تصميم مسارات البوردات عالية السرعة بالنظام الفرقى (التفاضلى) للحفاظ على سلامة الإشارة

يعد التوصيل الصحيح للأزواج التفاضلية في الدوائر الرقمية عالية السرعة ضروريًا للحفاظ على سلامة الإشارة. اتبع هذه الإرشادات لتوجيه الأزواج التفاضلية واترك مشاكل EMI (التداخل الكهرو مغناطيسية) ورائك.
ذهبت ذات يوم في ميعاد مرتب مع امرأة كانت ، دون علم لي ، دوما متأخرة. وصلت إلى المطعم في الوقت المناسب وانتظرت لمدة 20 دقيقة قبل أن أحسب أنني قد أهملت. عندما كنت على وشك المغادرة ، وصلت المرأة. إذا مرت 5 دقائق ، ما التقينا إطلاقا. يمكن أن يحدث نفس الشيء في البوردات عالية السرعة عندما لا يتم رسم الأزواج التفاضلية بشكل صحيح. ستصل إحدى الإشارات إلى المكان المفترض أن تكون فيه ، ولتجد شريكها مفقودًا ، ثم العودة للخلف مرة أخرى. على PCBs ، على الرغم من أن اللقاء المفقود قد لا يؤذي المشاعر.إلا أنه يعني أن الدائرة بها نقص في سلامة الإشارات أو لن تعمل على الإطلاق. كن "موفقاً" جيدًا بين إشاراتك عالية السرعة وتوجيهها حتى يصل كلاهما في ذات الوقت ..

نصائح و حيل للمسارات التفاضلية
في مواعيد لاحقة ، استخدمت بعض الحيل لمحاولة جعلها تأتى فى الموعد المحدد. أخلاقيات حيل وصولها في الوقت المحدد هي جدلية ، ولكن حيل زوج الإشارات التفاضلية في الالتزام بالمواعيد سيضمن سلامة الإشارة. استخدم هذه النصائح للتأكد من توجيه الأزواج التفاضلية مع وضع الوقت في الاعتبار.
مطابقة طول التتبع: يجب أن تكون مطابقة طول التتبع أولوية قصوى عند توجيه الأزواج التفاضلية. لا تجعل إشارة واحدة تنتقل عبر كامل PCB في حين أن الآخر يذهب عبر المنفذ المجاور. عندما تكون أطوال التتبع الزوجية غير متطابقة ، فإن اختلاف التوقيت سيسبب تداخلاً مدمراً ويؤدي إلى تدهور سلامة الإشارة. على غرار الطريقة التي قد تختلف بها تفضيلات وقت موعدى عن وقت موعدك ، فإن الدارات المختلفة لها تفاوتات عدم تطابق طوال المسارات المختلفة. تأكد من أن أزواجك التفاضلية ترى بعضها البعض ، وتحقق من حالات عدم توافقها قبل البدء في التصميم.
التوجيه المتوازي: عند رسم مسار زوج تفاضلي ، حاول بذل قصارى جهدك للحفاظ على خطوطه متوازية. يساعد توجيه زوج تفاضلى بالتوازي يساعد في إلغاء أي إشعاع EMI ، ويساعد في مطابقة طول المسارات.
الخلوص الكهربائي والتسريب: مثل الصديقات الحاليات والسابقات ، يجب دائمًا إبقاء الأزواج التفاضلية بعيدة كل البعد عن بعضها البعض قدر الإمكان. عندما يتم رسم مسارات أزواج تفاضلية متعددة في القرب المباشر ، فسوف يتفاعلون دائمًا مع بعضهم البعض بطرق سلبية. حافظ على الحد الأدنى لمعارك للهيمنة و EMI بالكثير من المسافة بينهم.
يجب أيضًا توجيه الأزواج التفاضلية بعيدًا عن المكونات المعرضة لـ EMI. يتم قياس هذه المسافة في كل من الخلوص و التسريب. هناك العديد من الطرق المختلفة للوفاء بمتطلبات تطويق الدوائر وزحفها.

لا للدورات حادة: من الأفضل توجيه زوج تفاضلي بشكل مستقيم ، مع عدم وجود دورات على الإطلاق. ومع ذلك ، قد يتطلب تخطيط البوردة انعطافات. بعض النساء يفضلن الرجال السلس ، ولكن الأزواج التفاضلية دائما تفضل منحنيات ناعمة. تشع الحواف الحادة عن 45 درجة. هذا أمر مهم في كل من الحواف الداخلية والخارجية ، حيث يمكن لكل منهما أن يشع EMI.
Vias: تمامًا مثل أنها ليست فكرة جيدة أن يكون لديك الكثير من الصديقات ، فليس من الصواب استخدام الكثير من vias (المعابر بين الطبقات). شكل نقطة العبور يضمن على الأقل كمية صغيرة من تدهور الإشارة. عند استخدام الكثير منها ، يمكنها أن تؤدي إلى تدهور كبير في سلامة الإشارة ويتسبب في انعكاسات مدمرة في الزوج التفاضلي.
إذا كنت ولابد من استخدام معابر على PCB تأكد من إما تقصير طول المعبر أو تقنية الحفر الخلفى back drilling. سوف يعمل المعبر via كخط "نقل قدرة" مفتوح ، مما يعني الكثير من انعكاس الإشارة. اعتمادا على طول المعبر ، يمكن أن تنعكس الإشارة مرة أخرى في الزوج التفاضلي عند 180 درجة فتلغى الإشارة المفيدة. أفضل طريقة لتقليل التأثيرات السلبية للانعكاس هي تقليل طول المعبر. يمكن التقليل من طول المعبر باستخدام المعابر blind or buried vias، أو عن طريق معبر الحفر الخلفي . يمكن أن تؤدي كل هذه الخيارات إلى زيادة تكلفة التصنيع ، لذلك إذا كنت تستخدم ميزانية محدودة ، يمكنك ببساطة عمل المعابر vias بين طبقات اللوحة البعيدة. في لوحة 8 طبقة ، سيكون اتصال 1-7 به جزء غير مستخدم أقصر من اتصال 1-2.
من المهم أيضًا أن تتطابق مع أي مقدار من تأخر الإشارة ينتج عن طريق المعبر. ويمكن القيام بذلك إما عن طريق استخدام نفس العدد من المعابر في طرفى الزوج التفاضلي أو بإضافة بعض المسار السربنتين (المتعرج) على الطرف بدون معبر. لا أحد يحب أن يكون "العزول" في الموعد ، لذلك تأكد من مطابقة كل شيء بالتساوي.


كيف تجعل جهاز حاسبك يفعل ذلك
من أجل تحسين قدرة الدماغ ، دع الكمبيوتر يقوم ببعض الأعمال. يجب أن يكون برنامج تصميم PCB قادراً على التحقق تلقائيًا من بعض هذه القواعد ، مثل الخلوص الكهربائي. ستساعدك البرامج المتقدمة جدا أيضًا في الرسم الفعلي للأزواج التفاضلية. قد لا يكون لدى Altium Designer حلول لحياة الحب الخاصة بك ، ولكنه يحتوي على ميزات تساعد المستخدمين في رسم الأزواج التفاضلية.

على الرغم من اختلافات التوقيت بيننا ، واصلت الخروج مع فتاتى . قضايا التوقيت لا تزال قائمة ، ولكن علاقتنا حافظت على سلامتها. إذا كانت لديك مشاكل في رسم الأزواج التفاضلية فى بوردتك ، فقد لا تكون هذه البوردة محظوظه. تأكد من اتباع الإرشادات المذكورة أعلاه للحفاظ على سلامة الإشارات على البوردة عالية السرعة. هل تريد المزيد من النصائح حول رسم زوج تفاضلي؟ تحدث إلى أحد الخبراء في Altium.

أساسيات تصميم بوردات التردد العالى: حافظ على مساراتك قصيرة و مباشرة

كما تعلمون ، قد تكون للبوردات عالية السرعة مشكلات في EMI. يمكن أن تأتي مخاطرة EMI هذه من مسارات طويلة تشكل هوائيات إرسال أو استقبال. وتغطي المسارات الطويلة أيضًا مزيداً من المسافة ، مما يزيد من فرص تأثر الدوائر الحساسة على طول المسار. استخدام مسارات قصيرة و مباشرة سيساعد على تقليل مخاطر EMI من كلا الهوائيين وقرب المسار.
لم أؤمن حقاً بفكرة "الأقل هو أكثر" إلى أن جربتها بنفسي في الطهي مع بعض الأصدقاء. كنت "مشرف الشواية" مما يعني أنني كنت المسؤول عن التوابل وشوي شرائح اللحم. قررت الذهاب مع التوابل البسيطة كالملح والفلفل ، وكونى عاشق للملح ، اعتقدت أنه ألا حدود للأمر. حسنًا ، تبين أن شرائح اللحم مالحة جدًا للأكل بالنسبة لمعظم أصدقائي. سوف تترك شريحة لحم مالحة طعم سيئ في فمك ، وكذلك الحال مع PCB عالية السرعة مع الكثير من آلمسارات الطويلة. يمكن أن يزيد المسارات الطويلة و المتعرجة على PCB مقدار EMI ويكلفك أكثر في العتاد (مساحة اكبر و كلفة تشغيل أعلى). ممارسة "أقل هو أكثر" عن طريق الحفاظ على مسارات قصيرة ومباشرة سوف تضمن أن لا أحد يجد تصميماتك غير مستساغة.

المسارات الطويلة تزيد مخاطر التداخل الكهرو مغناطيسى
كما تعلمون ، قد يكون للبوردات عالية السرعة مشكلات مع EMI. يمكن أن تأتي مخاطرة EMI هذه من مسارات طويلة تشكل هوائيات الإرسال أو الاستقبال. وتغطي الآثار الطويلة أيضًا المزيد من المسافة ، مما يزيد من فرص تأثر الدوائر الحساسة على طول الطريق. استخدام مسارات قصيرة مباشرة سيساعد على تقليل مخاطر EMI من كلا الهوائيين وقرب المسافة.
يشبه إلى حد كبير كيف لا أحد يفرط في تمليح شريحة لحم ، لا أحد يرسم عن قصد مسارًا بحيث يكون هوائيًا لـ EMI. ربما التردد العالي غير معاوقة مكثف ، أو رسم تيار العودة حلقة غير متوقعة في مستوى الأرض. أياً كان السبب ، فإن أفضل طريقة للتخفيف من إشعاع الهوائي هي تقصير المسار. يمكن للهوائيات أن ترسل أو تستقبل ، لذلك يجب تقصير المسار في الحالتين "الصاخبة" و "الهادئة". الهوائي الأصغر سوف يشع دائما أو يستقبل أقل من هوائي أكبر.
المسارات نفسها ليست الأشياء الوحيدة في PCB التي يمكن ان تشع EMI. الفجوات في مستوى الأرض أيضا ستكون بمثابة الهوائيات عندما تعبرها مسارات. الحفاظ على آثار قصيرة ومباشرة ، ولكن ليس على حساب عبور الثغرات في مستوى الأرض.

المسارات الطويلة تكلف أكثر:
وكلما زاد طول المسار، زادت مساحة البوردة. المسار الأقل يعني المزيد من الوفر.يدفع دائمًا مصممي البوردات لجعل الأشياء أصغر ، لذلك سأضيف إلى المشكلة بدفعك لجعل المسارات أقصر. لن يقتصر الأمر على استهلاكه المساحة ذاتها فحسب ، بل سيتطلب أيضًا مساحة أكبر للخلوص حول هذا المسار. قد يكون محاسبو شركتك بالفعل ، كما يقول الأولاد ، "مالحًا". لا تفرط في عداواتهم من خلال جعلهم يدفعون ثمن PCB كبير جدًا.


كيف تقلل المسافات
أفضل طريقة لتقصير طول المسارات لبوردات السرعة العالية هو وضع تصميمها بعناية. إبقاء الأنظمة عالية السرعة بالقرب من بعضها البعض والحفاظ على أجهزة الاستقبال بالقرب من مداخلها.
يمكن أن يساعد تخطيط PCB الجيد في حل المشكلات قبل حدوثها. سيسمح لك إعداد التنسيق بحيث تكون الأنظمة عالية السرعة قريبة من بعضها البعض ببدء تصميمك باستخدام أطوال قصيرة. من المهم على وجه الخصوص إبقاء مدخل الإشارة في مسار المستقبِل قصيرًا قدر الإمكان ، حيث يمكن لهذا الخط حقن أغلب "الضوضاء" في النظام. بالإضافة إلى ذلك ، سيؤدي الاحتفاظ بالمكونات عالية السرعة في أماكن قريبة من بعضها إلى تقليل تأثير إشعاع أي EMI على أي دوائر أخرى. أغلق الثغرة قبل رسم المسار الأول.
قد تكون مبادئ التصميم هذه بديهية تقريباً ، لكن تنفيذها يمكن أن يكون مرهقاً حقاً. لحسن الحظ ، يمكن لبرنامج تصميم PCB مساعدتك. جرب ترميز أنظمتك عالية السرعة بالألوان للمساعدة في تتبع المكونات والمسارات. كما ستجعل البرامج ذات ميزات رسم المسارات الجيدة من السهل عليها توجيه المسارات أو إعادة توجيهها إلى أقصر مسار ممكن. ليست مصادفة أن مصمم Altium يحتوي بالفعل على وثائق توضح كيفية تكويد المكونات بالألوان ، وكيفية ترتيب المسارات.

بعد هذا الفشل الذريع فى الشواء بالخارج بنسق "أقل هو أكثر" ، لقد كنت أكثر حذرا فى تتبيل شرائح اللحم. تعلم من أخطائي وطبق "أقل هو أكثر" على البوردات عالية السرعة ، قبل أن تترك آلمسارات الطويلة طعم سيئ في فمك. اجعل مساراتك مباشرة وصحيحة بأدوات وموارد الخبراء.هل لديك المزيد من الأسئلة حول تصميم البوردات عاليه السرعة؟ تحدث إلى أحد الخبراء في Altium.

موارد إضافية
شكرا لك على قراءة دليلنا حول تقنيات تصميم البوردات للحد من EMI. لقراءة المزيد من موارد Altium ، تفضل بزيارة مركز موارد Altium هنا أو انضم إلى المناقشة في أسفل كل مشاركة مدونة أصلية:

EMI/EMC Design: PCB Noise Reduction Through Isolation of AC and DC Signals
How to Reduce EMI in Mixed-Signal Systems Using Proper PCB Ground Designs
Using cans for EMI shielding on your PCB
High-Speed PCB Differential Pair Routing to Preserve Signal Integrity
High-Speed PCB Design Principles: Keep Traces Short and Direct

هكذا تمت الترجمة أرجو أن تكون جيدة

شكراً جزيلاً استاذ ماجد مجهود كبير من حضرتك وستكون لي مراجعة دقيقة فيه

بعض المصطلحات او الجمل لم افهمها او تركيبتها اللغوية غير مفهومة سأدرجها بعد المراجعة لها

حسنا لكى اعدل هذه النقاط قبل أن اصيغه بصورة PDF

تمت إضافة روابط ملفات PDF فى أول ترجمة المشاركة رقم 4

سأدرج الملاحظات تباعاً وسأبدأ بهذه الصفحة اولاً


عفواً ماذا يُقصد بالازواج التفاضلية ؟؟؟

ماذا يعني بالفجوات ؟؟

ياحبذا لو تمت ترجمة هذا النص بالتفسير الاكثر مفهومية فهو غير مفهوم بهذي الصيغة

ماذا يُقصد بقضبان منفصلة للطاقة ؟؟

ايضا ماذا يُقصد بـ ( يمكن لمكونات التيار المستمر أن ترسم المسامير )

ياحبذا لو تمت ترجمة هذا النص بطريقة اكثر مفهومية

ماذا يٌقصد بمسارات العودة الحالية ؟؟؟

ايضا ياحبذا لو تم شرح هذا النص بصيغة اكثر مفهومية


ماذا يقصد بهذه العبارة ( كان لديك فجوات في أي من مستوياتك وتفكر في سدها ، من فضلك لا تفعل ذلك )

حسنا قبل النقاش أرجو توضيح نقطتين
1- هذا العلم لم يسبق تدريسه لذا ترجمته لم تقدم و بالتالى الإصطلاحات تترجم بالتقريب فعادة من يقرأ فى هذا المجال يستخدم التعبيرات بلغتها الأصلية
2- هذا الموضوع بكاملة يتحدث عن أمرين لا ثالث لهما مسارات النحاس على البوردة و ترجمها تراك أو مسار أو قضيب في حال خطوط التغذية Buss Bar , Rail أو ما شئت و مهما بدلت فى التعبيرات ستحتوى نفس الغموض ما لم تقارنه بالمعنى الأصلى فى النص وهى ما يتعلق بخطوط التغذية و هنا يكون الحديث أصلا عن تحديد مسارات رجوع التيار خلال ما يسمى الأرضى فمهما كان الأرضى من مساحة كبيرة فالتيارات لا تعبر كما تظن أنت ولكنها تعبر من الطرق المتاحة كلها و كل بحسب مقاومته الأومية و ممانعته لو رجوع لتيار متردد أو نبضى و من ثم يلجأ البعض لتفتيح قطاعات فى النحاس و قد تعرضت لهذا الموضوع هنا
http://www.qariya.info/vb/showthread...=59960&page=54
فى المشاركة 432
Differential Pair سمها زوج تفاضلى و البعض يسمها زوج فرقى ولها فى كل شرح ترجمة
وهى الإشارتين عكس بعضهما على مدخلىن تماما كالفرق بين RS232 إشارة و أرضى و RS485 إشارتين بدون أرضى و الفرق بينهما هو ما يحسب
تلك المشروحة فى أول الرد لتفصيل مسار الأرضى كما فى الرابط عاليه
ولو فكرت كيف تفصل مسارات الأرضى حتى لا تتقاطع ستجد النص مفهوم
Power Rail
أى مسارات منفصلة للتغذية سمها ما شئت
لماذا تجتزئ النص و الشرح بعده مباشرة؟؟؟!!!!!!
قلت
يمكن لمكونات التيار المستمر أن ترسم المسامير (تسبب نبضات حادة) من مصدر الطاقة الخاص بها
وهذا تعبير وجدته شائعا فى كثير من الحوارات للتعبير عن هذه النبضات!!!!
Current Return
لها ترجمتين و كلاهما مقبول
رجوع التيار
أو الرجوع الحالى (لمسار التيار على البوردة)
بالرجوع لول الرد أصبحت واضحة