In تیز رفتار پی سی بی ڈیزائن، تفریق سگنل (DIFferential Signal) کا اطلاق زیادہ سے زیادہ وسیع ہوتا جا رہا ہے، اور سرکٹ میں سب سے اہم سگنل اکثر تفریق ڈھانچے کے ساتھ ڈیزائن کیا جاتا ہے۔ ایسا کیوں ہے؟ عام سنگل اینڈڈ سگنل روٹنگ کے مقابلے میں، ڈیفرینشل سگنلز میں مضبوط اینٹی انٹرفیس صلاحیت، EMI کو موثر دبانے، اور درست ٹائمنگ پوزیشننگ کے فوائد ہوتے ہیں۔

تفریق سگنل پی سی بی وائرنگ کی ضروریات

سرکٹ بورڈ پر، تفریق کے نشانات مساوی لمبائی، مساوی چوڑائی، قربت، اور ایک ہی سطح پر ہونے چاہئیں۔

1. مساوی لمبائی: مساوی لمبائی کا مطلب ہے کہ دونوں لائنوں کی لمبائی ممکن حد تک لمبی ہونی چاہیے، تاکہ اس بات کو یقینی بنایا جا سکے کہ دو مختلف اشارے ہر وقت متضاد قطبیت کو برقرار رکھیں۔ عام موڈ کے اجزاء کو کم کریں۔

2. مساوی چوڑائی اور مساوی فاصلہ: مساوی چوڑائی کا مطلب ہے کہ دونوں سگنلز کے نشانات کی چوڑائی کو یکساں رکھنے کی ضرورت ہے، اور مساوی فاصلے کا مطلب ہے کہ دونوں تاروں کے درمیان فاصلہ مستقل اور متوازی رکھا جائے۔

3. کم سے کم رکاوٹ کی تبدیلی: جب ایک پی سی بی کو ڈیفرینشل سگنلز کے ساتھ ڈیزائن کرتے ہیں، تو سب سے اہم چیزوں میں سے ایک یہ ہے کہ ایپلی کیشن کے ٹارگٹ امپیڈینس کا پتہ لگانا، اور پھر اس کے مطابق ڈیفرینشل جوڑی کی منصوبہ بندی کریں۔ اس کے علاوہ، مائبادا تبدیلی کو جتنا ممکن ہو چھوٹا رکھیں۔ تفریق لائن کی رکاوٹ ٹریس چوڑائی، ٹریس کپلنگ، تانبے کی موٹائی، اور پی سی بی مواد اور اسٹیک اپ جیسے عوامل پر منحصر ہے۔ جب آپ کسی بھی ایسی چیز سے بچنے کی کوشش کرتے ہیں جو تفریق والے جوڑے کی رکاوٹ کو تبدیل کرتا ہے، تو ان میں سے ہر ایک پر غور کریں۔

پی سی بی تفریق سگنل ڈیزائن میں عام غلط فہمیاں

غلط فہمی 1: یہ خیال کیا جاتا ہے کہ تفریق سگنل کو واپسی کے راستے کے طور پر زمینی جہاز کی ضرورت نہیں ہے، یا یہ کہ تفریق نشانات ایک دوسرے کے لیے واپسی کا راستہ فراہم کرتے ہیں۔

اس غلط فہمی کی وجہ یہ ہے کہ وہ سطحی مظاہر سے الجھے ہوئے ہیں، یا تیز رفتار سگنل کی ترسیل کا طریقہ کار کافی گہرا نہیں ہے۔ مختلف سرکٹس اسی طرح کے زمینی باؤنس اور دیگر شور سگنلز کے لیے غیر حساس ہوتے ہیں جو پاور اور زمینی طیاروں پر موجود ہو سکتے ہیں۔ زمینی طیارے کی جزوی واپسی کی منسوخی کا مطلب یہ نہیں ہے کہ تفریق سرکٹ حوالہ جات کو سگنل کی واپسی کے راستے کے طور پر استعمال نہیں کرتا ہے۔ درحقیقت، سگنل کی واپسی کے تجزیے میں، ڈیفرینشل وائرنگ اور عام سنگل اینڈڈ وائرنگ کا طریقہ کار ایک ہی ہے، یعنی ہائی فریکوئنسی سگنلز ہمیشہ لوپ کے ساتھ ساتھ سب سے چھوٹی انڈکٹنس کے ساتھ ری فلو ہوتے ہیں۔ سب سے بڑا فرق یہ ہے کہ زمین پر جوڑے کے علاوہ، تفریق لائن میں باہمی جوڑے بھی ہوتے ہیں۔ کس قسم کا جوڑا مضبوط ہے، اور کون سا واپسی کا اہم راستہ بنتا ہے۔

پی سی بی سرکٹ ڈیزائن میں، تفریق کے نشانات کے درمیان جوڑا عام طور پر چھوٹا ہوتا ہے، اکثر صرف 10-20 فیصد جوڑے کی ڈگری کا ہوتا ہے، اور اس سے زیادہ زمین پر جوڑے ہوتے ہیں، اس لیے تفریق ٹریس کی واپسی کا بنیادی راستہ اب بھی زمین پر موجود ہے۔ ہوائی جہاز جب زمینی طیارہ میں وقفہ ہوتا ہے تو، بغیر کسی حوالہ والے طیارے کے علاقے میں تفریق کے نشانات کے درمیان جوڑا واپسی کا مرکزی راستہ فراہم کرے گا، حالانکہ حوالہ طیارہ کے منقطع ہونے کا عام سنگل اینڈ پر تفریق نشانات پر کوئی اثر نہیں پڑتا ہے۔ traces یہ سنجیدہ ہے، لیکن یہ پھر بھی ڈیفرینشل سگنل کے معیار کو کم کرے گا اور EMI میں اضافہ کرے گا، جس سے جتنا ممکن ہو گریز کیا جانا چاہیے۔

اس کے علاوہ، کچھ ڈیزائنرز کا خیال ہے کہ تفریق ٹریس کے تحت حوالہ طیارہ ڈفرنشل ٹرانسمیشن میں کامن موڈ سگنل کے حصے کو دبانے کے لیے ہٹایا جا سکتا ہے۔ تاہم، یہ نقطہ نظر نظریہ میں مطلوبہ نہیں ہے. رکاوٹ کو کیسے کنٹرول کیا جائے؟ کامن موڈ سگنل کے لیے گراؤنڈ امپیڈینس لوپ فراہم نہ کرنا لامحالہ EMI تابکاری کا سبب بنے گا۔ یہ نقطہ نظر اچھے سے زیادہ نقصان پہنچاتا ہے۔

غلط فہمی 2: یہ خیال کیا جاتا ہے کہ مساوی فاصلہ رکھنا لائن کی لمبائی کو ملانے سے زیادہ اہم ہے۔

اصل پی سی بی لے آؤٹ میں، ایک ہی وقت میں تفریق ڈیزائن کی ضروریات کو پورا کرنا اکثر ممکن نہیں ہوتا ہے۔ پن کی تقسیم، ویاس، اور وائرنگ کی جگہ جیسے عوامل کی موجودگی کی وجہ سے، لائن کی لمبائی کے ملاپ کا مقصد مناسب وائنڈنگ کے ذریعے حاصل کیا جانا چاہیے، لیکن نتیجہ یہ ہونا چاہیے کہ تفریق والے جوڑے کے کچھ حصے متوازی نہیں ہو سکتے۔ پی سی بی کے فرق کے نشانات کے ڈیزائن میں سب سے اہم اصول مماثل لائن کی لمبائی ہے۔ دیگر قواعد کو ڈیزائن کی ضروریات اور اصل ایپلی کیشنز کے مطابق لچکدار طریقے سے سنبھالا جا سکتا ہے۔

غلط فہمی 3: سوچیں کہ تفریق وائرنگ بہت قریب ہونی چاہیے۔

تفریق کے نشانات کو قریب رکھنا ان کے جوڑے کو بڑھانے کے علاوہ کچھ نہیں ہے، جو نہ صرف شور کے خلاف قوت مدافعت کو بہتر بنا سکتا ہے بلکہ بیرونی دنیا میں برقی مقناطیسی مداخلت کو دور کرنے کے لیے مقناطیسی میدان کی مخالف قطبیت کا بھرپور استعمال بھی کر سکتا ہے۔ اگرچہ یہ نقطہ نظر زیادہ تر معاملات میں بہت فائدہ مند ہے، یہ مطلق نہیں ہے۔ اگر ہم اس بات کو یقینی بنا سکتے ہیں کہ وہ بیرونی مداخلت سے مکمل طور پر محفوظ ہیں، تو ہمیں اینٹی مداخلت حاصل کرنے کے لیے مضبوط جوڑے استعمال کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ اور EMI کو دبانے کا مقصد۔

ہم امتیازی نشانات کی اچھی تنہائی اور حفاظت کو کیسے یقینی بنا سکتے ہیں؟ دوسرے سگنل ٹریس کے ساتھ فاصلہ بڑھانا سب سے بنیادی طریقوں میں سے ایک ہے۔ برقی مقناطیسی میدان کی توانائی فاصلے کے مربع کے ساتھ کم ہوتی ہے۔ عام طور پر، جب لائن کا فاصلہ لائن کی چوڑائی سے 4 گنا زیادہ ہو جاتا ہے، تو ان کے درمیان مداخلت انتہائی کمزور ہوتی ہے۔ نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔