Pentru imunitatea la zgomot, semnalele transmise în mod complementar trebuie să fie bine echilibrate și să aibă aceeași impedanță
Transmisia diferențială implică prezența a două semnale complementare cu amplitudine egală și o deplasare de fază de 180 °. Unul dintre semnale se numește pozitiv (direct, ne-inversat), cel de-al doilea - negativ (invers). Transmisia diferențială este utilizată pe scară largă în circuitele electronice și este esențială pentru creșterea vitezei de transfer a datelor. Semnalele de ceas de mare viteză ale plăcilor de bază ale calculatorului și ale serverelor sunt transmise prin linii diferențiale. Numeroase dispozitive, cum ar fi imprimantele, switch-urile, routerele și procesoarele de semnal, utilizează tehnologia LVDS (Signal Differential Low Voltage).
În comparație cu transmisia diferențială cu o singură sârmă, sunt necesare mai multe emițătoare (drivere, emițătoare) și receptoare (receptoare), precum și dublul numărului de pini și conductori. Pe de altă parte, utilizarea transmisiei diferențiale oferă câteva avantaje atractive:
- mare precizie temporală,
- cea mai mare viteză de transmisie posibilă,
- mai puțin susceptibilitatea la interferențe electromagnetice,
- Mai puțin zgomot asociat cu diavolul.
La conectarea conductorilor diferențiali, este important ca ambele căi diferențiale să aibă aceeași impedanță, să aibă aceeași lungime, iar distanța dintre marginile lor să fie constantă.
Folosind un exemplu, luați în considerare câteva concepte importante ale cablajului diferențial. Figura 1 prezintă busul diferențial al plăcii de bază, căptușit între pinii unui microcircuit dedicat (ASIC) și un conector pentru conectarea unei plăci fiice cu cipuri de memorie. Conductorul semnalului direct este evidențiat în verde, iar cel inversat în roșu. Fiecare conductor de-a lungul lungimii sale are două găuri de trecere și o secțiune serpentină.
Fig. 1. pereche diferențială pe placa mamă
Cablajul diferențial în această figură este proiectat cu câteva reguli în minte:
- ieșirile componentelor utilizate pentru transmiterea sau primirea semnalelor diferențiale sunt localizate aproape una de cealaltă;
- pe fiecare strat separat, sunt piese de cauciuc de aceeași lungime, iar distanța dintre anvelope este aceeași pe diferitele straturi;
- atunci când se schimbă stratul, distanța dintre locurile viaselor este minimă (nu depășește distanța dintre anvelope, dacă acest lucru este fezabil);
- secțiunile serpentine ale celor două anvelope sunt situate într-o zonă astfel încât semnalele pozitive și negative să aibă aceleași întârzieri de propagare pe întreaga lungime a lanțului.
Închiderea colțurilor și aceeași lungime a conductorilor diferențiali necesită o atenție deosebită.
În plus față de conductorii plăcii de circuite imprimate, sunt instalate magistrale în pachetul IC care leagă fiecare ieșire a carcasei de ieșirea chip-ului IC. Diferitele lungimi ale acestor anvelope pot, în unele cazuri, să-și facă propriile ajustări.
Ca exemplu numeric, luați în considerare magistrala diferențială cu următoarele lungimi ale segmentului:
pentru un semnal direct
- lungimea segmentului de la ieșirea conectorului la primul port de transfer = 3022,93 mil (76,78 mm),
- lungimea segmentului dintre orificii = 747,97 mil (19,0 mm),
- lungimea segmentului de la cel de-al doilea port de transfer la ieșirea IC = 27,8 mil (0,71 mm),
- lungimea totală a lanțului semnalului direct = 3,798.70 mil (96,49 mm);
pentru semnalul invers
- lungimea segmentului de la ieșirea conectorului la primul port de transfer este de 3025,50 mils (76,78 mm),
- lungimea segmentului dintre orificii = 817,87 mils (19,0 mm),
- lungimea segmentului de la cel de-al doilea port de transfer la ieșirea IC = 27,8 mil (0,71 mm),
- Lungimea totală a lanțului semnalului înainte este de 98,33 mm (3,871,17 mils).
Astfel, diferența dintre lungimile conductorilor plăcii de circuite imprimate este de 1,84 mm (72,47 mils).
Unele diferențe pot fi compensate, având în vedere diferitele lungimi ale anvelopelor din interiorul carcasei IC. În acest caz, diferența dintre lungimile totale ale traseelor devine în toleranța specificată.
Figura 2 arată că lungimea totală a magistralei trebuie luată în considerare în ceea ce privește reducerea diferenței dintre lungimile conductorilor diferențiali.
Fig. 2. Suma (L0 + L1) trebuie să fie egală cu suma (L2 + L3) în cadrul erorii admise
Repetând din nou, este de dorit să se mențină o distanță constantă între marginile conductorilor de-a lungul lungimii lor. Studiul perechii diferențiale arată că, în vecinătatea pinilor conectorilor, autobuzele pierd paralelism între ele. Figura 3 ilustrează o schemă de conexiuni minimalizării acest dezavantaj menținând paralelismul o lungime mare (format în același semnal conductor acut unghi invers poate avea ca rezultat o pierdere a integrității sale cu consecințele - nota traducătorului). Această schemă poate fi utilizată în cazurile în care semnalele diferențiale trebuie să aibă o conexiune puternică sau când transmit semnale de mare viteză.
Fig. 3. Cablajul paralel al conductorului
Când intervalul dintre două căi este relativ mare (conexiunea dintre conductor și poligon depășește interconectarea dintre conductori), atunci perechea se cuplează liber. Dimpotrivă, atunci când două căi sunt localizate destul de aproape unul de celălalt (relația dintre ele este mai mult decât legătura dintre un singur conductor și un poligon), aceasta înseamnă că conductorii perechii sunt puternic conectați. Comunicarea puternică nu este, de obicei, necesară pentru a obține avantajele inițiale ale unei structuri diferențiale. Cu toate acestea, pentru a obține o bună imunitate la zgomot, este de dorit o cuplare puternică pentru semnalele transmise, bine echilibrate, care au o impedanță simetrică față de tensiunea de referință.
Conceptul de cablare diferențială în acest caz implică perechi coplanare (adică, situate într-un strat) având o conexiune la marginile conductorilor. Semnalele diferențiale pot, de asemenea, evazați și o altă metodă în care conductorii semnalelor directe și inverse sunt aranjate la diferite (adiacente). Straturi de bord. Cu toate acestea, această metodă poate cauza probleme cu constanța impedanței. Figura 4 prezintă ambele opțiuni, precum și anumite dimensiuni critice, cum ar fi lățimea (W), distanța dintre marginile (S), grosimea conductoarelor (T) și distanța dintre conductorul și un teren dovedind (H). Acești parametri stabilesc geometria secțiunii transversale a unei perechi diferențiale, sunt adesea folosite (împreună cu proprietățile materiale ale conductoarelor și substrat dielectric) pentru a determina valorile de impedanță (pentru ocazional, de echilibru, în fază și modurile anti-fază) și pentru a calcula magnitudinea cuplajului dintre conductorii perechii.
Fig. 4. Dimensiunile geometrice ale secțiunii transversale a unei perechi diferențiale
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: