PCB-Neuigkeiten - Layoutanforderungen für Differenzsignale

Bei der Gestaltung von Hochgeschwindigkeits- PCB, Differentialsignal wird immer häufiger verwendet, hauptsächlich weil im Vergleich zu gewöhnlichem Single End Signal Routing, Differenzsignal hat die Vorteils mit starker Störfestigkeit, Effektive EMI-Unterdrückung und Timing Positionierung. As a (quasi) PCB Design Ingenieur, Wir müssen sicherlich das Differenzsignal vollständig verstehen!

Über Differenzsignale, Streng genommen sind alle Spannungssignale "differentiell", weil eine Spannung immer relativ zu einer anderen Spannung ist. Aber in den meisten Fällen verwenden wir "Masse" als Spannungsbezugspunkt, um einen anderen Spannungswert zu messen. Dieses Signal wird Single Ended Signal genannt. Da es mit "Masse" verglichen wird, hat die Leistung des single ended Signals auf PCB normalerweise nur eine Spur.

Was ist ein Differenzsignal? Anders als die traditionelle Praxis einer Signalleitung und einer Erdleitung überträgt die differentielle Übertragung Signale auf beiden Leitungen. Die Amplituden der beiden Signale sind gleich, die Phasendifferenz beträgt 180 Grad und die Polarität ist entgegengesetzt. Die auf diesen beiden Leitungen übertragenen Signale sind Differenzsignale.

Vor- und Nachteile des Differenzsignals

Vorteil

Starke Anti-Interferenz Fähigkeit. Im Allgemeinen wird das Störrauschen auf zwei Signalleitungen gleichermaßen und gleichzeitig geladen, und der Unterschied ist 0, das heißt, das Rauschen beeinflusst die logische Bedeutung des Signals nicht.

Es kann elektromagnetische Störungen (EMI) effektiv unterdrücken. Da die beiden Drähte nah beieinander liegen und die Signalamplitude gleich ist, ist die Amplitude des gekoppelten elektromagnetischen Feldes zwischen den beiden Drähten und dem Erdungskabel auch gleich. Gleichzeitig ist ihre Signalpolarität entgegengesetzt, und ihre elektromagnetischen Felder brechen sich gegenseitig auf. Daher ist die elektromagnetische Störung zur Außenwelt auch gering.

Die Timing-Positionierung ist genau. Das Empfangsende des Differenzsignals ist der Punkt, an dem die Differenz zwischen den Signalamplituden auf den beiden Linien positiv und negativ springt, der als Punkt für die Beurteilung der Logik 0 bei 1 Sprung verwendet wird. Das gemeinsame single ended Signal nimmt die Schwellenspannung als Sprungpunkt der Signallogik 0,1, die stark durch das Verhältnis von Schwellenspannung zu Signalamplitudenspannung beeinflusst wird, also ist es für Signale mit geringer Amplitude nicht geeignet.

Mangel

Wenn der Bereich der Leiterplatte sehr eng ist, kann das einseitige Signal nur eine Signalleitung haben, und der Massedraht geht durch die Masseebene, während das Differenzsignal durch zwei Linien mit der gleichen Länge, Breite, Nähe und auf dem gleichen Niveau gehen muss. Dies geschieht oft, wenn der Stiftabstand des Chips so klein ist, dass er nur eine Verdrahtung durchlaufen kann.

Anforderungen an die unterschiedliche Signalverdrahtung

Auf der PCBLeiterplatte, Die Differentialführung muss zwei Drähte gleicher Länge sein, gleiche Breite, Nähe und auf gleicher Ebene.

Gleiche Länge: Gleiche Länge bedeutet, dass die Länge von zwei Linien so lang wie möglich sein sollte, um sicherzustellen, dass die beiden Differenzsignale jederzeit entgegengesetzte Polarität beibehalten. Gleichtaktkomponenten reduzieren.

Gleiche Breite und gleicher Abstand: Gleiche Breite bedeutet, dass die Routingbreite von zwei Signalen konsistent sein muss, und gleicher Abstand bedeutet, dass der Abstand zwischen zwei Linien unverändert und parallel bleiben sollte.

Je näher die Differenzlinien zueinander liegen, desto kleiner ist der Schleifenbereich und desto kleiner der Schleifenbereich des induzierten Stroms unter dem Routing. Es ist auch gut für die EMI-Kontrolle.

Differentielles Routing muss auf derselben Leiterplattenschicht sein, da die Impedanz, Durchkontaktierungen und andere Unterschiede zwischen verschiedenen Schichten den Effekt der Differentialmodusübertragung verringern und Gleichtaktrauschen einführen.

Erinnerung: In den PCB-Verdrahtungsregeln gibt es ein Prinzip der "Schlüsselsignalleitung zuerst", das heißt, Schlüsselsignale wie Stromversorgung, Simulationssignal, Hochgeschwindigkeitssignal, Taktsignal, Differenzsignal und Synchronisationssignal werden zuerst verdrahtet.