PCB Tecnico - Diversi metodi di cablaggio PCB ad alta velocità

1. Rottura ad angolo retto

Il cablaggio ad angolo retto è generalmente una situazione che deve essere evitata nel cablaggio PCB ad alta velocità il più possibile ed è quasi diventato uno degli standard per la misurazione della qualità del cablaggio. Il cablaggio ad angolo retto cambierà la larghezza della linea di trasmissione e causerà discontinuità nell'impedenza. Infatti, non solo l'instradamento ad angolo retto, ma anche gli angoli e l'instradamento ad angolo acuto possono causare cambiamenti di impedenza.

L'influenza del percorso ad angolo retto sul segnale si riflette principalmente in tre aspetti:

Uno è che l'angolo può essere equivalente al carico capacitivo sulla linea di trasmissione, che rallenta il tempo di salita;

In secondo luogo, l'impedenza discontinua causerà la riflessione del segnale;

Il terzo è l'EMI generato dalla punta ad angolo retto.

2. Itinerario differenziale

I segnali differenziali sono utilizzati sempre più ampiamente nel cablaggio PCB ad alta velocità. I segnali più critici nei circuiti sono spesso progettati con una struttura differenziale. I segnali differenziali sono due segnali equivalenti e invertiti inviati dall'estremità motrice, e l'estremità ricevente confronta questo La differenza tra le due tensioni viene utilizzata per determinare se lo stato logico è "0" o "1". La coppia di tracce che trasportano segnali differenziali sono chiamate tracce differenziali. Rispetto al routing del segnale singolo ordinario, il vantaggio più evidente del segnale differenziale è la sua forte capacità anti-interferenza, soppressione efficace dell'EMI e posizionamento preciso della temporizzazione.

Per gli ingegneri PCB, la preoccupazione più grande è come garantire che questi vantaggi del cablaggio differenziale possano essere pienamente utilizzati nel cablaggio reale. Forse chiunque sia stato in contatto con Layout capirà i requisiti generali del cablaggio differenziale, cioè "uguale lunghezza e uguale distanza". La lunghezza uguale è quella di garantire che i due segnali differenziali mantengano sempre polarità opposte e riducano la componente del modo comune; la distanza uguale è principalmente per garantire che le impedenze differenziali dei due siano coerenti e ridurre i riflessi. "Il più vicino possibile" è a volte uno dei requisiti del cablaggio differenziale, ma tutte queste regole non sono utilizzate per applicare meccanicamente, e molti ingegneri sembrano ancora non capire l'essenza della trasmissione del segnale differenziale ad alta velocità. Quanto segue si concentra su diversi malintesi comuni nella progettazione del segnale differenziale PCB Design.

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.

Misunderstanding 2: Si ritiene che mantenere la spaziatura uguale sia più importante che abbinare la lunghezza della linea. La regola più importante nella progettazione delle tracce differenziali PCB è la lunghezza della linea corrispondente. Altre regole possono essere gestite in modo flessibile in base ai requisiti di progettazione e alle applicazioni reali.

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. Se siamo in grado di garantire che siano completamente schermati dalle interferenze esterne, allora non abbiamo più bisogno di raggiungere lo scopo di anti-interferenza e sopprimere l'EMI attraverso un forte accoppiamento tra loro. Aumentare la distanza da altre tracce di segnale è uno dei modi più basilari.

Cablaggio PCB ad alta velocità

3. Serpentine line

Snake line è un tipo di metodo di routing spesso utilizzato in Layout. Il suo scopo principale è quello di regolare il ritardo per soddisfare i requisiti di progettazione della temporizzazione del sistema. Il progettista deve prima avere questa comprensione: la linea serpentina distruggerà la qualità del segnale, cambierà il ritardo di trasmissione e cercherà di evitare di usarlo durante il cablaggio. Tuttavia, nella progettazione effettiva, al fine di garantire che il segnale abbia abbastanza tempo di attesa, o per ridurre l'offset di tempo tra lo stesso gruppo di segnali, è spesso necessario avvolgere deliberatamente il filo. Quando un segnale viene trasmesso su una traccia serpentina, i segmenti di linea parallela saranno accoppiati in modo differenziale. Più piccola è la S e maggiore è la Lp, maggiore è il grado di accoppiamento. Ciò può comportare una riduzione del ritardo di trasmissione e una significativa riduzione della qualità del segnale dovuta al crosstalk.

Di seguito sono riportati alcuni suggerimenti per gli ingegneri Layout quando si tratta di linee serpentine:

1. Cercare di aumentare la distanza (S) dei segmenti di linea parallela, almeno maggiore di 3H, H si riferisce alla distanza dalla traccia del segnale al piano di riferimento. In termini profani, si tratta di andare intorno a una grande curva. Finché S è abbastanza grande, l'effetto di accoppiamento reciproco può essere quasi completamente evitato.

2. Ridurre la lunghezza di accoppiamento Lp. Quando il doppio ritardo Lp si avvicina o supera il tempo di aumento del segnale, il crosstalk generato raggiungerà la saturazione.

3. Il ritardo di trasmissione del segnale causato dalla linea serpentina della striscia o della microstriscia incorporata è inferiore a quello della microstriscia. Teoricamente, la stripline non influenzerà la velocità di trasmissione a causa della modalità differenziale crosstalk. 4. per le linee di segnale ad alta velocità e quelle con requisiti di temporizzazione rigorosi, cercare di non utilizzare linee serpentine, soprattutto non linee di avvolgimento in una piccola area.

5. È spesso possibile utilizzare tracce serpentine a qualsiasi angolo, come la struttura C nella figura 1-8-20, che può efficacemente ridurre l'accoppiamento reciproco.

6. nel cablaggio PCB ad alta velocità, la linea serpentina non ha la cosiddetta capacità di filtraggio o anti-interferenza e può solo ridurre la qualità del segnale, quindi è utilizzata solo per la corrispondenza temporale e non ha altro scopo.

7. A volte si può considerare il metodo di routing a spirale per l'avvolgimento.