Bir PCB'de neden yakındaki rayları oynatalım?


38

Ahududu Pi ile ilgili bir makale ( TheMagPi eMagazine) okudum; "25 dolarlık bir ARM GNU / Linux kutusu."

Alt kısımdaki 17. sayfada, Pi'de bir parçanın zikzaklarının bulunduğu ve açıklama metniyle birlikte düz bir zeminin bulunduğu bir alan gösterilmektedir:

Raylardaki “kıpırdatmalar”, sinyallerin elektriksel olarak eşlenmesini sağlayarak paraziti ve sinyal gecikmesini azaltır. Bu, özellikle yüksek hızlı video verileri ve HDMI sinyalleri için önemlidir.

Kıpırdatmaları gösteren makalenin resmi

Elektrik mühendisliği konusunda çok sınırlı bir bilgiye sahibim, bu yüzden belki de bu çok basit bir sorudur ama neden bu 'kıpırdatmakları' bir PCB tasarımına dahil ettiniz?

Teklifin bana bir cevap verdiğini anlıyorum ve yan yana çalışan güç kabloları ve koaksiyel kablolarla ilgili sorunlardan kaynaklanan parazit noktasını anlıyorum, ancak neden problemleri ve nasıl alacağınızı açıklayan çok az bilginin olduğu varsayımını takdir ediyorum. Kıpır kıpır yardım Örneğin, tahta neden kıpırdatmıyor?


2
Sadece ben miyim yoksa o kıpırdayan izler, dış izlerden toplamda daha uzun görünüyorlar mı? Göze göre, sadece tek bir kıpırdatmanın zaten bir 45 derecelik köşe etrafındaki uzunluk farkını telafi edeceğini tahmin ediyorum. Göremediğimiz köşeler var mı ve biriken kıkırdak talebi için mevcut olan tek yer burası mı?
Bernd Jendrissek

Benim düşüncem de budur ve dikkatli bakarsanız, ikinci çift diğer kıvrılan çiftlerden daha kısadır.
jippie

1
Bu bir fotoğraftan ... ... çiftin başka bir yerinde neler olduğunu söyleyemezsin. Başka yerde küçük bir oda varsa, uzunluk düzeltmesi bazen böyle bir uçta topaklanır. Konektörler genellikle düşük yoğunluklu bir alandır, bu yüzden orada yapmak kolaydır. Eğer mümkünse uzunlukları tam uzunluk boyunca daha küçük düzeltmelerle eşleştirmenin daha iyi olacağını düşünüyorum.
darron

Yanıtlar:


27

Kıpırdatma, bir diferansiyel çiftin iz uzunluklarını eşitlemek için köşelerde (veya genel olarak daha kısa olan) rayda bulunur - bu, cary verisine diferansiyel sinyal kullanan herhangi iki teldir. İzler aynı uzunlukta olmasaydı, diferansiyel bir sinyalin gürültü önleyici faydası kaybedilirdi.

Çoğu modern LVDS sinyallemesinin (PCIe, HDMI, DVI) fiziksel katman bileşenleri arasında, çiftler arasındaki farklı iz uzunluklarını telafi etmek için eğriltme veya 'elastik' tamponlar bulunurken, bir çift içindeki eğriltme işlemlerinden bu fiziksel yerleşim teknikleri ile kaçınılmalıdır.

OP tarafından yapılan yorumlar:

Gigabit ethernet'i bir örnek olarak kabul etmek, çünkü bu size daha tanıdık gelebilir: CAT6 kablosunun sekiz teli vardır; bu da dış yalıtım kılıfını koparırsanız çiftler halinde birlikte bükülür; Bunun yanında teller 3 + 4 birlikte bükülmüş çift 2, teller 3 + 6 birlikte bükülmüş tel vb. İçerir. Çiftleri aynı uzunlukta tutmak önemlidir, çünkü bunlar aynı kutupların karşıt kutuplarla gönderilen kopyalarını içerirler ( biri pozitif, diğeri olumsuzdur). Eğer ve sadece teller aynı uzunluktaysa, sinyaller bir araya gelir (elektronların sabit hızı verilir);

Bununla birlikte dört çiftin kendisi tam olarak aynı uzunluğa sahip olmak zorunda değildir, çünkü gigbit otomatik görüşme işlemi, elastik tamponları (ve yankı iptal ünitelerini) kalibre eder, böylece varış zamanındaki herhangi bir dakika tutarsızlığı, üst seviye bileşenler işlerini yapmadan önce giderilir.

Aynı şey bu devre kartında da oluyor. Hemen bitişik / kapanma devre kartı izleri "çiftler" dir ve diferansiyel alıcılarının elektriksel olarak manyetik olmaktan ziyade elektriksel olarak reddetmesine izin vermek için aynı uzunlukta tutulur. HDMI konektörünün bu gibi birkaç çift taşıdığını görebilirsiniz ve bir çifti yanındaki çift ile aynı uzunlukta tutmaya çalışılmaz ("çiftler arasında"). Bununla birlikte, elastik tamponların boyutunda (bayt cinsinden) bazı sınırlamalar vardır, bundan sonra kablonun çalışmadığı ya da düşme olduğu. Milimetre cinsinden sınırları denemek ve bulmak eğlenceli olacaktır.

Bir HDMI fişinin bu resmi diferansiyel çiftleri gösterir: görüntü tanımını buraya girin


Bu muhtemelen çok basit, ancak arama gerçekten yardımcı olmadı. Bir pairnedir? Bir çift sadece iki farklı bileşen ise, o zaman within a pairve arasındaki farkı anlamıyorumbetween pairs
George Duckett

1
Burada bir 'çift' sadece yan yana iki tel anlamına gelir. Bir 'diferansiyel çifti', alıcıdaki herhangi bir ortak mod gürültüsünü iptal etmenize olanak tanıyan iki kabloya aynı polariteyle aynı sinyali göndermenin bir yoludur.
shuckc

1
@GeorgeDuckett: Tek bir kabloya sadece bir mantık seviyesi gönderirse, o kabloda akan herhangi bir akım topraklama düzlemi üzerinden geri gelmelidir ve kablo ya da topraklama düzlemi tarafından toplanan herhangi bir ses sinyali etkileyebilir. Bu sorunlardan kaçınmak için, yüksek hızlı sinyaller genellikle iki kablo kullanılarak gönderilir (rastgele “X” ve “Y” olarak adlandırırım); X yüksek ve Y düşük sürüş ile bir "1" mantığı gönderilecektir; Y yüksek ve X düşük sürüş ile bir "0" mantığı gönderilecektir. Sinyalleri alan bir cihaz, X üzerindeki voltajın Y'den yüksek olduğu herhangi bir zamanda bunları "1", Y'nin X'ten yüksek olduğu zaman "0" olarak
algılar

1
@GeorgeDuckett: Herhangi bir zamanda, bir kablodan çıkan akım diğerindeki akımla oldukça iyi dengelenmiş olacak, böylece sinyaller yer düzlemine akımı akmayacak (diğer sinyaller tarafından gürültü olarak görülebilir). Ayrıca, yer düzleminde diğer cihazlardan ortaya çıkan herhangi bir gürültü çiftin her iki teli tarafından kabaca eşit olarak görülecektir ve bu nedenle hangi kablonun herhangi bir anda "daha yüksek" olduğunu etkilemeyecektir.
supercat,

@shuckc: George Ducket, bir çift telin öneminin ne olduğunu bilmek istedi, çünkü kıpırdatmanın ortaya çıkma şekli tellerin çiftler halinde olduğunu gösteriyor. Toprak düzlemi akımlarını ortadan kaldırmak için bir çift tel için, bir tel üzerinde yükselen bir kenarın diğer ucunda düşen bir kenarın tam olarak aynı anda gelmesi gerektiğini ekleyebilirim; mantık zamanlama farklarını kaldırabilse bile, sinyaller farklı zamanlarda gelirse ortaya çıkacak ekstra gürültü kuplajından kaçınamazdı, ama cevap zaten buna yol açtı.
supercat,

15

Temel olarak, kıpırdatma, senkronize edilmesi gereken iki veya daha fazla (hızlı) sinyalin olduğu durumlarda kullanılır, böylece farklı iz uzunlukları nedeniyle birbirlerine göre geciktirilmezler.

Bu, saat hattına sahip sinyaller için son derece önemlidir, çünkü, örneğin, çeşitli veri hatlarına sahip bir sistemde, veri hatlarından bazıları diğerlerinden daha uzunsa, saat darbesi gerçekleştiğinde, tüm sinyallere ulaşılmaması mümkündür. aktarılan veri için alıcı.

Görüntüde, iç izlerin kıpırdayan izler olduğunu görebilirsiniz, çünkü düz olsalardı dış diyarlardan daha kısa olacaktır.


Bunu cevapladım, çünkü bu cevap kabul edilen cevap kadar eşit. Hat uzunluğu, yüksek hızlı sinyaller için çok önemlidir. Bunu zor yoldan öğrendim.
bakcsa83
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.