Teknik PCB - Salah faham rancangan isyarat berbeza PCBA

Dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, aplikasi isyarat perbezaan (Isyarat DI) semakin luas, dan isyarat paling kritik dalam sirkuit sering direka dengan struktur perbezaan.

Kenapa begitu? Berbanding dengan routing isyarat satu-akhir biasa, isyarat perbezaan mempunyai keuntungan kemampuan anti-gangguan kuat, penghalangan efektif EMI, dan pemasangan tepat masa.

Keperluan kabel isyarat PCB berbeza

Pada papan sirkuit, jejak perbezaan mesti dua garis panjang yang sama, lebar yang sama, dekat, dan pada tahap yang sama.

Isometrik:

Panjang sama bermakna panjang dua garis sepatutnya sebanyak mungkin, untuk memastikan dua isyarat perbezaan menjaga polariti bertentangan setiap masa. Kurangkan komponen mod umum.

Lebar sama, jarak sama:

Lebar sama bermakna lebar jejak kedua-dua isyarat perlu disimpan sama, dan jarak sama bermakna jarak antara kedua-dua garis patut disimpan konstan dan selari.

Perubahan minimum dalam impedance:

Apabila merancang PCB dengan isyarat perbezaan, salah satu perkara yang paling penting adalah untuk mencari sasaran impedance aplikasi, dan kemudian merancang pasangan perbezaan sesuai. Selain itu, simpan perubahan impedance sebaik mungkin. Impedansi garis perbezaan bergantung pada faktor seperti lebar jejak, sambungan jejak, tebal tembaga, dan bahan PCB dan kumpulan. Apabila anda cuba untuk menghindari apa-apa yang mengubah impedance pasangan berbeza, pertimbangkan masing-masing.

Ralat umum

01 Salah faham 1

Ia dianggap bahawa isyarat perbezaan tidak memerlukan pesawat tanah sebagai laluan kembalian, atau jejak perbezaan menyediakan laluan kembalian untuk satu sama lain.

Alasan kesalahpahaman ini adalah bahawa mereka keliru oleh fenomena permukaan, atau mekanisme penghantaran isyarat kelajuan tinggi tidak cukup dalam. Sirkuit berbeza tidak sensitif kepada tanah yang sama dan isyarat bunyi lain yang mungkin wujud di atas pesawat kuasa dan tanah. Pembatalan bahagian kembalian pesawat tanah tidak bermakna litar perbezaan tidak menggunakan pesawat rujukan sebagai laluan kembalian isyarat. Sebenarnya, dalam analisis kembali isyarat, mekanisme kabel berbeza dan kabel satu-akhir biasa adalah sama, iaitu, isyarat frekuensi tinggi sentiasa Reflow sepanjang loop dengan induktan yang paling kecil. Perbezaan terbesar ialah selain sambungan ke tanah, garis perbezaan juga mempunyai sambungan antara satu sama lain. Yang jenis pasangan yang kuat, dan yang mana menjadi jalan kembali utama.

Dalam rancangan sirkuit PCB, sambungan antara jejak perbezaan biasanya kecil, sering hanya menganggap 10-20% darjah sambungan, dan lebih adalah sambungan ke tanah, jadi laluan kembalian utama jejak perbezaan masih wujud di atas lapangan tanah. Apabila terdapat keterlaluan dalam pesawat tanah, sambungan antara jejak perbezaan di kawasan tanpa pesawat rujukan akan menyediakan laluan pulang utama, walaupun keterlaluan pesawat rujukan tidak mempunyai kesan pada jejak perbezaan pada jejak biasa satu-akhir Ia adalah serius, tetapi ia masih akan mengurangkan kualiti isyarat perbezaan dan meningkatkan EMI, Yang sepatutnya dihindari sebanyak mungkin.

Selain itu, beberapa perancang percaya bahawa pesawat rujukan di bawah jejak perbezaan boleh dibuang untuk menekan sebahagian isyarat mod umum dalam transmisi perbezaan. Namun, pendekatan ini tidak diinginkan dalam teori. Bagaimana untuk mengawal impedance? Tidak menyediakan loop impedance untuk isyarat-mod biasa akan tidak dapat dihindari menyebabkan radiasi EMI. Pendekatan ini lebih berbahaya daripada kebaikan.

02 Salah faham 2

Ia dipercayai bahawa menjaga ruang sama adalah lebih penting daripada sepadan panjang garis.

Dalam bentangan PCB sebenar, ia sering tidak mungkin untuk memenuhi keperluan desain perbezaan pada masa yang sama. Kerana wujud faktor seperti distribusi pin, vias, dan ruang kabel, tujuan persamaan panjang baris mesti dicapai melalui pembantaian yang betul, tetapi hasilnya mesti ialah beberapa kawasan pasangan perbezaan tidak boleh selari. Peraturan paling penting dalam desain jejak perbezaan PCB adalah panjang baris yang sepadan. Peraturan lain boleh dikendalikan secara fleksibel mengikut keperluan desain dan aplikasi sebenar.

03 Salah faham Tiga

Ia dipercayai bahawa jejak perbezaan mesti sangat dekat.

Menjaga jejak perbezaan dekat tidak lebih dari untuk meningkatkan sambungan mereka, yang tidak hanya boleh meningkatkan kekebalan terhadap bunyi, tetapi juga membuat penggunaan penuh polariti bertentangan medan magnetik untuk ofset gangguan elektromagnetik ke dunia luar. Walaupun pendekatan ini sangat berguna dalam kebanyakan kes, ia tidak mutlak. Jika kita boleh memastikan bahawa mereka sepenuhnya dilindungi daripada gangguan luar, maka kita tidak perlu menggunakan pasangan kuat untuk mencapai anti gangguan. Dan tujuan untuk menekan EMI.

Bagaimana kita boleh memastikan pengasingan yang baik dan perlindungan jejak perbezaan? Meningkatkan jarak dengan jejak isyarat lain adalah salah satu cara yang paling asas. Energi medan elektromagnetik menurun dengan kuasa dua jarak. Secara umum, apabila jarak garis melebihi 4 kali lebar garis, gangguan diantaranya sangat lemah. Boleh diabaikan.

Selain itu, pengasingan oleh pesawat tanah juga boleh bermain peran perlindungan yang baik. Struktur ini sering digunakan dalam rekaan PCB pakej IC frekuensi tinggi (atas 10G). Ia dipanggil struktur CPW, yang boleh memastikan penghalang perbezaan ketat. kawalan.