คำนึงถึงจุดเดินสาย PCB เหล่านี้
1. การปฏิบัติทั่วไป
ในการออกแบบ PCB เพื่อให้การออกแบบแผงวงจรความถี่สูงสมเหตุสมผลมากขึ้น ประสิทธิภาพการป้องกันสัญญาณรบกวนที่ดีขึ้น ควรพิจารณาจากประเด็นต่อไปนี้:
(1) การเลือกชั้นที่เหมาะสมเมื่อกำหนดเส้นทางแผงวงจรความถี่สูงในการออกแบบ PCB ระนาบด้านในที่อยู่ตรงกลางจะถูกใช้เป็นชั้นพลังงานและพื้นดินซึ่งสามารถมีบทบาทในการป้องกัน ลดการเหนี่ยวนำปรสิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความยาวของ สายสัญญาณและลดการรบกวนข้ามระหว่างสัญญาณ
(2) โหมดการกำหนดเส้นทาง โหมดการกำหนดเส้นทางจะต้องสอดคล้องกับการหมุนมุม 45° หรือการหมุนส่วนโค้ง ซึ่งสามารถลดการปล่อยสัญญาณความถี่สูงและการมีเพศสัมพันธ์ร่วมกัน
(3) ความยาวสายเคเบิล ยิ่งความยาวของสายเคเบิลสั้นเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้นยิ่งระยะห่างระหว่างสายไฟสองเส้นสั้นลงก็ยิ่งดีเท่านั้น
(4) จำนวนรูทะลุ ยิ่งจำนวนรูทะลุยิ่งน้อยก็ยิ่งดี
(5) ทิศทางการเดินสายระหว่างชั้น ทิศทางของการเดินสายระหว่างชั้นควรเป็นแนวตั้ง นั่นคือ ชั้นบนสุดเป็นแนวนอน ชั้นล่างเป็นแนวตั้ง เพื่อลดการรบกวนระหว่างสัญญาณ
(6) การเคลือบทองแดงเพิ่มการเคลือบทองแดงกราวด์สามารถลดการรบกวนระหว่างสัญญาณ
(7) การรวมการประมวลผลสายสัญญาณที่สำคัญสามารถปรับปรุงความสามารถในการป้องกันการรบกวนของสัญญาณได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ยังสามารถรวมการประมวลผลแหล่งสัญญาณรบกวนเพื่อไม่ให้รบกวนสัญญาณอื่น ๆ
(8) สายสัญญาณไม่เดินสัญญาณเป็นลูปสัญญาณเส้นทางในโหมดเดซี่เชน
2. ลำดับความสำคัญในการเดินสายไฟ
ลำดับความสำคัญของสายสัญญาณหลัก: สัญญาณขนาดเล็กแบบอะนาล็อก, สัญญาณความเร็วสูง, สัญญาณนาฬิกาและสัญญาณการซิงโครไนซ์และสายไฟลำดับความสำคัญของสัญญาณสำคัญอื่น ๆ
หลักการแรกของความหนาแน่น: เริ่มการเดินสายไฟจากการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนที่สุดบนบอร์ดเริ่มเดินสายไฟจากบริเวณที่มีสายหนาแน่นที่สุดของบอร์ด
ข้อควรทราบ:
A. พยายามจัดให้มีชั้นการเดินสายพิเศษสำหรับสัญญาณหลัก เช่น สัญญาณนาฬิกา สัญญาณความถี่สูงและสัญญาณละเอียดอ่อน และให้แน่ใจว่าพื้นที่วนซ้ำต่ำสุดหากจำเป็น ควรใช้การเดินสายไฟ การป้องกัน และการเพิ่มระยะห่างด้านความปลอดภัยแบบแมนนวลตรวจสอบคุณภาพสัญญาณ
ข.สภาพแวดล้อม EMC ระหว่างชั้นพลังงานและกราวด์ไม่ดี ดังนั้นควรหลีกเลี่ยงสัญญาณที่ไวต่อการรบกวน
ค.เครือข่ายที่มีข้อกำหนดในการควบคุมอิมพีแดนซ์ควรต่อสายให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ตามข้อกำหนดความยาวสายและความกว้างของสาย
3, การเดินสายนาฬิกา
เส้นเวลานาฬิกาเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ใหญ่ที่สุดที่ส่งผลต่อ EMCทำให้รูในสายนาฬิกาน้อยลง หลีกเลี่ยงการเดินร่วมกับสายสัญญาณอื่นๆ ให้ไกลที่สุด และอยู่ห่างจากสายสัญญาณทั่วไปเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนกับสายสัญญาณในเวลาเดียวกันควรหลีกเลี่ยงแหล่งจ่ายไฟบนบอร์ดเพื่อป้องกันการรบกวนระหว่างแหล่งจ่ายไฟและนาฬิกา
หากมีชิปนาฬิกาพิเศษบนกระดานก็ไม่สามารถอยู่ใต้เส้นได้ควรวางใต้ทองแดงหากจำเป็นก็สามารถเป็นแบบพิเศษกับดินแดนของมันได้เช่นกันสำหรับออสซิลเลเตอร์คริสตัลอ้างอิงชิปหลายตัว ออสซิลเลเตอร์คริสตัลเหล่านี้ไม่ควรอยู่ใต้เส้นเพื่อวางการแยกทองแดง
4. ลากเส้นเป็นมุมฉาก
โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้สายเคเบิลมุมขวาเพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์ในการเดินสาย PCB และเกือบจะกลายเป็นหนึ่งในมาตรฐานในการวัดคุณภาพของสายไฟ ดังนั้นสายเคเบิลมุมขวาจะมีผลกระทบต่อการส่งสัญญาณมากน้อยเพียงใดตามหลักการแล้ว การกำหนดเส้นทางมุมขวาจะทำให้ความกว้างของเส้นของสายส่งเปลี่ยนแปลง ส่งผลให้อิมพีแดนซ์ไม่ต่อเนื่องในความเป็นจริง ไม่เพียงแต่การกำหนดเส้นทางมุมขวา, มุมตัน, การกำหนดเส้นทางมุมเฉียบพลันเท่านั้นที่อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์
อิทธิพลของการกำหนดเส้นทางมุมขวาต่อสัญญาณส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในสามด้าน:
ขั้นแรก มุมสามารถเทียบเท่ากับโหลด capacitive บนสายส่ง ทำให้เวลาเพิ่มขึ้นช้าลง
ประการที่สอง ความไม่ต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์จะทำให้เกิดการสะท้อนของสัญญาณ
ประการที่สาม EMI ที่สร้างโดยปลายมุมขวา
5. มุมเฉียบพลัน
(1) สำหรับกระแสความถี่สูง เมื่อจุดเปลี่ยนของเส้นลวดแสดงเป็นมุมขวาหรือแม้แต่มุมแหลม ใกล้มุม ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กและความเข้มของสนามไฟฟ้าค่อนข้างสูง จะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแรงๆ และความเหนี่ยวนำ ที่นี่จะค่อนข้างใหญ่ อินดัคทีฟจะมีขนาดใหญ่กว่ามุมป้านหรือมุมมน
(2) สำหรับการเดินสายบัสของวงจรดิจิตอล มุมสายไฟจะป้านหรือมน พื้นที่ของสายไฟค่อนข้างเล็กภายใต้เงื่อนไขระยะห่างระหว่างบรรทัดเดียวกัน ระยะห่างระหว่างบรรทัดทั้งหมดจะใช้ความกว้างน้อยกว่าการเลี้ยวมุมขวา 0.3 เท่า
6. การกำหนดเส้นทางที่แตกต่าง
อ้างอิงการจับคู่สายไฟและอิมพีแดนซ์แบบดิฟเฟอเรนเชียล
สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในการออกแบบวงจรความเร็วสูง เนื่องจากสัญญาณที่สำคัญที่สุดในวงจรจะใช้โครงสร้างดิฟเฟอเรนเชียลเสมอคำจำกัดความ: ในภาษาอังกฤษธรรมดา หมายความว่าไดรเวอร์ส่งสัญญาณที่เทียบเท่ากันสองสัญญาณ และเครื่องรับจะพิจารณาว่าสถานะลอจิคัลเป็น "0" หรือ "1" โดยการเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าทั้งสองคู่ที่มีสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลเรียกว่าการกำหนดเส้นทางดิฟเฟอเรนเชียล
เมื่อเปรียบเทียบกับการกำหนดเส้นทางสัญญาณปลายเดียวธรรมดา สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลมีข้อดีที่ชัดเจนที่สุดในสามด้านต่อไปนี้:
ก.ความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่แข็งแกร่ง เนื่องจากการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างสายที่แตกต่างกันสองเส้นนั้นดีมาก เมื่อมีการรบกวนจากภายนอก มันเกือบจะควบคู่กับสองเส้นในเวลาเดียวกัน และเครื่องรับจะใส่ใจเฉพาะความแตกต่างระหว่าง สองสัญญาณ ดังนั้นสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปจากภายนอกจึงสามารถตัดออกได้อย่างสมบูรณ์
ข.สามารถยับยั้ง EMI ได้อย่างมีประสิทธิภาพในทำนองเดียวกัน เนื่องจากขั้วของสัญญาณทั้งสองอยู่ตรงข้ามกัน สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจึงสามารถหักล้างซึ่งกันและกันได้ยิ่งข้อต่อเข้าใกล้กันมากเท่าไร พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะปล่อยออกสู่โลกภายนอกน้อยลงเท่านั้น
ค.การวางตำแหน่งเวลาที่แม่นยำเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงการสวิตชิ่งของสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลจะอยู่ที่จุดตัดกันของสัญญาณทั้งสอง ต่างจากสัญญาณปลายเดี่ยวธรรมดาที่ต้องอาศัยแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์สูงและต่ำ เทคโนโลยีและอุณหภูมิมีผลกระทบเพียงเล็กน้อย ซึ่งสามารถลดข้อผิดพลาดด้านจังหวะเวลาและมากขึ้น เหมาะสำหรับวงจรที่มีสัญญาณแอมพลิจูดต่ำLVDS (การส่งสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลแรงดันต่ำ) ซึ่งได้รับความนิยมในปัจจุบัน หมายถึงเทคโนโลยีการส่งสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลแอมพลิจูดขนาดเล็กนี้
สำหรับวิศวกร PCB สิ่งที่สำคัญที่สุดคือต้องแน่ใจว่าข้อดีของการกำหนดเส้นทางแบบดิฟเฟอเรนเชียลสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ในการกำหนดเส้นทางจริงบางทีตราบใดที่การติดต่อกับคนเลย์เอาต์จะเข้าใจข้อกำหนดทั่วไปของการกำหนดเส้นทางที่แตกต่างกัน นั่นก็คือ "ความยาวเท่ากัน ระยะทางเท่ากัน"
ความยาวเท่ากันคือเพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลทั้งสองจะรักษาขั้วตรงข้ามไว้ตลอดเวลา และลดส่วนประกอบโหมดร่วมระยะทางที่เท่าเทียมกันเป็นหลักเพื่อให้แน่ใจว่าความต้านทานที่แตกต่างกันมีความสอดคล้องและลดการสะท้อน"ใกล้เคียงที่สุด" บางครั้งเป็นข้อกำหนดสำหรับการกำหนดเส้นทางแบบดิฟเฟอเรนเชียล
7.สายงู
เส้นคดเคี้ยวเป็นรูปแบบหนึ่งของเลย์เอาต์ที่มักใช้ในเลย์เอาต์วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อปรับการหน่วงเวลาและตอบสนองความต้องการของการออกแบบการกำหนดเวลาของระบบสิ่งแรกที่นักออกแบบต้องตระหนักคือสายที่มีลักษณะคล้ายงูสามารถทำลายคุณภาพของสัญญาณและเปลี่ยนความล่าช้าในการส่งสัญญาณได้ และควรหลีกเลี่ยงเมื่อเดินสายอย่างไรก็ตาม ในการออกแบบจริง เพื่อให้แน่ใจว่ามีเวลาจับสัญญาณเพียงพอ หรือเพื่อลดเวลาชดเชยระหว่างกลุ่มสัญญาณเดียวกัน มักจะจำเป็นต้องจงใจหมุน
ข้อควรทราบ:
- คู่สายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล โดยทั่วไปแล้วเป็นเส้นขนานที่เจาะผ่านรูน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ควรเป็นสองเส้นด้วยกัน เพื่อให้ได้การจับคู่อิมพีแดนซ์
- กลุ่มรถโดยสารที่มีคุณสมบัติเหมือนกันควรเดินเคียงข้างกันให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้ได้ความยาวเท่ากันรูที่นำจากแผ่นแพทช์อยู่ห่างจากแผ่นมากที่สุด
