8.2 Трассировка дифференциальных пар

Для повышения помехоустойчивости системы, снижения помехоэмисии и передачи информационных потоков на большие расстояния часто применяется парафазное управление и(или) информационный обмен с использованием дифференциальных пар проводников. В этом случае при топологическом проектировании налагается ряд специфических требований к дизайну МПП. К таким требованиям относятся:

- дифференциальные пары должны быть согласованы по длине. Для частот обмена до 100 МГц проводники должны быть подобраны по длине с точностью 0,635 мм (0,025 дюйма). Для частот обмена 0,8 ГГц и более высоких частот проводники МПП должны быть согласованы по длине с точностью 0,254 мм (0,010 дюйма);

- расстояние между проводниками дифференциальной пары должно быть не более 0,508 мм (0,020 дюйма);

обе трассы дифференциального сигнала должны располагаться параллельно в одном полигоне, при этом расстояние между ними должно быть в 3 или более раз больше ширины проводников линий связи дифференциальной пары;

- трассы тактового сигнала и группового сигнала данных должны быть подобраны с точностью до 2,54 мм (0,1 дюйма), при этом под групповым сигналом понимается совокупность дифферинциальных пар, информационный обмен по которым синхронизирован одним тактовым сигналом и передающие схожую информацию;

- максимальное использование одного слоя и минимальное количество переходов на другие слои;

- симметрия дифференциальной пары должна выдерживаться на всем протяжении от драйвера до ресивера для обеспечения одинаковой фазовой задержки передаваемого сигнала.

- пространство между двумя линиями связи дифференциальной пары должно оставаться свободным на всем протяжении, при этом пространство, отделяющее эту пару проводников от других трасс должно быть заполнено сплошным слоем металлизации, соединенным с полигонами GND;

- волновое сопротивление дифференциальной пары должно составлять 100 Ом;

Приемлемо, если волновое сопротивление дифференциальной пары находится в диапазоне 100 Ом ±10%, тогда уровень вторичных отражений, следующих за фронтом передаваемого сигнала не превышает 5% от значения амплитуды данного сигнала.

Следует отметить, что дифференциальная линия связи для обеспечения высокого качества дифференциального сигнала тоже должна быть согласована. При этом чаще всего используются два варианта – согласование линии - только по дифференциальному сигналу и согласование линии по дифференциальному и синфазному сигналам. Разница между этими способами ощутима лишь при наличии синфазного сигнала, который может вызвать синфазный резонанс.

Схема согласования линии по дифференциальному и синфазному сигналам, состоящая как правило из четырех резисторов, применяется чаще всего для оконечного согласования сети синхронизации, а также при большой длине дифференциальной линии связи.

Все эти требования можно обьединить понятием оптимизация дифференциальных пар проводников МПП. Если дифференциальная пара проводников МПП не оптимизирована на нее будет оказывать воздействие ЭМП. Оптимизированная дифференциальная пара проводников обладает очень высокой помехоустойчивостью и сравнительно низким уровнем радиоизлучений..

По данным Федеральной Комиссии связи США радиоизлучения микрополосковой дифференциальной пары с расстоянием между электрическими трассами 0,5 мм в условиях измерения, соответствующие классу В, на частоте 1 ГГц теоретически должно быть ниже на 40 дБ, чем при передаче того же сигнала при несимметричной схеме информационного обмена.