các cặp khác nhau: hai đường tín hiệu được sử dụng để ngăn chặn nhiễu âm thanh chung

April 1, 2024

By Lisa chen

Các bảng mạch in dường như dễ dàng được sản xuất, nhưng sự phức tạp của việc truyền điện tín hiệu và khoảng cách dẫn nhỏ gọn làm cho thiết kế của chúng phức tạp hơn. Do vậy, bạn nên tìm hiểu các khái niệm tương đối để tạo ra các bảng mạch nhanh đáng tin cậy.

chúng tôi sẽ giải thích chi tiết về khái niệm này dưới đây để giải thích những ưu điểm, khuyết tận và các nguyên tắc đường dẫn. hãy tiếp tục đọc để tìm hiểu thêm!

các chế độ khác nhau trong thiết kế pcb

trước khi chúng ta đi sâu vào các lợi ích, kỹ thuật và sự khó khăn của các đường dẫn khác nhau, chúng ta hãy tìm hiểu về các nguyên tắc cơ bản.

truyền tín hiệu một đầu

Sự truyền tín hiệu một đầu là một cách đơn giản và trực tiếp bằng cách điều khiển một tín hiệu điện từ người phát tới người nhận, sử dụng một tham chiếu chung như một đường dẫn trở về cho tín hiệu.

tín hiệu điện thường là điện áp thay đổi. nó tham chiếu 0 v như một kết nối chia sẻ.

Hầu hết các mạng PCB sử dụng đường dẫn tín hiệu một đầu, và nếu nhiều tín hiệu (một dây cho mỗi tín hiệu) được truyền, bạn sẽ cần nhiều dây và một kết nối tiếp đất chung cho tất cả các điểm.

ví dụ, 10 tín hiệu điện áp đòi hỏi tổng cộng 11 dây.

các đường điện trong một pcb

nhưng có một vấn đề với cách tiếp cận này. Khi tốc độ đường truyền tăng lên, các vấn đề như nhiễu và EMI có thể xuất hiện. vì vậy, trong trường hợp này, có thể cần một tín hiệu khác biệt.

tín hiệu khác biệt

Đối diện khác nhau sử dụng hai đường tín hiệu điện áp tương ứng để truyền một tín hiệu dữ liệu đơn, đường thứ hai là ngược lại của đường thứ nhất.

Vì vậy, một tín hiệu thông tin đơn cần một cặp dẫn, và bộ nhận tín hiệu giải mã dữ liệu bằng cách phát hiện sự khác biệt điện lực giữa hai dẫn.

Tất cả các điều khiển tín hiệu có các cực đối nghịch nhau (với điện áp chung) và có các cường độ bằng nhau để cân bằng dòng điện trả lại của các điện áp khác nhau này.

Do vậy, tín hiệu khác biệt có dòng không lớn chạy qua kết nối đất.

nhiều cặp đi lặp lại với các PCB

thiết lập này mang lại một số lợi ích trong việc giảm nhiễu và nhiễu điện tử.

ngoài ra, các tín hiệu khác nhau làm việc ở mức điện áp thấp hơn. Đối với các tín hiệu một đầu, các đường đi phải làm việc với điện áp cao hơn để đảm bảo tỷ lệ tín hiệu nhiễu (SNR) đủ để ngăn chặn nhiễu.

một điểm cần lưu ý khi sử dụng một đường điểm khác nhau là người nhận và người nhận không cần phải chia sẻ một kết nối đất.

nhưng sự khác biệt về mặt đất sẽ ảnh hưởng đến công việc của mạch điện.

lợi thế của tín hiệu khác nhau

Mặc dù các cặp tín hiệu khác nhau đòi hỏi nhiều dây hơn, chúng có những lợi ích sau đây.

dòng điện trở lại không

Bởi vì sự khác biệt hủy hoại các mạch, chúng không quay trở lại dòng điện. do đó, mặt đất ít liên quan hơn.

mặt phẳng có thể khác nhau ở cả hai phía, hoặc có thể dao động trong một phạm vi chấp nhận đặc biệt.

Tuy nhiên, bạn cần phải cẩn thận khi làm việc với các tín hiệu khác nhau kết nối DC như các đầu nối USB.

Những cặp điện khác nhau này yêu cầu một nối tiếp chung để giữ tín hiệu trong phạm vi điện áp của tín hiệu chung chế độ tối thiểu và tối đa mà giao diện cho phép.

chống lại nhiễu ngoài và nhiễu điện từ

Các nhiễu điện từ các thiết bị ở gần cũng làm tăng các tín hiệu phản xạ và không phản xạ.

Bởi vì bộ nhận giải mã dữ liệu bằng cách kiểm tra sự khác biệt tiếng lượng giữa hai đường điện, cặp điểm này có thể chống lại nhiễm đồng nhất hơn.

Tất cả các tín hiệu nối tiếp không thay đổi tiềm năng, vì vậy mạch của đầu nhận sẽ giảm dần nhiễu để điều chỉnh các tín hiệu điện áp.

có tín hiệu nhiễu trên màn hình tv

chống nhiễu xuất và nhiễu điện từ

các tín hiệu riêng lẻ và khác biệt tạo ra emi khi truyền tín hiệu kỹ thuật số ở tốc độ cao (bởi vì các dọc lên và xuống rất nhanh).

nhưng sự nhiễu điện từ tạo ra trong cặp khác nhau sẽ tạo ra một trường điện từ với kích thước và cực ngang nhau.

vì vậy tiếng ồn sẽ bù đắp lẫn nhau. logic đằng sau cáp ethernet đã hoạt động thành công là giống nhau.

cáp ethernet căng đôi

hoạt động điện áp thấp

Như đã đề cập trước đây, các dây đi đầu đơn phải sử dụng điện áp nguồn tương đối cao (3,3-5V) để duy trì tỷ lệ tín hiệu đủ nhiễu để đạt được khả năng chống nhiễu.

Tuy nhiên, các tín hiệu khác nhau có thể truyền tín hiệu ở mức điện áp thấp hơn trong khi duy trì SNR mong muốn.

Hơn nữa, do phạm vi động của máy thu nhận, tỉ lệ tín hiệu nhiễm của các cặp này tăng gấp đôi so với các hệ thống đơn tiếp tương đương.

Làm việc với điện áp thấp có nghĩa là tiêu thụ năng lượng thấp hơn và việc chuyển đổi điện áp nhỏ hơn sẽ giúp cải thiện tính nguyên vẹn của nguồn điện của bảng mạch.

Hơn nữa, điện áp nguồn năng lượng thấp hơn sẽ phát ra ít nhiễu điện, cho phép bạn sử dụng tần số hoạt động cao hơn.

trạng thái cao/ thấp đơn giản

Đối với các hệ thống một đầu, bộ nhận xác định các trạng thái lô-gic và lô-gic bằng cách kiểm tra điện áp của nguồn điện, các đặc tính ngưỡng của mạch thu và các giá trị điện áp cơ sở.

tuy nhiên, dung sai và thay đổi có thể tạo ra sự không chắc chắn khi xác định lô-gic cao hay lô-gic thấp.

sử dụng các tín hiệu khác nhau để xác định các trạng thái lô-gic đơn giản hơn.

nếu tín hiệu điện áp đảo ngược lại thấp hơn tín hiệu không ngược lại, máy nhận sẽ được giải thích là lô-gic cao.

ngược lại, nó dẫn đến mức độ logic thấp.

các dạng sóng số với mức cao logic (1) và mức thấp logic (0)

Bởi vì điện áp thay đổi liên tục, vì vậy khi hai tín hiệu chuyển đổi cực, một điểm chuyển đổi được tạo ra giữa hai trạng thái.

điểm chuyển tiếp này được gọi là giao nhau.

để có được độ chính xác tối đa, bạn nên khớp với độ dài dây của cặp khác nhau.

nếu không bằng nhau, sẽ có sự khác biệt trong việc truyền thông, gây ra sự trì hoãn và do đó di chuyển các giao điểm. trong trường hợp này, điểm này không khớp với việc chuyển đổi logic.

nhược điểm của cặp đôi

phương pháp này có một số nhầm, đặc biệt nhất là việc tăng số lượng dây.

Do vậy, bạn nên đặt chúng vào nhau và đảm bảo rằng chúng có cùng chiều rộng, ngay cả khi bạn bỏ qua các chỗ chống như các cấu phần và các lỗ.

hướng dẫn định hướng khác nhau

thực hiện theo các hướng dẫn này để có một tín hiệu khác nhau ổn định và đáng tin cậy.

và đặt hai người đó lại với nhau

Bên cạnh việc nhận dạng rõ ràng các đường gióng chỉ dẫn được cắt ghép, bạn cũng nên tránh sử dụng các lỗ qua để giữ khoảng cách giữa các đường gióng chỉ dẫn.

Nếu bạn phải làm việc với các lỗ trống, sử dụng chúng như các cặp đối xứng và gần chúng với nhau. ngoài ra, khoảng cách giữa các lỗ và đĩa hàn là bằng nhau.

với các lỗ đối xứng

đồng thời, ưu tiên dây cáp bên trong để giảm sự nhiễu loạn. tuy nhiên, đường dẫn bên trong có nghĩa là các lớp khác nhau được kết nối với các lỗ.

Nhớ rằng các cặp Diff được tách ra khỏi các đường đi khác bằng cách chỉ ra một khoảng cách 3 W, trong đó W là khoảng cách của độ rộng đường đi thông thường.

Bạn có thể cần phải xem xét việc định vị các cặp có cạnh khác nhau rộng trên các lớp tín hiệu liền kề để có điều khiển nhiễu hiệu quả hơn và mật độ cáp cao hơn.

Giữ đối xứng các đường dây

Một cách lý tưởng, các đường gióng chỉ dẫn trong một cặp khác nhau nên được phản chiếu với nhau, và bạn có thể sử dụng các kỹ thuật này để thực hiện điều này.

Các đường dẫn được định cấu hình để tránh các bộ phận và lỗ trống, do đó duy trì đối xứng

Giữ khoảng cách giữa các cặp đường

định hướng đường hợp của bạn để được phản chiếu ở ống dẫn

duy trì cùng chiều rộng trên chiều dài ống dẫn

tín hiệu trên một PCB.

Giữ độ dài của cặp dây bằng nhau

cuối cùng, bạn phải chọn một chiều dài giống nhau. bạn có thể phải chèn một phần điều chỉnh theo vết nhỏ vào một đường truyền ngắn hơn để làm cho nó dài hơn và phù hợp với các dây chuyển động của nó.

sự gia tăng này có thể thay đổi đối xứng của cặp, nhưng độ dài bằng nhau quan trọng hơn. nếu sự không đồng nhất xuất hiện do vị trí không đối xứng của đĩa hàn, hãy chèn một điều chỉnh điểm trong vùng đó.

kết luận

Như bạn có thể thấy, các cặp khác nhau mang lại nhiều lợi ích như độ chống nhiễm chung chế độ và công việc điện áp thấp mà rất quan trọng cho việc truyền các tín hiệu cao trong bảng mạch.

Mặc dù cần gấp đôi số dây để xử lý một tín hiệu, phương pháp định tuyến là rất quan trọng đối với các mạch tốc độ cao hiện đại.

Việc bố trí các đường dẫn có thể thách thức về các đường dẫn, nhưng bạn có thể sử dụng các hướng dẫn trên để thực hiện.

nếu bạn gặp bất kỳ thách thức nào trong quá trình thiết kế, hãy liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi rất vui lòng giúp đỡ.