by
Używanie sygnału różnicowego może być bardzo skomplikowane. Aby zmaksymalizować jakość sygnału, projektant PCB musi wziąć pod uwagę docelową impedancję sygnału różnicowego i jego ścieżkę powrotną. Na impedancję docelową ma również wpływ sprzężenie pomiędzy ścieżkami. Jeśli sprzężenie nie jest utrzymywane na minimalnym poziomie, może dojść do przesłuchów. Najlepszym sposobem na zminimalizowanie impedancji jest zastosowanie płaszczyzny uziemienia.
Płaszczyzna ziemi jest mechanizmem izolacji elektrycznej, który zapewnia izolację pomiędzy parami różnicowymi. Płaszczyzna uziemienia rozprowadza również moc. Jednakże, jeśli płaszczyzna uziemienia jest daleko od pary, może powodować problemy ze sprzężeniem. Dlatego ważne jest, aby zminimalizować odległość między dwiema parami. Płaszczyzna uziemienia może być również wykorzystana do zmniejszenia pojemności międzypłaszczyznowej.
Impedancja pojedynczego śladu rośnie wraz ze wzrostem odległości pomiędzy dwoma śladami. Impedancja ta jest określona przez stosunek szerokości do grubości dielektrycznej śladu. Stosunek szerokości do grubości dielektryka może się zmieniać w zależności od materiałów użytych do budowy PCB. Rośnie on logarytmicznie wraz z odległością pomiędzy dwoma śladami. W idealnej sytuacji impedancja pojedynczego śladu powinna być równa sumie impedancji dwóch śladów.
Impedancja charakterystyczna pojedynczego śladu może być bardzo duża. Ważne jest, aby zapewnić, że impedancja jest niewidoczna, aby uniknąć odbić. Impedancja śladu jest określona przez szerokość śladu, grubość dielektryka i liczbę warstw. Do stworzenia płytki drukowanej z sygnałem różnicowym można wykorzystać standardową strukturę Si8000m lub Si9000e.
Pary różnicowe wymagają jednak ścieżki powrotnej masy. Bez niej impedancja pary jest stała i może się zmienić tylko dzięki płaszczyźnie uziemienia. Gdy para nie jest uziemiona, prąd powrotny będzie generowany w rejonie masy każdego pobliskiego układu odniesienia. Ten chwilowy wybuch prądu będzie promieniował jako szum common-mode. Najlepszym sposobem na zminimalizowanie efektu tego szumu jest zastosowanie płaszczyzny uziemienia w pobliżu pary.
Jeśli para jest uziemiona, możliwe jest zminimalizowanie szumu common-mode poprzez połączenie dwóch ścieżek z połączeniem krzyżowym masy. W takiej konfiguracji, prąd powrotny sygnału będzie przechodził przez ścieżkę o najmniejszej indukcyjności, redukując w ten sposób szum common-mode generowany przez niezbalansowaną parę. Połączenie krzyżowe masy jest również ważne, gdy para jest używana we wzmacniaczu różnicowym. Może to pomóc zredukować szum różnicowy powodowany przez niezbalansowaną parę.
Możliwe jest również wykorzystanie op-ampa typu rail-to-rail do budowy wzmacniacza różnicowego. Ten typ wzmacniacza jest w stanie podciągnąć wyjście do szyn w granicach kilku miliwoltów. Może on być stosowany zamiast wzmacniacza single-ended TTL do sygnalizacji na dużych odległościach. Jednakże op-amp typu rail-to-rail może wymagać ujemnego zasilania. Może to ograniczyć zdolność odbiornika do redukcji napięć wspólnych.
Oprócz połączenia krzyżowego masy, ważne jest również poprowadzenie ścieżek bliżej siebie. Odległość między ścieżkami zwiększa przesłuch. Dzieje się tak dlatego, że mniejsza odległość będzie wywoływać większą liczbę odbić. Zamiast prowadzić ślady przez szczeliny w ziemi, najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie płaszczyzny masy.
Podobne tematy
