Conception électronique - Quelles sont les raisons de la conception de PCB à grande vitesse serpentine line?

Les lignes serpentines sont courantes et ont de nombreuses utilisations, tandis que la compensation de retard (isométrie temporelle) est la plus largement utilisée dans la conception traditionnelle; Contrôler la longueur du câblage, contrôler la largeur des fils, l'espacement des fils enroulés en les enroulant, est appelé alignement serpentin.

Avant de terminer le travail d'inspection et avant d'expliquer le câblage de PCB, je vais d'abord vous présenter trois techniques de câblage spéciales pour la conception de PCB.

Les lignes de mise en page de PCB seront expliquées de trois façons: une ligne à angle droit, une ligne de distribution différentielle et une ligne serpentine:

Ligne à angle droit (trois aspects). L'influence des lignes à angle droit sur le signal se traduit principalement par trois aspects: premièrement, l'angle peut être équivalent à une charge Capacitive sur la ligne de transmission, ce qui ralentit le temps de montée; deuxièmement, la discontinuité de l'impédance provoque la réflexion du signal; troisièmement, les pointes à angle droit générées par EMI, dépassant le domaine de la conception RF à 10 GHz, ces petits angles droits peuvent devenir le point focal de problèmes à grande vitesse.

Câblage différentiel ("isolongueur, isodistance, plan de référence"). Qu’est - ce que le signal différentiel? Dans la terminologie populaire, le conducteur envoie deux signaux inversés équivalents et le récepteur détermine l'état logique "0" ou "1" en comparant la différence entre les deux tensions. Cette paire de fils transmettant le signal différentiel est appelée fil différentiel.

Les avantages les plus évidents du signal différentiel par rapport au câblage de signal simple extrémité ordinaire sont les trois aspects suivants:

1) forte capacité anti - brouillage, car le couplage entre les deux lignes différentielles est très bon. Lorsqu'il y a des interférences bruitées de l'extérieur, elles sont couplées presque simultanément sur les deux lignes, la réception ne faisant attention qu'à la différence entre les deux signaux, ce qui permet d'éliminer complètement le bruit de mode commun externe.

2) Il peut inhiber efficacement EMI. Pour la même raison, du fait de la polarité des deux signaux, leurs champs électromagnétiques rayonnants externes peuvent s'annuler mutuellement. Plus le couplage est serré, moins l'énergie électromagnétique est libérée vers l'extérieur.

3) positionnement précis du timing, car le changement du commutateur de signal différentiel est situé à l'intersection de deux signaux, contrairement au signal simple ordinaire qui dépend du jugement de tension de seuil haut et Bas, de sorte que par ce processus, l'influence de la température est faible, peut réduire l'erreur de timing, et est également plus approprié pour les circuits de signal de faible amplitude.

Le LVDS (Low Voltage Differential Signal) actuellement populaire fait référence à cette technologie de Signalisation différentielle de petite amplitude.

3. Ligne serpentine (ajuster le retard). La ligne serpentine est une méthode de câblage couramment utilisée dans la disposition. Son objectif principal est d'ajuster la latence pour répondre aux exigences de conception temporelle du système. Les plus critiques de ces deux paramètres sont la longueur de couplage parallèle (LP) et la distance de couplage (s). Il est clair que lorsque le signal est transmis sur une ligne serpentine, en mode différentiel, il y aura un couplage entre les segments parallèles, plus s est petit, plus LP est grand, plus le degré de couplage est grand. Il peut en résulter une réduction du retard de transmission et une diminution sensible de la qualité du signal induit par la diaphonie. Ce mécanisme peut se référer à l'analyse de la diaphonie en mode commun et en mode différentiel.

L'application de la ligne serpentine est différente, et son action est différente, avec à peu près quelques - unes des principales actions suivantes:

Ajuster le retard pour répondre aux exigences de temps

En raison de la conception du circuit à grande vitesse, une partie du signal est transmise très rapidement, de sorte que le temps de transmission du signal (c'est - à - dire le retard) sera différent pour différentes longueurs de lignes.

Si les signaux n'arrivent pas en même temps, cela peut entraîner des erreurs de données ou une instabilité du système.

De toute évidence, le serpent peut être utilisé pour augmenter la longueur d'une ligne particulière et la longueur et la forme du serpent peuvent être contrôlées avec précision en fonction des exigences de conception. En ajustant le degré et le nombre de courbures dans le serpentin, les ingénieurs d'aménagement peuvent augmenter ou réduire avec précision la longueur de la ligne pour correspondre aux retards des autres chemins critiques, de sorte que les chemins critiques dans l'ensemble du circuit ont le même retard pour répondre aux exigences de conception temporelle du système.

Réduction des interférences électromagnétiques (EMI) et des interférences radiofréquences (RFI)

La forme sinueuse de l'arrangement serpentin peut propager l'énergie rayonnante qui aurait autrement été concentrée dans une zone à une zone plus grande, ce qui contribue à réduire l'intensité du rayonnement dans une zone spécifique, ce qui réduit les perturbations de l'environnement.

Dans le même temps, et plus important encore, lorsque deux lignes serpentines adjacentes sont alignées simultanément dans des dimensions égales et des directions de courant opposées, les champs magnétiques qu'elles créent s'annulent, ce qui réduit le rayonnement électromagnétique et les interférences avec d'autres circuits ou appareils.

Bien entendu, dans la conception de circuits à haute densité, il peut y avoir diaphonie et couplage entre les différentes lignes de signal. Le câblage en serpentin peut réduire la proximité physique entre les lignes de signal en modifiant la forme et la disposition des lignes, réduisant ainsi les effets de diaphonie et de couplage entre les signaux.

Adaptation d'impédance

L'adaptation d'impédance est une considération de conception importante dans certains circuits, tels que les circuits de radiofréquence (RF) ou les circuits de transmission de données à haute vitesse.

Le câblage serpentin, ainsi que le réglage de la largeur du fil et de l'épaisseur de la Feuille de cuivre, peuvent être utilisés pour ajuster l'impédance de la ligne pour correspondre à l'impédance entre l'alimentation et la charge, réduisant ainsi la réflexion et les pertes et améliorant l'efficacité de la transmission du signal.

Inhibition haute fréquence

La disposition serpentine est équivalente à une simple bobine d'inductance qui, grâce au principe de l'induction électromagnétique, peut inhiber certains signaux à haute fréquence.

Inconvénients

Les lignes serpentines peuvent compliquer le câblage et nécessiter beaucoup de calcul et d'optimisation, ce qui augmente la difficulté de conception et de fabrication et peut entraîner des coûts et des délais supplémentaires.

Dans le même temps, la qualité du signal diminue, ce qui peut modifier la qualité de transmission du signal. En raison de la courbure et de la sinuosité des lignes de signal dans l'arrangement serpentin, le signal peut subir plus de pertes et d'interférences pendant la transmission, ce qui entraîne une diminution de la qualité du signal, telle que la distorsion du signal et l'augmentation du bruit.

Voici quelques suggestions pour les ingénieurs de mise en page traitant de la ligne serpentine:

1) Maximiser la distance (s) des segments parallèles, au moins supérieure à 3h, où H désigne la distance de la ligne de signal au plan de référence. Le contournement de la grande ligne de virage est populaire. Tant que s est suffisamment grand, les effets de couplage entre eux peuvent être presque complètement évités.

2) réduire la longueur d'accouplement LP. Lorsque le retard LP approche ou dépasse le double du temps de montée du signal, la diaphonie résultante atteint la saturation.

3) la ligne serpentine d'une ligne à ruban (ligne à ruban) ou d'une ligne à microruban enterrée (microruban encastré) entraîne un retard de transmission du signal inférieur au délai de transmission du signal d'une ligne à microruban (microruban). En théorie, les lignes à ruban n'affectent pas le taux de transmission en raison de la diaphonie en mode différentiel.

4) haute vitesse de la ligne de signal et des exigences de synchronisation strictes, essayez de ne pas marcher sur la ligne serpentine, en particulier sur la ligne de bobinage à petite échelle.

5) Le câblage serpentin peut généralement être utilisé à n'importe quel angle, ce qui peut réduire efficacement le couplage entre eux.

6) conception de PCB à grande vitesse, la ligne serpentine n'a pas de capacité de filtrage ou d'anti - interférence, ce qui ne fait que dégrader la qualité du signal et ne peut donc être utilisée que pour l'adaptation de séries chronologiques, sans autre utilisation.

7) parfois, la méthode d'enroulement de la spirale peut être considérée, l'effet d'affichage analogique est supérieur à celui de la ligne serpentine normale. Le câblage est - il terminé après le câblage du PCB? Apparemment pas! Après le travail d'inspection de câblage de PCB est également très nécessaire, alors comment vérifier la conception et le câblage de PCB, mais aussi apprendre plus d'autres connaissances pertinentes.

La ligne serpentine est une méthode commune de câblage PCB qui peut aider à réduire les interférences électromagnétiques et la diaphonie du signal, améliorant ainsi la stabilité et la fiabilité du circuit. Dans la conception de circuits haute vitesse à haute fréquence, l'application rationnelle de l'alignement de serpent peut jouer un rôle important et est l'un des moyens techniques importants dans la conception de PCB.