La publicación describe un método para emparejar conexiones eléctricas al rastrear pares diferenciales en placas de circuito impreso. El método se basa en la técnica de generar y aplicar patrones para conectar conductores impresos de un par diferencial a contactos trazados de componentes electrónicos, minimizando la longitud de las secciones no conjugadas.
Introduccion
Los pares diferenciales se utilizan ampliamente para transmitir señales protegidas de alta frecuencia y ruido en dispositivos electrónicos implementados en el diseño de placas de circuito impreso. Cada señal de este tipo se transmite por un par de señales equivalentes de polaridad opuesta (
Señal + / Señal- ), y el receptor responde exclusivamente a la diferencia entre sus valores. En este caso, el ruido externo que actúa en las líneas de transmisión (conductores impresos) del par se agrega a las dos señales invertidas entre sí sin cambiar su diferencia y, por lo tanto, no aparecen en la señal resultante en el lado del receptor.
La necesidad de rastrear pares diferenciales en modos automáticos o interactivos condujo a la implementación en modernas herramientas CAD REA para establecer conexiones eléctricas (conductores impresos) entre pares de salidas dados: fuentes y receptores de señales, teniendo en cuenta las reglas dadas para la topología y los parámetros de estas conexiones. La lista de reglas para rastrear compuestos en pares diferenciales es bastante amplia y diversa, las principales se enumeran a continuación.
Teniendo en cuenta las reglas y restricciones dadas, los medios para rastrear pares diferenciales realizan el tendido de conductores con el emparejamiento máximo posible y proporcionan una diferencia de longitudes que no excede las reglas de diseño especificadas.
Si es necesario, se permite una transición de capa a capa con la construcción del par correspondiente de transiciones entre capas.
Emparejar conexiones al rastrear un par diferencial
Los tamaños de las almohadillas de contacto de las fuentes y receptores de señales, así como las distancias entre ellas, exceden significativamente el valor especificado del espacio nominal entre los conductores acoplados en pares diferenciales.
La primera tarea a resolver cuando se rastrea un par diferencial es el emparejamiento de conductores, es decir, el tendido de sus secciones desde los terminales de los componentes hasta el punto de interfaz. La calidad de los resultados del emparejamiento está determinada por la diferencia en las longitudes de los conductores construidos y su simetría. El emparejamiento simétrico consiste en un par de conductores, en el cual uno de ellos es una copia del otro, obtenido como resultado de aplicarle la operación de imagen especular en relación con el eje de simetría de los contactos.
El emparejamiento asimétrico consiste en un par de conductores de diferentes longitudes y con diferentes topologías.
El método propuesto para emparejar compuestos al rastrear pares diferenciales se basa en el uso de patrones de emparejamiento. Cada plantilla contiene una descripción parametrizada de un par de contactos y conductores de acoplamiento que emanan de estos contactos.
Se supone que los pares de contactos se pueden representar mediante los siguientes objetos de cableado impresos:
- Almohadillas redondas: planas oa través de cables de componentes electrónicos, así como transiciones entre capas
- almohadillas de contacto rectangulares - cables planos de componentes electrónicos
- segmentos de conductores impresos.
El método de emparejar conductores se considera en el ejemplo de las almohadillas de contacto redondas con la preservación de un enfoque común con respecto a las almohadillas de contacto rectangulares y otras formas convexas.
Cada patrón de emparejamiento se forma sobre la base del original que contiene descripciones de un par de contactos y conductores de acoplamiento. Todas las descripciones en la plantilla fuente se presentan en el sistema de coordenadas local y orientación cero. Al colocar cada instancia de la plantilla en el tablero, las operaciones de transferencia a una posición dada
Mv (X, Y) , rotación por un ángulo dado
Rot (θ) y reflejo
RflOX () y
RflOY () en relación con los ejes
OX y
OY, respectivamente, como se muestra en figura a continuación.
La descripción del par de contactos en la plantilla de emparejamiento inicial se realiza utilizando una aproximación paramétrica de la forma de los pads de contacto mediante polígonos cerrados (para los pads redondos, se usan octágonos regulares como se muestra en la figura).
Cada instancia de la plantilla original está formada por una combinación de un par de bordes poligonales intersectados por la señal de acoplamiento + y los conductores de señal. La enumeración de todas las combinaciones válidas de bordes forma un conjunto completo de patrones de interfaces de conductores.
En la siguiente presentación, solo se presentan las plantillas del subconjunto base, cuya aplicación las operaciones de conversión
RflOX () y
RflOY () forman el conjunto completo de patrones de conjugación.
Patrones de emparejamiento simétrico
Una ventaja importante de los patrones de acoplamiento simétrico es que las secciones de acoplamiento de los conductores tienen la misma longitud. A continuación, se evalúan los siguientes parámetros de cada patrón de emparejamiento:
- El valor del parámetro de configuración de plantilla (λ) para garantizar las reglas de diseño especificadas
- longitud máxima de los conductores de acoplamiento (Lmax)
- La diferencia en longitudes (módulo) de los conductores de acoplamiento (Δ)
Los dos patrones de emparejamiento simétricos presentados a continuación son de uso limitado en los casos en que los elementos de cableado impresos se colocan directamente frente a un par de almohadillas de contacto que interfieren con el emparejamiento de conductores al tiempo que minimizan su longitud total.
Patrones de apareamiento asimétricos
Al trazar placas con una alta densidad de placas de circuito impreso, el uso de patrones simétricos en muchas situaciones es imposible sin violar las reglas de diseño. Por esta razón, muchos de ellos se expanden mediante patrones asimétricos, en los cuales los conductores de acoplamiento tienen diferentes longitudes. Las variantes del lado izquierdo de los patrones de emparejamiento asimétrico se presentan a continuación, los patrones del lado derecho se obtienen como resultado de aplicar una imagen especular al eje
OY para la operación, por ejemplo:
A'B =
RflOY (AB ') .
Los muchos patrones de interfaz presentados (incluidos los derivados obtenidos como resultado de aplicar las operaciones de conversión
RflOX () y
RflOY () al conjunto base) son aplicables a cualquier par de contactos rastreados.
En el proceso de rastrear un par diferencial de contactos para cada punto de interfaz (determinado por la posición actual del cursor del mouse o calculado automáticamente), se realizan las siguientes operaciones:
A continuación se muestran ilustraciones de la elección de patrones de emparejamiento por región al rastrear un par de contactos de un circuito diferencial.
Mira el video >>>Algunos ejemplos de enrutamiento de conexiones de par diferencial usando patrones de emparejamiento.
Breves conclusiones
- La conjugación de conductores al trazar pares diferenciales requiere el uso de métodos especiales para minimizar la longitud total de las secciones no conjugadas.
- La solución del problema de emparejar conductores se realiza tanto en el " lado " de un par de contactos - fuentes de señal, como en el " lado " de los contactos - receptores.
- El uso de plantillas de emparejamiento de conductores no es el único método para resolver este problema, sin embargo, tiene una alta velocidad (debido a la localización del área analizada del espacio de montaje de la placa de circuito impreso) y ofrece una selección de las opciones de emparejamiento de conductores más adecuadas.
- La composición de los patrones de interfaz utilizados se puede ampliar con opciones que proporcionan, si es necesario, una compensación por la diferencia de longitud total de las conexiones Signal + / Signal en el par diferencial, debido al aumento forzado en la longitud del par de pares cortos.