ทำไมจึงเลื้อยบนแทร็ก PCB?

ฉันได้อ่านบทความ ( TheMagPi eMagazine ) ที่เกี่ยวข้องกับ Raspberry Pi; "กล่อง ARM GNU / Linux ราคา $ 25"

ในบทความหน้า 17 ที่ด้านล่างจะแสดงพื้นที่บน Pi ที่แทร็กซิกแซกถัดจากพื้นที่ตรงด้วยข้อความคำอธิบาย:

"wiggles" ในแทร็กให้แน่ใจว่าสัญญาณถูกจับคู่ด้วยระบบไฟฟ้าลดการรบกวนและความล่าช้าของสัญญาณ สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งสำหรับข้อมูลวิดีโอความเร็วสูงและสัญญาณ HDMI

ฉันมีความรู้ที่ จำกัดมากเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้าดังนั้นบางทีนี่อาจเป็นคำถามที่ง่ายมาก แต่ทำไมคุณถึงรวม 'wiggles' เหล่านี้ในการออกแบบ PCB

ฉันรู้ว่าคำพูดนั้นให้คำตอบและฉันก็เข้าใจจุดรบกวนเนื่องจากปัญหาเกี่ยวกับสายไฟและสายโคแอกเซียลซึ่งอยู่ติดกัน แต่ฉันขอขอบคุณสิ่งที่สมมติว่ามีความรู้น้อยมากที่อธิบายว่าทำไมคุณถึงได้รับปัญหา ช่วยให้วิกผม ตัวอย่างเช่นทำไมบอร์ดไม่ได้ครอบคลุมในการเลื้อย

กระดิกอยู่ในแทร็กด้านในที่มุม (หรือสั้นกว่าโดยรวม) เพื่อทำให้เท่าความยาวแทร็กของคู่ที่แตกต่าง - นั่นคือสายสองเส้นใด ๆ ที่ใช้การส่งสัญญาณที่แตกต่างกับข้อมูลนิวเคลียส หากแทร็คนั้นมีความยาวไม่เท่ากันผลประโยชน์การยกเลิกสัญญาณรบกวนของสัญญาณที่แตกต่างกันจะหายไป

ในขณะที่องค์ประกอบทางกายภาพเลเยอร์ของการส่งสัญญาณ LVDS ที่ทันสมัยที่สุด (PCIe, HDMI, DVI) รวมถึงบัฟเฟอร์เดอร์หรือ 'ยืดหยุ่น' เพื่อชดเชยความยาวแทร็กที่แตกต่างกันระหว่างคู่

ติดตามความคิดเห็นโดย OP:

ยกตัวอย่างเช่นกิกะบิตอีเธอร์เน็ตเนื่องจากคุณอาจคุ้นเคยมากกว่านี้: สายเคเบิล CAT6 มีสายไฟแปดเส้นซึ่งหากคุณฉีกปลอกหุ้มฉนวนด้านนอกออกเป็นเกลียวคู่กันดังนั้นสาย 1 + 2 จึงถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นคู่ ถัดจากนี้คือคู่ที่ 2 ซึ่งเป็นสาย 3 + 4 บิดเข้าด้วยกันคู่ที่ 3 ประกอบด้วยสาย 5 + 6 บิดกัน ฯลฯ สิ่งสำคัญคือต้องรักษาความยาวของคู่ให้เหมือนกันเพราะมีสำเนาของสัญญาณเดียวกันที่ส่งด้วยขั้วตรงข้าม ( หนึ่งเป็นบวกในขณะที่อื่น ๆ เป็นลบ) ถ้าหากสายไฟมีความยาวเท่ากันสัญญาณก็จะมารวมกัน (ให้ความเร็วคงที่ของอิเล็กตรอน) ซึ่งจะช่วยให้การรบกวนทางไฟฟ้าในโหมดทั่วไปถูกปฏิเสธในคัปปลิ้งแม่เหล็ก

อย่างไรก็ตามทั้งสี่คู่นั้นไม่จำเป็นต้องมีความยาวเท่ากันเพราะกระบวนการเจรจาอัตโนมัติของ gigbit ปรับเทียบบัฟเฟอร์ยืดหยุ่น (และการยกเลิกหน่วยก้อง) เพื่อที่ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยในเวลาที่มาถึงจะถูกลบออกก่อนที่ส่วนประกอบระดับสูงจะทำงาน

สิ่งเดียวกันกำลังเกิดขึ้นบนแผงวงจรนี้ ร่องรอยของแผงวงจรที่อยู่ติดกันทันที / ใกล้เคียงคือ "คู่" และถูกเก็บรักษาไว้ในความยาวเดียวกันเพื่อให้เครื่องรับความแตกต่างสามารถปฏิเสธเสียงรบกวนได้แม้ว่าจะเป็นระบบไฟฟ้ามากกว่าสนามแม่เหล็กก็ตาม คุณสามารถเห็นว่าขั้วต่อ HDMI มีหลายคู่และไม่มีความพยายามที่จะรักษาความยาวเดียวกับคู่ที่อยู่ถัดจากคู่นั้น ("ระหว่างคู่") อย่างไรก็ตามมีข้อ จำกัด บางอย่างเกี่ยวกับขนาดของบัฟเฟอร์ยืดหยุ่น (เป็นไบต์) หลังจากที่สายเคเบิลไม่ทำงานหรือลดระดับ มันจะเป็นการสนุกที่จะทดสอบและค้นหาขีด จำกัด ในหน่วยมิลลิเมตร

รูปภาพของปลั๊ก HDMI แสดงคู่ที่ต่างกัน:

โดยทั่วไปแล้ว Wiggle จะใช้ในสถานการณ์ที่มีสัญญาณ (เร็ว) สองสัญญาณหรือมากกว่านั้นที่ควรทำการซิงโครไนซ์เพื่อไม่ให้เกิดความล่าช้าเมื่อเทียบกับกันและกันเนื่องจากความยาวแทร็คที่แตกต่างกัน

นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสัญญาณที่มีสายสัญญาณนาฬิกาเพราะตัวอย่างเช่นในระบบที่มีสายข้อมูลต่าง ๆ ถ้าบางสายข้อมูลยาวกว่าสัญญาณอื่น ๆ เมื่อสัญญาณพัลส์นาฬิกาเกิดขึ้นอาจเป็นไปได้ว่าสัญญาณทั้งหมดไม่ถึง ผู้รับสำหรับข้อมูลที่ถูกส่ง

ในภาพคุณจะเห็นว่าแทร็กด้านในเป็นแทร็กที่ถูกเล็ดลอดเพราะถ้าตรงพวกเขาจะสั้นกว่าแทร็กด้านนอก