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Los pares de señales diferenciales con un cableado muy apretado también se acoplarán estrechamente entre sí. Este acoplamiento mutuo reducirá las emisiones del emi. En el diseño de pcb, la principal desventaja de las líneas de señal diferencial es que aumentan el área de los pcb. Este artículo presenta el circuito. en el proceso de diseño de la placa de circuito, se adopta la estrategia de diseño del cableado de señal diferencial.
Como todos sabemos, la señal tiene las características de transmitirse a lo largo de la línea de señal o fuera de la línea de pcb. Aunque es posible que no estemos familiarizados con la estrategia de cableado de modo de un solo extremo, el término un solo extremo distingue esta característica de transmisión de la señal del modo diferencial y el método de transmisión de señal de modo común. En el futuro, estos dos últimos métodos de transmisión de señales suelen ser más complejos.
Modo diferencial y modo común
La señal del modo diferencial se transmite a través de un par de líneas de señal. Una línea de señal transmite la señal que generalmente entendemos; Otra línea de señal transmite señales del mismo valor pero en la dirección opuesta (al menos en teoría). No hay mucha diferencia entre el modo diferencial y el modo de un solo extremo cuando aparecen por primera vez, porque todas las señales tienen bucles.
Las señales en modo de un solo extremo suelen regresar a través de un circuito de tensión cero (o conocido como tierra). Cada señal en la señal diferencial debe ser devuelta a través de un circuito de tierra. Debido a que cada par de señales es en realidad igual y inverso, los circuitos de retorno solo se compensan entre sí, por lo que no habrá componentes de retorno de señales diferenciales en circuitos de tensión cero o tierra.
El modo común se refiere a la aparición de señales en dos líneas de señal de un par de líneas de señal (diferenciales), o en una sola línea de señal y en el suelo al mismo tiempo. La comprensión de este concepto no es intuitiva, porque es difícil imaginar cómo se producen tales señales. Esto se debe principalmente a que generalmente no generamos señales de modo común. La mayoría de las señales de modo común son señales de ruido producidas en el circuito o acopladas por fuentes de señal adyacentes o externas en función de las condiciones hipotéticas. Las señales de modo común son casi siempre "dañinas", y muchas reglas de diseño están diseñadas para evitar la aparición de señales de modo común.
Cableado de líneas de señal diferencial
Por lo general (con algunas excepciones) las señales diferenciales también son señales de alta velocidad, por lo que las reglas de diseño de alta velocidad generalmente se aplican al enrutamiento de las señales diferenciales, especialmente al diseñar líneas de señal como la línea de transmisión 1. Esto significa que debemos diseñar cuidadosamente el cableado de la línea de señal para garantizar que la resistencia característica de la línea de señal sea continua y constante a lo largo de la línea de señal.
En el proceso de diseño y cableado del par diferencial, esperamos que las dos líneas de PCB en el par diferencial sean exactamente las mismas. Esto significa que en la aplicación práctica, se debe hacer todo lo posible para garantizar que las líneas de PCB en el par diferencial tengan exactamente la misma resistencia y que la longitud del cableado sea exactamente la misma. Las líneas de PCB diferenciales suelen estar cableadas en parejas y la distancia entre ellas se mantiene constante en cualquier posición a lo largo de la línea en la dirección opuesta. En circunstancias normales, la colocación y el cableado de los pares diferenciales siempre son lo más cercanos posible.
En el diseño de pcb, las ventajas de la señal diferencial
La señal de un solo extremo siempre se refiere a un cierto nivel de "referencia". Este nivel de "referencia" puede ser una tensión positiva o una tensión de tierra, una tensión umbral del dispositivo u otra señal en otro lugar. Por otro lado, la señal diferencial siempre se refiere al otro lado del par diferencial. En otras palabras, si el voltaje (+ señal) de una línea de señal es superior al voltaje (- señal) de otra línea de señal, entonces podemos obtener el Estado lógico; Si el primero es inferior al segundo, entonces podemos obtener otro Estado lógico, como se muestra en la figura 1.
La señal diferencial tiene las siguientes ventajas: 1. Debido a que el punto de cruce del par de líneas de señal de control es más simple que el valor absoluto de voltaje de la señal de control en relación con el nivel de referencia, el tiempo se define con precisión. Esta es también una de las razones por las que es necesario lograr con precisión el cableado de igual longitud de los pares diferenciales. Si la señal no puede llegar al otro extremo del par diferencial al mismo tiempo, cualquier control de tiempo que la fuente pueda proporcionar se verá muy dañado. Además, si la señal en el extremo lejano de la línea diferencial no es igual en el sentido estricto, sino lo contrario, se producirá ruido de modo común, lo que provocará problemas en la cronología de la señal y el emi. 2. debido a que la señal diferencial no se refiere a ninguna señal más allá de su propia señal y puede controlar el tiempo de las intersecciones de la señal de manera más estricta, el circuito diferencial generalmente puede funcionar a una velocidad más alta que el circuito de señal tradicional de un solo extremo.
Debido a que el funcionamiento del circuito diferencial depende de la diferencia entre las señales en las dos líneas de señal (sus señales son iguales pero opuestas), la señal obtenida es el doble del tamaño de cualquier señal de un solo extremo en comparación con el ruido circundante. Por lo tanto, cuando todas las demás condiciones son las mismas, la señal diferencial siempre tiene una mayor relación señal - ruido, proporcionando así un mayor rendimiento.
El circuito diferencial es muy sensible a las diferencias entre los niveles de señal en el par diferencial. Pero no son sensibles a los valores absolutos de voltaje en las líneas diferenciales en comparación con otras referencias (especialmente el suelo). Relativamente hablando, los circuitos diferenciales no son sensibles a posibles rebotes de tierra y otras señales de ruido en la fuente de alimentación y el plano de tierra, mientras que para las señales de modo común, aparecen con precisión en cada caso. Una línea de señal.
La señal diferencial también tiene cierta inmunidad al acoplamiento EMI y crosstalk entre las señales. Si el cableado de un par de señales diferenciales es muy compacto, el ruido de cualquier acoplamiento externo se acoplará a cada línea de señal en el par en el mismo grado. Por lo tanto, el ruido acoplado se convierte en ruido de "modo común" y el circuito de señal diferencial tiene una inmunidad perfecta a la señal. Si los pares de cables se encadenan (como los de par trenzado), el cable de señal será aún menos afectado por el ruido de acoplamiento. Debido a que es imposible revertir fácilmente la señal diferencial en el pcb, en aplicaciones prácticas, es una muy buena manera de cableado lo más cerca posible.
Los pares de señales diferenciales muy cercanos entre sí también están estrechamente acoplados entre sí. Este acoplamiento mutuo reducirá las emisiones de emi, especialmente en comparación con las líneas de señal de PCB de un solo extremo. Es concebible que la radiación externa de cada línea de señal en la señal diferencial sea igual de grande, pero en la dirección opuesta, por lo que se compensarán entre sí, al igual que la señal en el par trenzado. Cuanto más cerca esté el enrutamiento de la señal diferencial, más fuerte será el acoplamiento entre ellos y menor será la radiación EMI externa.
La principal desventaja del circuito diferencial es el aumento de las líneas de pcb. Por lo tanto, si las ventajas de la señal diferencial no se pueden aprovechar durante la aplicación, entonces no vale la pena aumentar el área de pcb. Sin embargo, si el rendimiento del circuito diseñado ha mejorado significativamente, vale la pena el precio pagado para aumentar el área de cableado.
