WIRING диференциални двойки
Диференциални двойки работят перфектно, само ако те не пречат на други сигнали. Въпреки това, компромисите в следата ви позволяват да се прилага гъста писти окабеляване.
Традиционни концепции за паралелни потоци започват интерфейс не работят при скорости над 200 MHz поради големия размер на сигнализация гума взаимодействия изисква за предаване на големи количества информация. Решението на този проблем е използването на серийни интерфейси, като се използва за предаване на сигнали в диференциална форма и да се осигури необходимата скорост на потока. Диференциално сигнализация освен това осигурява значително по-ниско ниво на радиация намалява броя на точки на свързване и линиите на сигнала, и дава възможност за предаване на сигнали на относително дълги разстояния.
Какво означава това за печатни платки разработчик? Очевидно е, че нов набор от изисквания за дизайн. Тези изисквания са концентрирани около двата кабелни проводници един до друг, но това не е толкова лесно, колкото изглежда на пръв. Има много теоретични материали, но реалността може да бъде изненади, поне по отношение на исканията, направени от платката.
Диференциална предаване на сигнала означава предаване на една и съща информация от два проводника. Той използва два автобуса, най-малко един предавател (водач) с положителни и отрицателни изходни сигнали и един приемник (приемник) за всеки сигнал. Шофьора предава сигнали обърнати един към друг. Докато положителен изходен сигнал съвпадащи по фаза с сигнала на входа на водача тръгва от ниска към висока, негативният изходен сигнал обърнат входа, той се превключва от високо към ниско. Фигура 1 показва два водача, и извежда диференциален сигнал изчислява като разлика между положителни и отрицателни сигнали. Изваждане на сигнали от друг се среща в диференциална приемник.
Няма недостиг на мнения на експерти по терминологията, колкото е необходимо, за да каже: "общ режим" (общ режим), "диференциален режим" (диференциален режим) и дори "странна вълна сигнал" (странно-режим). Казано по-просто, широка теоретична печалба на диференциална двойка се случва, когато равни antiphase сигнали, предавани от два проводника. Това предполага, че проводниците са разположени толкова близо един до друг, че електрическата енергия, излъчвана от всеки проводник може да бъде получена от друг (т.е. има корелация и смущения). Основните предимства на прилагане на еднакви и противоположни сигнали, предавани от близко разположени проводници, както следва:
1. защита от шум. Всеки шум, който носи един от проводниците ще бъде предизвикана в същата степен, а от друга проводника. Поради същата шума в този случай, ще присъства в двата сигнала, този шум се отстранява разликата (диференциална) сигнал.
2. нечувствителност към референтната напрежение. диференциален сигнал винаги се проявяват известна референтно ниво, което позволява да се използва в случая, когато предавателя и приемника са с различна обща захранващо напрежение (различен земята). Той също решава проблемите, свързани с общи заключения напрежение нестабилност и да се подобри целостта на сигнала.
3. Намаляване на излъчваното електромагнитно смущение. Такава намеса се извършва главно по време на превключване сигнал от едно състояние в друго. Тъй като и двете диференциален сигнал едновременно включен, но в antiphase, радиацията възникващите взаимно компенсирани. Освен това, всяка от диференциални сигнали обикновено има малка амплитуда (на фигура 1 амплитудата е 0.4 V), така че нивото на радиация е малък.
И най-късно на теория - диференциално съпротивление. Тя се определя от съпротивлението на отделните двойки проводници и връзка между тях.
По-долу е пример за създаване на диференциалната двойка, въз основа на изискванията на някои от настоящите стандарти.
ЗОД = 100 ома ± 10%. Диференциална импеданс, който е един от основните фактори. Индивидуална импеданс на всеки проводник също може да бъде определен, и обикновено е близо до 50 ома. Разстоянието между проводниците и / или ширината на проводници може да бъде определено, но ако е посочено стека диференциална двойка, винаги е стойността по подразбиране на диференциално съпротивление.
Проводниците на двойката трябва да бъдат избрани по дължина в рамките на 0.635 мм (0.025 инча). По-точен стойност не играе роля, но тя може да бъде намалена при предаване на сигнали с висока скорост. По този начин, проводниците на всяка двойка трябва да бъдат съчетани в дължина.
Разстоянието между различните сигнали трябва да бъде поне 0.508 мм (0.020 инча). Това разстояние между един от проводниците на диференциална двойка и проводник на който се предава на друг сигнал. Необходимо е да се увеличи разстоянието между две диференциални двойки, колкото е възможно.
Проводници тактов сигнал и сигнал групата данни трябва да се регулира по дължина с точност до 6.35 mm (0.250 инча). По-точна стойност също играе специална роля, и зависи от скоростта на предаване. В зависимост от приложението, дължината на една диференциална двойка бейсбенд сигнал може да се различава от дължините на други двойки от същата група. (Под бейсбенд сигнала се определя тук като множествена диференциална двойка с обща часовник и предаване на подобна информация.)
Поддържането на постоянно напрежение справка. Понякога това означава осигуряване на бейсбенд на същия слой с позоваване на напрежението. Допълнителни изисквания също могат да доведат до ограничаване на преминаването към други слоеве.
По този начин, е необходимо да има проводници на толкова близо едно възможно диференциална двойка, и поддържа постоянно диференциално съпротивление. Всичко това изглежда логично и че няма никакъв смисъл в по-подробно описание, правила и математически изчисления, за да се върна към това. И, разбира се, че сигналите са в действителност разлика (т.е., равно и antiphase). Теоретично обикновено третира диференциални проводници под формата на усукани двойки със силна връзка, докато типична стойност от 100 ома диференциално съпротивление PCB взаимно свързване малък. Тази основна разлика.
Фигура 2 показва типична разрез на диференциална двойка с импеданс 100 ома.
Предлагане на възможни въпроси, нека да направи преглед на теоретичните предимства на диференциалното сигнализация. От гледна точка на защита срещу външния шум на това е важно не комуникация между гумите и взаимното положение на гумата, т.е. разстоянието между тях. По-малката това разстояние, толкова повече тя се превръща в един и същ сигнал vozdestvie агресора и от двете автобуси. Реалното намаление на прослушване е възможно само след отстраняване на източника на шум. Влияние зависи от квадрата на разстоянието между диригент и диригент на агресор сигнал. Печалбата на нечувствителност към референтната напрежение голяма степен зависи от показателите за качество на интегрални схеми и е независимо от връзката между диференциални автобусите.
И последната точка, която може да доведе до объркване. Диференциални сигнали могат да бъдат използвани в положение, при предавателя и приемника се използва напълно различна обща напрежение. Въпреки това, се препоръчва да се поддържа постоянно опорно напрежение. В този случай, е налице противоречие между теорията и реалността, но понякога това, което получаваш, малко не се вписва в теорията.
Връщайки се към теорията отново. Диференциална предаване включва използването на две равни и противоположни сигнали на двата проводника. Тези допълнителни сигнали са генерирани от водача. Какво трябва да се направи, за да сигнала остава същото? Тяхната симетрия е ключът към всичко. Теорията казва нищо за скоростта сигнали и, в частност, на процента на увеличение на челата им. Ако тези сигнали са еднотактни, тогава съпротивлението на товара и да се споразумеят за да са основните критерии.
Отново се обръщаме към теорията, но, от друга страна. Ако симетрията на диференциални следи е толкова важно, става изключително важни проводници с еднаква дължина. Това е по-важно, отколкото само статична проверка; сигнали трябва да поддържат връзката фаза (180 °) по цялата дължина. максималния възможен окабеляване проводник двойка в един слой и минимален брой пасажи на другите слоеве също да увеличи симетрия. Разстояние от няколко други сигнали, за да повлияе на способността да индуцира шум, но връзката е също така да се намали чувствителността към смущения.
Ляв за факта, че диференциалните сигнали се предават обикновено при сравнително висока скорост. Диференциална импеданс определя прекратяване на предаването линия. Същото се отнася и за база референтна височина. Всичко обсъдено по-горе, както и качеството на връзката гарантира, че електромагнитни смущения ще бъде минимално.
Както всички казваха по-рано прехвърлени към проводници окабеляване? Общият брой на песни равна на два пъти броя на сигналите, но често е общ интерфейс има намаляване на броя на сигналите. Това може да се получи леко облекчение, когато прокарвате комплекс PCB. Освен това, сигналите двойка трябва да се разглеждат като една единица. Диференциална импеданс определя широчината на проводниците и разстоянието между тях, но стратегията за окабеляване трябва да се основава на пълни симетрия двойки проводници по цялата дължина от водача към приемника.
правила за маршрутизация трябва да се прилагат не само за основните понятия (ширина диригент и разстояние между редовете и между двойката и друг сигнал), но и да сложни въпроси. Фигура 3 показва две диференциални двойки. След проверка на Демократична република Конго (правила при проектирането проверяват), маркирана върху отляво несвързани проводници и правилните сигнали от две свързани писти не съответства във фаза.
Ако е възможно, процесът трябва да се тества окабеляване дължини на двойката проводници между контролните точки, че сигналите, предавани от тях да имат същото забавяне фаза. Ако това не е възможно, то е необходимо да се направи обща проверка на дължините на проводниците от начало до край. Допълнителни сигнали (фиг. 1) трябва да идват към приемника в едно и също време. Ако сигнал (положително или отрицателно) има закъснение или предварително спрямо друг сигнал, това означава, че разликата в двойката не е оптимизирана и може да има силно въздействие отвън (амплитудата или време).
Фигура 4 показва лоши окабеляване диференциалните сигнали. Използване на ъгли от 45 °, за предпочитане повече от 90 ° ъгъл, с който да се създаде голяма разлика в дължината на диференциални склонове и има известна загуба на връзката между тях. Друг пример за тази грешка е да се движат един от записите на другия слой, което води до още по-голяма загуба на връзката. Не-идеализация е напълно приемлива, но броят на елементите, водещи към него трябва да се намали до минимум.
Когато се налага да се разтвори комплекс платка с голям брой различни групи от диференциални двойки, може да е по-добре в първия и оптимизиране на размножаващи се двойки, които са предмет на същите изисквания (правила). Толерантността на дължината на двойките в рамките на една група може да превишава поносимостта на дължината на една двойка проводници двойка. По този начин, на приоритета на инсталации над окабеляване група приоритет двойка. В идеалния случай, ако използвате интерактивна оформление, осигуряване на обратна връзка върху динамиката и помага за свързването на процеса.