정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
현대 전자 설계에서 PCB 설계는 매우 중요하며 버스는 다양한 장치 간 통신의 핵심 채널로서 PCB 설계의 성능과 효율성을 위한 기반을 제공합니다.이 문서에서는 고속 PCB 설계에서 병렬 및 직렬 버스의 특징, 장단점 및 응용 시나리오를 깊이 연구하여 설계 엔지니어가 적절한 버스 유형을 더 잘 이해하고 선택할 수 있도록 도와줍니다.
버스는 두 개 이상의 디바이스 간에 통신하는 공유 물리적 경로, 신호선의 집합 및 여러 구성 요소 간에 정보를 전송하는 데 사용되는 공통 링크입니다.운영 모드에 따라 버스에는 병렬 버스와 직렬 버스의 두 가지 유형이 있습니다.
병렬 버스는 여러 데이터를 동시에 전송할 수 있도록 설계되었습니다.이 버스 구조는 동시에 달리는 여러 대의 차량을 수용할 수 있는 넓은 도로와 유사하며, 일반적으로 데이터 전송 요구 사항이 더 높은 경우에 사용됩니다.병렬 버스의 장점은 여러 신호를 동시에 전송할 수 있기 때문에 데이터 전송 속도가 빠르다는 것이다.그러나 데이터 전송 속도가 높아짐에 따라 신호 무결성과 간섭 문제도 발생한다. 병렬 버스 연결은 더 많은 신호선이 필요하기 때문에 설계의 복잡성이 증가한다. 고주파 조작에서 신호 간의 간섭과 지연 문제는 무시할 수 없다.
병렬 버스와 달리 직렬 버스는 비트 순서에 따라 데이터를 하나씩 전송합니다.직렬 신호는 일반적으로 적은 신호선을 사용하므로 경로설정이 더 간단하고 명확합니다.직렬 버스는 데이터 전송에 하나 이상의 와이어만 필요하기 때문에 PCB에서 차지하는 공간을 줄이고 최종 품목의 복잡성을 줄이는 데 특히 중요합니다.
직렬 버스는 일반적으로 간섭에 더 강하다. 특히 차분 신호를 사용하는 상황에서 각 쌍의 차분선은 양극과 음극으로 구성되어 신호의 완전성을 높인다.직렬 버스는 단위 시간당 전송되는 비트 수가 적지만 더 높은 전파 속도를 사용하여 더 높은 데이터 속도를 달성할 수 있습니다.
병렬 버스는 고대역폭 및 짧은 대기 시간이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.일반적인 애플리케이션으로는 컴퓨터 내 데이터 전송 및 그래픽 카드와 같은 고성능 주변 장치 연결이 포함됩니다.병렬 버스는 여러 데이터를 동시에 전송할 수 있으므로 많은 양의 데이터를 처리할 때 상당한 이점을 제공합니다.예를 들어, PCI 및 PCIe와 같은 기존 컴퓨터 버스는 빠른 데이터 전송을 위해 병렬성을 사용합니다.그러나 높은 작동 빈도에서 병렬 신호선 사이에 심각한 간섭이 발생할 수 있으므로 설계자는 병렬 버스를 사용할 때 신호 무결성 유지 관리 및 간섭 관리를 고려해야 합니다.적절한 케이블 연결 및 신호 조절 기술은 이러한 문제의 영향을 효과적으로 줄일 수 있습니다.
직렬 버스는 병렬 버스보다 장거리 데이터 전송과 대규모 데이터 교환에서 더 잘 작동합니다.직렬 버스는 배선이 간단하고 비용이 저렴하여 현대 통신의 주류 선택 중 하나입니다.애플리케이션에는 I2C, SPI 및 USB와 같은 다양한 인터페이스 표준이 포함되며 센서, 마이크로컨트롤러 및 기타 주변 장치 간의 연결에 널리 사용됩니다.직렬 버스의 설계는 전자기 간섭이 심한 환경에 적합하도록 간섭에 대한 저항성 면에서 이점을 제공합니다.예를 들어, CAN 버스는 자동차 및 산업 응용 프로그램에서 일반적으로 사용되는 직렬 통신 프로토콜이며, 강력한 오류 감지 및 중복 메커니즘으로 복잡한 환경에서 신뢰할 수 있는 데이터 전송을 보장합니다.
한 번에 하나의 데이터만 전송할 수 있는 좁은 도로처럼 한 대의 차량만 그 위를 다닐 수 있도록 했다. 데이터는 긴 데이터 문자열처럼 보일 정도로 하나씩 전송해야 하기 때문에'직렬'이라고 불린다.
병렬 전송의 가장 좋은 예는 메모리 칩 DDR입니다.D0-D7 데이터 케이블과 DQS 및 DQM 세트가 있습니다.이 회선은 함께 전송된다.어느 비트에 오류가 있어도 데이터가 제대로 전송되지 않습니다.재전송만 하다.따라서 데이터 케이블의 각 케이블은 길이가 같아야 하며 여러 번 감아야 합니다.
직렬 데이터가 다릅니다.데이터는 하나씩 전송되고 비트 간에는 연결이 없습니다.이 비트에 오류가 없습니다. 다음 비트를 전송할 수 없습니다.병렬 데이터는 오류가 발생하여 전체 데이터 세트가 작동하지 않는 일련의 데이터입니다.
PCB 케이블 연결 요구 사항
병렬 모선 연결 요구 사항:
(1) 버스는 내부적으로 경로설정하는 것이 좋으며 버스와 다른 경로설정 사이의 거리는 가능한 한 늘려야 합니다.
(2) 특수한 요구를 제외하고 단선설계저항은 50옴을 보장하고 차분설계저항은 100옴을 보장한다.
(3) 동일한 버스 세트가 동일한 경로설정 길이를 유지하고 시계선과 일정한 타이밍 관계를 따르는 것이 좋으며, 타이밍 분석의 강력한 결과를 참조하여 경로설정 길이를 제어하는 것이 좋습니다.
(4) 가능한 한 이 버스의 I/O 전원 또는 GND 참조 평면에 접근하여 참조 평면의 무결성을 보장하는 것이 좋습니다.
(5) 상승 시간이 1ns 미만인 버스는 완전한 참조 평면이 필요하며 파티션을 통과할 수 없습니다.
(6) 낮은 주소 버스는 시계 경로설정 요구 사항을 참조하는 것이 좋습니다.
(7) 뱀형 권선 간격은 선폭의 3배보다 작아서는 안 된다.
고속 PCB 직렬 버스 경로설정 요구 사항
100Mbps 이상의 주파수를 갖는 직렬 버스의 경우 병렬 버스의 일반 직렬 제어 및 경로설정 규칙을 따르는 것 외에도 경로설정 설계에서 몇 가지 추가 요구 사항을 고려해야 합니다.
(1) 고속 PCB 직렬 버스는 케이블 손실을 고려하여 선가중치와 선가중치를 결정해야 합니다.
(2) 정상적인 상황에서 선의 너비가 5mil 이상이어야 하며, 접선은 가능한 한 짧아야 한다.
(3) 고속 직렬 버스는 패킹 구멍을 제외하고는 구멍을 뚫거나 교체할 수 없습니다.
(4) 직렬 버스에서 언급된 핀을 삽입하는 속도가 3.125Gbps보다 높을 경우 용접 방지 디스크를 최적화하여 불연속 임피던스로 인한 비방사능 영향을 줄여야 한다.
(5) 고속 직렬 버스 경로설정 레이어를 교체할 때 통공 단절선이 가장 작은 경로설정 레이어를 선택하는 것이 좋습니다.커넥터 신호의 경우 경로설정 공간이 제한된 경우 짧은 구멍 짧은 탄젠트가 있는 경로설정 레이어가 송신 포트에 우선적으로 지정됩니다.
(6) 속도가 3.125Gbps 이상일 경우 신호 통과 구멍 옆에 접지 구멍을 뚫고, AC 결합 콘덴서도 용접판을 방지하기 위해 특수 처리를 하는 것이 좋습니다.
(7) 역드릴링을 통해 고속 신호 구멍을 처리한다면 흐름 병목 현상이 좁아진 후 전원 접지 평면의 전류 용량 감소와 필터 루프 감지 증가의 영향을 고려할 필요가 있다.
(8) 고속 신호는 평면층의 분할선을 피하고 신호선 가장자리와 분할선 가장자리 사이의 수평 거리는 3W로 보장한다.
(9) 양방향 고속 신호는 교차하거나 라우팅해서는 안 된다.
