field upang kanselahin ang pagkagambala ng electromagnetic mula sa labas ng mundo. Bagaman ang pamamaraang ito ay kanais-nais sa karamihan ng mga kaso, hindi ito ganap. Kung ang mga ito ay maaaring buong kalasag mula sa panlabas na pagkagambala, kung gayon hindi natin kailangang makamit ang layunin ng kontra-pagkagambala at pagpigil ng EMI sa pamamagitan ng mas malakas na pagkabit sa bawat isa pa. Paano masiguro na ang kaugalian ng pagruruta ay may mahusay na paghihiwalay at kalasag? Ang pagdaragdag ng distansya sa pagitan ng mga linya at iba pang mga signal ay isa sa mga pinaka pangunahing paraan. Ang enerhiya ng electromagnetic field ay bumababa sa parisukat na ugnayan ng distansya. Pangkalahatan, kapag ang distansya sa pagitan ng mga linya ay higit sa 4 na beses ang lapad ng linya, ang pagkagambala sa pagitan ng mga ito ay labis na mahina at maaaring balewalain nang karaniwang. Bilang karagdagan, ang paghihiwalay sa pamamagitan ng eroplano sa lupa ay maaari ring magbigay ng isang mahusay na epekto ng kalasag. Ang istrakturang ito ay madalas na ginagamit sa mataas na dalas (sa itaas 10G) na naka-package na mga disenyo ng PCB ng PC, na kilala bilang istraktura ng CPW, upang matiyak ang mahigpit na pagkakaiba sa impedance control (2Z0), FIG. 1-8-19.

Ang pagkakaiba-iba ng pagruruta ay maaari ding isagawa sa iba’t ibang mga layer ng signal, ngunit sa pangkalahatan ay hindi ito inirerekomenda, dahil ang mga pagkakaiba tulad ng impedance at sa pamamagitan ng mga butas sa iba’t ibang mga layer ay maaaring sirain ang epekto ng paghahatid ng mode ng kaugalian at ipakilala ang karaniwang ingay ng mode. Bilang karagdagan, kung ang dalawang katabing mga layer ay hindi mahigpit na isinama, ang kakayahan ng kaugalian na pagruruta upang labanan ang ingay ay mababawasan, ngunit ang crosstalk ay hindi isang problema kung ang tamang spacing ay pinananatili sa nakapalibot na pagruruta. Sa pangkalahatang dalas (sa ibaba GHz), ang EMI ay hindi magiging isang seryosong problema. Ipinapakita ng mga eksperimento na ang pagpapalambing ng enerhiya sa radiation ng mga linya ng kaugalian na may distansya na 500Milas lampas sa 3 metro ay umabot sa 60dB, na sapat upang matugunan ang pamantayan ng radiation ng ELECTROMAGNETIC ng FCC. Samakatuwid, ang mga taga-disenyo ay hindi kailangang mag-alala ng labis tungkol sa electromagnetic incompatibility sanhi ng hindi sapat na pagkabit ng mga kaugalian na linya.

3. traidora

Ang isang linya ng ahas ay madalas na ginagamit sa Layout. Ang pangunahing layunin nito ay upang ayusin ang pagkaantala ng oras at matugunan ang mga kinakailangan ng disenyo ng tiyempo ng system. Dapat munang maunawaan ng mga tagadisenyo na ang serpentine wire ay sisira sa kalidad ng signal, babaguhin ang pagkaantala sa paghahatid, at dapat na iwasan kapag ang mga kable. Gayunpaman, sa praktikal na disenyo, upang matiyak ang sapat na oras ng paghawak ng mga signal, o upang mabawasan ang oras na nabalanse sa pagitan ng parehong pangkat ng mga senyas, ang paikot-ikot na kailangang sadyang isagawa.

Kaya ano ang ginagawa ng ahas upang mag-signal ng paghahatid? Ano ang dapat kong bigyang pansin kapag naglalakad sa linya? Ang dalawang pinaka-kritikal na parameter ay ang parallel na haba ng pagkabit (Lp) at ang distansya ng pagkabit (S), tulad ng ipinakita sa FIG. 1-8-21. Malinaw na, kapag ang signal ay ipinadala sa linya ng serpentine, magkakaroon ng pagkabit sa pagitan ng mga parallel segment ng linya sa anyo ng mode ng pagkakaiba. Ang mas maliit na S ay, mas malaki ang Lp, at mas malaki ang degree ng pagkabit. Maaari itong magresulta sa nabawasan ang mga pagkaantala sa paghahatid at isang makabuluhang pagbawas sa kalidad ng signal dahil sa crosstalk, tulad ng inilarawan sa kabanata 3 para sa pagsusuri ng karaniwang mode at kaugalian mode crosstalk.

Narito ang ilang mga tip para sa mga inhinyero ng Layout kapag nakikipag-usap sa mga ahas:

1. Subukang dagdagan ang distansya (S) ng parallel na segment ng linya, na hindi bababa sa mas mataas sa 3H. Ang H ay tumutukoy sa distansya mula sa linya ng signal patungo sa sanggunian na eroplano. Sa pangkalahatan, nagsasagawa ito ng isang malaking kurba. Hangga’t ang S ay sapat na malaki, ang epekto ng pagkabit ay halos maiiwasan.

2. Kapag ang haba ng pagkabit ng Lp ay nabawasan, ang nabuo na crosstalk ay maaabot ang saturation kapag ang pagkaantala ng Lp dalawang beses na lumapit o lumampas sa oras ng pagtaas ng signal.

3. Ang pagkaantala ng paghahatid ng signal na sanhi ng mala-ahas na Linya ng strip-line o Embedded micro-strip ay mas maliit kaysa sa micro-strip. Sa teoretikal, ang linya ng laso ay hindi nakakaapekto sa rate ng paghahatid dahil sa kaugalian mode crosstalk.

4. Para sa mga linya ng bilis at signal na may mahigpit na kinakailangan sa oras, subukang huwag maglakad ng mga linya ng serpentine, lalo na sa isang maliit na lugar.

5. Ang pagrereserba ng ahas sa anumang Anggulo ay maaaring madalas na gamitin. Ang istraktura ng C sa FIG. Ang 1-8-20 ay mabisang mabawasan ang pagkabit sa bawat isa.

6. Sa mataas na bilis na disenyo ng PCB, ang serpentine ay walang tinatawag na kakayahan sa pag-filter o kontra-pagkagambala, at mababawas lamang ang kalidad ng signal, kaya ginagamit lamang ito para sa pagtutugma ng tiyempo at walang ibang layunin.

7. Minsan maaaring isaalang-alang ang paikot-ikot na paikot-ikot. Ipinapakita ng simulasyon na ang epekto nito ay mas mahusay kaysa sa normal na paikot-ikot na ahas.