Die Veröffentlichung beschreibt ein Verfahren zum Koppeln elektrischer Verbindungen beim Verfolgen von Differentialpaaren auf Leiterplatten. Das Verfahren basiert auf der Technik des Erzeugens und Anwendens von Mustern zum Verbinden von gedruckten Leitern eines Differentialpaars mit verfolgten Kontakten elektronischer Komponenten, wobei die Länge nicht konjugierter Abschnitte minimiert wird.
Einführung
Differentialpaare werden häufig zur Übertragung von hochfrequenten und rauschgeschützten Signalen in elektronischen Geräten verwendet, die beim Entwurf von Leiterplatten implementiert sind. Jedes dieser Signale wird von einem Paar äquivalenter Signale entgegengesetzter Polarität (
Signal + / Signal- ) übertragen, und der Empfänger reagiert ausschließlich auf die Differenz zwischen ihren Werten. In diesem Fall wird das auf die Übertragungsleitungen (gedruckte Leiter) des Paares wirkende externe Rauschen zu den beiden relativ zueinander invertierten Signalen addiert, ohne ihre Differenz zu ändern, und erscheint daher nicht im resultierenden Signal auf der Empfängerseite.
Die Notwendigkeit, Differentialpaare im automatischen oder interaktiven Modus zu verfolgen, führte zur Implementierung moderner CAD REA-Werkzeuge zum Verlegen elektrischer Verbindungen (gedruckte Leiter) zwischen bestimmten Ausgangspaaren - Quellen und Empfängern von Signalen - unter Berücksichtigung der vorgegebenen Regeln für die Topologie und Parameter dieser Verbindungen. Die Liste der Regeln für die Verfolgung von Verbindungen in Differentialpaaren ist ziemlich breit und vielfältig, wobei die wichtigsten unten aufgeführt sind.
Unter Berücksichtigung der vorgegebenen Regeln und Einschränkungen führen die Mittel zur Verfolgung von Differentialpaaren die Verlegung von Leitern mit der maximal möglichen Paarung durch und stellen einen Längenunterschied bereit, der die angegebenen Auslegungsregeln nicht überschreitet.
Falls erforderlich, ist ein Übergang von Schicht zu Schicht mit der Konstruktion des entsprechenden Paares von Zwischenschichtübergängen zulässig.
Pairing von Verbindungen beim Verfolgen eines Differentialpaars
Die Größe der Kontaktflächen der Signalquellen und -empfänger sowie die Abstände zwischen ihnen überschreiten den angegebenen Wert des Nennspaltes zwischen den gekoppelten Leitern in Differentialpaaren erheblich.
Die erste Aufgabe, die bei der Verfolgung eines Differentialpaars gelöst werden muss, ist die Paarung von Leitern, dh die Verlegung ihrer Abschnitte von den Anschlüssen der Komponenten zum Schnittstellenpunkt. Die Qualität der Paarungsergebnisse wird durch den Unterschied in der Länge der konstruierten Leiter und ihrer Symmetrie bestimmt. Die symmetrische Paarung besteht aus einem Leiterpaar, bei dem einer eine Kopie des anderen ist, das durch Anwenden der Spiegelbildoperation auf ihn relativ zur Symmetrieachse der Kontakte erhalten wird.
Die asymmetrische Paarung besteht aus einem Leiterpaar unterschiedlicher Länge und mit unterschiedlichen Topologien.
Das vorgeschlagene Verfahren zum Paaren von Verbindungen beim Verfolgen von Differentialpaaren basiert auf der Verwendung von Paarungsmustern. Jede Schablone enthält eine parametrisierte Beschreibung eines Kontaktpaares und der von diesen Kontakten ausgehenden Gegenleiter.
Es wird angenommen, dass Kontaktpaare durch die folgenden gedruckten Verdrahtungsobjekte dargestellt werden können:
- runde Pads - planar oder durch Zuleitungen elektronischer Komponenten sowie Zwischenschichtübergänge
- rechteckige Kontaktflächen - planare Leitungen elektronischer Komponenten
- Segmente gedruckter Leiter.
Das Verfahren zum Koppeln von Leitern wird am Beispiel runder Kontaktflächen unter Beibehaltung eines gemeinsamen Ansatzes in Bezug auf rechteckige und andere konvexe Formen von Kontaktflächen betrachtet.
Jedes Paarungsmuster wird auf der Basis des ursprünglichen Musters gebildet, das Beschreibungen eines Paares von Kontakten und Gegenleitern enthält. Alle Beschreibungen in der Quellvorlage werden im lokalen Koordinatensystem und in der Nullorientierung dargestellt. Beim Platzieren jeder Instanz der Schablone auf der Platine werden Operationen zum Übertragen auf eine gegebene Position
Mv (X, Y) , Drehen um einen gegebenen Winkel
Rot (θ) und Spiegeln von
RflOX () und
RflOY () relativ zu den Achsen
OX bzw.
OY ausgeführt , wie auf gezeigt Abbildung unten.
Die Beschreibung des Kontaktpaars in der anfänglichen Paarungsschablone erfolgt unter Verwendung einer parametrischen Approximation der Form der Kontaktflächen durch geschlossene Polygone (für runde Stellen werden reguläre Achtecke verwendet, wie in der Abbildung gezeigt).
Jede Instanz der ursprünglichen Schablone wird durch eine Kombination eines Paares von Polygonkanten gebildet, die von dem passenden Signal + und den Signalleitern geschnitten werden. Die Aufzählung aller gültigen Kantenkombinationen bildet einen vollständigen Satz von Schnittstellenmustern von Leitern.
In der folgenden Darstellung werden nur die Vorlagen der
Basisuntermenge dargestellt, deren Anwendung die Konvertierungsoperationen
RflOX () und
RflOY () den vollständigen Satz von Konjugationsmustern bilden.
Symmetrische Paarungsmuster
Ein wichtiger Vorteil symmetrischer Paarungsmuster besteht darin, dass die Paarungsabschnitte der Leiter gleich lang sind. Als nächstes werden die folgenden Parameter jedes Paarungsmusters bewertet:
- Der Wert des Vorlageneinstellungsparameters (λ), um die angegebenen Entwurfsregeln sicherzustellen
- maximale Länge der Gegenleiter (Lmax)
- der Längenunterschied (Modulo) der Gegenleiter (Δ)
Die beiden unten dargestellten symmetrischen Paarungsmuster sind in Fällen von begrenzter Verwendung, in denen gedruckte Verdrahtungselemente direkt vor einem Paar von Pads angeordnet sind, die die Paarung von Leitern behindern und gleichzeitig ihre Gesamtlänge minimieren.
Asymmetrische Paarungsmuster
Bei der Verfolgung von Leiterplatten mit einer hohen Dichte an Leiterplatten ist die Verwendung symmetrischer Muster in vielen Situationen unmöglich, ohne die Entwurfsregeln zu verletzen. Aus diesem Grund werden viele von ihnen durch asymmetrische Muster erweitert, bei denen die Gegenleiter unterschiedliche Längen haben. Die linken Varianten von asymmetrischen Paarungsmustern sind unten dargestellt, die rechten Muster werden als Ergebnis des Anlegens eines Spiegelbildes an die
OY- Achse für die Operation erhalten, zum Beispiel:
A'B =
RflOY (AB ') .
Die vorgestellten vielen Schnittstellenmuster (einschließlich Ableitungen, die als Ergebnis der Anwendung der Konvertierungsoperationen
RflOX () und
RflOY () auf den
Basissatz erhalten wurden ) sind auf jedes Paar von verfolgten Kontakten anwendbar.
Beim Verfolgen eines Differenzkontaktpaars für jeden Schnittstellenpunkt (bestimmt durch die aktuelle Position des Mauszeigers oder automatisch berechnet) werden die folgenden Vorgänge ausgeführt:
Nachfolgend finden Sie Abbildungen der Auswahl von Paarungsmustern nach Region, wenn ein Kontaktpaar einer Differenzschaltung verfolgt wird.
Sehen Sie sich das Video >>> anEinige Beispiele für das Routing von Differentialpaarverbindungen mithilfe von Paarungsmustern.
Kurze Schlussfolgerungen
- Die Konjugation von Leitern bei der Verfolgung von Differentialpaaren erfordert die Verwendung spezieller Methoden, um die Gesamtlänge nicht konjugierter Abschnitte zu minimieren.
- Die Lösung des Problems der Paarung von Leitern erfolgt sowohl auf der " Seite " eines Kontaktpaares - Signalquellen als auch auf der " Seite " von Kontakten - Empfängern.
- Die Verwendung von Leiterpaarungsmustern ist nicht die einzige Methode zur Lösung dieses Problems. Sie weist jedoch eine hohe Geschwindigkeit auf (aufgrund der Lokalisierung des analysierten Bereichs des Montageraums für Leiterplatten) und bietet eine Auswahl der am besten geeigneten Leiterpaarungsoptionen.
- Die Zusammensetzung der verwendeten Schnittstellenmuster kann mit Optionen erweitert werden, die bei Bedarf eine Kompensation der Gesamtlängendifferenz der Signal + / Signal- Verbindungen im Differentialpaar aufgrund der erzwungenen Verlängerung der Länge des Kurzpaarpaars ermöglichen.