Joylashtirish – bu asosiy ish ko’nikmalaridan biridir PCB dizayni muhandis. Kabelning sifati butun tizimning ishlashiga bevosita ta’sir qiladi, yuqori tezlikdagi dizayn nazariyasining ko’p qismi Layout tomonidan amalga oshirilishi va tasdiqlanishi kerak, shuning uchun simlarni yuqori tezlikdagi PCB dizaynida hal qiluvchi ahamiyatga ega ekanligini ko’rish mumkin. Haqiqiy simlar ba’zi holatlarga duch kelishi, uning ratsionalligini tahlil qilishi va marshrutizatsiyaning yanada optimallashtirilgan strategiyasini berishi mumkin. Asosan o’ng burchak chizig’idan, farq chizig’idan, ilon chizig’idan va hokazolarni ishlab chiqish uchun uchta jihat.

1. To’rtburchaklar chiziq

To’g’ri burchakli simlar odatda PCB simlaridagi vaziyatni oldini olish uchun talab qilinadi va simlarning sifatini o’lchash standartlaridan biriga aylandi, shuning uchun to’g’ri burchakli simlar signal uzatishga qanchalik ta’sir qiladi? Asos sifatida, to’g’ri burchakli simlar elektr uzatish liniyasining kengligini o’zgartiradi, natijada impedans uziladi. Aslida, nafaqat to’g’ri burchak, tonna burchak, o’tkir burchak chizig’i impedans o’zgarishiga olib kelishi mumkin.

To’g’ri burchakning hizalanishining signalga ta’siri asosan uch jihatdan aks etadi: birinchidan, burchak uzatish vaqtini sekinlashtiruvchi uzatish liniyasidagi sig’imli yukga teng bo’lishi mumkin; Ikkinchidan, impedans uzilishi signalni aks ettirishga olib keladi; Uchinchidan, to’g’ri burchakli uchi tomonidan yaratilgan EMI.

Elektr uzatish liniyasining o’ng burchagidan kelib chiqadigan parazitlik sig’imini quyidagi empirik formula bilan hisoblash mumkin:

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

Yuqoridagi formulada C burchakdagi ekvivalent sig’imga (pF), V chiziq chizig’ining kengligiga (dyuym), ε R muhitning dielektrik konstantasiga, Z0 – uzatishni xarakterli empedansiga ishora qiladi. chiziq Masalan, 4Mils 50 ohmli elektr uzatish liniyasi uchun (4.3.r 0.0101), to’g’ri burchakning sig’imi taxminan XNUMX pF ni tashkil qiladi va ko’tarilish vaqtining o’zgarishini taxmin qilish mumkin:

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

Hisob-kitoblardan ko’rinib turibdiki, to’g’ri burchakli simlar olib keladigan sig’im effekti juda kichik.

To’g’ri burchakli chiziqning kengligi oshishi bilan bu nuqtadagi impedans kamayadi, shuning uchun ma’lum bir signalni aks ettirish hodisasi bo’ladi. Chiziq kengligi elektr uzatish liniyalari bo’limida ko’rsatilgan impedanslarni hisoblash formulasi bo’yicha ortganidan keyin ekvivalent empedansni hisoblashimiz mumkin va keyin empirik formulaga muvofiq aks ettirish koeffitsientini hisoblashimiz mumkin: ρ = (Zs-Z0)/(Zs+Z0), umumiy o’ng burchakli simlar natijasida impedans 7%-20%gacha o’zgaradi, shuning uchun maksimal ko’zgu koeffitsienti taxminan 0.1 ga teng. Bundan tashqari, quyidagi rasmdan ko’rinib turibdiki, elektr uzatish liniyasi impedansi V/2 liniyasi uzunligi ichida minimal darajaga o’zgaradi va keyin W/2 vaqtidan keyin normal empedansga qaytadi. Empedansni o’zgartirish vaqti juda qisqa, odatda 10 soniya ichida. Bunday tez va kichik o’zgarish umumiy signal uzatish uchun deyarli ahamiyatsiz.

Ko’p odamlar to’g’ri burchakli marshrutni shunday tushunishadi, chunki u uchini elektromagnit to’lqinlarni chiqarish yoki qabul qilish va EMI ishlab chiqarish oson deb hisoblaydilar, bu ko’pchilik to’g’ri burchakli yo’nalish mumkin emas deb o’ylashining sabablaridan biriga aylandi. Biroq, ko’plab amaliy test natijalari shuni ko’rsatadiki, to’g’ri burchakli chiziq to’g’ri chiziqdan ko’ra ko’proq EMI ishlab chiqarmaydi. Ehtimol, asbobning joriy ishlashi va sinov darajasi testning aniqligini cheklab qo’yishi mumkin, lekin hech bo’lmaganda, to’g’ri burchakli chiziqning nurlanishi asbobning o’zi o’lchash xatosidan kamroq ekanligini ko’rsatadi. Umuman olganda, to’g’ri burchakni tekislash, ko’rinadigan darajada dahshatli emas. Hech bo’lmaganda, gigagertsli chastotadan past bo’lgan ilovalarda, sig’im, aks ettirish, EMI va boshqalar kabi har qanday effektlar TDR testlarida deyarli aks etmaydi. Yuqori tezlikdagi PCB konstruktor-muhandisi sxemaga, quvvat/tuproq dizayni, simlar dizayni, teshilish va boshqalarga e’tibor qaratishlari kerak. Albatta, to’rtburchaklar chiziqning ta’siri unchalik jiddiy bo’lmasa -da, lekin biz to’g’ri burchakda yura olamiz, degani emas, tafsilotlarga e’tibor har bir yaxshi muhandis uchun muhim sifatdir va raqamli davrlarning tez rivojlanishi bilan. , PCB muhandislari signal chastotasini qayta ishlashni takomillashtirishda davom etadi, 10 GGZ chastotali RF dizayn sohasida, Bu kichik to’g’ri burchaklar yuqori tezlikdagi muammolarning markaziga aylanishi mumkin.

2. Ning farqi

DifferenTIal Signal yuqori tezlikli elektron dizaynda keng qo’llaniladi. O’chirishdagi eng muhim signal – bu DifferenTIal Signal dizayni. PCB dizaynida uning yaxshi ishlashini qanday ta’minlash mumkin? Ushbu ikkita savolni hisobga olgan holda, biz munozaramizning keyingi qismiga o’tamiz.

Differentsial signal nima? Oddiy ingliz tilida, haydovchi ikkita ekvivalent va teskari signal yuboradi, qabul qilgich esa ikkita kuchlanish orasidagi farqni solishtirib, mantiqiy holatning “0” yoki “1” ekanligini aniqlaydi. Differentsial signallarni uzatuvchi simlar juftligi differentsial simlar deyiladi.

Oddiy bir marshrutli signalni yo’naltirish bilan taqqoslaganda, differentsial signal quyidagi uchta jihatda eng aniq afzalliklarga ega:

A. Kuchli interferentsiya qobiliyati, chunki ikkita differentsial chiziqlar orasidagi bog’lanish juda yaxshi, shovqin aralashuvi bo’lganida, ular deyarli bir vaqtning o’zida ikkita chiziqqa ulanadi va qabul qilgich faqat ikkita signal orasidagi farq haqida qayg’uradi, shuning uchun tashqi umumiy rejimdagi shovqin butunlay bekor qilinishi mumkin.

B. Bu EMIni samarali bostirishi mumkin. Xuddi shunday, ikkita signal qarama -qarshi polaritda bo’lgani uchun, ular tarqatadigan elektromagnit maydon bir -birini bekor qilishi mumkin. Bog’lanish qanchalik yaqin bo’lsa, tashqi dunyoga kamroq elektromagnit energiya chiqariladi.

C. Vaqtni aniqlash aniq. Differentsial signallarning o’zgarishi ikki signalning kesishgan joyida joylashganligi sababli, yuqori va past chegarali kuchlanish bilan baholanadigan oddiy bir tomonlama signallardan farqli o’laroq, unga jarayon va harorat ta’sir qilmaydi, bu vaqt xatolarini kamaytirishi mumkin. past amplituda signallari bo’lgan sxemalar uchun. LVDS (past kuchlanishli differentsial signalizatsiya) bu kichik amplitudali differentsial signal texnologiyasini bildiradi.

PCB muhandislari uchun differentsial marshrutizatsiyaning ushbu afzalliklaridan haqiqiy marshrutlashda to’liq foydalanilishini ta’minlash eng muhim muammo hisoblanadi. Balki, Layout bilan aloqada bo’lganida, odamlar differentsial marshrutlashning umumiy talablarini, ya’ni “teng uzunlik, teng masofa” ni tushunishadi. Izometrik – bu ikkita differentsial signal har doim qarama -qarshi qutbni saqlab turishini ta’minlash, umumiy rejim komponentini kamaytirish; Izometrik asosan bir xil differentsial empedansni ta’minlash, aks ettirishni kamaytirishdir. “Iloji boricha yaqin” – ba’zida differentsial yo’naltirishga qo’yiladigan talablardan biri. Ammo bu qoidalarning hech biri mexanik tarzda qo’llanilmaydi va ko’p muhandislar yuqori tezlikdagi differentsial signalizatsiyaning mohiyatini tushunmaydilar. Quyida PCB differentsial signalini loyihalashda bir nechta keng tarqalgan xatolarga e’tibor qaratiladi.

Noto’g’ri tushuncha 1: Differentsial signallarga teskari yo’nalish sifatida er tekisligi kerak emas yoki differentsial chiziqlar bir -biriga teskari oqim yo’lini beradi deb o’ylashadi. Bu tushunmovchilikning sababi sirt hodisasi bilan chalkashib ketgan yoki signalni yuqori tezlikda uzatish mexanizmi etarlicha chuqur emas. Rasmda qabul qiluvchi uchining tuzilishidan ko’rinib turibdiki. 1-8-15, Q3 va Q4 tranzistorlarining emitter oqimlari ekvivalent va qarama-qarshi bo’lib, ularning kesishuvdagi oqimi bir-birini to’liq bekor qiladi (I1 = 0). Shuning uchun, differentsial sxema elektr ta’minoti va er tekisligida bo’lishi mumkin bo’lgan shunga o’xshash er proektsiyalari va boshqa shovqin signallariga sezgir emas. Er tekisligining qisman orqaga qaytarilishi, differentsial zanjir mos yozuvlar tekisligini signal qaytish yo’li sifatida qabul qilmasligini anglatmaydi. Aslida, signallarning teskari oqimini tahlil qilishda, differentsial yo’naltirish mexanizmi oddiy bir marshrutli, xuddi yuqori.

Chastotali signal har doim eng kichik indüktans bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Eng katta farq shundaki, farq chizig’i nafaqat erga bog’langan, balki o’zaro bog’langan. Kuchli ulanish asosiy oqimga aylanadi.

PCB elektron konstruktsiyasida differentsial simlar orasidagi aloqa odatda kichikdir, odatda ulanish darajasining atigi 10 ~ 20% ni tashkil qiladi va ulanishning ko’p qismi erga to’g’ri keladi, shuning uchun differentsial simlarning asosiy orqaga qaytish yo’li hali ham erda mavjud. samolyot Mahalliy tekislikda uzilishlar bo’lgan taqdirda, differentsial yo’nalishlar orasidagi bog’lanish, bu rasmda ko’rsatilgandek, mintaqadagi asosiy teskari oqim yo’lini mos yozuvlar tekisligisiz ta’minlaydi. 1-8-17. Yo’naltiruvchi samolyot uzilishining differentsial simlarga ta’siri oddiy bir uchli simlar kabi jiddiy bo’lmasa-da, u baribir differentsial signal sifatini pasaytiradi va EMIni oshiradi, bunga iloji boricha yo’l qo’ymaslik kerak. Ba’zi dizaynerlar differentsial uzatishda umumiy rejim signalining bir qismini bostirish uchun differentsial uzatish liniyasining mos yozuvlar tekisligini olib tashlash mumkin, deb hisoblaydilar, lekin nazariy jihatdan bu yondashuv istalmagan. Empedansni qanday nazorat qilish kerak? Umumiy rejim signallari uchun er impedans halqasini ta’minlamasdan, EMI nurlanishi sabab bo’ladi, bu yaxshilikdan ko’ra ko’proq zarar keltiradi.

Mif 2: Teng oraliqni saqlash chiziq uzunligiga mos kelishdan ko’ra muhimroqdir. Haqiqiy PCB simlarida ko’pincha differentsial dizayn talablariga javob bera olmaydi. Pinlar, teshiklar va simlar bo’shliqlarining taqsimlanishi va boshqa omillar tufayli, chiziqning uzunligini mos keladigan o’rash orqali moslashtirish maqsadiga erishish kerak, lekin natijada muqarrar ravishda farq juftining bir qismi parallel bo’lishi mumkin emas. tanlamoq? Xulosa chiqarishdan oldin, keling, quyidagi simulyatsiya natijalarini ko’rib chiqaylik. Yuqoridagi simulyatsiya natijalaridan ko’rinib turibdiki, 1 -sxema va 2 -sxemaning to’lqin shakllari deyarli bir -biriga to’g’ri keladi, ya’ni teng bo’lmagan oraliqlarning ta’siri minimal va chiziqlar uzunligining mos kelmasligining ta’siri vaqt ketma -ketligiga ancha katta (3 -sxema). . Nazariy tahlil nuqtai nazaridan, bir -biriga mos kelmaydigan oraliq farq empedansining o’zgarishiga olib keladi, lekin farqlar juftligi o’rtasidagi bog’liqlik ahamiyatli emas, shuning uchun impedans o’zgarishlarining diapazoni ham juda kichik, odatda 10%atrofida, faqat ekvivalent signalning uzatilishiga sezilarli ta’sir ko’rsatmaydigan teshikdan paydo bo’ladigan aks ettirishga. Chiziq uzunligi mos kelmaganidan so’ng, vaqt ketma -ketligi ofsetidan tashqari, differentsial signalga umumiy rejim komponentlari kiritiladi, bu signal sifatini pasaytiradi va EMIni oshiradi.

Aytish mumkinki, PCB differentsialli simi dizaynidagi eng muhim qoida chiziq uzunligiga mos keladi va boshqa qoidalar dizayn talablari va amaliy qo’llanmalarga muvofiq moslashuvchan tarzda boshqarilishi mumkin.

Uchinchi noto’g’ri tushuncha: farq chizig’i juda yaqin bo’lishi kerak. Farq chiziqlarini bir -biriga yaqin tutishning asosiy maqsadi shovqinlarga qarshi immunitetni oshirish va tashqi dunyodan elektromagnit shovqinlarni bekor qilish uchun magnit maydonining qarama -qarshi qutblanishidan foydalanish, ularning ulanishini oshirishdan boshqa narsa emas. Garchi bu yondashuv ko’p hollarda juda qulay bo’lsa -da, mutlaq emas. Agar ular tashqi aralashuvdan to’liq himoyalana oladigan bo’lsalar, biz bir-birimiz bilan kuchli bog’lanish orqali interferensiyaga qarshi va EMIni bostirish maqsadiga erishishning hojati yo’q. Differentsial marshrutizatsiyaning yaxshi izolyatsiya va ekranlashiga ega bo’lishini qanday ta’minlash mumkin? Chiziqlar va boshqa signallar orasidagi masofani oshirish eng asosiy usullardan biridir. Elektromagnit maydonning energiyasi masofaning kvadrat munosabati bilan kamayadi. Odatda, chiziqlar orasidagi masofa chiziq kengligidan 4 barobar ko’p bo’lsa, ularning orasidagi shovqin juda zaif bo’ladi va uni umuman e’tibordan chetda qoldirish mumkin. Bundan tashqari, er tekisligi orqali izolyatsiya qilish ham yaxshi ekranlash effektini berishi mumkin. Ushbu struktura ko’pincha yuqori chastotali (10G dan yuqori) IC paketli tenglikni konstruktsiyalarida qo’llaniladi, bu CPW tuzilishi deb ataladi, bu esa differentsial empedansning qattiq nazoratini ta’minlash uchun (2Z0), shakl. 1-8-19.

Differentsial marshrutni har xil signal qatlamlarida ham amalga oshirish mumkin, lekin bu odatda tavsiya etilmaydi, chunki empedans va turli qatlamlardagi teshiklar kabi farqlar differentsial rejim uzatish effektini yo’q qilishi va umumiy rejim shovqinini keltirib chiqarishi mumkin. Bundan tashqari, agar ikkita qo’shni qatlam bir -biriga mahkam bog’lanmagan bo’lsa, differentsial yo’naltirishning shovqinga qarshilik ko’rsatish qobiliyati pasayadi, lekin atrofdagi yo’nalish bilan to’g’ri masofa saqlansa, o’zaro to’qnashuv muammo bo’lmaydi. Umumiy chastotada (GGts ostida) EMI jiddiy muammo bo’lmaydi. Tajribalar shuni ko’rsatadiki, 500 millimetrdan 3 milya masofadagi differentsial liniyalarning nurlanish energiyasi susayishi 60 dB ga yetdi, bu FCC ning ELEKTROMAGNETIK nurlanish standartiga mos keladi. Shu sababli, dizaynerlar differentsial chiziqlarning etarli darajada bog’lanmaganligidan kelib chiqqan elektromagnit mos kelmasligi haqida ko’p tashvishlanishga hojat yo’q.

3. serpantin

Layout -da serpantin chizig’i tez -tez ishlatiladi. Uning asosiy maqsadi – vaqtni kechiktirishni sozlash va tizim vaqtini loyihalashtirish talablariga javob berish. Dizaynerlar birinchi navbatda serpantinli sim signal sifatini yo’q qilishini, uzatish kechikishini o’zgartirishi va simlarni ulashda undan qochish kerakligini tushunishlari kerak. Biroq, amaliy dizaynda, signallarni ushlab turish vaqtini etarli darajada ta’minlash yoki bir xil signallar guruhi orasidagi vaqtni kamaytirish uchun, qasddan o’rash kerak.

Xo’sh, ilon uzatish uchun ilon nima qiladi? Chiziq bo’ylab yurishda nimalarga e’tibor berishim kerak? Eng muhim ikkita parametr – bu parallel ulanish uzunligi (Lp) va ulanish masofasi (S), rasmda ko’rsatilgandek. 1-8-21. Shubhasiz, signal serpantin chizig’ida uzatilganda, parallel chiziq segmentlari o’rtasida farq rejimi ko’rinishida bog’lanish bo’ladi. S qanchalik kichik bo’lsa, Lp kattaroq bo’ladi va ulanish darajasi katta bo’ladi. Bu umumiy uzatish va differentsial rejimni tahlil qilish uchun 3 -bobda tasvirlanganidek, uzatishning kechikishiga va signal sifatining keskin pasayishiga olib kelishi mumkin.

Serpantinlar bilan ishlashda Layout muhandislari uchun ba’zi maslahatlar:

1. Parallel chiziq segmentining masofasini (S) oshirishga harakat qiling, u kamida 3H dan katta. H signal chizig’idan mos yozuvlar tekisligiga masofani bildiradi. Umuman olganda, bu katta egri chiziq. S etarlicha katta bo’lsa, ulanish effektidan deyarli butunlay qochish mumkin.

2. Lp ulanish uzunligi qisqarganda, Lp ning kechikishi signalning ko’tarilish vaqtiga ikki marta yaqinlashganda yoki undan oshib ketganda hosil bo’ladigan o’zaro to’qnashuv to’yinganlikka etadi.

3. Ilonga o’xshash chiziq chizig’i yoki o’rnatilgan mikro tasma tufayli signal uzatish kechikishi mikro-tasmaga qaraganda kichikroq. Nazariy jihatdan, tasma chizig’i differentsial rejimni kesib o’tishi tufayli uzatish tezligiga ta’sir qilmaydi.

4. Vaqtni belgilash bo’yicha qat’iy talablarga ega bo’lgan yuqori tezlikli va signalli liniyalar uchun, ayniqsa, kichik maydonda, serpantinli chiziqlar bo’ylab yurmaslikka harakat qiling.

5. Ilonni har qanday burchakka yo’naltirish tez -tez qabul qilinishi mumkin. C tuzilishi. 1-8-20 bir-biri bilan bog’lanishni samarali kamaytirishi mumkin.

6. Yuqori tezlikli PCB dizaynida serpantin filtrlash yoki shovqinlarga qarshi qobiliyatga ega emas va faqat signal sifatini pasaytirishi mumkin, shuning uchun u faqat vaqtni moslashtirish uchun ishlatiladi va boshqa maqsadda ishlatilmaydi.

7. Ba’zan spiral o’rashni ko’rib chiqish mumkin. Simulyatsiya shuni ko’rsatadiki, uning ta’siri oddiy serpantinli o’rashdan yaxshiroqdir.