In високошвидкісна друкована плата дизайн, застосування диференціального сигналу (DIFferential Signal) стає все більш і більш широким, і найбільш критичний сигнал у схемі часто проектується з диференціальною структурою. Чому це так? Порівняно зі звичайною односторонньою маршрутизацією сигналів, диференціальні сигнали мають переваги, як сильну здатність запобігати перешкодам, ефективне придушення EMI та точне визначення часу.

Вимоги до проводки друкованої плати диференціального сигналу

На друкованій платі диференціальні сліди повинні бути двома лініями однакової довжини, однакової ширини, близькості та на одному рівні.

1. Рівна довжина: Рівна довжина означає, що довжина двох ліній має бути якомога довшою, щоб гарантувати, що два диференціальних сигнали завжди мають протилежну полярність. Зменшити компоненти синфазного режиму.

2. Рівна ширина і рівна відстань: Рівна ширина означає, що ширина трас двох сигналів повинна бути однаковою, а рівна відстань означає, що відстань між двома проводами повинна залишатися постійною і паралельною.

3. Мінімальна зміна імпедансу. При розробці друкованої плати з диференціальними сигналами однією з найважливіших речей є визначення цільового опору програми, а потім відповідне планування диференціальної пари. Крім того, зміна імпедансу повинна бути якомога меншою. Опір диференціальної лінії залежить від таких факторів, як ширина траси, зв’язок сліду, товщина міді, матеріал і укладання друкованої плати. Коли ви намагаєтеся уникнути чогось, що змінює імпеданс диференціальної пари, розгляньте кожен з них.

Поширені непорозуміння в дизайні диференціальних сигналів друкованої плати

Нерозуміння 1: Вважається, що диференціальний сигнал не потребує заземлення як зворотного шляху, або що диференціальні траси забезпечують зворотний шлях один для одного.

Причина такого непорозуміння в тому, що їх плутають поверхневі явища, або механізм швидкісної передачі сигналу недостатньо глибокий. Диференціальні схеми нечутливі до подібних відскоків заземлення та інших шумових сигналів, які можуть існувати на площинах живлення та заземлення. Часткове скасування зворотного зв’язку заземлення не означає, що диференціальна схема не використовує опорну площину як шлях повернення сигналу. Насправді, при аналізі зворотного сигналу механізм диференціальної проводки і звичайної нескінченної проводки однаковий, тобто високочастотні сигнали завжди протікають по контуру з найменшою індуктивністю. Найбільша відмінність полягає в тому, що окрім зчеплення із землею, диференціальна лінія також має взаємне зчеплення. Яке зчеплення є міцним, а яке стає основним зворотним шляхом.

У розробці схеми друкованої плати зв’язок між диференціальними трасами, як правило, невелика, часто становить лише 10-20% ступеня зв’язку, і більше — це зв’язок із землею, тому основний зворотний шлях диференціальної траси все ще існує на землі. літак . Коли в площині заземлення є розрив, зв’язок між диференціальними трасами в області без опорної площини забезпечить основний зворотний шлях, хоча розрив опорної площини не впливає на диференціальні траси на звичайному односторонньому сліди. Це серйозно, але це все одно знизить якість диференціального сигналу і збільшить електромагнітні електромагнітні випромінювання, чого слід уникати по можливості.

Крім того, деякі розробники вважають, що опорну площину під диференціальною трасою можна видалити, щоб придушити частину синфазного сигналу при диференціальній передачі. Однак теоретично такий підхід не є бажаним. Як контролювати імпеданс? Незабезпечення контуру опору землі для синфазного сигналу неминуче спричинить випромінювання ЕМІ. Такий підхід приносить більше шкоди, ніж користі.

Помилка 2: Вважається, що дотримання рівного інтервалу важливіше, ніж відповідність довжині рядка.

У фактичній компоновці друкованої плати часто неможливо одночасно задовольнити вимоги диференціального дизайну. У зв’язку з наявністю таких факторів, як розподіл контактів, отвори та простір для підключення, мета узгодження довжини лінії має бути досягнута за допомогою правильної обмотки, але в результаті деякі ділянки диференціальної пари не можуть бути паралельними. Найважливішим правилом у проектуванні диференціальних трас друкованої плати є відповідна довжина лінії. Інші правила можна гнучко обробляти відповідно до вимог проектування та фактичних застосувань.

Помилка 3: Подумайте, що проводка диференціала має бути дуже близько.

Підтримка диференціальних слідів поруч — це не що інше, як посилення їх зв’язку, що може не тільки підвищити стійкість до шумів, але й повністю використовувати протилежну полярність магнітного поля для компенсації електромагнітних перешкод у зовнішньому світі. Хоча цей підхід у більшості випадків дуже вигідний, він не є абсолютним. Якщо ми можемо гарантувати, що вони повністю захищені від зовнішніх перешкод, то нам не потрібно використовувати сильне з’єднання, щоб забезпечити захист від перешкод. І мета придушення ЕМІ.

Як ми можемо забезпечити хорошу ізоляцію та екранування диференціальних слідів? Збільшення інтервалу за допомогою інших сигналів є одним із основних способів. Енергія електромагнітного поля зменшується з квадратом відстані. Як правило, коли міжрядковий інтервал у 4 рази перевищує ширину рядка, інтерференція між ними надзвичайно слабка. Можна ігнорувати.