Notizie PCB - Requisiti di configurazione dei segnali differenziali

Nella progettazione di PCB ad alta velocità, il segnale differenziale è sempre più ampiamente usato, principalmente perché rispetto all'instradamento del segnale singolo ordinario, il segnale differenziale ha i vantaggi di una forte capacità anti-interferenza, soppressione efficace EMI e posizionamento di temporizzazione. Come (quasi) PCB Design Engineer, abbiamo certamente bisogno di comprendere appieno il segnale differenziale!

Riguardo i segnali differenziali, in senso stretto, tutti i segnali di tensione sono "differenziali" perché una tensione è sempre relativa ad un'altra tensione. Ma nella maggior parte dei casi, useremo "terra" come punto di riferimento della tensione per misurare un altro valore di tensione. Questo segnale è chiamato segnale singolo. Poiché è confrontato con "terra", le prestazioni del segnale singolo terminale su PCB di solito hanno una sola traccia.

Cos'è un segnale differenziale? Diverso dalla pratica tradizionale di una linea di segnale e di una linea di terra, la trasmissione differenziale trasmette segnali su entrambe le linee. Le ampiezze dei due segnali sono uguali, la differenza di fase è di 180 gradi e la polarità è opposta. I segnali trasmessi su queste due linee sono segnali differenziali.

Vantaggi e svantaggi del segnale differenziale

vantaggio

Forte capacità anti-interferenza. Generalmente, il rumore di interferenza sarà caricato su due linee di segnale in modo uguale e simultaneo e la differenza è 0, cioè, il rumore non influenzerà il significato logico del segnale.

. può efficacemente sopprimere l'interferenza elettromagnetica (EMI). Poiché i due fili sono vicini tra loro e l'ampiezza del segnale è uguale, anche l'ampiezza del campo elettromagnetico accoppiato tra i due fili e il filo di terra è uguale. Allo stesso tempo, la loro polarità del segnale è opposta e i loro campi elettromagnetici si cancelleranno a vicenda. Pertanto, anche l'interferenza elettromagnetica al mondo esterno è piccola.

Il posizionamento temporale è preciso. L'estremità ricevente del segnale differenziale è il punto in cui la differenza tra le ampiezze del segnale sulle due linee salta positivo e negativo, che viene utilizzato come punto per giudicare la logica 0/1 salto. Il segnale singolo terminale comune prende la tensione di soglia come punto di salto della logica del segnale 0 / 1, che è notevolmente influenzato dal rapporto tra tensione di soglia e tensione di ampiezza del segnale, quindi non è adatto per i segnali di bassa ampiezza.

carenze

Se l'area del circuito stampato è molto stretta, il segnale singolo terminale può avere solo una linea di segnale e il filo di terra passa attraverso il piano di terra, mentre il segnale differenziale deve passare attraverso due linee con la stessa lunghezza, larghezza, prossimità e allo stesso livello. Questo accade spesso quando la distanza tra i pin del chip è così piccola che può passare attraverso un solo cablaggio.

Requisiti di cablaggio differenziale del segnale

Sulla scheda PCBcircuit, il percorso differenziale deve essere di due fili di uguale lunghezza, uguale larghezza, prossimità e sullo stesso livello.

Lunghezza uguale: lunghezza uguale significa che la lunghezza di due linee deve essere il più lunga possibile per garantire che i due segnali differenziali mantengano sempre la polarità opposta. Ridurre i componenti della modalità comune.

Larghezza uguale e distanza uguale: larghezza uguale significa che la larghezza di instradamento di due segnali deve essere coerente e distanza uguale significa che la distanza tra due linee deve rimanere invariata e parallela.

Più le linee differenziali sono vicine l'una all'altra, minore è l'area del ciclo e minore è l'area del ciclo di corrente indotta sotto il routing. È anche utile per il controllo dell'IME.

Il routing differenziale deve essere sullo stesso strato della scheda, perché l'impedenza, vias e altre differenze tra i diversi strati ridurranno l'effetto della trasmissione in modo differenziale e introdurranno rumore in modo comune.

Promemoria: nelle regole di cablaggio PCB, c'è un principio di "linea di segnale chiave in primo luogo", cioè i segnali chiave come alimentazione elettrica, segnale di simulazione, segnale ad alta velocità, segnale di orologio, segnale differenziale e segnale di sincronizzazione sono cablati in primo luogo.