Teknik PCB - Keuntungan kabel PCB dalam papan sirkuit

Pasangan isyarat berbeza dengan kawat yang sangat dekat juga akan dipasang ketat satu sama lain. Perhubungan ini akan mengurangi emisi EMI. Dalam bentangan PCB, kelemahan utama garis isyarat berbeza ialah bahawa mereka meningkatkan kawasan PCB. Artikel ini memperkenalkan litar Strategi bentangan laluan garis isyarat berbeza diterima dalam proses reka papan.

Seperti yang kita semua tahu, isyarat mempunyai karakteristik penghantaran sepanjang garis isyarat atau di bawah garis PCB. Walaupun kita mungkin tidak biasa dengan strategi wayar mod satu-akhir, terma satu-akhir membedakan karakteristik transmisi ini bagi isyarat dari mod perbezaan dan kaedah transmisi isyarat mod umum. Dalam masa depan, dua kaedah penghantaran isyarat terakhir biasanya lebih rumit.

Mod berbeza dan umum

isyarat mod berbeza dihantar melalui sepasang garis isyarat. Satu garis isyarat menghantar isyarat yang biasanya kita faham; garis isyarat lain menghantar isyarat nilai yang sama tetapi arah bertentangan (sekurang-kurangnya dalam teori). Mod berbeza dan satu-akhir tidak berbeza apabila ia muncul pertama kali, kerana semua isyarat mempunyai gelung.

Isyarat dalam mod satu-akhir biasanya dikembalikan melalui sirkuit-voltaj sifar (atau dipanggil tanah). Setiap isyarat dalam isyarat perbezaan mesti dikembalikan melalui sirkuit tanah. Oleh kerana setiap pasangan isyarat sebenarnya sama dan terbalik, sirkuit kembalian hanya membatalkan satu sama lain keluar, jadi tidak akan ada komponen kembalian isyarat perbezaan pada voltaj sifar atau sirkuit tanah.

Mod umum bermakna isyarat muncul pada dua garis isyarat pasangan garis isyarat (berbeza), atau muncul pada garis isyarat satu-hujung dan tanah pada masa yang sama. Pemahaman konsep ini tidak intuitif, kerana ia sukar untuk membayangkan bagaimana untuk menghasilkan isyarat seperti itu. Ini terutama kerana kita biasanya tidak menghasilkan isyarat mod biasa. Kebanyakan isyarat-mod biasa adalah isyarat bunyi yang dijana dalam sirkuit mengikut keadaan hipotetik atau dipasang oleh sumber isyarat sebelah atau luar. Isyarat mod umum hampir sentiasa "berbahaya", dan banyak peraturan desain direka untuk mencegah isyarat mod umum muncul.

Penghalaan garis isyarat berbeza

Biasanya (dengan beberapa pengecualian) isyarat perbezaan juga isyarat kelajuan tinggi, jadi peraturan desain kelajuan tinggi biasanya berlaku pada pengejaran isyarat perbezaan, terutama bila merancang garis isyarat seperti garis penghantaran 1. Ini bermakna bahawa kita mesti merancang dengan hati-hati kawat garis isyarat untuk memastikan bahawa pengendalian karakteristik garis isyarat adalah terus menerus dan konstan sepanjang garis isyarat.

Dalam proses bentangan dan laluan pasangan perbezaan, kami harap dua garis PCB dalam pasangan perbezaan sama. Ini bermakna bahawa dalam aplikasi praktik, usaha terbesar perlu dibuat untuk memastikan bahawa baris PCB dalam pasangan perbezaan mempunyai persis impedance yang sama dan panjang kawat adalah persis sama. Garis PCB berbeza biasanya dijalurkan dalam pasangan, dan jarak diantaranya tetap pada mana-mana kedudukan sepanjang arah pasangan garis. Dalam keadaan biasa, kedudukan dan laluan pasangan perbezaan sentiasa hampir mungkin.

Dalam rancangan PCB, keuntungan isyarat perbezaan

Isyarat berakhir tunggal sentiasa merujuk kepada beberapa jenis tahap "rujukan". Aras "rujukan" ini mungkin adalah tenaga positif atau tenaga tanah, tenaga ambang peranti, atau isyarat lain di tempat lain. Di sisi lain, isyarat perbezaan sentiasa rujuk ke sisi lain pasangan perbezaan. Dengan kata lain, jika tenaga pada satu garis isyarat (+ isyarat) lebih tinggi daripada tenaga pada garis isyarat (- isyarat), maka kita boleh mendapatkan keadaan logik; dan jika yang pertama lebih rendah daripada yang terakhir, maka kita boleh mendapatkan keadaan logik lain, lihat Figur 1.

Isyarat berbeza mempunyai keuntungan berikut: 1. Masa ditentukan dengan tepat, kerana persimpangan pasangan garis isyarat kawalan lebih mudah daripada nilai tekanan mutlak isyarat kawalan relatif dengan aras rujukan. Ini juga salah satu sebab kenapa perlu menyadari dengan tepat kawat panjang sama pasangan perbezaan. Jika isyarat tidak dapat mencapai hujung lain pasangan perbezaan pada masa yang sama, maka mana-mana kawalan masa yang sumber boleh menyediakan akan sangat terkompromi. Selain itu, jika isyarat di hujung jauh garis perbezaan tidak sama dalam arti ketat tetapi terbalik, bunyi mod umum akan muncul, yang akan menyebabkan masalah dalam masa isyarat dan EMI. 2. Oleh kerana isyarat perbezaan tidak merujuk kepada mana-mana isyarat selain dari mereka sendiri, dan boleh lebih ketat mengawal masa titik penyesuaian isyarat, sirkuit perbezaan biasanya boleh bekerja pada kelajuan yang lebih tinggi daripada sirkuit isyarat konvensional satu-akhir.

Oleh kerana operasi sirkuit perbezaan bergantung pada perbezaan antara isyarat pada dua garis isyarat (isyarat mereka sama tetapi bertentangan), dibandingkan dengan bunyi sekeliling, isyarat yang diperoleh adalah dua kali ganda saiz mana-mana isyarat satu-akhir. Oleh itu, dalam semua syarat lain adalah sama, isyarat perbezaan sentiasa mempunyai nisbah isyarat-bunyi yang lebih tinggi dan demikian menyediakan prestasi yang lebih tinggi.

Sirkuit perbezaan sangat sensitif kepada perbezaan antara aras isyarat pada pasangan perbezaan. Tetapi dibandingkan dengan beberapa rujukan lain (terutama tanah), ia tidak sensitif kepada nilai tekanan mutlak pada garis perbezaan. Secara relatif, litar perbezaan tidak sensitif kepada masalah seperti lompatan tanah dan isyarat bunyi lain yang mungkin wujud di atas pesawat kuasa dan tanah, sementara untuk isyarat-mod umum, mereka akan muncul tepat dalam setiap kes. Satu garis isyarat.

Isyarat berbeza juga mempunyai kekebalan tertentu terhadap EMI dan hubungan salib antara isyarat. Jika kabel sepasang pasangan isyarat berbeza sangat kompat, mana-mana bunyi yang dipasang secara luar akan dipasang ke setiap garis isyarat dalam pasangan ke aras yang sama. Oleh itu, bunyi terhubung menjadi bunyi "mod biasa", dan sirkuit isyarat berbeza mempunyai kekebalan sempurna terhadap isyarat ini. Jika pasangan wayar diputar bersama-sama (seperti pasangan diputar), wayar isyarat akan lebih imun terhadap bunyi yang dipasang. Oleh kerana ia mustahil untuk mudah memutar isyarat perbezaan pada PCB, ia adalah cara yang sangat baik untuk meletakkan kawat mereka sebanyak mungkin dalam aplikasi praktik.

Pasangan isyarat berbeza yang dijalankan sangat dekat satu sama lain juga terikat dengan ketat satu sama lain. Sambungan bersama ini akan mengurangi emisi EMI, terutama bila dibandingkan dengan garis isyarat PCB berakhir tunggal. Ia boleh dibayangkan bahawa radiasi luaran setiap garis isyarat dalam isyarat perbezaan sama dalam ukuran tetapi bertentangan dalam arah, jadi mereka akan membatalkan satu sama lain, sama seperti isyarat dalam pasangan berputar. Semakin dekat isyarat perbezaan dijalankan, semakin kuat sambungan antara mereka, dan semakin kecil radiasi EMI luaran.

Kegagalan utama litar perbezaan ialah tambahan baris PCB. Oleh itu, jika keuntungan isyarat perbezaan tidak dapat digunakan dalam proses aplikasi, ia tidak layak meningkatkan kawasan PCB. Tetapi jika terdapat peningkatan besar dalam prestasi sirkuit direka, harga dibayar untuk kawasan kabel meningkat bernilai ia.