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Notizie PCB - fraintendimenti comuni nella progettazione del segnale differenziale PCB.

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Notizie PCB - fraintendimenti comuni nella progettazione del segnale differenziale PCB.

fraintendimenti comuni nella progettazione del segnale differenziale PCB.

2021-11-09
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Author:Kavie

Miscomprensione 1: Si ritiene che il segnale differenziale non abbia bisogno di un piano di terra come percorso di ritorno, o che le tracce differenziali forniscano un percorso di ritorno l'uno per l'altro. La ragione di questo malinteso è che sono confusi da fenomeni superficiali, o il meccanismo di trasmissione del segnale ad alta velocità non è abbastanza profondo. Dalla struttura dell'estremità ricevente nella Figura 1-8-15, si può vedere che le correnti emettitori dei transistor Q3 e Q4 sono uguali e opposte, e le loro correnti a terra si annullano esattamente a vicenda (I1=0), quindi il circuito differenziale è rimbalzi simili e altri segnali di rumore che possono esistere sui piani di potenza e terra sono insensibili. La cancellazione parziale del ritorno del piano di terra non significa che il circuito differenziale non utilizzi il piano di riferimento come percorso di ritorno del segnale. Infatti, nell'analisi del ritorno del segnale, il meccanismo del cablaggio differenziale e del cablaggio monoterminale ordinario è lo stesso, cioè i segnali ad alta frequenza sono sempre Reflow lungo il ciclo con la più piccola induttanza, la differenza più grande è che oltre all'accoppiamento a terra, la linea differenziale ha anche accoppiamento reciproco. Quale tipo di accoppiamento è forte, quale diventa il percorso principale di ritorno. La figura 1-8-16 è un diagramma schematico della distribuzione del campo geomagnetico dei segnali monoterminali e dei segnali differenziali.

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Nella progettazione del circuito PCB, l'accoppiamento tra tracce differenziali è generalmente piccolo, spesso rappresenta solo il 10-20% del grado di accoppiamento e di più è l'accoppiamento al suolo, quindi il percorso principale di ritorno della traccia differenziale esiste ancora sul piano di terra. Quando il piano di terra è discontinuo, l'accoppiamento tra le tracce differenziali fornirà il percorso principale di ritorno nell'area senza piano di riferimento, come mostrato nella figura 1-8-17. Anche se l'influenza della discontinuità del piano di riferimento sulla traccia differenziale non è così grave come quella della traccia singola ordinaria, ridurrà comunque la qualità del segnale differenziale e aumenterà l'EMI, che dovrebbe essere evitato il più possibile. Alcuni progettisti ritengono che il piano di riferimento sotto la traccia differenziale possa essere rimosso per sopprimere alcuni segnali di modo comune nella trasmissione differenziale. Tuttavia, questo approccio non è auspicabile in teoria. Come controllare l'impedenza? Non fornire un loop di impedenza di terra per il segnale in modalità comune causerà inevitabilmente radiazioni EMI. Questo approccio fa più male che bene. Misunderstanding 2: Si ritiene che mantenere la spaziatura uguale sia più importante che abbinare la lunghezza della linea. Nel layout reale del PCB, spesso non è possibile soddisfare i requisiti della progettazione differenziale allo stesso tempo. A causa dell'esistenza di distribuzione del perno, vias e spazio di cablaggio, lo scopo della corrispondenza della lunghezza della linea deve essere raggiunto attraverso un corretto avvolgimento, ma il risultato deve essere che alcune aree della coppia differenziale non possono essere parallele. Cosa dovremmo fare in questo momento? Quale scelta? Prima di trarre conclusioni, diamo un'occhiata ai seguenti risultati di simulazione.

Dai risultati della simulazione di cui sopra, le forme d'onda dello Schema 1 e dello Schema 2 sono quasi coincidenti, vale a dire, l'impatto causato dalla spaziatura disuguale è minimo. In confronto, il disallineamento della lunghezza della linea ha un impatto molto maggiore sulla tempistica. (Schema 3). Dall'analisi teorica, anche se la spaziatura incoerente causerà il cambiamento dell'impedenza differenziale, poiché l'accoppiamento tra la coppia differenziale stessa non è significativo, anche l'intervallo di variazione dell'impedenza è molto piccolo, solitamente entro il 10%, che è equivalente a un solo passaggio. La riflessione causata dal foro non avrà un impatto significativo sulla trasmissione del segnale. Una volta che la lunghezza della linea non corrisponde, oltre all'offset di temporizzazione, vengono introdotti nel segnale differenziale componenti di modalità comune, che riduce la qualità del segnale e aumenta l'EMI. Si può dire che la regola più importante nella progettazione delle tracce differenziali PCB è la lunghezza della linea corrispondente e altre regole possono essere gestite in modo flessibile in base ai requisiti di progettazione e alle applicazioni effettive. Misunderstanding 3: Pensate che il cablaggio differenziale deve essere molto vicino. Mantenere vicine le tracce differenziali non è altro che migliorare il loro accoppiamento, che può non solo migliorare l'immunità al rumore, ma anche fare pieno uso della polarità opposta del campo magnetico per compensare le interferenze elettromagnetiche al mondo esterno. Anche se questo approccio è molto vantaggioso nella maggior parte dei casi, non è assoluto. Se siamo in grado di garantire che siano completamente schermati da interferenze esterne, allora non abbiamo bisogno di utilizzare un forte accoppiamento per ottenere anti-interferenza. E lo scopo di sopprimere l'IME. Come possiamo garantire un buon isolamento e schermatura delle tracce differenziali? Aumentare la spaziatura con altre tracce di segnale è uno dei modi più basilari. L'energia del campo elettromagnetico diminuisce con il quadrato della distanza. Generalmente, quando la distanza tra le linee supera 4 volte la larghezza della linea, l'interferenza tra di loro è estremamente debole. Può essere ignorato. Inoltre, l'isolamento dal piano di terra può anche giocare un buon effetto schermante. Questa struttura è spesso utilizzata nella progettazione del PCB del pacchetto IC ad alta frequenza (sopra 10G). È chiamato una struttura CPW, che può garantire una severa impedenza differenziale. Controllo (2Z0). Le tracce differenziali possono anche funzionare in diversi livelli di segnale, ma questo metodo generalmente non è raccomandato, perché le differenze di impedenza e vias prodotte da diversi strati distruggeranno l'effetto della trasmissione in modo differenziale e introdurranno rumore in modo comune. Inoltre, se i due strati adiacenti non sono strettamente accoppiati, ridurrà la capacità della traccia differenziale di resistere al rumore, ma se è possibile mantenere una distanza adeguata dalle tracce circostanti, il crosstalk non è un problema. Alle frequenze generali (al di sotto di GHz), l'IME non sarà un problema serio. Gli esperimenti hanno dimostrato che l'attenuazione dell'energia irradiata ad una distanza di 500 mil dalla traccia differenziale ha raggiunto 60dB ad una distanza di 3 metri, che è sufficiente per soddisfare lo standard di radiazione elettromagnetica FCC, quindi il progettista non deve preoccuparsi troppo dell'incompatibilità elettromagnetica causata dall'insufficiente accoppiamento differenziale della linea.

Quanto sopra è un'introduzione a malintesi comuni nella progettazione del segnale differenziale PCB. Ipcb è fornito anche ai produttori di PCB e alla tecnologia di produzione PCB.