PCB技術 - 回路基板におけるPCB配線の利点

非常に近接した配線を有する差動信号対もまた、互いに密に結合される. この相互結合はEMI放射を減少させる. イン PCBレイアウト, 差動信号線の主な欠点は、PCBの面積を増加させることである. 回路設計プロセスにおいて差動信号線ルーティングのレイアウト戦略を採用した回路を紹介した。.

我々が知っているように、信号は信号線に沿ってまたはPCBラインの下で伝送する特性を有する。シングルエンドモードの配線戦略に精通していないかもしれないが、シングルエンドという用語は、差動モードおよびコモンモード信号伝送方法からの信号のこの伝送特性を区別する。今後、後者の2つの信号伝送方法は、通常、より複雑である。

差動モードとコモンモード

差動モード信号は、一対の信号線を介して伝送される。つの信号ラインは、我々が通常理解する信号を送信します他方の信号線は、等しい値であるが、反対方向（少なくとも理論上）の信号を伝送する。差動およびシングルエンドモードは、すべての信号がループを持っているので、最初に表示されるとき、あまり異なりません。

シングルエンドモードの信号は、通常、ゼロ電圧回路（または接地と呼ばれる）を介して返される。差動信号の各信号は、接地回路を介して返さなければならない。各々の信号対が実際に等しくて、逆にされるので、リターン回路は単に互いを外へキャンセルするので、ゼロ電圧または接地回路上の差動信号のリターンコンポーネントがない。

コモンモードは、信号が（差動）信号線対の2つの信号線に現れるか、またはシングルエンド信号ラインとグラウンドに同時に現れることを意味する。この概念の理解は直感的ではない。なぜなら、そのような信号の生成方法を想像するのは難しいからである。これは主にコモンモード信号を生成しないためである。大部分のコモンモード信号は、仮定条件に従って回路において、生成されるノイズ信号であるかまたは隣接してまたは外部信号源によって、結合した。コモンモード信号は、ほとんど常に「有害」であり、多くの設計ルールは、コモンモード信号が現れるのを防ぐように設計されている。

差動信号線のルーティング

通常、差動信号も高速信号であるので、伝送線路1などの信号線を設計する場合には、通常、差動信号のルーティングに高速設計ルールが適用される。これは、信号線の特性インピーダンスが信号線に沿って連続的かつ一定になるように、信号線の配線を慎重に設計しなければならないことを意味する。

差動ペアのレイアウトとルーティングプロセスでは、差動対の2つのPCBラインが全く同じであることを望みます。これは、実際の用途において、差動対のPCBラインが正確に同じインピーダンスを有し、配線の長さが全く同じであることを保証するために最大の努力をするべきである。差動PCBラインは通常ペアでルーティングされ、それらの間の距離はライン対方向に沿った任意の位置で一定に保たれる。通常の状況下では、差動対の配置とルーティングは常にできるだけ近い。

イン PCB設計, 差動信号の利点

シングルエンドシグナルは常に「参照」レベルの何らかの種類を参照します。この「基準」レベルは、正電圧または接地電圧、デバイスの閾値電圧、または他のどこか他の信号であってもよい。一方、差動信号は、差動対の他方側を常に参照する。言い換えると、1つの信号線（＋信号）上の電圧が他の信号線（−信号）上の電圧より高い場合、論理状態を得ることができるそして、前者が後者より低いならば、我々はもう一つの論理状態を得ることができます。

差動信号には以下の利点がある。タイミングは、制御信号線対の交点が基準レベルに対する制御信号の絶対電圧値より単純であるので、正確に定められる。また、差動対の等長配線を正確に実現する必要がある。信号が差動対の他方の端に同時に到達することができない場合、ソースが提供するいかなるタイミング制御も、大いに妥協される。また、差動回線の遠端の信号が厳密な意味では等しくなくなるが、コモンモードノイズが発生し、信号のタイミングやEMIに問題が生じる。差動信号は、自身以外の信号を参照しないので、信号交差点のタイミングをより厳密に制御することができるので、差動回路は通常、従来のシングルエンド信号回路よりも高速で動作することができる。

差動回路の動作は、2つの信号線（信号が等しいが反対側）の信号間の差に依存するので、周囲のノイズと比較して、得られる信号は、任意のシングルエンド信号のサイズの2倍である。したがって、他の全ての条件の下では、差動信号は常に高い信号対雑音比を有し、したがって、より高い性能を提供する。

差動回路は、差動対上の信号レベル間の差に非常に敏感である。しかし、いくつかの他の参照（特にグラウンド）と比較して、それらは差動線上の絶対電圧値に敏感ではない。比較的に言えば、差動回路は、グラウンド・バウンスや他のノイズ信号のような問題には敏感ではない。つの信号線。

差動信号はまた、信号間のEMIおよびクロストーク結合に一定の免疫を有する。一対の差動信号対の配線が非常にコンパクトである場合、任意の外部結合ノイズは、対の各信号線に同じ程度に結合される。したがって、結合されたノイズは「コモンモード」ノイズとなり、差動信号回路はこの信号に完全な耐性を有する。ワイヤ対がツイストペアのようにツイストされると、信号線は結合されたノイズに対してより免疫的になる。PCB上の差動信号を簡単にツイストすることは不可能であるので、実際の応用において可能な限り近接して配線を置くことは非常によい方法である。

互いに非常に近接して発送される差動信号対もまた、互いに密に結合される. この相互結合はEMI放出を減少させる, 特にシングルエンド PCB信号 ライン. 差動信号における各信号線の外部放射は、大きさが同じであるが、方向が反対であることが想像できる, それで、彼らは相殺するでしょう, ツイストペアの信号と同じように. より近くの差動信号は、発送される, それらの間の結合はより強い, 外部EMI放射線が小さいほど.

差動回路の主な欠点は、PCBラインの追加である。したがって、差動信号の利点がアプリケーションプロセスで使用できない場合、PCB領域を増加させる価値はない。しかし、設計された回路の性能に大きな改善がある場合、増加した配線領域に支払われる価格はそれの価値がある。