跟踪印刷电路板上的差分对时配对电气连接的方法

该出版物描述了一种在印刷电路板上追踪差分对时用于配对电连接的方法。 该方法基于产生和施加图案的技术,该图案用于将差分对的印刷导体连接到电子部件的跟踪触点,同时使非共轭部分的长度最小。

引言


差分对广泛用于在印刷电路板设计上实现的电子设备中传输高频和受噪声保护的信号。 每个这样的信号都是通过一对极性相反的等效信号( Signal + / Signal- )发送的,接收器仅对它们之间的差值作出响应。 在这种情况下,作用在该对的传输线(印刷导体)上的外部噪声被加到相对于彼此反相的两个信号上,而不会改变它们的差,因此,不会在接收器侧的合成信号中出现。



由于需要以自动或交互方式跟踪差分对,因此需要在现代CAD REA工具中实现,以在给定的输出对(信号源和接收器)之间铺设电气连接(印刷导体),同时要考虑到这些连接的拓扑和参数的给定规则。 在差分对中追踪化合物的规则列表非常广泛且多种多样,下面列出了其中的主要规则。





考虑到给定的规则和限制,用于追踪差分对的装置以最大可能的成对进行导体的铺设,并提供不超过指定设计规则的长度差。

如有必要,可通过构造相应的一对层间过渡来实现层与层之间的过渡。



追踪差分对时配对连接


信号源和接收器的接触垫的尺寸,以及它们之间的距离,大大超过了差分对中耦合导体之间标称间隙的规定值。

跟踪差分对时要解决的第一个任务是导体的配对,即从组件的端子到接口点的导体段的布置。 配对结果的质量取决于所构造导体的长度及其对称性的差异。 对称配对由一对导体组成,其中一个导体是另一对导体的副本,是通过将镜像操作相对于触点对称轴对其应用而获得的。


非对称配对由一对不同长度和不同拓扑的导体组成。


跟踪差分对时,建议的将化合物配对的方法基于配对模式的使用。 每个模板都包含一对触点和从这些触点发出的配对导体的参数化描述。

假定触点对可以由以下印刷布线对象表示:

  • 圆形焊盘-电子元件的平面或贯穿引线以及层间过渡
  • 矩形接触垫-电子元器件的平面引线
  • 印刷导体段。

在圆形接触垫的示例上考虑了将导体配对的方法,该方法相对于矩形和其他凸形的接触垫保持通用的方法。

每个配对图案都是在原始的基础上形成的,其中包含一对触点和配对导体的描述。 源模板中的所有描述均以局部坐标系和零方向表示。 将模板的每个实例放置在板上时,转移到给定位置Mv(X,Y) ,旋转给定角度Rot(θ)并相对于轴OXOY分别镜像RflOX()RflOY()的操作 ,如图所示。下图。


初始配对模板中一对触点的描述是使用接触垫的形状(通过封闭的多边形)进行参数逼近来进行的(对于圆形垫,使用正八边形,如图所示)。


原始模板的每个实例都是由一对多边形边的组合形成的,该对多边形边被配对的Signal +和Signal-导体相交。 边缘的所有有效组合的枚举形成了导体界面的完整模式集。
在下面的介绍中,仅介绍了基本子集的模板,其应用程序的转换操作RflOX()RflOY()形成了完整的共轭模式集。

对称配对模式


对称配合图案的一个重要优点是导体的配合部分的长度相同。 接下来,评估每个配对模式的以下参数:

  • 模板设置参数(λ)的值,以确保指定的设计规则
  • 配对导体的最大长度(Lmax)
  • 匹配导体的长度(模)之差(Δ)



在将任何印刷布线元件直接放置在一对接触垫的前面,这会干扰导体对同时最大程度地减小其总长度,以下呈现的两个对称配对图案的用途有限。


不对称的交配方式


在跟踪具有高密度印刷电路板的电路板时,在不违反设计规则的情况下,在许多情况下都不可能使用对称模板。 因此,它们中的许多都通过不对称图案扩展,其中匹配导体的长度不同。 下面给出了非对称配对图案的左侧变体,通过将镜像施加到操作的OY轴获得了右侧图案,例如: A'B = Rf10Y(AB')








所介绍的许多接口模式(包括通过将转换操作RflOX()RflOY()应用于基集而获得的导数)适用于任何一对跟踪触点。
在跟踪每个接口点的差分触点对(由鼠标光标的当前位置确定或自动计算)的过程中,将执行以下操作:


下面是跟踪差分电路的一对触点时按区域选择配对模式的图示。




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使用配对模式路由差分对连接的一些示例。


简要结论


  1. 跟踪差分对时,导体的共轭要求使用特殊方法以最小化非共轭部分的总长度。
  2. 导体配对问题的解决方案是在一对触点的“ 侧面 ”(信号源)和触点的“ 侧面 ”(接收器)上进行的。
  3. 导体配对模板的使用不是解决此问题的唯一方法,但是,它具有很高的速度(由于印刷电路板安装空间的分析区域的局部化),并且可以选择最合适的导体配对选项。

  4. 可以使用选项扩展使用的接口模式的组成,这些选项在必要时可以补偿由于短对线对长度的强制增加而导致的差分对中信号+ /信号连接的总长度差。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN458172/


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