PCB 뉴스 - 차등 쌍 PCB 설계 요점

단일 신호 전송과 비교하여 차등 신호 전송은 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다.

1.교란 저항력이 강하다.왜냐하면 두 차분 흔적선 사이의 결합이 매우 좋기 때문이다.외부로부터의 소음 간섭이 있을 때, 그들은 거의 동시에 두 선로에 결합되고, 수신단은 두 신호 사이의 차이에만 관심을 가지기 때문에 외부 공통 모드 소음을 완전히 제거할 수 있다;

2. EMI를 효과적으로 억제할 수 있다.같은 이유로 두 신호의 극성이 상반되기 때문에 그들이 방사하는 전자장은 서로 상쇄할 수 있다.결합이 긴밀할수록 외부 세계로 방출되는 전자기 에너지는 적어진다;

3. 정시 위치가 정확하다.차분 신호의 스위치 변화는 두 신호의 교차점에 있기 때문에 고역치 전압과 저역치 전압에 의해 결정되는 단일 신호와 달리 공정과 온도의 영향을 덜 받기 때문에 시계열의 오차를 줄일 수 있다.또한 저폭 신호의 회로 설계에 더 적합합니다.

PCB 엔지니어의 경우 차등 신호의 이점이 실제 경로설정에서 충분히 활용되도록 보장하는 방법에 관심이 있습니다.PCB 설계를 접해본 사람들은 차분포선의 일반적인 요구, 즉"등장등거리"를 리해하게 된다.그러나 이 모든 규칙은 기계적으로 적용되는 것이 아니며, 많은 엔지니어들이 차등선 쌍의 실제 설계와 처리에 대해 깊이 분석하지 않는 것 같다.다음은 PCB 차등 신호 PCB 설계에서 몇 가지 공통점을 중점적으로 다루겠습니다.

1 등장

같은 길이는 각 회선의 신호 전송 지연을 동일하게 하여 두 차분 신호가 항상 상반된 극성을 유지하도록 하기 위한 것이다.두 전송선 사이의 어떠한 지연 차이도 일부 차분 신호가 공통 모드 신호로 변하여 신호의 질에 심각한 영향을 줄 수 있다.

등가 길이는 차동 쌍의 두 신호선의 경로설정 길이를 가능한 한 동일하게 만들기 위한 것입니다.일반적으로 같은 길이의 고속 차분 신호의 일치는 ± 10밀이 이내여야 한다.물론 이것은 더 높은 요구이다.실제 값은 신호가 맞지 않음 (편향되어 칩 매뉴얼에서 찾을 수 있음) 과 신호 전송 지연 (일반적으로 인치당 180피트) 을 허용하여 계산할 수 있습니다.

부품 레이아웃, 핀 분포 등의 이유로 직접 경로설정으로 인한 차등선은 대부분의 경우 길이가 같지 않아 수동으로 감아야 합니다.수동 권선은 일반적으로 차선 쌍의 임피던스 불연속성을 줄이기 위해 칩의 핀에서 수행됩니다.그림 1은 두 가지 일반적인 감는 방법을 보여 줍니다.

2등거리

등거리는 차선 쌍 간의 차동 임피던스의 연속성을 보장하고 반사를 줄이기 위한 것입니다.차동 임피던스는 차동 쌍을 설계하는 데 중요한 매개변수입니다.만약 그것이 연속적이지 않다면, 그것은 신호의 완전성에 영향을 줄 것이다.차분 임피던스는 두 개의 직렬된 단일 신호선의 등가 임피던스로 볼 수 있다.일반적으로 단일 신호선의 동등한 임피던스는 50이므로 일반적으로 차등 임피던스는 100으로 유지됩니다.이등가는 차선 쌍 간의 거리를 동일하게 유지하여 (병렬 경로설정) 차선 쌍의 차선 임피던스가 항상 유지되도록 하는 것입니다.

차동 임피던스는 차동 쌍의 선가중치, 선 간격, 인쇄회로기판의 스택 순서, 매체의 매전 상수 등 많은 매개변수와 관련이 있다.제조업체는 선 간격과 같은 매개변수를 공동으로 협상하고 결정합니다.특히 차동 신호가 다중 계층 PCB의 다른 계층에서 전송될 때 (특히 내부 및 외부 계층이 경로설정될 때) 미디어 미디어 개전 상수 변화로 인한 특성 임피던스 변화를 보상하기 위해 적시에 선 간격을 조정해야합니다.부등거리는 부등한 길이에 비해 신호의 완전성에 미치는 영향이 적다.동등한 길이가 동등한 거리 규칙과 충돌하는 경우 먼저 동등한 길이를 충족해야 합니다.

3차원 쌍 및 인쇄판 스태킹

PCB 보드의 스택은 신호의 결합 및 차폐와 밀접한 관련이 있습니다.차선 쌍은 서로에게 반환 경로를 제공하기 때문에 차선 신호는 접지 평면을 반환 경로로 사용할 필요가 없다는 견해가 있다.이것은 잘못된 이해이다.일반적으로 차분적선간의 결합은 아주 작으며 일반적으로 결합도의 10~20% 밖에 차지하지 못하며 더욱 많은것은 대지에 대한 결합이기에 차분궤적의 주요귀환경로는 여전히 지평면에 존재한다.PCB 설계에서 차분 신호는 적어도 하나의 접지 평면과 인접해야 하며 가장 좋은 것은 양쪽이 모두 접지 평면과 인접해야 한다.권장되는 스태킹 방법은 그림 2와 같습니다.신호의 질량은 왼쪽에서 오른쪽으로 떨어지지만 기본적인 요구를 만족시킬 수 있다.

고속 단일 회선과 마찬가지로 차분대도 참고 접지 평면에 대한 완전성을 요구한다.즉, 그림 3과 같이 차동 쌍이 지나는 경로에서 참조 지평면은 연속적이어야 하며 분할할 수 없습니다.

4 차동 쌍과 다른 신호 사이의 거리

차선 쌍과 다른 신호 사이의 거리를 제어하면 다른 신호가 차선 쌍에 대한 간섭을 효과적으로 줄이고 EMI[1]를 억제할 수 있다.우리는 전자장의 에너지가 거리의 제곱에 따라 줄어든다는 것을 안다.일반적으로 차선 쌍과 다른 신호 사이의 거리는 차선 너비의 4배 또는 차선 쌍 사이의 거리의 3배 (큰 사람을 취하는 것) 보다 크며 큰 사람을 취한다.시간의 영향은 매우 미약해서 기본적으로 무시해도 된다.공식은 다음과 같습니다.

L>4w 및 L>3d일 경우

여기서 L: 차선 쌍과 다른 신호 사이의 거리;w: 차등선의 선가중치;d: 차등 선 쌍의 선 간격입니다.

여기서 다른 신호는 다른 차등선, 단일선, 신호 평면 등을 포함한다. 동시에 차등선은 참조 평면과의 가장자리 사이의 거리도 상술한 방식으로 계산해야 한다.이렇게 하는 목적은 두 차선의 대칭성을 확보하고 공통모드 소음을 줄이는 것이다.

5 차 쌍의 끝접

차분선 쌍에 단접 저항을 증가시키는 것은 차분 전송선 저항의 일치를 보장하는 효과적인 방법이다.터미널 일치 저항의 제어는 서로 다른 논리 레벨 인터페이스를 기반으로 적합한 저항 네트워크와 부하를 병렬로 선택하여 저항 일치의 목적을 달성해야 한다.

현재 가장 많이 사용되는 차등 신호는 LVDS 및 LVPECL입니다.이 두 신호의 종료 방법은 아래에 설명되어 있습니다.

(1) LVDS 신호

LVDS는 일반적으로 수백 Mb/s 이상의 전송 속도를 가진 저진폭 차분 신호 기술이다. LVDS 신호의 드라이브는 보통 3.5mA의 전류를 가진 차분선을 구동하는 전류원으로 구성된다. 터미널 저항기는 보통 양신호와 음신호의 중간에만 연결하면 된다.

(2) LVPECL 신호

LVPECL 레벨 신호 역시 1Gb/s까지 전송할 수 있는 고속 전송을 위한 차등 신호 레벨 중 하나입니다.각 단일 채널 신호는 신호 구동 전압보다 2V 낮은 DC 전압을 가집니다.따라서 단자 일치를 적용할 때 저항은 양차선과 음차선 사이에 연결할 수 없지만 각 채널은 단일 단자 일치만 가능합니다.그림 6과 같습니다.

마이크로 전자 기술의 발전에 따라 많은 장비 PCB 제조업체들이 PC B 디자이너의 작업량을 줄이기 위해 장비 내부에 단자 매칭 저항 (칩 매뉴얼에서 찾을 수 있음) 을 만들 수 있다는 점에 유의해야합니다.이제 더 이상 종료할 수 없습니다. 그렇지 않으면 신호 품질에 영향을 줄 수 있습니다.

6 기타 주의해야 할 문제

차분 쌍의 PCB를 설계할 때는 다음과 같은 문제도 주의해야 한다. 구멍 사용과 기타 임피던스 불연속을 초래하는 요소를 최소화해야 한다.90 ° 폴리라인을 사용하지 않고 호 또는 45 ° 폴리라인으로 대체할 수 있습니다.필요한 경우 차선 쌍 사이에 서로 다른 접지 평면 격리를 사용하여 서로 간의 간섭을 방지합니다.

흔적선의 총 길이가 같을 뿐만 아니라 흔적선의 모든 구간이 같을 수 있도록 해야 한다 (예를 들어 콘센트와 같은 임피던스 불연속성).필요하지 않으면 차선에 테스트 용접판을 추가하지 마십시오.