Enrutamiento de Par Diferencial de PCB de Alta Velocidad para Preservar la Integridad de la Señal

Creado: Marzo 30, 2017
Actualizado: Deciembre 7, 2020

Sound wave on oscilloscope

El enrutamiento adecuado de los pares diferenciales en los circuitos digitales de alta velocidad es necesario para preservar la integridad de la señal. Sigue estas pautas de enrutamiento de par diferencial y deja atrás tus problemas de EMI.

Una vez fui a una cita a ciegas con una mujer que, sin que yo lo supiera, siempre llegaba tarde. Llegué al restaurante justo a tiempo y esperé 20 minutos antes de darme cuenta de que me habían dejado plantado. Cuando estaba a punto de irme, llegó mi cita. Si hubiera llegado 5 minutos después, no nos hubiéramos visto. Lo mismo puede suceder en las placas de circuito impreso de alta velocidad cuando los pares trenzados no se enrutan correctamente. Una señal llegará donde se supone que debe estar, encontrará a su compañero desaparecido y luego se irá a casa. Sin embargo, en las PCB, una cita perdida no significa sentimientos heridos. Significa que el circuito tendrá poca integridad de señal o no funcionará en absoluto. Conviértete en un buen emparejador para tus señales de alta velocidad y dirígelas para que ambas lleguen a tiempo.

^{Esta es tu señal de alta velocidad con enrutamiento incorrecto.}

Consejos y Trucos de Enrutamiento Diferencial

En fechas posteriores, usé algunos trucos para intentar que mi cita llegara a tiempo. La ética de engañar a mi cita para que llegue a tiempo es discutible, pero engañar a las señales de par diferencial en puntualidad garantizará la integridad de la señal. Usa estas pautas de enrutamiento de par diferencial para asegurarte de que enrutas teniendo en cuenta el tiempo.

Coincidencia de longitud de traza: La coincidencia de longitud de traza debe ser una prioridad máxima al enrutar pares diferenciales. No hagas que una señal atraviese la placa de circuito impreso, mientras que la otra solo tiene que ir al lado. Cuando las longitudes de enrutamiento de rastreo de par diferencial no coinciden, la diferencia de temporización causará interferencia destructiva y degradará la integridad de la señal. De manera similar a cómo mis preferencias de altura para una cita pueden variar de las tuyas, los diferentes circuitos tienen diferentes tolerancias de desajuste de longitud de rastreo. Asegúrate de que tus pares diferenciales se vean cara a cara, verifica sus tolerancias de desajuste antes de comenzar el diseño.

Enrutamiento paralelo: siempre que enrutes un par diferencial, haz todo lo posible para mantener sus rastros paralelos. El enrutamiento de un par diferencial en paralelo ayuda a cancelar cualquier EMI radiada y ayuda con la coincidencia de longitud de traza.

Despeje eléctrico y fuga: Al igual que tu novia actual debe estar lejos de tu ex, los pares diferenciales también deben mantenerse siempre lo más alejados posible. Cuando se encaminan varios pares diferenciales en estrecha proximidad, siempre interactuarán entre sí de manera negativa. Mantén las luchas por el dominio y EMI al mínimo con mucha distancia.

Los pares diferenciales también deberán enrutarse lejos de los componentes susceptibles a EMI. Esta distancia se mide tanto en espacio libre como en fuga. Existen muchos enfoques diferentes para cumplir con los requisitos de espacio libre y fuga de circuitos.

^{Sé inteligente, no enrutes tus pares diferenciales de esta manera.}

Sin giros bruscos: es mejor enrutar un par diferencial recto, sin giros en absoluto. Sin embargo, tu diseño de PCB puede requerir giros. A algunas mujeres les gustan los hombres románticos, pero a los pares diferenciales siempre les gustan las curvas suaves. Los bordes afilados en las curvas irradiarán mucho más EMI que una curva suave. Cualquier cambio de dirección en un par diferencial no debe desviarse más de 45 grados. Esto es importante tanto en los bordes internos como externos, ya que ambos pueden irradiar EMI.

Vías: al igual que no es una buena idea tener muchas novias, no es una buena idea usar muchas vías. Via geometría garantiza al menos una pequeña cantidad de degradación de la señal. Cuando se usa con demasiada frecuencia, las vías pueden degradar significativamente la integridad de la señal y causar reflexiones destructivas en el par diferencial.

Si terminas usando vías en tu placa de circuito impreso, asegúrate de acortar la longitud del trozo o taladrarlos. Un trozo de vía actuará como una línea de transmisión abierta, lo que significa mucha reflexión de señal. Dependiendo de la longitud del trozo, la señal puede reflejarse incluso en el par diferencial a 180 grados y cancelar la señal útil. La mejor manera de reducir los efectos negativos de un trozo es minimizar la longitud del trozo. La longitud del trozo puede minimizarse mediante el uso de vías ciegas o enterradas, o mediante perforación posterior mediante trozos. Todas esas opciones pueden aumentar el costo de fabricación, por lo que si tienes un presupuesto ajustado, simplemente puedes hacer las conexiones a través de capas de placa distantes. En una placa de 8 capas, una conexión 1-7 tendrá un trozo no utilizado más corto que una conexión 1-2.

También es importante igualar cualquier cantidad de retraso de señal causado por una vía. Esto se puede hacer usando el mismo número de vías en ambas piernas del par diferencial o agregando un enrutamiento serpentino en la pierna sin una vía. A nadie le gusta ser aguantavelas en una cita, así que asegúrate de que todo coincida de manera uniforme.

^{Mira esos hermosos paralelos.}

Cómo Hacer que tu Ordenador lo Haga

Para optimizar el poder del cerebro, dejea que tu ordenador haga parte del trabajo. El software de diseño de tu PCB debería poder verificar automáticamente algunas de estas reglas, como la separación eléctrica. Un software más avanzado también te ayudará con el enrutamiento real de pares diferenciales. Altium Designer^® puede no tener soluciones para tu vida amorosa, pero tiene características para ayudar a los usuarios con el enrutamiento diferencial de pares.

A pesar de nuestros problemas con los horarios, seguí saliendo con mi cita a ciegas. Los problemas de tiempo persisten, pero nuestra relación ha conservado su integridad. Si tienes problemas con el enrutamiento de par diferencial en tu PCB, es posible que tu placa no tenga tanta suerte. Asegúrate de seguir las pautas anteriores para preservar la integridad de la señal en tu diseño de PCB de alta velocidad.

¿Quieres más consejos sobre el enrutamiento diferencial de pares? Habla con un experto en Altium.

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