SamsPcbGuide भाग 7: सिग्नल लाइनों को ट्रेस करना। अंतर जोड़ी

यह श्रृंखला का सातवां लेख है और ट्रेसिंग सिग्नल लाइनों के लिए समर्पित ब्लॉक में समाप्त होता है। इसके अलावा, परियोजना को विकसित करने और एक सुविधाजनक पुस्तक के रूप में मुद्रित सर्किट बोर्डों के डिजाइन पर मैनुअल में जाने का विचार है, इसलिए प्रकाशन संभव है। एक विराम होगा। लेख एक महत्वपूर्ण विषय पर चर्चा करता है - अंतर डेटा ट्रांसमिशन योजना, जो आधुनिक प्रणालियों में अधिक व्यापक हो रही है, और अंतर जोड़े को ट्रेस करने के लिए सिफारिशें प्रदान करती है, जो इस योजना के लाभों को सुनिश्चित करने की अनुमति देती है।

पिछले एक में , यह दिखाया गया था कि स्वतंत्र सिग्नल लाइनों के बीच क्रॉस-कपलिंग अवांछित हस्तक्षेप का एक स्रोत है। हालांकि, एक अंतर संचरण योजना के मामले में, मजबूत क्रॉस-कपलिंग, इसके विपरीत, सिग्नल को हस्तक्षेप के लिए अधिक प्रतिरोधी बनाता है। इस योजना में, दो पंक्तियों का उपयोग किया जाता है (विभेदक जोड़ी), जिसके संकेत स्रोत एंटीपेज़ में हैं, और रिसीवर वी _DIFF = V ₊ -V _- (छवि 1) लाइनों पर वोल्टेज के अंतर पर प्रतिक्रिया करता है। सामान्य-मोड संकेत (अंग्रेजी सामान्य संकेत) को V _COMM = 1/2 V (V ₊ + V _- ) के रूप में परिभाषित किया गया है और गैर-शून्य हो सकता है, उदाहरण के लिए, सामान्य LVDS मानक के रूप में। एक अंतर जोड़ी को दो प्रतिरोधों की विशेषता होती है:





अंतर सिग्नलिंग का परिचयात्मक सिद्धांत कई स्रोतों में वर्णित है, उदाहरण के लिए, [1] में। मुद्रित सर्किट बोर्डों को डिजाइन करने के दृष्टिकोण से, एक अंतर सर्किट के फायदे पर असममित (अंग्रेजी एकल-समाप्त) के संबंध में और अंतर जोड़े की टोपोलॉजी के लिए आवश्यकताओं पर ध्यान देना आवश्यक है, जो इन लाभों को प्रदान करते हैं।

सबसे पहले, एक आदर्श अंतर जोड़ी सममित है, अर्थात, इसके पार अनुभाग की पूरी लंबाई अपरिवर्तित होनी चाहिए और समरूपता का एक अक्ष होना चाहिए (छवि 2)। यह, बस एक असममित संचरण लाइन के मामले में, अंतर जोड़ी की लहर प्रतिरोध की स्थिरता सुनिश्चित करता है, जो लाइन प्रतिबिंब और सिग्नल विरूपण को काफी कम करता है।

F.1।

एक अंतर जोड़ी का क्रॉस सेक्शन अधिकतम लंबाई (आदर्श रूप से प्रतिबिंबित) सममित और इसकी लंबाई में एक समान होना चाहिए। एक जोड़ी की रेखाओं के बीच अन्य सिग्नल सर्किट का कोई टोपोलॉजी तत्व नहीं होना चाहिए।

अंतर जोड़ी की प्रत्येक पंक्ति संदर्भ परत में रिटर्न करंट के अपने वितरण से मेल खाती है। यदि जोड़ी की रेखाओं के बीच आपसी संबंध संदर्भ परत के साथ उनके कनेक्शन की तुलना में बहुत छोटा है, तो रिटर्न धाराओं का वितरण अंतर नहीं करता है (छवि 3-ए)। इस तरह के एक अंतर जोड़ी को शिथिल युग्मित अंतर रेखा कहा जाता है, कमजोर युग्मन। चूंकि सिग्नल की उच्च-आवृत्ति घटकों का वितरण ∙ 3 criter h के क्षेत्र में संदर्भ परत में केंद्रित है, कमजोर युग्मन के लिए एक व्यावहारिक मानदंड यह स्थिति है कि मुद्रित पटरियों के किनारों के बीच की दूरी s> 6 ∙ या s / 3 ∙ w है। चूंकि एक कमजोर युग्मित जोड़ी का अंतर बाधा व्यावहारिक रूप से पटरियों के बीच की दूरी Z DIFF ∙ ₂ distance Z _{0 के} बीच की दूरी से स्वतंत्र है, इसलिए यह दूरी रेखा की लंबाई के साथ भिन्न हो सकती है, उदाहरण के लिए, यदि अंतर जोड़ी के मार्ग में कोई बाधा है। यह अंतर जोड़ी की टोपोलॉजी के लिए आवश्यकताओं को सरल करता है, हालांकि, ऐसी पंक्तियों में अंतर डेटा संचरण के मुख्य लाभों का अभाव है।


S≤2 to h के लिए लाइनों के बीच की दूरी को कम करने से संदर्भ परत (रिटर्न 3-बी) में परस्पर धाराओं के अतिव्यापी वितरण और अतिव्यापी वितरण में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। इस तरह की एक अंतर जोड़ी को कसकर युग्मित अंतर रेखा अंतर जोड़ी कहा जाता है। विभेदक प्रतिबाधा पटरियों के बीच की दूरी पर अधिक निर्भर हो जाती है। इसका मूल्य कम हो जाता है, इसलिए, पिछले मूल्य को बनाए रखने के लिए, संकीर्ण पटरियों की आवश्यकता होती है, जो ओमिक नुकसान को थोड़ा बढ़ाता है। हालाँकि, यह अंतर जोड़ी की यह टोपोलॉजी है जो असममित रेखा के संबंध में निम्नलिखित लाभ प्रदान करती है:

1. क्रोसस्टॉक और संदर्भ परत में हस्तक्षेप सहित प्रेरित शोर के लिए अंतर सिग्नल की ग्रेटर स्थिरता। लाइनों की करीबी व्यवस्था और समरूपता इस तथ्य की ओर ले जाती है कि प्रत्येक पंक्ति में प्रेरित शोर व्यावहारिक रूप से V NOISE ⁺ NOV NOISE के बराबर है ^- इसलिए, अंतर हस्तक्षेप छोटा V NOISE DIFF = V NOISE ⁺ -V NOISE ^- ≈0 है। यह हस्तक्षेप कम है, अंतर जोड़ी से दूर इसका स्रोत स्थित है।
2. लोअर ईएमआर और क्रॉसस्टॉक। चूंकि वी ₊ और वी _- सिग्नल एंटीपेज़ में हैं, उनके द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र लगभग परिमाण में बराबर हैं और एक दूसरे के विपरीत दिशाएं हैं। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि सुदूर क्षेत्र में खेतों का सुपरपोजिशन शून्य हो जाता है। समान प्रभाव काफी निकट क्षेत्र में अंतर जोड़ी द्वारा उत्पन्न क्रॉस्टल को कम करता है।
3. समर्थन परत में आँसू का कम प्रभाव। वापसी धाराओं I ₊ और I _- एंटीपेज़ में भी _हैं , और संदर्भ परत में उनके वितरण की ज्यामितीय समरूपता के कारण सममित हैं। इस संबंध में, संदर्भ परत I _REF = I + I _- I में कुल धारा घट जाती है, और ओवरलैप क्षेत्र में यह शून्य के बराबर हो जाता है। पूर्ण ओवरलैप के मामले में, जब अंतर जोड़ी संदर्भ परत h> 2 ∙ (s + w) से दूरी पर स्थित होती है और लाइनों का आपसी कनेक्शन संदर्भ परत के साथ उनके कनेक्शन से काफी अधिक होता है, तो संदर्भ परत (छवि 3-बी) में कोई वर्तमान नहीं है। ऐसी स्थिति उत्पन्न हो सकती है, विशेष रूप से, जब एक अंतर जोड़ी समर्थन परत में एक व्यापक अंतर को पार करती है। इस तथ्य के बावजूद कि चौराहे पर बाधा एक स्थानीय परिवर्तन से गुजरती है, इस मामले में असममित संकेत के विरूपण के साथ अंतर सिग्नल की विकृति छोटी है [1]।

इन लाभों को संभावित लाभ कहा जाना चाहिए, क्योंकि वे पूरी तरह से केवल तभी महसूस होते हैं जब दो स्थितियां एक साथ मिलती हैं:

1. लाइन में सख्त एंटीपेज़ सिग्नल,
2. सामान्य मोड सिग्नल हस्तक्षेप की कमी।

यदि आप सिग्नल स्रोत की अपूर्णता को ध्यान में नहीं रखते हैं, तो पहली आवश्यकता की पूर्ति अनुशंसा आर 1 के अवलोकन और लोड पक्ष पर अंतर और सामान्य-मोड सिग्नल दोनों का मिलान करके सुनिश्चित की जाती है। हालांकि, व्यवहार में, घटकों और वीआईए के संपर्क पैड के स्थान और ज्यामिति द्वारा लगाए गए प्रतिबंधों के कारण, घुमाव की आवश्यकता, अंतर जोड़ी के क्रॉस सेक्शन की सख्त स्थिरता को लागू करना मुश्किल है, जो कि जोड़ी लाइनों की लंबाई के अंतर में भी परिलक्षित होता है। जोड़ी की लंबाई में अंतर एक चरण बदलाव की ओर जाता है, अंतर सिग्नल को विकृत करता है और हस्तक्षेप आम मोड सिग्नल (छवि 4) बनाता है।



लाइन की लंबाई (अंग्रेजी लंबाई मिलान, ट्यूनिंग) को संरेखित करने के लिए एक सामान्य अभ्यास अतिरिक्त झुकता है जो एक नियमित संरचना (छवि 5) बना सकते हैं के कारण छोटी लाइनों की लंबाई बढ़ाने के लिए है। जाहिर है, यह अनिवार्य रूप से जोड़ी की रेखाओं के बीच की दूरी को बदलता है। यह बदले में जोड़ी के प्रतिबाधा और प्रतिबिंब की उपस्थिति में एक स्थानीय परिवर्तन की ओर जाता है। एक लेख में , डी। ब्रूक्स ने राय व्यक्त की कि सिग्नल की अखंडता और ईएमसी के दृष्टिकोण से जोड़ी लाइन की लंबाई को संरेखित करने की समस्या अधिक महत्वपूर्ण है। और झुकता की ज्यामिति का विकल्प महत्वपूर्ण नहीं है, इस के साथ कि लंबे और संकीर्ण मोड़ की सिफारिश नहीं की जाती है, क्योंकि वे वर्गों के मजबूत पारस्परिक संबंध के कारण विकृतियों का कारण बन सकते हैं। हालाँकि, यह थीसिस एक सार्वभौमिक नियम नहीं है। तथ्य यह है कि लाइन की लंबाई को संरेखित करने के लिए एक अधिक उन्नत तकनीक भी है, जिसमें एक साथ झुकता के स्थानों में एक जोड़ी के प्रतिबाधा को बनाए रखना शामिल है (लाइन की चौड़ाई में परिवर्तन के कारण, संदर्भ परत में स्थानीय कटआउट का उपयोग, आदि)। हालांकि, इस तरह के एक संरेखण ज्यामिति का निर्माण एक जटिल कार्य है, विशेष सीएडी प्रणालियों के उपयोग की आवश्यकता होती है, और केवल गीगाहर्ट्ज़ सिग्नल लाइनों के लिए उचित है। एक अन्य विकल्प जोड़ी की रेखाओं के बीच की दूरी में एक स्थानीय वृद्धि है और लाइनों में से एक पर झुकता है। दूसरे शब्दों में, एक कमजोर युग्मन के साथ एक अंतर जोड़ी के लिए एक स्थानीय संक्रमण का कार्यान्वयन, जिसके लिए प्रतिबाधा लाइनों के बीच की दूरी (जो झुकता के स्थानों में मनाया जाता है) पर इतना निर्भर नहीं करता है। इन तकनीकों के उदाहरण और अधिक विस्तृत जानकारी सिम्बियन, इंक वेबसाइट पर प्रस्तुत सामग्री में पाई जा सकती है।



लाइन लंबाई की समानता की पर्याप्त डिग्री के लिए एक मानदंड [1] में दिया गया है: “अंतर जोड़ी की लाइन की लंबाई को एक दूसरे के साथ <L <0.1 _R t R। V की सटीकता के साथ गठबंधन किया जाना चाहिए। यह अनुशंसा की जाती है कि संरेखण क्षेत्र अंतर जोड़ी के उस हिस्से में स्थित हो जहां समरूपता पहले से ही टूटी हुई है (उदाहरण के लिए, माइक्रोकिरिट पिंस के स्थान से)। " असममित रेखाओं के साथ समानता से, अंतर प्रतिबाधा के स्थानीय विषमता का प्रभाव कम होता है, सिग्नल फ्रंट अवधि की तुलना में संरेखण अनुभाग की इलेक्ट्रिक लंबाई कम होती है।

कार्य इस तथ्य से जटिल है कि संरेखण केवल पट्टी रेखा के लिए ठीक काम करता है, जिसके लिए इन-चरण और अंतर संकेतों के प्रसार वेग समान हैं। एक माइक्रोस्ट्रिप लाइन के लिए, जोड़ी लाइन की लंबाई का भी सही संरेखण विकृतियों की अनुपस्थिति को सुनिश्चित नहीं करता है, लेकिन केवल उन्हें कम करने का एक तरीका है। लेकिन चूंकि स्ट्रिप लाइन को vias का उपयोग करके आंतरिक परतों में संक्रमण की आवश्यकता होती है, जो स्वयं विषम हैं, इसलिए इसे असमान रूप से नहीं कहा जा सकता है कि माइक्रोस्ट्रिप लाइन का कोई लाभ नहीं है। बेशक, इन प्रभावों का महत्व सिग्नल आवृत्ति बैंड की ऊपरी सीमा को बढ़ाने के साथ बढ़ता है। और अगर 1 गीगाहर्ट्ज से नीचे की आवृत्तियों पर, समतुल्यता निम्न स्तर की विकृति प्रदान करती है, तो कई गीगाहर्ट्ज़ के क्षेत्र में और ऊपर कोई सार्वभौमिक सिफारिशें नहीं हैं और प्रत्येक विशिष्ट मामले के लिए मॉडलिंग द्वारा ट्रेस समस्या हल की जाती है।

कॉमन-मोड सिग्नल हस्तक्षेप किसी भी विषमता के कारण अंतर जोड़ी में ही हो सकता है, और यह अन्य सिग्नल लाइनों से भी प्रेरित हो सकता है। हालांकि, रेखाओं का मिलान करके, विकृतियों को बाहर करना असंभव है, जो बार-बार होने वाले प्रतिबिंबों और दोलनों की घटना को रोकता है, उनके परिणामों को कम से कम किया जा सकता है। दूर के अंत में अंतर जोड़ी के मिलान के लिए मुख्य तरीके तालिका 1 में प्रस्तुत किए गए हैं। आम-मोड सिग्नल मिलान के बिना एक सर्किट सरल है और इसलिए अक्सर उपयोग किया जाता है, हालांकि, अगर लाइनों में आम-मोड हस्तक्षेप है, तो सादगी एक संभावित समस्या है। विभेदक संकेत के विपरीत, एक सामान्य-मोड संकेत विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक अच्छा स्रोत है। सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए एक अनहेल्दी ट्विस्टेड पेयर का उपयोग करते समय विशेष रूप से सामान्य-मोड हस्तक्षेप महत्वपूर्ण हो जाता है, इसलिए आउटपुट में परिरक्षित ट्विस्टेड जोड़ी और कॉमन-मोड चोक का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।

तालिका 1. सिग्नल लाइन मिलान के तरीके।

शीर्षक और योजना	हानि दर	टिप्पणियाँ
	कम
	लंबा
	लंबा
	औसत

टिप्पणी:

1. जब मिलान प्रतिरोधों के मूल्यों की गणना करते हैं, तो समान जेड _{ईवीईएन} (ईजी। ईवन मोड) और विषम जेड _{ओडीडी} (संलग्न ऑड मोड) अंतर जोड़ी के संचालन के मोड के प्रतिबाधा मूल्यों का उपयोग करना सुविधाजनक है। परिभाषा के अनुसार, ये विशेष ऑपरेटिंग मोड में लाइनों में से एक के प्रतिबाधा मान हैं जब अंतर जोड़ी में प्रसार के दौरान संकेत विकृत नहीं होता है। सममित अंतर जोड़ी के मामले में, ये समान मोड के लिए V ₊ = V के समान सिग्नल हैं और विषम मोड के लिए एंटीप्लेज सिग्नल V ₊ = –V हैं। इसके अलावा, वे निम्नलिखित संबंधों द्वारा अंतर जोड़ी की विशेषता प्रतिबाधा के मूल्यों से जुड़े हुए हैं: Z _DIFF = 2 Z Z _ODD , Z _COMM = 1/2 EV Z _EVEN ।

2. कमजोर आपसी युग्मन के साथ एक अंतर जोड़ी के लिए, Z _ODD EN Z _EVEN and Z ₀ और टी-आकार की मिलान योजनाएं प्रत्येक लाइनों के लिए एक समानांतर मिलान सर्किट में पतित होती हैं।

एक विभेदक सर्किट में कई अपेक्षाकृत असममित लाभ हैं और यह बड़ी संख्या में नोड्स के साथ सिस्टम सहित विश्वसनीय और उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन मानकों के लिए मौलिक है। घड़ी की आवृत्तियों के विकास की प्रवृत्ति को जारी रखने के साथ, डेवलपर्स को अंतर जोड़े के अनुरेखण से निपटना होगा, इसलिए यह योग्यता रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण है और न केवल सामान्य सिफारिशों पर आधारित होनी चाहिए, बल्कि विशेष सीएडी और प्रयोगात्मक डेटा में सिमुलेशन परिणामों द्वारा समर्थित है।

साहित्य

[१] बोगैटिन ई। "सिग्नल एंड पॉवर इंटीग्रिटी - सरलीकृत", दूसरा संस्करण।, पीयरसन, २०१०

यह आलेख सबसे पहले जर्नल कंपोनेंट्स एंड टेक्नोलॉजीज 2018, नंबर 5 में प्रकाशित हुआ था। पत्रिका के संपादकों के साथ हैबर के प्रकाशन पर सहमति बनी है।

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