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Con la miniaturizzazione continua, la precisione e l'alta velocità dei prodotti elettronici, la progettazione PCB non solo deve completare il collegamento del circuito di vari componenti, ma anche considerare le varie sfide portate dall'alta velocità e dall'alta densità. Attualmente, la progettazione PCB ad alta velocità è diventata sempre più un'abilità di progettazione che i professionisti dell'intera industria della progettazione PCB devono padroneggiare.
Linea di trasmissione
La definizione di una linea di trasmissione è una linea di segnale con ritorno del segnale (composta da due fili di una certa lunghezza, uno è il percorso di propagazione del segnale e l'altro è il percorso di ritorno del segnale), la linea di trasmissione più comune è anche la traccia sulla scheda PCB.
I due tipi più comuni di linee di trasmissione nella progettazione digitale sono microstrip e stripline.
Le linee di microstrip di solito si riferiscono alle tracce sullo strato esterno del PCB e c'è solo un piano di riferimento. Esistono due tipi di linee microtrip: sepolte o non sepolte. La linea di microtrip sepolta (a volte chiamata sommersa) incorpora semplicemente una linea di trasmissione in un dielettrico, ma ha ancora un solo piano di riferimento.
Stripline si riferisce alla traccia dello strato interno tra due piani di riferimento.
Schema di una tipica linea di trasmissione PCB
Nota: nella progettazione PCB ad alta velocità, se si tratta di un PCB a 4 strati o più, provare a utilizzare la linea di striscia, il che significa che la linea di segnale ad alta velocità dovrebbe essere instradata allo strato interno, che può ridurre EMI, EMC e migliorare la capacità anti-interferenza.
Ritardo
Ritardo significa che il segnale viene trasmesso a una velocità limitata sui fili del PCB e il segnale viene inviato dall'estremità di invio all'estremità di ricezione, durante il quale c'è un ritardo di trasmissione. Il ritardo del segnale influenzerà la tempistica del sistema e il ritardo di trasmissione dipende principalmente dalla lunghezza del filo e dalla costante dielettrica del mezzo intorno al filo.
Nei sistemi digitali ad alta velocità, la lunghezza della linea di trasmissione del segnale è il fattore più diretto che influenza la differenza di fase dell'impulso dell'orologio. La differenza di fase dell'impulso dell'orologio si riferisce ai due segnali dell'orologio che vengono generati contemporaneamente e l'ora in cui arrivano all'estremità ricevente non è sincronizzata.
La differenza di fase dell'impulso dell'orologio riduce la prevedibilità dell'arrivo del bordo del segnale. Se la differenza di fase dell'impulso dell'orologio è troppo grande, verrà generato un segnale di errore all'estremità ricevente. Come mostrato nella figura seguente, il ritardo della linea di trasmissione è diventato una parte importante del ciclo dell'impulso dell'orologio.
Bus seriale/bus parallelo
I segnali ad alta velocità sono comuni in vari bus seriali e bus paralleli. Solo quando sai cos'è l'autobus e quanto veloce funziona puoi iniziare il cablaggio.
Cos'è un bus seriale? Cos'è un bus parallelo? Si può ottenere un'idea approssimativa dal significato letterale. Serial significa che i dati vengono inviati bit per bit, e parallelamente significa che i dati vengono inviati in gruppi.
Il miglior esempio di trasmissione parallela è il chip di memoria DDR. Ha un insieme di linee dati D0-D7, più DQS, DQM. Questo insieme di linee viene trasmesso insieme. Non importa quale bit abbia un errore, i dati non saranno trasmessi correttamente. Solo ritrasmissione.
I dati paralleli vengono trasmessi insieme in gruppi e ogni bit deve essere trasmesso insieme. Non si può dire che un po' può essere un po' tardi. Pertanto, un gruppo di linee deve essere di uguale lunghezza quando il cablaggio PCB .
I dati seriali sono diversi. I dati vengono trasmessi bit per bit e non c'è connessione tra bit. Tuttavia, anche se i dati seriali vengono trasmessi uno ad uno, non è necessario essere uguali in lunghezza, ma non è una singola riga. Le linee ad alta velocità sono generalmente linee differenziali, cioè una positiva e una negativa due linee. Questo è per migliorare le prestazioni anti-interferenza.
