Leiterplattentechnisch - Mehrere Methoden der Hochgeschwindigkeits-PCB-Verdrahtung

1. Rechtwinklige Fräsung

Rechtwinklige Verdrahtung ist im Allgemeinen eine Situation, die bei der Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenverdrahtung so weit wie möglich vermieden werden muss, und es ist fast zu einem der Standards für die Messung der Qualität der Verdrahtung geworden.Rechtwinklige Verdrahtung ändert die Leitungsbreite der Übertragungsleitung und verursacht Unterbrechungen in der Impedanz. Tatsächlich können nicht nur rechtwinklige Fräsungen, sondern auch Ecken und Akutwinkel-Fräsungen Impedanzänderungen verursachen.

Der Einfluss des rechtwinkligen Routings auf das Signal spiegelt sich hauptsächlich in drei Aspekten wider:

Eine ist, dass die Ecke der kapazitiven Last auf der Übertragungsleitung entsprechen kann, die die Anstiegszeit verlangsamt;

Zweitens verursacht diskontinuierliche Impedanz Signalreflexion;

Das dritte ist das EMI, das durch die rechtwinklige Spitze erzeugt wird.

2. Differentielles Routing

Differentialsignale werden immer häufiger in der Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenverdrahtung verwendet. Die kritischsten Signale in Schaltungen sind oft mit einer differenziellen Struktur ausgelegt. Differenzsignale sind zwei äquivalente und invertierte Signale, die vom Antriebsende gesendet werden, und das Empfangsende vergleicht diese. Die Differenz zwischen den beiden Spannungen wird verwendet, um zu bestimmen, ob der Logikzustand "0" oder "1" ist. Das Paar von Leitern, die Differenzsignale tragen, werden Differentialspuren genannt. Verglichen mit gewöhnlichem single-ended Signal Routing ist der offensichtlichste Vorteil des Differenzsignals seine starke Anti-Interferenz-Fähigkeit, effektive Unterdrückung von EMI und genaue Timing Positionierung.

Für PCB-Ingenieure ist die größte Sorge, wie sicherzustellen, dass diese Vorteile der Differenzverdrahtung vollständig in der tatsächlichen Verdrahtung genutzt werden können. Die gleiche Länge soll sicherstellen, dass die beiden Differenzsignale jederzeit entgegengesetzte Polaritäten beibehalten und die Gleichtaktkomponente reduzieren; Der gleiche Abstand besteht hauptsächlich darin, sicherzustellen, dass die Differenzimpedanzen der beiden konsistent sind und Reflexionen reduzieren. "So nah wie möglich" ist manchmal eine der Anforderungen an die Differentialdrahtung. Aber alle diese Regeln werden nicht verwendet, um mechanisch anzuwenden, und viele Ingenieure scheinen immer noch nicht das Wesen der Hochgeschwindigkeits-differenziellen Signalübertragung zu verstehen. Das Folgende konzentriert sich auf einige häufige Missverständnisse im PCB Design Differential Signal Design.

Missverständnis 1: Es wird angenommen, dass das Differentialsignal keine Erdungsebene als Rückweg benötigt, oder dass die Differentialspuren einen Rückweg füreinander bereitstellen.

Missverständnis 2: Es wird angenommen, dass der gleiche Abstand wichtiger ist als die Übereinstimmung der Zeilenlänge. Die wichtigste Regel beim Design von PCB-Differenzspuren ist die passende Linienlänge. Andere Regeln können je nach Konstruktionsanforderungen und tatsächlichen Anwendungen flexibel gehandhabt werden.

Missverständnis 3: Denken Sie, dass die Differenzverdrahtung sehr nah sein muss. Die Nähe der Differentialspuren zu halten, ist nichts anderes als ihre Kopplung zu verbessern, was nicht nur die Störfestigkeit verbessern kann, sondern auch die entgegengesetzte Polarität des Magnetfeldes voll ausnutzen kann, um elektromagnetische Störungen nach außen auszugleichen. Wenn wir sicherstellen können, dass sie vollständig vor äußeren Störungen abgeschirmt sind, müssen wir den Zweck der Interferenzsicherung nicht mehr erreichen und EMI durch starke Kopplung untereinander unterdrücken. Der Abstand zu anderen Signalspuren zu erhöhen ist eine der grundlegendsten Möglichkeiten.

Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenverdrahtung

3. Schlangenlinie

Schlangenlinie ist eine Art Routing-Methode, die häufig im Layout verwendet wird. Sein Hauptzweck ist es, die Verzögerung anzupassen, um die Systemzeitentwurfsanforderungen zu erfüllen. Der Designer muss zuerst dieses Verständnis haben: Die Serpentinenleitung zerstört die Signalqualität, ändert die Übertragungsverzögerung und versucht, sie bei der Verdrahtung zu vermeiden. Wenn ein Signal auf einer Serpentinenspur übertragen wird, werden die parallelen Liniensegmente differentiell gekoppelt. Je kleiner das S und je größer das Lp, desto größer der Kopplungsgrad. Dies kann zu einer Verringerung der Übertragungsverzögerung und einer deutlichen Verringerung der Signalqualität durch Übersprechen führen.

Im Folgenden finden Sie einige Vorschläge für Layouttechniker, wenn Sie sich mit Serpentinen befassen:

1. Versuchen Sie, den Abstand (S) von parallelen Liniensegmenten zu erhöhen, mindestens größer als 3H, H bezieht sich auf den Abstand von der Signalspur zur Referenzebene. Für Laien heißt es, um eine große Kurve zu gehen. Solange S groß genug ist, kann der gegenseitige Kopplungseffekt nahezu vollständig vermieden werden.

2. Verringern Sie die Kupplungslänge Lp. Wenn sich die doppelte Lp-Verzögerung der Signalanstiegszeit nähert oder überschreitet, erreicht das erzeugte Übersprechen die Sättigung.

3. Die Signalübertragungsverzögerung, die durch die Serpentinenleitung der Strip-Line oder des eingebetteten Micro-Strips verursacht wird, ist geringer als die des Micro-Strips. Theoretisch beeinflusst die Streifenlinie die Übertragungsrate aufgrund des Differenzmodus-Übersprechens nicht. 4. Für Hochgeschwindigkeitssignalleitungen und solche mit strengen Timing-Anforderungen, versuchen Sie, keine Serpentinenleitungen zu verwenden, insbesondere keine Wickelinien in einem kleinen Bereich.

5. Sie können oft Serpentinenspuren in jedem Winkel verwenden, wie die C-Struktur in Abbildung 1-8-20, die gegenseitige Kopplung effektiv reduzieren kann.

6. In der Hochgeschwindigkeits-Leiterplattenverdrahtung hat die Serpentinenleitung keine sogenannte Filter- oder Interferenzschutzfähigkeit und kann nur die Signalqualität verringern, so dass sie nur zum Timing-Matching verwendet wird und keinen anderen Zweck hat.

7. Manchmal können Sie die Spiralführungsmethode für das Wickeln in Betracht ziehen.