Sygnał różnicowy jest miarą różnicy pomiędzy dwoma sygnałami, zazwyczaj jednym dodatnim i jednym ujemnym. Jest częścią wielu standardów, w tym USB, CAN, RS-485 i LVDS. Jednak ten typ sygnału jest często źle rozumiany przez projektantów. Na szczęście istnieje kilka rzeczy, które należy wziąć pod uwagę podczas projektowania PCB z sygnałami różnicowymi. Wśród nich jest impedancja sygnału.
Projektując płytkę PCB z sygnałami różnicowymi, najlepiej zastosować odpowiednie wzmacniacze ładunku i kondycjonery sygnału. Dzięki temu sygnały nie będą sprawiały problemów przy odbiorniku. Trzeba też wziąć pod uwagę docelową impedancję. Zastosowanie niewłaściwej impedancji może spowodować niepożądane odbicia i EMI.
Sztuką w projektowaniu PCB z sygnałem różnicowym jest upewnienie się, że płaszczyzny śladu i odniesienia są dobrze dopasowane. Chcesz uzyskać najmniejszą ścieżkę impedancji dla największego prądu powrotnego. Jest to funkcja wielkości obwodu, szerokości śladu i grubości miedzi. Przykładem może być różnicowa geometria śladu mikropaskowego z litą płaszczyzną odniesienia. W tym przypadku ścieżka pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem będzie przebiegać przez płaszczyznę odniesienia.
Na marginesie warto rozważyć zastosowanie płaszczyzny uziemienia. Płaszczyzny uziemienia zapewniają izolację dla wielu różnych typów śladów, w tym par różnicowych. Rozprowadzają one ciepło i moc, a także mogą być używane do tłumienia EMI.
Inną sztuczką jest prowadzenie ścieżek w sposób równoległy, szczególnie w długich połączeniach elektrycznych. Nie chcesz kierować sygnałów przez szczelinę. Chociaż może to zmniejszyć całkowitą powierzchnię pętli, może to również zwiększyć przesłuch. Utrzymywanie separacji między śladami tak krótkimi, jak to możliwe, jest dobrym sposobem na przejście.
W przypadku sygnału o dużej prędkości należy również unikać wszelkich nieciągłości. Aby to zrobić, należy zastosować skręcone kable. Dodatkowo może być wymagane rozwiązanie ekranujące, aby zapobiec EMI. Jeśli nie posiadasz kondycjonera sygnału, możesz użyć terminacji on-die lub układu różnicowego, który zapewni tę funkcjonalność.
Dodatkowo, powinieneś zaprojektować płytkę PCB z kilkoma różnymi rodzajami obwodów. Ścieżki różnicowe powinny być umieszczone jak najdalej od innych sygnałów. Robiąc to, możesz zmniejszyć potencjał EMI z innych źródeł. Podobnie, powinieneś utrzymywać obszar pętli tak mały, jak to możliwe.
Największą czkawką, jaką możesz napotkać podczas próby zbudowania różnicowej płytki PCB, jest impedancja. Jest to wynik sprzężenia pomiędzy ścieżkami. W przypadku pojedynczego śladu, impedancja będzie rosła logarytmicznie w miarę oddalania się od płaszczyzny odniesienia. Chociaż jest to najważniejsza kwestia przy okablowaniu różnicowym, nadal trzeba brać pod uwagę wszystkie inne szczegóły.
Inne sztuczki przy projektowaniu PCB ze złożonym sygnałem różnicowym obejmują użycie odpowiednich materiałów dielektrycznych i użycie odpowiednich kalkulatorów stackup. Przy podejmowaniu decyzji o wyborze konkretnego projektu PCB należy zapoznać się z odpowiednimi kartami katalogowymi i notatkami do aplikacji.
Podobne tematy
