Tecnología de PCB - Malentendidos en el diseño de señales diferenciales pcba

En el diseño de PCB de alta velocidad, la aplicación de la señal diferencial (señal diferencial dif) es cada vez más amplia, y la señal más crítica en el circuito a menudo adopta el diseño de estructura diferencial.

¿¿ por qué es así? En comparación con el enrutamiento ordinario de señal de un solo extremo, la señal diferencial tiene las ventajas de una fuerte capacidad anti - interferencia, una inhibición efectiva del EMI y un posicionamiento preciso del tiempo.

Requisitos de cableado de PCB de señal diferencial

En la placa de circuito, el rastro diferencial debe ser dos líneas de igual longitud, igual anchura, cercanas y al mismo nivel.

Equidistancia:

La longitud igual significa que la longitud de las dos líneas debe ser lo más larga posible para garantizar que las dos señales diferenciales siempre mantengan la polo opuesta. Reducir los componentes de modo común.

Ancho igual, equidistancia:

El ancho igual significa que el ancho de rastreo de las dos señales debe mantenerse igual, mientras que la distancia igual significa que el espaciamiento entre las dos líneas debe mantenerse constante y paralelo.

Cambios mínimos en la resistencia:

Al diseñar un PCB con señales diferenciales, una de las cosas más importantes es encontrar la resistencia objetivo de la aplicación y luego planificar el par diferencial en consecuencia. Además, mantenga los cambios de resistencia lo más pequeños posible. La resistencia de la línea diferencial depende de factores como el ancho del rastro, el acoplamiento del rastro, el espesor del cobre, el material del PCB y la pila. Cuando intentas evitar cualquier cosa que cambie la resistencia del par diferencial, piensa en cada uno.

Errores comunes

01 malentendidos 1

Se cree que las señales diferenciales no necesitan un plano de tierra como ruta de retorno, o las rutas diferenciales se proporcionan rutas de retorno entre sí.

La razón de este malentendido es que están confundidos por fenómenos superficiales o que el mecanismo de transmisión de señales de alta velocidad no es lo suficientemente profundo. Los circuitos diferenciales no son sensibles a posibles señales de tierra y otros ruidos similares en la fuente de alimentación y el plano de tierra. La eliminación parcial del retorno del plano del suelo no significa que el circuito diferencial no utilice el plano de referencia como ruta de retorno de la señal. De hecho, en el análisis de retorno de la señal, el mecanismo de la línea de distribución diferencial y el cableado ordinario de un solo extremo es el mismo, es decir, la señal de alta frecuencia siempre regresa a lo largo del Circuito con la menor inducción. La mayor diferencia es que, además del acoplamiento a la tierra, las líneas diferenciales también tienen acoplamiento mutuo. Qué tipo de acoplamiento es un acoplamiento fuerte y qué tipo de acoplamiento se convierte en la principal ruta de retorno.

En el diseño de circuitos de pcb, el acoplamiento entre los rastros diferenciales suele ser pequeño, generalmente solo representa el 10 - 20% del grado de acoplamiento, más acoplamiento a la tierra, por lo que la ruta principal de retorno en los rastros diferenciales todavía existe en el plano de tierra. El acoplamiento entre trazas diferenciales en áreas sin plano de referencia proporcionará la ruta principal de retorno cuando haya una discontinuidad en el plano de puesta a tierra, aunque la discontinuidad del plano de referencia no afecta a la trayectoria diferencial en un solo extremo ordinario. esto es grave, pero aún así reduce la calidad de la señal diferencial y aumenta el emi, Esto debe evitarse en la medida de lo posible.

Además, algunos diseñadores creen que se puede eliminar el plano de referencia fuera del rastro diferencial para suprimir parte de la señal de modo común en la transmisión diferencial. Sin embargo, este método no es teóricamente aconsejable. ¿¿ cómo controlar la resistencia? No proporcionar un circuito de resistencia a la señal de modo común conducirá inevitablemente a la radiación emi. Este método hace más daño que bien.

02 malentendidos 2

Se cree que es más importante mantener una distancia igual que coincidir con la longitud de la línea.

En el diseño real de pcb, generalmente es imposible cumplir con los requisitos del diseño diferencial al mismo tiempo. Debido a factores como la distribución de los pines, los agujeros de paso y el espacio de cableado, el propósito de emparejar la longitud de la línea debe lograrse a través de un devanado adecuado, pero el resultado debe ser que algunas áreas del par diferencial no pueden ser paralelas. La regla más importante en el diseño de la traza diferencial de PCB es la longitud de la línea de emparejamiento. Otras reglas se pueden manejar con flexibilidad de acuerdo con los requisitos de diseño y la aplicación real.

03 malentendidos tres

Se cree que la trayectoria diferencial debe estar muy cerca.

Mantener los rastros diferenciales cerca no es más que mejorar su acoplamiento, lo que no solo puede mejorar la inmunidad al ruido, sino también aprovechar al máximo la polo opuesta del campo magnético para compensar la interferencia electromagnética con el mundo exterior. Aunque este método es muy beneficioso en la mayoría de los casos, no es absoluto. Si podemos asegurarnos de que bloqueen completamente las interferencias externas, entonces no necesitamos usar un fuerte acoplamiento para lograr anti - interferencia. Y el propósito de inhibir el emi.

¿¿ cómo podemos garantizar un buen aislamiento y blindaje de las trazas diferenciales? Aumentar la distancia de otros rastros de señal es una de las formas más básicas. La energía del campo electromagnético disminuye con el cuadrado de la distancia. Por lo general, cuando el espaciamiento de las líneas supera las cuatro veces el ancho de las líneas, la interferencia entre ellas es extremadamente débil. Se puede ignorar.

Además, el aislamiento del plano de tierra también puede desempeñar un buen papel de blindaje. Esta estructura se utiliza generalmente en el diseño de PCB encapsulados IC de alta frecuencia (más de 10g). Se llama estructura cpw y puede garantizar una resistencia diferencial estricta. Control