استراتيجيات لتحقيق الاستخدام الأمثل لسحب الإشارات العالية السرعة في المجالس المتعددة المراحل

قواعد الرسوب للناموسيات العالية السرعة

وبعد تحديد الحزمة والتشويه، يجب إنفاذ قواعد محددة لتحديد المسارات للحفاظ على جودة الإشارة، وتنطبق المبادئ التوجيهية التالية على جميع الناموسيات العالية السرعة، مع إيلاء اهتمام خاص للأزواج والساعات والحافلات المختلفة.

Spacing and Crossote Prevention

ويحدث التقاطع عندما تؤدي الحقول الكهرومغناطيسية من أثر واحد إلى إحداث فولت على أثر متاخم، ويصبح الانقلاب أسيراً (مجال كهربائي) ومباشراً (مجال مغنطيسي) إلى الحد الأدنى من التقاطع، والحفاظ على الفصل بين آثار طول الطول الغذائي على الأقل ثلاث مرات فوق الطائرة المرجعية (3x)، وفيما يتعلق بالإشارات الحرجة، وزيادة سرعة الارتفاع إلى 5 أو 10، بالإضافة إلى ذلك، تجنب الارتفاع الموازي.

للحافلات التي تعمل بمعدلات بيانات عالية (مثلاً، DDR4، LVDS)، إشارات ذات صلة بالمجموعة معاً على نفس الدرجة، وتخصّص لها طائرة أرضية مخصصة تحتها، وهذه التقنية، المعروفة باسم " طريقها إلى أرض صلبة " ، تحصر الحقول وتخفض التداخل بين المجموعات.

التقليل من الآثار الضارة والتقليل منها إلى الحد الأمثل

وكل من خلاله يقدم العنان الطفيلي والارتفاع الذي يخفض نوعية الإشارة، ويتناسب العناق مع طوله (المسافة بين الطبقات) ويرتبط على العكس بالمقعد، ويضيف وجود ثقل نمطي عبر لوحة متعددة الطوابق إلى وجود انقطاع في العتالة يتراوح بين 1 و2 و2 و0.3 و0.5 من وزن الغطاء النباتي.

للتقليل إلى أدنى حد من التأثير:

• Usese the minimum number of vias:] Route critical signals on one layer if possible.
• Keep via stub length short:] Back-drill unused via barrels or use buried/blind vias for transitions between adjacent layers.
• Place ground vias near signal vias:] For differential couples, place ground vias adjacent to the signal vias to provide a low-inductance return path.
• Optimize via geometry:] Increase the via pad size and antipad clearance to tune the impedance. Some advanced designs use microvias or laser-drilled vias for ultra-high-speed signals.

تخطي الرنين التفاضلي

وتستخدم الإشارة التفاضلية على نطاق واسع في الوصلات البينية العالية السرعة (USB, HDMI, PCIe, Ethernet) لأنها توفر قدرا أكبر من الحصانة من الضوضاء وتخفض مستوى EMI. ويجب توجيه أثري الزوجين بنفس القدر من الطول وتطابق الوصلات.

• Equal length:] Length mismatch causes skew, which reduces the common-mode rejection. Keep the mismatch within 1/10 of the signal rise time (e.g., 5 ps skew for a 50 ps rise time).
• Consistent spacing:] The gap between the couple determines the differential impedance. Maintain a constant gap along the entire route. Avoid changing layers if possible; a via transition can disrupt the coupling.
• Minimize bends:] Use gentle arcs or chamfered corners rather than 90° bends. Each bend is creates an impedance discontinuity and increases length mismatch.
• Separation from other signals:] keep at least 5 x the dielectric altitude between a differential couple and other nets to avoid coupling.

وفيما يتعلق بالتصميمات التي تتطلب تدقيقاً مطولاً (مثلاً، أقسام الثعبان لمواءمة التوقيت)، تضاف الثعبان في المنطقة التي يقل فيها وزن الزوجان، مثل قرب المصدر أو الوجهة، وتبقي النحاس تدريجياً، ويجب أن تكون الطول الإضافي متطابقاً مع كلا الأثرين.

حافلة معالجة: البيانات والعنوان والقفل

وتحتاج حافلات مثل ذاكرة نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج أو الحافلات الموازية إلى مواءمة دقيقة للتوقيت بين شبكات متعددة، بالإضافة إلى مضاهاة طولها، إلى النظر فيما يلي:

• Clock signals] must be isolated from data lines to prevent cross talk. Route hourss on layer adjacent to ground, with their own ground vias at each end. Keep clock traces at least 20 mil from other nets.
• Data group length matching:] All signals in a byte lane should have matched propagation delays. Use serpentine routing to add delay where needed, but place serpentines away from the ends to avoid sharp impedance transitions.
• Termination:] Series resistors, parallel resistanceors, or active terminations may be required to match impedance and absorb reflections. Place them as close as possible to the driver or receiver.

التقنيات المتقدمة للتصميمات العالية السرعة

وبالنسبة للإشارات التي تتجاوز 10 جباز أو لتطبيقات إطار النتائج، تصبح الخسائر الغذائية المعيارية من طراز FR-4 غير مقبولة، ويجب على المصمم، بهذه السرعة، أن يعتمد مواد وتقنيات متقدمة.

المواد الوبائية المنخفضة اللوس

وتعاني المواد البديلة مثل سلسلة روجرز RO4000، أو إيسولا إيسولا إيسلا 620 أو بياناسونيك ميغترون 6، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في عدد المواد التي تُضاف إليها الترددات المتعددة الأطراف، أو إلى ارتفاع تكاليف أجهزة الاستطلاع في وقت مبكر، أو إلى انخفاض عدد الخسائر في اللوحات المصغرة (الشرائح التي تُستخدم في إطارها أجهزة البرمجيات المصغرة).

سيربينتين وترومبون لينج تاتشينغ

وعندما تتجاوز متطلبات التطابق بين طول المدة الحيز المتاح، تستخدم آثار الثعبان (أنماط الاسترجاع) أو مخططات الترومبون (ترميم التعقب والخلف) (وذلك يشمل قواعد التصميم الهامة للأقسام الثامنة:

• أبقوا الكمّة صغيرة (أقل من 20 ميلاً) واللعبة (القفز من مركز إلى مركز) 3 مرات على الأقل من الواسير التتبعية لتجنب التقارب المتبادل داخل الثعبان.
• استخدام أجزاء كافية لتحقيق التأخير المطلوب دون تجاوز التسامح إزاء عدم التسامح، وكل نقطة من 90 درجة مئوية تسهم في زيادة طفيفة في القدرة على تحمل التكاليف.
• وفيما يتعلق بالأزواج المتمايزة، تضاف مادة الثعبان إلى كلا الأثرين بشكل متماثل، أو إلى الأثر الأقصر فحسب، بما يكفل مطابقة الطول الإضافي.

اعتبارات نزاهة السلطة

(ب) إن التواريخ العالية السرعة التي تتحول إلى شبكات توزيع الطاقة، ويمكن أن يتسبب تيار كبير متنقل مستمد من إمدادات الطاقة في تآكل وبطانة، وللتخفيف من ذلك، يستخدم طائرات توليد كهربائية مخصَّصة بمكثفات متعددة من أجهزة التفكيك، ويكون لدى أجهزة التصاميم سلسلة منخفضة من المكافئات، ويُرتَّب لاستهداف نطاقات محددة من أجهزة تحديد الترددات.

العودة فيا ستيتش

وعندما تتغير طبقات الإشارة العالية السرعة عبر إشارة، يجب أن يتحول تيار العودة أيضاً إلى طائرات مرجعية، وإذا لم توضع أرضية قريبة (في حدود 100 ميل) من الإشارة، فإن هذا الموقع سيجد طريقاً أطول من خلال غطاء الطائرة، مما يخلق حلقة تشع فيها حركة الطيران وتحلل نوعية الإشارة، والحل هو وضع أرضية عن طريق الإشارة الصحيحة المتاخمة عن طريق الرباط.

المحاكاة، والتقدير، والاختبار

وحتى أكثر المبادئ التوجيهية دقة في تحديد المسارات لا يمكن أن تضمن تصميماً عملياً دون محاكاة واختبار بدني، والأدوات والأساليب التالية هي معايير في تطوير ثنائي الفينيل متعدد الكلور السريع.

محاكاة ما قبل الإجازة

وفي مرحلة المفاهيم، حفز ممر الإشارة بأكمله، وتعقب ثنائي الفينيل متعدد الكلور، عن طريق النموذج، وتلقي محفز الدائرة (مثلاً، هيبر لينكس، أو أي دي إس، أو سبيس) ويمكن لهذا المحاكاة أن يكشف عن وجود أخطاء في السلوك، ومستويات المطاردة، وهوامش التوقيت، والارتقاء بعلامات التعقب، والتكديس، وقيم الإنهاء قبل أن يلتزم بها.

محاكاة ما بعد انتهاء الخدمة

وبعد تحديد مسارات البيوتادايين السداسي الكلور، واستخراج قياسات الجيولوجيا من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، واستحداث نموذج الكهرومغناطيسي من الناموسيات الحرجة من ثلاث ديانات، وتوفر مذيبات الموجات الكاملة (مثلاً، البرمجيات المشبع بالفلور أو لجنة العلم والتكنولوجيا أو الموجات SIwave) نتائج دقيقة لمخططات الفصام، ورسم خرائط العين، وبيانات الأشعة دون الحمراء.

الصنع والاختبار

(ب) استخدام جهاز قياس زمني لقياس الازدحام الفعلي لهذه القسائم وربط التصميم، بعد التجميع، إجراء اختبارات للإشارة العالية السرعة مع جهاز أوسكبيل وجهاز استشعار نشط، والتحقق من فترات الارتفاع، والتجاوزات، والجليس، والقيام، إن أمكن، بقياس الانبعاثات المشعّة في غرفة شبه باحثة للتأكد من امتثال EMI.

ومن الضروري فهم أساليب الاختبار هذه فهماً شاملاً، إذ كثيراً ما تتضمن موارد مثل IEE] ورقات عن تقنيات القياس العالية السرعة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن الأدلة المرجعية للتصميم من جانب اتحاد رابطات الموظفين الماليين وموردي الذاكرة تتضمن نماذج نموذجية وبيانات محاكاة لا تقدر بثمن لتنفيذ العالم الحقيقي.

خاتمة

فإعطاء أفضل وسيلة لاستشارات عالية السرعة في مجالس متعددة الطبقات يتطلب نهجاً منضبطاً يبدأ بالتخطيط للتكديس ويستمر في المحاكاة والاختبار، إذ أن تحديد الأولويات في الطرق القصيرة والمباشرة، والحفاظ على الطائرات الأرضية المستمرة، والسيطرة على الإمداد، والتقليل إلى أدنى حد من معدلات الإيقاف، يمكن للمهندسين أن يحققوا سلامة ممتازة حتى في سرعة التسلق المتعددة المراحل.