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1. Cablaggio ad angolo retto
Il cablaggio ad angolo retto è generalmente richiesto per evitare la situazione nel cablaggio della scheda PCB ed è quasi diventato uno degli standard per misurare la qualità del cablaggio, quindi quanto impatto avrà il cablaggio ad angolo retto sulla trasmissione del segnale? In linea di principio, il cablaggio ad angolo retto cambierà la larghezza della linea della trasmissione, con conseguente discontinuità di impedenza. Infatti, non solo la linea di angolo retto, l'angolo ton, la linea di angolo acuto possono causare cambiamenti di impedenza. L'influenza del percorso ad angolo retto sui segnali si riflette principalmente in tre aspetti.
2. Cablaggio differenziale
Cos'è un segnale differenziale? In inglese chiaro, il driver invia due segnali equivalenti e invertiti, e il ricevitore confronta la differenza tra le due tensioni per determinare se lo stato logico è "0" o "1". La coppia di fili che trasportano segnali differenziali è chiamata fili differenziali. Rispetto al routing del segnale singolo ordinario, il segnale differenziale presenta i vantaggi più evidenti nei seguenti tre aspetti:
a. Forte capacità anti-interferenza, perché l'accoppiamento tra due linee differenziali è molto buono, quando c'è interferenza di rumore, sono quasi accoppiati a due linee contemporaneamente e il ricevitore si preoccupa solo della differenza tra i due segnali, quindi il rumore esterno in modalità comune può essere completamente cancellato.
b. Può sopprimere efficacemente l'IME. Allo stesso modo, poiché due segnali sono di polarità opposta, il campo elettromagnetico irradiato da loro può annullarsi a vicenda. Più vicino è l'accoppiamento, meno energia elettromagnetica rilasciata al mondo esterno.
c. Il posizionamento temporale è accurato. Poiché il cambiamento di commutazione dei segnali differenziali si trova all'intersezione di due segnali, a differenza dei segnali monoterminale comuni che sono giudicati da tensioni di soglia alte e basse, è meno influenzato dal processo e dalla temperatura, che possono ridurre gli errori di temporizzazione ed è più adatto per circuiti con segnali di bassa ampiezza. LVDS (Segnale differenziale di bassa tensione) è una tecnologia popolare del segnale differenziale di piccola ampiezza.
Errore 1: I segnali differenziali non hanno bisogno del piano di terra come percorso di backflow, o pensano che le linee differenziali forniscano percorso di backflow l'uno per l'altro. La causa di questo malinteso è confusa dal fenomeno superficiale, o il meccanismo di trasmissione del segnale ad alta velocità non è abbastanza profondo. Come si può vedere dalla struttura dell'estremità ricevente nella FIG. 1-8-15, le correnti emettitori dei transistor Q3 e Q4 sono equivalenti e opposte, e la loro corrente alla giunzione annulla esattamente l'una l'altra (I1=0). Pertanto, il circuito differenziale è insensibile a proiettili simili a terra e altri segnali di rumore che possono esistere nell'alimentazione elettrica e nel piano di terra. La parte offset del piano di terra del ritorno non rappresenta un circuito differenziale non viene restituito come piano di riferimento come percorso del segnale, in realtà sull'analisi del flusso del segnale, sulla linea differenziale e sulla linea di cammino comune monoterminale è coerente, il meccanismo del segnale ad alta frequenza è sempre lungo il circuito dell'induttanza minima per riflusso, La differenza più grande sta nella linea di differenza oltre che ci sono accoppiati al terreno, c'è accoppiamento tra loro, Qualunque sia fortemente accoppiato diventa il percorso principale di backflow.
Nella progettazione del circuito PCB, l'accoppiamento tra cablaggio differenziale è generalmente piccolo, di solito rappresenta solo il 10~20% del grado di accoppiamento e la maggior parte dell'accoppiamento è a terra, quindi il percorso principale di riflusso del cablaggio differenziale esiste ancora nel piano di terra. In caso di discontinuità nel piano locale, l'accoppiamento tra percorsi differenziali fornisce il percorso principale di riflusso nella regione senza piano di riferimento, come mostrato nella FIG. 1-8-17. Sebbene l'impatto della discontinuità del piano di riferimento sul cablaggio differenziale non sia così grave come quello del cablaggio singolo ordinario, ridurrà comunque la qualità del segnale differenziale e aumenterà l'EMI, che dovrebbe essere evitato per quanto possibile. Alcuni progettisti ritengono che il piano di riferimento della linea di trasmissione differenziale possa essere rimosso per sopprimere parte del segnale di modo comune nella trasmissione differenziale, ma teoricamente questo approccio non è auspicabile. Come controllare l'impedenza? Senza fornire loop di impedenza di terra per segnale in modalità comune, la radiazione EMI è destinata ad essere causata, che fa più male che bene.
Errore 2: Mantenere una spaziatura uguale è più importante della corrispondenza della lunghezza della linea. Nel cablaggio effettivo PCB, spesso non è in grado di soddisfare i requisiti della progettazione differenziale. A causa della distribuzione di perni, fori e spazio di cablaggio e altri fattori, è necessario raggiungere lo scopo di corrispondenza della lunghezza della linea attraverso l'avvolgimento appropriato, ma il risultato è inevitabilmente parte della coppia di differenza non può essere parallela, in questo momento, come scegliere? Si può dire che la regola più importante nella progettazione del cablaggio differenziale PCB è quella di corrispondere alla lunghezza della linea e altre regole possono essere gestite in modo flessibile in base ai requisiti di progettazione e alle applicazioni pratiche.
Errore 3: pensare la linea di differenza deve contare su molto vicino. Il punto di mantenere le linee di differenza vicine tra loro non è altro che aumentare il loro accoppiamento, sia per migliorare la loro immunità al rumore che per sfruttare la polarità opposta del campo magnetico per eliminare le interferenze elettromagnetiche dal mondo esterno. Anche se questo approccio è molto favorevole nella maggior parte dei casi, non è assoluto. Se possono essere completamente schermati da interferenze esterne, allora non abbiamo più bisogno di raggiungere lo scopo di anti-interferenza e soppressione EMI attraverso un forte accoppiamento tra loro. Come garantire che il percorso differenziale abbia un buon isolamento e schermatura? Aumentare la distanza tra le linee e gli altri segnali è uno dei modi più basilari. L'energia del campo elettromagnetico diminuisce con la relazione quadrata della distanza. Generalmente, quando la distanza tra le linee è più di 4 volte la larghezza della linea, l'interferenza tra di esse è estremamente debole e può essere ignorata fondamentalmente. Inoltre, l'isolamento attraverso il piano di terra può anche giocare un buon effetto schermante, questa struttura è spesso utilizzata nella progettazione ad alta frequenza (sopra 10G) del PCB del pacchetto IC, nota come struttura CPW, in grado di garantire un rigoroso controllo differenziale dell'impedenza (2Z0).
3. Il serpente
Una linea serpentina è spesso usata in Layout. Il suo scopo principale è quello di regolare il ritardo di tempo e soddisfare i requisiti della progettazione di temporizzazione del sistema. I progettisti dovrebbero prima capire che il filo serpentino distruggerà la qualità del segnale, cambierà il ritardo di trasmissione e dovrebbe essere evitato durante il cablaggio. Tuttavia, nella progettazione pratica, per garantire un tempo sufficiente di attesa dei segnali o per ridurre lo sfasamento temporale tra lo stesso gruppo di segnali, l'avvolgimento deve essere effettuato deliberatamente. Quindi cosa fa la serpentina per trasmettere segnali? A cosa devo prestare attenzione quando cammino sulla linea? I due parametri più critici sono la lunghezza di accoppiamento parallelo (Lp) e la distanza di accoppiamento (S), come mostrato nella FIG. 1-8-21. Ovviamente, quando il segnale viene trasmesso in linea serpentina, ci sarà accoppiamento tra segmenti di linea paralleli sotto forma di modalità differenza. Più S è piccola, più Lp è grande e maggiore sarà il grado di accoppiamento. Ciò può comportare ritardi di trasmissione ridotti e una significativa riduzione della qualità del segnale dovuta al crosstalk, come descritto nel capitolo 3 per l'analisi del crosstalk in modalità comune e differenziale. Ecco alcuni suggerimenti per gli ingegneri Layout quando si tratta di serpentine:
1. Aumentare la distanza (S) del segmento di linea parallela per quanto possibile. H si riferisce alla distanza tra la linea del segnale e il piano di riferimento. In generale, si tratta di prendere una grande curva. Finché S è abbastanza grande, l'effetto di accoppiamento può essere quasi completamente evitato.
2. Ridurre la lunghezza di accoppiamento Lp. Quando il ritardo di Lp due volte si avvicina o supera il tempo di aumento del segnale, il crosstalk generato raggiungerà la saturazione.
3. Il ritardo di trasmissione del segnale causato dal cavo serpente di una striscia-line o di una micro-striscia incorporata è più piccolo di quello di una micro-striscia. Teoricamente, la linea del nastro non influisce sulla velocità di trasmissione a causa della modalità differenziale crosstalk.
4. Per le linee ad alta velocità e di segnale con requisiti rigorosi sulla tempistica, cercare di non eseguire linee Snakelike, soprattutto in piccole aree.
5. Può spesso utilizzare qualsiasi angolo della serpentina, può efficacemente ridurre l'accoppiamento tra di loro.
6. nella progettazione PCB ad alta velocità, serpentina non ha la cosiddetta capacità di filtraggio o anti-interferenza e può solo ridurre la qualità del segnale, quindi è utilizzato solo per la corrispondenza temporale e nessun altro scopo.
7. A volte l'instradamento a spirale può essere considerato per l'avvolgimento. La simulazione mostra che il suo effetto è migliore del normale routing serpentino.
