L'actualité PCB - Comment les débutants en mise en page PCB comprennent les signaux différentiels

Qu'est - ce qu'un signal différentiel? En termes profanes, le conducteur envoie deux signaux de valeur égale et inversés, et le récepteur juge l'état logique "0" ou "1" en comparant la différence entre les deux tensions. La paire de fils portant le signal différentiel est appelée fil différentiel. Comment calculer l'impédance de ligne différentielle? Les impédances des différents signaux différentiels sont différentes, comme usb d + D -, avec une impédance de ligne différentielle de 90 ohms et une impédance de ligne différentielle de 1394 de 110 ohms. Il est préférable de lire d'abord les instructions ou les informations pertinentes. Il existe de nombreux outils pour calculer l'impédance, comme le si9000 de polar. Les facteurs influençant l'impédance différentielle sont la largeur de ligne, l'espacement des lignes différentielles, la constante diélectrique et l'épaisseur du milieu (épaisseur du milieu entre les lignes différentielles et le plan de référence). En général, il s'agit d'ajuster les différences. L'espacement des lignes et la largeur des lignes sont utilisés pour contrôler l'impédance différentielle. Lors de la fabrication d'une carte, vous devez également expliquer au fabricant de PCB quelles lignes doivent contrôler l'impédance. Les signaux différentiels utilisent des valeurs numériques pour représenter la différence entre deux grandeurs physiques. Strictement parlant, tous les signaux de tension sont différentiels, car une tension ne peut être relative qu'à une autre. Dans certains systèmes, le « cercle» du système est utilisé comme point de référence de tension. Cette planification du signal est appelée single end lorsque la « masse » est utilisée comme référence pour la mesure de tension. Nous utilisons ce terme parce que le signal est représenté par la tension sur un seul conducteur.

Pour les ingénieurs de PCB Layout, la principale préoccupation est de s'assurer que ces avantages de la ligne de distribution différentielle peuvent être pleinement exploités dans le câblage réel. Peut - être que quiconque a été en contact avec Layout comprendra les exigences générales du câblage différentiel. La conception du PCB est "égale longueur, égale distance". Des longueurs égales pour assurer que les deux signaux différentiels conservent toujours des polarités opposées et pour réduire la composante de mode commun; Les distances égales sont principalement destinées à assurer la cohérence des impédances différentielles des deux et à réduire la réflexion. "Aussi près que possible" est parfois l'une des exigences du câblage différentiel. Les traces différentielles peuvent également fonctionner dans différentes couches de signal, mais cette approche n'est généralement pas recommandée car les différences d'impédance et de porosités générées par les différentes couches perturbent les effets de la transmission en mode différentiel et introduisent un bruit de mode commun. De plus, si les deux couches adjacentes ne sont pas étroitement couplées, cela réduira la résistance des traces différentielles au bruit, mais la diaphonie ne sera pas un problème si vous pouvez garder une distance appropriée des traces environnantes. Aux fréquences générales (inférieures au gigahertz), les perturbations électromagnétiques ne seront pas un problème sérieux. Des expériences ont montré qu'à une distance de 500 mils de la trace différentielle, l'atténuation de l'énergie rayonnée atteint 60 décibels à une distance de 3 mètres, ce qui est suffisant pour répondre aux normes de rayonnement électromagnétique de la FCC. Les concepteurs n'ont pas à s'inquiéter trop de la compatibilité électromagnétique due à un couplage différentiel insuffisant de la ligne. Mais toutes ces règles ne sont pas appliquées mécaniquement, et de nombreux ingénieurs ne semblent toujours pas comprendre la nature de la transmission de signaux différentiels à grande vitesse. Ce qui suit met en évidence plusieurs idées fausses communes dans la conception de signaux différentiels de carte PCB.

On considère que les trajectoires différentielles doivent être très proches. Garder les traces différentielles proches de rien n'est autre chose que d'améliorer leur couplage, ce qui permet non seulement d'améliorer l'immunité au bruit, mais aussi d'utiliser pleinement la polarité opposée du champ magnétique pour contrer les perturbations électromagnétiques sur le monde extérieur. Bien que cette méthode soit très bénéfique dans la plupart des cas, elle n’est pas absolue. Si nous pouvons nous assurer qu'ils protègent complètement contre les interférences externes, alors nous n'avons pas besoin d'utiliser un couplage fort pour atteindre l'anti - interférence. Et le but de l'inhibition de l'EMI. Comment assurer une bonne isolation et un blindage des traces différentielles? Augmenter la distance entre les traces et les autres traces de signal est l'une des méthodes les plus fondamentales. L'énergie du champ électromagnétique diminue avec le carré de la distance. En général, les lignes sont espacées de plus de 4 fois les lignes. Quand il est large, les interférences entre eux sont très faibles et essentiellement négligeables. De plus, l'isolation par le plan de masse peut également avoir un bon effet de blindage. Cette structure est fréquemment utilisée dans la conception de circuits imprimés à haute fréquence (au - dessus de 10g). Il est connu sous le nom de structure CPW et peut assurer une impédance différentielle stricte. Contrôle (2z0).