L'actualité PCB - Notez les traces à angle droit, les traces différentielles et les traces serpentines dans la disposition PCB

La mise en page est l'une des compétences de travail les plus essentielles d'un ingénieur en conception de PCB. La qualité du câblage aura un impact direct sur les performances de l'ensemble du système. La plupart des théories de conception à grande vitesse doivent être finalement mises en œuvre et validées par Layout. On peut voir que le câblage est essentiel dans la conception de PCB à grande vitesse. Ce qui suit analysera la plausibilité de certaines situations qui peuvent être rencontrées dans le câblage réel et donnera quelques stratégies de câblage plus optimisées. Illustré principalement par les trois aspects du câblage à angle droit, du câblage différentiel et du câblage serpentin.

1. Câblage à angle droit le câblage à angle droit est généralement une situation à éviter dans le câblage PCB et est presque devenu l'une des normes pour mesurer la qualité du câblage. Alors, dans quelle mesure le câblage à angle droit peut - il affecter la transmission du signal? En principe, le câblage à angle droit modifie la largeur de ligne de la ligne de transmission, ce qui entraîne une discontinuité d'impédance. En fait, non seulement le câblage à angle droit, mais aussi le câblage en coin et en angle aigu peuvent entraîner des variations d'impédance. L'effet du câblage à angle droit sur le signal se traduit principalement par trois aspects: l'un est que l'angle de braquage peut être équivalent à une charge Capacitive sur la ligne de transmission, ce qui ralentit le temps de montée; Deuxièmement, la discontinuité d'impédance provoque une réflexion du signal; La troisième est l'EMI produit par la pointe à angle droit. La capacité parasite induite par l'angle droit de la ligne de transmission peut être calculée par la formule empirique suivante: C = 61w (ER) 1 / 2 / Z0 dans la formule ci - dessus, c est la capacité équivalente de l'angle (en PF) et W est la largeur de la trace (en pouces), Z0 est l'impédance caractéristique de la ligne de transmission. Par example, pour une ligne de transmission de 4mils 50 ohms (4,3 pour un îlot), la capacité apportée par l'angle droit est de l'ordre de 00101 PF et l'on peut alors estimer la variation de temps de montée qui en résulte: T10 - 90% = 2,2 * c * Z0 / 2 = 2,2 * 00101 * 50 / 2 = 0556 PSI on voit par calcul que l'effet capacitif apporté par la trajectoire à angle droit est très faible. Au fur et à mesure que la largeur de ligne de la trace à angle droit augmente, l'impédance y diminue et, par conséquent, un certain phénomène de réflexion du signal se produit. Nous pouvons calculer l'impédance équivalente après augmentation de largeur de ligne selon la formule de calcul d'impédance mentionnée dans le chapitre sur les lignes de transmission, puis calculer le coefficient de réflexion selon la formule empirique: Í = (ZS - Z0) / (ZS + Z0) typiquement, la variation d'impédance induite par le câblage à angle droit est comprise entre 7% et 20%, Le coefficient de réflexion maximal est donc de l'ordre de 0,1. De plus, comme on peut le voir sur la figure ci - dessous, l'impédance de la ligne de transmission varie au minimum sur la longueur de la Ligne W / 2, puis revient à l'impédance normale après un temps W / 2. L'ensemble du temps de variation d'impédance est extrêmement court, typiquement à moins de 10 ps. En interne, cette variation rapide et minime est presque négligeable pour la transmission générale du signal. Beaucoup de gens ont cette compréhension du câblage à angle droit. Ils pensent que les pointes peuvent facilement émettre ou recevoir des ondes électromagnétiques et produire des EMI. C'est devenu l'une des raisons pour lesquelles beaucoup pensent que le câblage à angle droit ne peut pas être utilisé. Cependant, de nombreux résultats de tests réels ont montré que les traces à angle droit ne produisent pas un EMI plus prononcé que les lignes droites. Peut - être que les performances actuelles de l'instrument et le niveau d'essai limitent la précision de l'essai, mais illustrent au moins un problème. Le rayonnement du câblage à angle droit est déjà inférieur à l'erreur de mesure de l'instrument lui - même. En général, le câblage à angle droit n'est pas aussi mauvais que prévu. Au moins dans les applications inférieures au GHz, les effets tels que la capacité, la réflexion, l'EMI, etc. sont difficiles à refléter dans les tests TDR. Les ingénieurs de conception de PCB à grande vitesse devraient toujours se concentrer sur la mise en page, la conception de l'alimentation / mise à la terre et la conception du câblage. Porosités et autres aspects. Bien sûr, bien que l'impact du câblage à angle droit ne soit pas très grave, cela ne signifie pas que nous pouvons tous utiliser le câblage à angle droit à l'avenir. L'attention aux détails est une qualité essentielle que tout bon Ingénieur doit posséder. En outre, avec le développement rapide des circuits numériques, la fréquence à laquelle les ingénieurs PCB traitent les signaux ne cessera d'augmenter. Dans le domaine de la conception RF au - dessus de 10 GHz, ces petits angles droits peuvent être au Centre des problèmes de vitesse élevée. Le signal différentiel (Differential Signal) est de plus en plus utilisé dans la conception de circuits à grande vitesse. Les signaux les plus critiques dans un circuit sont généralement conçus pour avoir une structure différentielle. Qu’est - ce qui le rend si populaire? Comment assurer sa bonne performance dans la conception de PCB? Avec ces deux questions, nous passons à la prochaine partie de la discussion. Qu'est - ce qu'un signal différentiel? En termes profanes, le conducteur envoie deux signaux égaux et inversés et le récepteur juge l'état logique "0" ou "1" en comparant la différence entre les deux tensions. Une paire de traces portant un signal différentiel est appelée trace différentielle. Le signal différentiel présente les avantages les plus évidents par rapport à la trace de signal simple extrémité ordinaire dans les trois domaines suivants: a, forte capacité anti - interférence, car le couplage entre les deux traces différentielles est très bon. Lorsqu'il y a des interférences bruyantes de l'extérieur, elles sont couplées presque simultanément sur les deux lignes et la réception ne se soucie que de la différence entre les deux signaux. Il est ainsi possible d'éliminer complètement le bruit de mode commun externe. B. peut inhiber efficacement EMI. Pour la même raison, les champs électromagnétiques qu'ils rayonnent peuvent s'annuler mutuellement en raison des polarités opposées des deux signaux. Plus le couplage est serré, moins l'énergie électromagnétique est libérée dans le monde extérieur. C. positionnement temporel précis. La variation de commutation du signal différentiel étant située à l'intersection des deux signaux, elle est déterminée à partir d'une tension de seuil haute et d'une tension de seuil basse, contrairement à un signal simple ordinaire, et est donc moins influencée par le procédé et la température, ce qui peut réduire les erreurs de synchronisation, Mais aussi plus adapté aux circuits de signalisation de faible amplitude. Le LVDS (Low Voltage Differential Signal) populaire fait référence à cette technologie de signal différentiel de faible amplitude.

Voici quelques suggestions des ingénieurs de mise en page lorsqu'ils travaillent avec la ligne serpentine: 1. On cherche à augmenter la distance (s) du segment parallèle, au moins supérieure à 3h, H étant la distance de la trace du signal au plan de référence. En termes profanes, c'est faire un grand virage. Tant que s est suffisamment grand, l'effet d'accouplement mutuel peut être presque complètement évité. La longueur de couplage LP est réduite et la diaphonie résultante atteindra la saturation lorsque le retard double LP approche ou dépasse le temps de montée du signal. Les lignes à ruban ou à serpentin de lignes microruban encastrées induisent un retard de transmission du signal inférieur à celui des lignes microruban. En théorie, les lignes à ruban n'affectent pas le taux de transmission en raison de la diaphonie en mode différentiel. Pour les lignes de signal à grande vitesse et les lignes de signal avec des exigences de synchronisation strictes, essayez de ne pas utiliser de lignes serpentines, surtout à petite échelle. Vous pouvez souvent utiliser des trajectoires serpentines de n'importe quel angle, comme la structure C de la figure 1 - 8 - 20, ce qui peut réduire efficacement le couplage mutuel. Dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse, la ligne serpentine n'a pas de capacités dites de filtrage ou d'anti - brouillage, elle ne peut que réduire la qualité du signal et n'est donc utilisée que pour l'adaptation temporelle, sans autre utilisation.