Signalarten

Moderne Elektronik erfordert immer höhere Datenraten und größere Speicherkapazitäten. Eine wichtige Technologie, um diese Anforderungen zu erfüllen, sind parallele Busse. Sie ermöglichen eine schnellere Datenübertragung zwischen verschiedenen Bauteilen, wie z.B. Hyper- oder DDR-RAM.

 

Ein Beispiel für eine moderne Anwendung von parallele Busse ist die Anbindung von RAM-Bausteinen an einen Microcontroller. Wo früher noch serielle EEPROMs verwendet wurden, werden zunehmend parallele Busse mit bis zu 64 parallelen Bits verwendet um den Datendurchsatz beständig zu steigern. Neben der Bandbreite sind dearartige Busse sowohl durch Ihre Taktfrequenz im Bereich von etlichen MHz bis zu mehrere GHz, als auch durch die Risetime der beteiligten Speicher- und Controller-Bausteine spezifiziert.

 

Für parallele Busse sind mehrere Anforderungen zu erfüllen.

• Topologie: Eine wichtige Anforderung ist die Parallelität der Signalleitungen und eine durchgängige Referenzspannung. Dies kann durch maßgeschneiderte Polygone erreicht werden. Zudem sollten Kreuzungen der Leitungen weitest möglich vermieden bzw. durch schirmende Referenzlagen getrennt werden.
• Lagen- und Via-Handling: Auch die Auswahl der verwendeten Lagen sowie die Anzahl und nach Möglichekeit gleiche Anzahl und Art der Vias sollte hierbei bedacht und am finalen Design gepürft werden.
• Length-Matching: Eine weitere Anforderung ist die Signallaufzeit, die möglichst gleich sein muss, um sicherzustellen, dass alle Teilnehmer die Signale gleichzeitig empfangen. Hierfür gibt es exakt einzuhaltende Laufzeittoleranzen, die durch detaillierte Längenanpassungen erreicht werden können.
• Phase-Matching / Skew-Compensation: Zudem sollte auch auf die relative Phasenverschiebung innerhalb eines parallelen Busses durch Trace-Delays im Bereich des verursachenden Chip Fanouts korrigiert werden. Trace-Delays sind Verzögerungen entlang einer Leitung,  bezieht sich auf die Anpassung der Phasenlage der Signale auf verschiedenen Leitungen. Die Wahl der korrekten Technik hängt von den konkreten Anforderungen und Faktoren des Projekts ab.

High-Speed-Signale erfordern auch die Betrachtung von niederohmigen Terminierungswiderständen und die richtige Platzierung und Ausrichtung der Terminierungen.

MHD hat umfangreiche Erfahrungen in der Handhabung von parallele Busse und kann Ihnen dabei helfen, Ihre Schaltungen entsprechend aller Vorgaben zu routen und so ein optimales Ergebnis zu erreichen.

Differenzielle Paare sind im PCB Design durch die parallele Verlegung von zwei Leitungen, die invers zueinander verknüpft sind, gekennzeichnet.

 

Diese Leitungen müssen in Bezug auf ihre Lage, Breite und Abstand genau definiert werden, um die erforderliche Impedanz und Signalqualität zu erreichen.

 

Differenzielle Leitungen werden in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt, bei denen eine hohe Präzision und Störsicherheit erforderlich ist.

Einige Beispiele sind:

• Ethernet: Ethernet-Netzwerke verwenden Differenzielle Leitungen, um Daten zwischen verschiedenen Geräten zu übertragen. Hierbei werden die Datenbits auf zwei parallele Leitungen übertragen, die invers zueinander verknüpft sind.

• Serielle Schnittstellen: Viele serielle Schnittstellen, wie z.B. RS-232 oder RS-485, verwenden Differenzielle Leitungen, um Daten zwischen Geräten zu übertragen. Dies ermöglicht eine höhere Störsicherheit und eine größere Entfernung zwischen den Geräten.

• USB 3.0: USB 3.0 verwendet Differenzielle Leitungen, um Daten mit hoher Geschwindigkeit zwischen Geräten zu übertragen. Dies ermöglicht eine höhere Datenrate als bei früheren USB-Standards.

• Hochfrequenz-Signale: Differenzielle Leitungen werden auch in Anwendungen verwendet, bei denen hohe Frequenzen übertragen werden, wie beispielsweise in der Funk- oder Radar-Technik.

Eine sorgfältige Planung und Durchführung ist erforderlich, um die Anforderungen an die Signalintegrität zu erfüllen. MHD erstütz Sie hierbei um kostspielige Fehler und unnötige Iterationen während der Entwicklung zu vermeiden.

Auch Abseits der topologisch auffälligen Signalarten ist eine bewusste Unterscheidung der jeweiligen Signalart grob nach Analog bzw. Digital sinnvoll.

 

Analoge Signalarten:

Im Analog-Bereich gibt es offensichtliche Kandidaten für das analoge Signalrouting wie zum Beispiel Antennen, Feedback- und Rückstrompfade in Netzteildesigns, aber auch weniger offensichtliche Bereiche wie Via-Fencing und Design zur effizienten Kühlung von Bauteilen erfordern eine erfahrene Leitungsführung.

MHD hat Erfahrung in der Erstellung von effizienten Designs, die einen positiven Einfluss auf die EMV-Performance und die Gerätestabilität haben.

Digitale Signalarten: