L'actualité PCB - Idées fausses courantes dans la conception de signaux différentiels PCB.

Mythe 1: on pense que les signaux différentiels n'ont pas besoin du plan de masse comme chemin de retour, ou que les traces différentielles se fournissent mutuellement un chemin de retour. La raison de ce malentendu est qu'ils sont confondus avec des phénomènes de surface ou que les mécanismes de transmission de signaux à grande vitesse ne sont pas assez profonds. Comme on peut le voir sur la structure de l'extrémité réceptrice des figures 1 - 8 - 15, les courants d'émetteur des transistors Q3 et Q4 sont égaux et opposés, et leurs courants sur la masse s'annulent exactement (I1 = 0), de sorte que le circuit différentiel a un rebond similaire et que les autres signaux bruyants éventuellement présents sur le plan de l'alimentation et sur le plan de la masse sont insensibles. L'élimination partielle de retour du plan de masse ne signifie pas que le circuit différentiel n'utilise pas le plan de référence comme chemin de retour du signal. En effet, dans l'analyse de retour de signal, le mécanisme de la ligne de distribution différentielle et du câblage simple d'extrémité ordinaire est le même, c'est - à - dire que le signal haute fréquence est toujours renvoyé le long de la boucle où l'inductance est minimale, la grande différence étant que les lignes différentielles ont un couplage mutuel en plus de leur couplage à la masse. Quel couplage est fort et quel couplage devient le chemin de retour principal. La figure 1 - 8 - 16 est une représentation schématique de la distribution du champ géomagnétique des signaux monoterminaux et différentiels.

Dans la conception de circuits PCB, le couplage entre les traces différentielles est généralement faible, ne représentant généralement que 10 à 20% du degré de couplage, et plus un couplage à la masse, de sorte que le chemin de retour principal sur les traces différentielles reste présent sur le plan de masse. Lorsque le plan de masse est discontinu, le couplage entre les traces différentielles fournira un chemin de retour principal dans une zone sans plan de référence, comme illustré sur les figures 1 - 8 - 17. Bien qu'une discontinuité dans le plan de référence n'ait pas un effet aussi grave sur la trace différentielle qu'une trace simple, elle dégrade néanmoins la qualité du signal différentiel et augmente l'EMI, ce qui devrait être évité autant que possible. Certains concepteurs pensent que le plan de référence sous la trace différentielle peut être supprimé pour supprimer certains signaux de mode commun en transmission différentielle. Cependant, cette approche n'est pas souhaitable en théorie. Comment contrôler l'impédance? Ne pas prévoir de boucle d'impédance de masse pour le signal de mode commun provoquerait inévitablement un rayonnement EMI. Cette méthode fait plus de mal que de bien. Mythe 2: les gens pensent qu'il est plus important de maintenir un espacement égal que de faire correspondre la longueur de la ligne. Dans la mise en page réelle du PCB, il est souvent impossible de répondre simultanément aux exigences de la conception différentielle. Le but de l'adaptation de la longueur de la ligne doit être atteint par des enroulements appropriés en raison de la distribution des broches, des trous et de l'espace de câblage, mais il doit en résulter que certaines zones de la paire différentielle ne peuvent pas être parallèles. Qu'est - ce qu'on fait à cette heure? Quel choix? Avant de tirer des conclusions, examinons les résultats des simulations suivantes.

D'après les résultats des simulations ci - dessus, les formes d'onde des schémas 1 et 2 sont presque cohérentes, c'est - à - dire que les espacements inégaux ont un impact minimal. En revanche, le désappariement de longueur de ligne a un effet beaucoup plus important sur la synchronisation. (programme 3). D'un point de vue théorique, bien qu'une incohérence de pas entraîne une variation de l'impédance différentielle, le couplage entre les paires différentielles n'étant pas significatif en soi, la plage de variation d'impédance est également faible, typiquement de l'ordre de 10%, ce qui équivaut à un seul passage, la réflexion induite par Les trous n'ayant pas d'effet significatif sur la transmission du signal. Une fois que la longueur de la ligne n'est pas adaptée, la composante de mode commun est introduite dans le signal différentiel en plus du décalage temporel, ce qui diminue la qualité du signal et augmente l'EMI. On peut dire que la règle la plus importante dans la conception des traces différentielles de PCB est de faire correspondre la longueur de la ligne, d'autres règles peuvent être traitées de manière flexible en fonction des exigences de conception et de l'application pratique. Mythe 3: pensez que les lignes de distribution différentielle 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 l'espacement avec d'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, lorsque l'espacement des lignes dépasse 4 fois la largeur des lignes, les interférences entre elles sont extrêmement faibles. Peut être ignoré. De plus, l'isolation par le plan de masse peut également avoir un bon effet de blindage. Cette structure est généralement utilisée dans les conceptions 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). 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 dB à une distance de 3 mètres, ce qui est suffisant pour répondre aux normes de rayonnement électromagnétique de la FCC, de sorte que les concepteurs n'ont pas à se soucier trop de la compatibilité électromagnétique résultant d'un couplage insuffisant de la ligne différentielle.

Ce qui précède est une introduction aux idées fausses courantes dans la conception de signaux différentiels PCB. IPCB est également fourni aux fabricants de PCB et à la technologie de fabrication de PCB.