Technologie PCB - Avantages du câblage PCB dans la carte

Les paires de signaux différentiels avec un câblage très serré seront également étroitement couplées les unes aux autres. Ce couplage mutuel réduira les émissions EMI. Le principal inconvénient des lignes de signal différentiel dans une disposition de PCB est qu'elles augmentent la surface du PCB. Cet article présente les circuits. Une stratégie de mise en page pour le câblage du signal différentiel a été adoptée dans le processus de conception de la carte.

On sait que les signaux ont la propriété d'être transmis le long d'une ligne de signal ou sous une ligne PCB. Bien que nous ne soyons peut - être pas familiers avec les stratégies de câblage en mode single - end, le terme Single - end distingue cette caractéristique de transmission d'un signal des méthodes de transmission en mode différentiel et en mode commun. À l'avenir, ces deux dernières méthodes de transmission de signaux seront généralement plus complexes.

Mode différentiel et mode commun

Le signal en mode différentiel est transmis par une paire de lignes de signal. Une ligne de signal transmet un signal que nous comprenons normalement; Une autre ligne de signal transmet un signal de même valeur mais de sens opposé (du moins en théorie). Il n'y a pas beaucoup de différence entre le mode différentiel et le mode à extrémité unique lorsqu'ils apparaissent pour la première fois, car tous les signaux ont des boucles.

Le signal en mode single end est généralement renvoyé par un circuit à tension nulle (ou appelé masse). Chaque signal du signal différentiel doit être renvoyé par un circuit de masse. Comme chaque paire de signaux est pratiquement égale et inverse, les circuits de retour s'annulent simplement les uns les autres, de sorte qu'il n'y aura pas de composante de retour du signal différentiel sur le circuit de tension nulle ou de masse.

Le mode commun signifie que le signal apparaît sur deux lignes de signal d'une paire de lignes de signal (différentielle), ou simultanément sur une ligne de signal à une extrémité et sur la terre. La compréhension de ce concept n'est pas intuitive, car il est difficile d'imaginer comment un tel signal pourrait être généré. C'est principalement parce que nous ne générons généralement pas de signaux de mode commun. La plupart des signaux de mode commun sont des signaux bruités générés dans le circuit ou couplés par des sources de signaux adjacentes ou externes selon des conditions hypothétiques. Les signaux de mode commun sont presque toujours « nocifs» et de nombreuses règles de conception sont conçues pour empêcher l'apparition de signaux de mode commun.

Câblage des lignes de signaux différentiels

Typiquement (à quelques exceptions près), les signaux différentiels sont également des signaux à grande vitesse, de sorte que les règles de conception à grande vitesse s'appliquent généralement au routage des signaux différentiels, en particulier lors de la conception de lignes de signaux telles que la ligne de transmission 1. Cela signifie que nous devons soigneusement concevoir le câblage de la ligne de signal pour nous assurer que l'impédance caractéristique de la ligne de signal est continue et constante le long de la ligne de signal.

Lors de la mise en page et du câblage d'une paire différentielle, nous voulons que les deux lignes PCB de la paire différentielle soient exactement les mêmes. Cela signifie que dans une application pratique, les meilleurs efforts doivent être faits pour s'assurer que les lignes PCB dans la paire différentielle ont exactement la même impédance et que la longueur du câblage est exactement la même. Les lignes PCB différentielles sont généralement câblées par paires et la distance entre elles reste constante partout le long de la direction des paires de lignes. Dans des conditions normales, le placement et le câblage des paires différentielles sont toujours aussi proches que possible.

Dans la conception de PCB, les avantages du signal différentiel

Un signal à une extrémité fait toujours référence à un certain niveau « de référence». Ce niveau "de référence" peut être une tension positive ou une tension de masse, une tension de seuil de l'appareil ou un autre signal ailleurs. D'autre part, le signal différentiel se réfère toujours à l'autre côté de la paire différentielle. En d'autres termes, si la tension sur une ligne de signal (+ signal) est supérieure à la tension sur l'autre ligne de signal (- signal), alors nous pouvons obtenir l'état logique; Si le premier est inférieur au second, alors nous pouvons obtenir un autre état logique, voir figure 1.

Le signal différentiel présente les avantages suivants: 1. Comme l'intersection des paires de lignes du signal de commande est plus simple que la valeur absolue de la tension du signal de commande par rapport au niveau de référence, la temporisation est définie avec précision. C'est aussi l'une des raisons pour lesquelles le câblage isométrique des paires différentielles doit être réalisé avec précision. Si le signal ne peut pas atteindre simultanément l'autre extrémité de la paire différentielle, tout contrôle temporel que la source peut fournir sera grandement compromis. En outre, si les signaux à l'extrémité distale de la ligne différentielle ne sont pas strictement égaux mais opposés, un bruit de mode commun apparaît, ce qui entraîne des problèmes de synchronisation des signaux et d'EMI. 2. Étant donné que les signaux différentiels ne se réfèrent à aucun signal autre que leur propre signal et que la synchronisation des intersections de signaux peut être contrôlée de manière plus stricte, les circuits différentiels peuvent généralement fonctionner à des vitesses plus élevées que les circuits à signal unique traditionnels.

Comme le fonctionnement du circuit différentiel dépend de la différence entre les signaux sur les deux lignes de signal (leurs signaux sont égaux mais opposés), le signal obtenu est deux fois plus grand que n'importe quel signal monoterminal par rapport au bruit environnant. Par conséquent, toutes choses étant égales par ailleurs, le signal différentiel présente toujours un rapport signal sur bruit plus élevé, offrant ainsi de meilleures performances.

Les circuits différentiels sont très sensibles aux différences entre les niveaux de signaux sur les paires différentielles. Mais ils sont insensibles aux valeurs absolues de tension sur la ligne différentielle par rapport à d'autres références, notamment la masse. Relativement parlant, les circuits différentiels sont insensibles aux problèmes tels que les rebonds de terre et autres signaux bruyants qui peuvent exister sur les plans d'alimentation et de masse, alors que pour les signaux de mode commun, ils apparaissent exactement dans chaque cas. Une ligne de signal.

Le signal différentiel présente également une certaine immunité au couplage EMI et diaphonique entre les signaux. Si le câblage d'une paire de signaux différentiels est très compact, le bruit de tout couplage externe sera couplé au même degré à chaque ligne de signal de la paire. Le bruit couplé devient ainsi un bruit de « mode commun » et le circuit de Signalisation différentielle présente une parfaite immunité à ce signal. Si les paires de fils sont Torsadées ensemble (comme une Paire torsadée), la ligne de signal sera moins affectée par le bruit de couplage. Comme il n'est pas possible de tordre facilement le signal différentiel sur un PCB, le câblage de celui - ci le plus près possible est un excellent moyen dans une application pratique.

Les paires de signaux différentiels qui sont routées très près les unes des autres sont également étroitement couplées les unes aux autres. Ce couplage mutuel réduira les émissions EMI, en particulier par rapport à une ligne de signal PCB à extrémité unique. Il est concevable que le rayonnement externe de chaque ligne de signal dans le signal différentiel soit de taille égale, mais de sens opposé, de sorte qu'ils s'annulent mutuellement, comme le signal dans une Paire torsadée. Plus le routage des signaux différentiels est proche, plus le couplage entre eux est fort et moins le rayonnement EMI externe est important.

Le principal inconvénient des circuits différentiels est l'ajout de lignes PCB. Par conséquent, si les avantages du signal différentiel ne peuvent pas être exploités lors de l'application, il ne vaut pas la peine d'augmenter la surface du PCB. Mais si les performances des circuits conçus sont considérablement améliorées, le prix à payer pour augmenter la surface de câblage en vaut la peine.