Хочу внести для себя ясность в вопрос в котором я сильно плаваю. Допустим, есть диф.линия передачи на частотах около 50MHz, и делать под ней сплошной полигон земли я не хочу, надо ли мне пускать землю строго рядом с ЛП (по обе стороны на фиксированном расстоянии), или это не обязательно (земля пойдет окольными путями)? Надо ли учитывать возвратный ток, если диф. линия сильно связанная, и вообще, будет ли он?

И то же самое для случая 1-2GHz.

возвратного тока у симметричной дифференциальной линии нет в принципе, независимо от степени связи ее проводников, потому что ток входит в один провод и такой же точно ток выходит из второго. Пример такой линии - кабель CAT5/6. Только вот как выбрать ширину проводников и расстояние между ними, я не знаю, потому что для всех известных мне калькуляторов предполагается наличие земляного полигона.

PCB-young
Тыц

Есть такое понятие как волновое сопротивление и поэтому дифференциальная пара НЕ МОЖЕТ НЕ ИМЕТЬ ЗЕМЛИ. Есть определенное требование о расстоянии от дифпары до края полигона земли, на вскидку не скажу, там есть варианты - в инете можно найти.
А про импеданс могу предложить издание от IPC — Association Connecting Electronics Industries:

http://dcchapters.ipc.org/assets/phoenix/P...d_Impedance.pdf

совершенно неправильное утверждение. Диф. пару можно рассматривать как два раздельных проводника и земляной полигон напротив них. Предположим что по первому проводника в какой то момент времени ток положительный, тогда по этой земле возвращается такой же ток, только отрицательный. А по второму проводнику ток, соответственно, отрицательный, и по этой же земле возвращается положительный. Получается что через ту же самую земляную площадку проходят два одинаковых разнонаправленных тока, которые как бы взаимно компенсируются, и выходит что земля не нужна вовсе, раз ток по ней не протекает.

волновым сопротивлением обладает любой проводник, если у него есть индуктивность и емкость. Причем емкость может быть не только относительно земли, но и относительно других рядом расположенных проводников.

Хорошая тема, спасибо. Но мой вопрос там не достаточно раскрыт, по крайней мере, ясности нет.
Еще раз, если я не буду делать плейн под сильно связанной диф ЛП, что произойдет? Потечет ли возвратный ток через землю там где она есть, и какая часть тока так потечет? Или может ЛП будет шуметь, как антенна передатчика. Или все-же как-то тихо мирно все что надо протечет по паре?

Да земля вроде бы и "не нужна"
Только любое нарушение симметрии приводит к возникновению тока по земле, и ,соответственно, наводкам и помехам если её нет, и току нужно идти в обход. А абсолютно симметричных драйверов не существует - у того же LVDS допускается разбаланс до 1/16 по амплитуде. У ЭСЛ всё ещё хуже. Или вы предлагаете ставить Balun'ы на все пары как в Ethernet .

Второй момент: для достижения волнового сопротивления в 100 Ом при удалённой на большое расстояние земле, polar мне предложил сдвинуть проводники на расстояние 70микрометров - не всякий китаец за чашку риса сделает вам такую плату - возможно придётся поискать килобаксы.

Третий момент: толщина меди в наружных слоях является функцией времени выдержки китайцами платы в ванной с реактивами при металлизации отверстий. Поэтому получить волновое сопротивление с точностью скажем 20% при связи проводников только по боковой поверхности очень тяжело. Или опять надо заплатить китайцам килобаксы, чтобы они контролировали время выдержки и волновое сопротивление.

Полностью согласен по всем пунктам.
Что это - polar? Поделитесь инструментами для расчета волнового сопротивления, если они не очень много весят.

Не ведитесь. Земля нужна, независимо от того single-ended line или diff pair. Разница в наводках, в излучениях и т.п., но принципиально процесс передачи не меняется, он точно так же "опирается" на землю. Когда она не нужна - в случае токовой петли. Но таких интерфейсов еще поискать нужно(например CML в гигабитных интерфейсах)... Но если используется интерфейс опирающийся на напряжения - нужна земля, по которой будет течь возвратный ток.
А вот здесь разрисовано почему нужен плэйн: http://www.google.com/url?sa=t&source=...tGA&cad=rja

А с вами - не согласен.
И в той теме, что на Тыц, об этом говорено. Можно передать LVDS без земли под нею. Прямой и обратный ток побегут по паре проводов. Но для выравнивания потенциалов оба конца, естественно, должны иметь общую землю. Земли этих двух сторон можно хоть через дроссель соединить, и идеальная LVDS будет работать. Если же разводка неидеальная, и есть земля под дифпарой, любые нарушения симметрии будут проводить к возникновению токов по земле. Так что земля не обязательна, но желательна.
P.S. Считайте, что LVDS - высокочастотная токовая петля.
P.P.S. Правда, здесь не говорится об LVDS, это меня Тыц-тема сбила.

"Even if the differential signals are exactly equal and opposite, so that there is no return current through the power system, there will still be an induced current flowing in a closed loop on the plane under the traces."
Differential Signals
Rules to Live By Douglas Brooks

Т.е. как бы идеальны не были трассы, а наведенные токи в плэйн-слое будут. Сделаем там разрывы или другие неравномерности - внесем эти неравномерности в линии передачи - получим отражения - похерим качество сигнала, вплоть до невозможности работы линии передачи. Не согласны - можете делать платы не соблюдая всего этого. Только выложите тогда результаты измерений сигналов в линии и излучений в пространстве в диапазоне хотя бы до 3ГГц сюда, обсудим.

ЗЫ А тут Ваш случай не обязательной земли: http://www.signalintegrity.com/Pubs/edn/diffuturn.htm Поэтому да, делать можно, но - "Ты видишь грабли? Нет? А они есть"

To ViKo Polar - _http://www.polarinstruments.com - Есть в секретном файлохранилище
Есть еще бесплатный Saturn Pcb, но его возможности поменьше чем у полара. Зато free!

Про земли: я вот тоже считаю в идеале она не нужна. Но на плате ее приходится применять вместе с дифф. парами из-за того что нужно обеспечить нужный импеданс единичного проводника(собственно выше до меня кто-то это говорил). Иначе, без земли, размеры пары будут просто огромными. Ну и еще земля, конечно, нужна как экран от помех на плате, наводимых соседними проводниками (в том числе на других слоях).

разрыв под дифференциальной линией - делали. Цель разрыва - отделить сигнальную GND от щасси GND.
Качество сигнала (HDMI1.3) - проверяли осциллографом.
Излучение - проверяли спектроанализатором в Институте стандартов. Соответствует FCC Class B.

Идеальная LVDS без слоя земли будет работать.
Дифференциальные линии бывают разные. Например, я передаю дифференциальные сигналы с ОУ с дифференциальными выходами на АЦП с дифференциальными входами. Там возвратные токи для каждого из сигналов текут по земле. И от ее качества однозначно зависит качество передачи сигнала. (Хотя, и там, возможно, возвратные токи компенсируются? - опять же - в идеальном случае)
Плат без слоя земли, независимо от цепей, которые по ней проходят, не делаю.

для Ant_m
Спасибо, попробую.

Uree, к чему приводят неравномерности волнового сопротивления линии я представляю, я хотел прояснить для себя другое, что будет, если земля будет проходить на значительном расстоянии от диф. пары. Ведь при этом нельзя говорить о значительных различиях волнового сопротивления на участках линии передачи, т.к. поле на сравнительно больших расстояниях не имеет сильной связи с землей. Я это представляю себе как-то так.

И еще,если в Polarе посчитать импеданс микрополоска с расстоянием до плейна порядка 5мм, то для 200мм показания изменятся не сильно. Очень красноречиво, я считаю.

http://www.national.com/assets/en/appnotes...dition_2008.pdf
Во второй редакции этого документа были следующие слова.

А в 4-й я этого не нашел.

Обобщу немного:

1) если вам по-барабану на то что возвратные токи из-за неидентичности в паре потекут окольными путями, излучая и наводясь на другие части схемы - то делайте пару без земли.
2) если у вас имеется высокочувствительная прецензионная аналоговая часть на плате или много гигагерцев в линии - то так лучше не делать

Ладно, течет так течет. Спасибо.



Уже немного оффтоп, но задам вопрос здесь - как рассчитать параметры линии в случае, скажем односторонней платы? Землю я буду пускать с обеих сторон от пары. Мой калькулятор не имеет такой модели, но этот вариант имеет право на жизнь.

Земля есть, ее не может не быть. Укажите расстояние 1метр, как если бы плата лежит на столе над землей. Результаты будут близкие.

Нет, я не об этом. Для получения нужного импеданса при приемлемых параметрах проводников я предполагаю землю располагать рядом с диф. парой. Есть основания думать, что это позволит снизить импеданс. А вот насколько - надо как-то считать, в этом и состоит вопрос.

PCB-young
Что за калькулятор? Попробуйте Polar Si9000, шаблон Diff Surface Coplanar Waveguide.

Не видел калькуляторов, которые считают импеданс ТОЛЬКО для земли по бокам трасс, обязательно нужна земля _под_ парой. Вот чтобы минимизировать ее влияние и писал - задать расстояние до нее в 1 метр. После этого подбирать параметры пары и расстояние до земли по бокам от нее.

вот ссылка на пример диф. пары без GND
а вот статья, рекомендующая убрать все слои между конектором и трансформатором.

На прямом участке должно получиться. Лучший калькулятор в данном случае будет от Polar.

Помимо Polar.Instruments.SI8000 & SI9000 хорошо еще воспользоваться Atlas Si. Все таки разводка LVDS на односторонней плате вещь оригинальная...

Ну дык это и ежу понятно, что если в кабеле Ethernet нет земли, то и на плате после трансформаторов её быть не должно - иначе будет разрыв и скачок волнового сопротивления. И кстати в 1G Ethernet к трансформаторам ещё балуны ставят для симметрирования и подавления синфазной составляющей из-за отсутствия земли в кабеле.

Но если например у меня например АЦП ADC083000 с 32 LVDS, то ставить на каждую пару по балуну слишком накладно будет - проще ещё слой с землёй добавить.

[/quote]


А если тот же самый кабель Ethernet подключен ко входу дифференциального усилителя без трансформатора, то применение дифпары с землей приведет к "скачку волнового сопротивления"???

Интересно, как в однослойной плате обеспечить хорошую связь между полигонами земли по обе стороны дифпар? Т.е. лини будут максимально короткими, в т.ч. и прямыми, и как результат можно вообще от них отказаться, расположив источник и приемник максимально близко друг к другу.
Резюме: на односторонней плате LVDS не пройдет.

Опять все в кучу намешали
Вот пара мыслей для понимания сути процессов:

1. Ток течет по замкнутому контуру. Т.е. какая бы у Вас конфигурация линии передачи не была, электромагнитная волна всегда найдет путь в источнику. Пусть хоть через эфир и Землю.
2. Ток течет по пути наименьшего импеданса. Т.к. цифровые сигналы имеют широкий спектр, то как правило для плат и кабелей это сводится к пути с наименьшей индуктивностью.
3. Индуктивность замкнутого контура уменьшается с уменьшением его площади.
4. Линии передачи (e.g. UTP) и стандарт передачи (e.g. LVDS) вещи независимые. Т.е. LVDS можно передать как по микрополоску на плате с опорным слоем земли, так и по витой паре, в которой земли как таковой нет.

Витая пара потому так и называется что вследствие скрутки с определенным шагом оба проводника становятся сильносвязанными как индуктивно так и емкостно. Т.е. для возвратного тока по проводнику DP путь с наименьшим импедансом будет по проводнику DN (и наоборот). А вот для микрополоска в общем случае большая часть возвратного тока будет идти по земляному слою под проводником. Потому в принципе на платах можно разносить половинки дифпары хоть на километры - все будет работать если обеспечены одинаковые задержки сигнала и нет неоднородностей в линиях. Вот только в реальности обеспечить это трудно и легче вести обе половинки рядом, чтобы все неоднородности влияли на них одинаково.

Насмотрелся я на платы от белорусских производителей сат. тюнеров, кошмар, BGA на двух слойке и под LVDS нет земли.
Забываете однако о наводках на LVDS, помехах синфазных и др. от внешних схем, имп. истичниках и тп.
Получается разносить то нельзя. Земля (кроме обеспечения возвратных токов, которые тоже не должны иметь разную длину, иначе задержки, проблемы с фронтами итд)
к тому же экранирует и обеспечивает защиту от внешних помех. Что также важно. Вообщем делайте LVDS по стандарту в 4 слоях и не мучайтесь.


Тут другая ситуация, требуется обеспечить минимальный уровень шума и помех, чтобы обеспечить стабильную скорость передачи.

Это не я был, честно-честно
Кстати, а чей девайс был?



Ну так о том и речь, что теоретически половинки диффпары можно разводить независимо. Но практически это выливается в кучу проблем, напрямую с дифференциальным способом передачи не связанных, которые автоматически решаются если вести пару связанно.