Дизайн PCB - В чем причина, по которой высокоскоростные PCB проектируют змеевидные линии?

Змеевидные линии очень распространены и имеют много применений, в то время как компенсация задержки (синхронизация равного расстояния) наиболее широко используется в традиционном дизайне; Контролируйте длину провода, контролируйте ширину провода и расстояние между намотанными проводами, называемыми змеевидным выравниванием.

Прежде чем завершить проверку, прежде чем объяснить проводку PCB, я сначала познакомлю вас с тремя специальными технологиями проводки, разработанными PCB.

Линия компоновки PCB будет интерпретироваться тремя способами: прямыми, дифференциальными и змеевидными линиями:

Прямая линия (три аспекта). Влияние прямых линий на сигналы в основном проявляется в трех аспектах: во - первых, угол может быть эквивалентен конденсаторным нагрузкам на линии передачи, тем самым замедляя время подъема; Во - вторых, разрыв сопротивления может привести к отражению сигнала; В - третьих, прямоугольный наконечник, создаваемый EMI, превосходит область проектирования радиочастот 10 ГГц, и эти небольшие прямые углы могут стать фокусом проблем с высокой скоростью.

Дифференциальные провода ("Равнодлинные, равноудаленные, базовые"). Что такое дифференциальный сигнал (differential signal)? В популярных терминах привод посылает два эквивалентных противоположных сигнала, а приемник определяет логическое состояние « 0» или « 1», сравнивая разницу между двумя напряжениями. Этот провод для передачи дифференциальных сигналов называется дифференциальным проводом.

По сравнению с обычной однополюсной проводкой сигнала наиболее очевидным преимуществом дифференциального сигнала являются следующие три аспекта:

1) Антиинтерференционная способность сильна, потому что связь между двумя дифференциальными ответвлениями очень хороша. Когда возникают шумовые помехи извне, они почти одновременно соединяются на двух линиях, и принимающий конец обращает внимание только на разницу между двумя сигналами, поэтому внешний конформный шум может быть полностью устранен.

2) Он может эффективно подавлять ЭМИ. По той же причине, из - за полярности обоих сигналов, их внешние излучающие электромагнитные поля могут нейтрализовать друг друга. Чем теснее связь, тем меньше электромагнитной энергии выделяется внешнему миру.

3) Точное позиционирование по времени, так как изменение переключателя дифференциального сигнала находится в точке пересечения двух сигналов, в отличие от обычного одностороннего сигнала, зависящего от высокого и низкого порогового напряжения, поэтому с помощью этого процесса влияние температуры невелико, может уменьшить погрешность времени, но также лучше подходит для сигнальных схем низкой амплитуды.

Нынешняя популярность LVDS (низковольтный дифференциальный сигнал) относится к этой технологии с небольшими амплитудными дифференциальными сигналами.

3. Змеевидная линия (задержка корректировки). Змеиный провод является распространенным методом проводки в макете. Основная цель заключается в том, чтобы скорректировать задержку для удовлетворения требований к проектированию временных рядов системы. Наиболее важными из этих двух параметров являются длина параллельной связи (Lp) и расстояние связи (S). Очевидно, что, когда сигнал передается по змеевидной линии, в дифференциальном режиме будет существовать связь между параллельными сегментами, и чем меньше S, тем больше Lp, тем больше степень связи. Это может привести к снижению задержки передачи и значительному снижению качества сигнала, вызванного последовательными помехами. Этот механизм может основываться на анализе конформных и дифференциальных помех.

Змеевидные линии применяются по - разному, их роль также различна, примерно следующие основные роли:

Корректировка задержки для удовлетворения требований времени

Из - за конструкции высокоскоростных схем некоторые сигналы передаются очень быстро, поэтому время передачи сигнала (т. е. задержка) на линиях различной длины будет разным.

Если сигнал не поступает одновременно, это может привести к ошибкам в данных или нестабильности системы.

Очевидно, что змеевик может быть использован для увеличения длины конкретной линии и может точно контролировать длину и форму змеевика в соответствии с требованиями дизайна. Регулируя степень изгиба и количество в змеевике, инженер макета может точно увеличить или уменьшить длину линии, чтобы соответствовать задержкам на других ключевых путях, делая ключевые пути по всей цепи с такой же задержкой, чтобы соответствовать требованиям системы к проектированию временных рядов.

Уменьшение электромагнитных помех (EMI) и радиочастотных помех (RFI)

Сквозные формы могут передавать излучение, первоначально сосредоточенное в одной области, в более крупные области, что помогает снизить интенсивность излучения в определенной области и тем самым уменьшить помехи окружающей среде.

В то же время, что более важно, когда две соседние змеевидные линии расположены в одном и том же размере в противоположном направлении тока, магнитные поля, которые они генерируют, компенсируют друг друга, тем самым уменьшая электромагнитное излучение и уменьшая помехи другим схемам или устройствам.

Конечно, при проектировании схем высокой плотности могут существовать последовательные помехи и связи между различными сигнальными линиями. Змеевидная проводка может уменьшить физическое сближение между сигнальными линиями, изменяя форму и расположение линий, тем самым уменьшая эффект интерференции и связи между сигналами.

Сопоставление сопротивлений

Сопоставление сопротивлений является важным конструктивным соображением в некоторых схемах, таких как радиочастотные (RF) схемы или высокоскоростные схемы передачи данных.

Змеевидная проводка, а также регулировка ширины провода и толщины медной фольги могут использоваться для регулировки сопротивления линии, чтобы соответствовать сопротивлению между источником питания и нагрузкой, тем самым уменьшая отражение и потери и повышая эффективность передачи сигнала.

ВЧ подавление

Змеиная конфигурация эквивалентна простой индуктивной катушке, которая из - за принципа электромагнитной индукции может подавлять некоторые высокочастотные сигналы.

Недостатки

Змеиный провод усложняет проводку и требует большого количества вычислений и оптимизации, что увеличивает сложность проектирования и производства и может привести к дополнительным затратам и затратам времени.

При этом качество сигнала снижается, что может изменить качество передачи сигнала. Из - за искривления и извиливания сигнальных линий в змеевидной конфигурации сигнал может испытывать больше потерь и помех во время передачи, что приводит к снижению качества сигнала, например, искажению сигнала и увеличению шума.

Ниже приведены некоторые рекомендации инженера - планировщика по обработке змеевидных линий:

1) максимизировать расстояние (S) от параллельного сегмента, по крайней мере, более 3 ч, где h относится к расстоянию от линии сигнала до опорной плоскости. Популярно обходить большие повороты. До тех пор, пока S достаточно велик, можно почти полностью избежать эффекта связи между собой.

2) Уменьшение длины сцепления LP. Когда задержка LP приближается или превышает время подъема сигнала в два раза, создаваемые помехи достигают насыщения.

3) Задержка передачи сигнала, вызванная ленточной линией (полоса) или змеевидной линией встроенной микрополосы (встроенная микрополоса), меньше, чем задержка передачи сигнала микрополосной линией (микрополоса). Теоретически, из - за последовательных помех дифференциального модуля, полосовая линия не влияет на скорость передачи.

4) Высокоскоростные и строгие требования к времени сигнальных линий, старайтесь не ходить по змеевидным линиям, особенно на мелкомасштабных намотанных линиях.

5) Как правило, змеевидная проводка может использоваться под любым углом, что эффективно уменьшает связь между собой.

6) Высокоскоростная конструкция PCB, змеевидная линия не имеет так называемой фильтрующей или помехоустойчивой способности, которая только снижает качество сигнала, поэтому может использоваться только для согласования временных рядов без другого использования.

7) Иногда можно рассмотреть метод намотки спиральных линий, и симуляция показывает эффект лучше, чем обычная змеевидная линия. После проводки PCB проводка завершена? Очевидно, нет! Это также необходимо после проверки проводки PCB, поэтому, как проверить дизайн и проводку PCB и узнать больше о других соответствующих знаниях.

Змеиный провод является распространенным методом проводки PCB, который может помочь уменьшить электромагнитные помехи и помехи сигнала, а также повысить стабильность и надежность схемы. В проектировании высокочастотных высокоскоростных схем рациональное применение змеевидного выравнивания может играть важную роль и является одним из важных технических средств проектирования PCB.