L'actualité PCB - Exigences de disposition pour les signaux différentiels

Dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse, l'application du signal différentiel est de plus en plus répandue, principalement en raison des avantages tels que la capacité anti - interférence élevée, la suppression efficace de l'EMI et le positionnement temporel par rapport au routage de signal simple extrémité ordinaire. En tant qu'ingénieur de conception (quasi) PCB, nous devons bien sûr bien comprendre les signaux différentiels!

En ce qui concerne les signaux différentiels, à proprement parler, tous les signaux de tension sont « différentiels», car une tension est toujours relative à l'autre. Mais dans la plupart des cas, nous utiliserons la « masse» comme point de référence de tension pour mesurer une autre valeur de tension. Ce signal est appelé signal à extrémité unique. En raison de la performance d'un signal d'extrémité unique sur un PCB par rapport à la « Terre», il n'y a généralement qu'une seule piste.

Qu'est - ce qu'un signal différentiel? Contrairement à la pratique traditionnelle d'une ligne de signal et d'une ligne de masse, la transmission différentielle transmet le signal sur deux lignes. Les deux signaux ont des amplitudes égales, une différence de phase de 180 degrés et des polarités opposées. Les signaux transmis sur ces deux lignes sont différentiels.

Avantages et inconvénients du signal différentiel

Conditions favorables

Forte capacité anti - interférence. En général, le bruit perturbateur est chargé simultanément et également sur les deux lignes de signal avec une différence de 0, c'est - à - dire que le bruit n'affecte pas la signification logique du signal.

Il peut supprimer efficacement les interférences électromagnétiques (EMI). Comme les deux fils sont rapprochés et que l'amplitude du signal est égale, l'amplitude du champ électromagnétique de couplage entre les deux fils et la ligne de masse est également égale. En même temps, leurs signaux sont de polarités opposées et leurs champs électromagnétiques s'annulent mutuellement. Par conséquent, les interférences électromagnétiques avec le monde extérieur sont également minimes.

Le positionnement temporel est précis. L'extrémité de réception du signal différentiel est le point de saut positif ou négatif de la différence d'amplitude du signal sur les deux lignes, servant de point de jugement du saut logique 0 / 1. Les signaux monoterminaux courants prennent une tension de seuil comme point de saut du signal logique 0 / 1, ce qui est largement influencé par le rapport de la tension de seuil à la tension d'amplitude du signal et n'est donc pas adapté aux signaux de faible amplitude.

Inconvénients

Si la surface de la carte est étroite, le signal d'extrémité unique ne peut avoir qu'une seule ligne de signal, la ligne de masse passant par le plan de masse, tandis que le signal différentiel doit passer par deux lignes de même longueur, de même largeur, proches et de même niveau. Cela se produit souvent lorsque les broches de la puce sont si petites qu'elles ne peuvent passer que par un seul câblage.

Exigences de câblage de signal différentiel

Sur une carte PCB, les lignes de distribution différentielle doivent être deux fils de longueur égale, de largeur égale, proches et au même niveau.

égale longueur: égale longueur signifie que les deux lignes doivent être aussi longues que possible pour s'assurer que les deux signaux différentiels restent toujours de polarités opposées. Réduire les composants de mode commun.

Isolargeurs équidistantes: isolargeurs signifie que les largeurs de routage des deux signaux doivent être cohérentes, et isolargeurs signifie que l'espacement entre les deux lignes doit rester constant et parallèle.

Plus les lignes différentielles sont proches les unes des autres, plus la zone de boucle est petite et moins la zone de boucle qui induit le courant sous la route est grande. Il est également bénéfique pour le contrôle EMI.

Les lignes de distribution différentielle doivent être sur la même couche de plaque, car les impédances, les porosités et autres différences entre les différentes couches réduisent l'impact de la transmission en mode différentiel et introduisent un bruit de mode commun.

Rappel: dans les règles de câblage PCB, il existe un principe de « priorité de ligne de signal critique», c'est - à - dire que les signaux critiques tels que l'alimentation, les signaux analogiques, les signaux à grande vitesse, les signaux d'horloge, les signaux différentiels et les signaux de synchronisation sont priorisés pour le câblage.