توصيفگر ها :
هم شنوايي , تماميت سيگنال , شبكه تطبيق امپدانس درون تراشه اي وفقي , سيگنال دهي با بردارهاي ويژه
چكيده فارسي :
با رشد روز افزون سرعت انتقال داده و كوچك‌تر شدن ابعاد بردها، چالش‌هاي بسياري در دريافت و ارسال داده با سرعت بالا مطرح مي‌شوند. حل اين چالش‌ها اجتناب‌ناپذير بوده، به گونه‌اي كه عدم رعايت ملاحظات سرعت بالا، موجب مي‌شود محصول نهايي علاوه بر عملكرد نادرست، فاقد صلاحيت لازم براي ورود به بازار تجاري يا صنعتي را دارا باشد. از آنجا كه بردهاي مدارچاپي بستري مناسب، مقرون به صرفه و فراگير مي‌باشند، قابليت مجتمع‌سازي كاربردهاي متنوعي را دارا اند، بنابراين تحقيق و بررسي راه‌هاي بهبود كيفيت سيگنال‌هاي ارسالي و دريافتي در بردهاي مدارچاپي، امري ضروري است.
در اين پژوهش، با ارسال داده به صورت كد شده و دريافت درست آن پس از كدگشايي، اندازه نويز هم‌شنوايي كه يك محدودكننده اساسي در چاپ فشرده خطوط انتقال مي‌باشد، كمينه مي‌شود. با بررسي اثر تغيير امپدانس‌مشخصه بر ماتريس كدگذار، مشخص مي‌شود كه روش پيشنهادي در بازه امپدانسي 50 تا 100 اهم قابل استفاده است. اين روش بدون تغيير در خط انتقال حامل داده يا تغيير در ويژگي‌هاي فيزيكي برد مدارچاپي همچون عايق، لايه محافظ يا تعداد لايه‌هاي برد مدارچاپي، كه از ديگر روش‌هاي كاهش نويز هم‌شنوايي اند، نويز هم‌شنوايي را كاهش مي‌دهد. بنابراين، براي استفاده از اين روش نياز به طراحي خاص برد مدار چاپي يا تغيير در ويژگي‌هاي فيزيكي آن وجود نخواهد داشت.
با به كار بردن روش پيشنهادي، نيازي به استفاده از خطوط تفاضلي يا افزايش فاصله بين خطوط به منظور كاهش نويز هم‌شنوايي نيست كه منجر به فشرده‌تر شدن برد مدارچاپي خواهد شد. در كنار كاهش چشمگير نويز هم‌شنوايي، نسبت به مرجع موجود، نرخ انتقال اطلاعات تا دو برابر افزايش يافته و حساسيت اين روش نسبت به نويز مد مشترك تا سه برابر كاهش داشته است.
در اين پژوهش براي اولين بار، به منظور حذف بازتاب كه موجب دريافت نادرست داده در گيرنده شده و نويز هم‌شنوايي را افزايش مي‌دهد، شبكه تطبيق امپدانس درون‌تراشه‌اي وفقي مبتني بر يك مقاومت برون‌تراشه‌اي طراحي شده است. با طراحي اين شبكه كه براي تطبيق امپدانس خطوط تزويج‌شده فشرده مورد استفاده قرار مي‌گيرد، چهار مقاومت از ده مقاومت تطبيق امپدانس برون‌تراشه‌اي، حذف شده و به مقاومت‌هاي درون‌تراشه‌اي تبديل شده‌اند كه موجب كاهش مساحت برد مدارچاپي و هزينه مي‌شود.
همچنين، اين شبكه قابليت وفق‌پذيري با امپدانس‌هايي در گستره 50 تا 100 اهم را دارا است. بنابراين، با تغيير تنها يك مقاومت برون‌تراشه‌اي، يك شبكه متشكل از چهار مقاومت درون‌تراشه‌اي ايجاد مي‌شود كه مانع بازتاب شده و تطبيق امپدانس را به خوبي انجام مي‌دهد. همچنين، خطاي اين شبكه در اين گستره امپدانس، كمتر از پنج اهم بوده و دقت بالايي در تطبيق امپدانس دارد.
چكيده انگليسي :
With the increase in data transmission speed and decrease in the board dimensions, high-speed data receiving and transmitting would be highly challenging. Solving these challenges is inevitable, so that failure to comply with high-speed considerations, the final product, in addition to improper performance, lacks the necessary qualifications to enter the commercial or industrial market. Since printed circuit boards are a convenient, cost-effective, and comprehensive platform and can integrate various applications, it is necessary to research ways to improve the quality of transmitted and received signals in printed circuit boards.
In this study, by sending coded data and receiving it correctly after decoding, the amount of coherence noise, which is a limiting factor in compressed transmission lines, is minimized. By investigating the effect of characteristic impedance on the coding matrix, it is clear that the proposed method can be used for different standards with characteristic impedances between 50 and 100 ohms. This method reduces crosstalk noise without changing the data transmission line or changing the physical features of the printed circuit board, such as dielectric, solder mask, and the number of layers in the PCB, which are other methods for crosstalk noise reduction. Therefore, to use this method, there is no need for a specific design of the PCB and no change in its physical properties.
With the proposed method, there is no need to use differential lines or increase the distance between the lines to reduce the crosstalk noise, making the PCB more compressed. In addition to significant crosstalk noise reduction, the data transmission rate increases twice, and the sensitivity to common-mode noise decreases up to three times compared with the existing reference.
In this study, for the first time, to avoid reflection, which causes incorrect reception of data in the receiver and increases the crosstalk noise, an adaptive on-die impedance matching network is designed based on an off-chip resistance. With the design of this network, used for impedance matching of coupled transmission lines, four of the ten off-chip impedance matching resistors have been removed and converted to on-chip resistors, which decreases PCB area and the cost.
Also, this network can adapt to characteristic impedances in the range of 50 to 100 ohms. Therefore, by setting only one off-chip resistor, a network consisting of four on-chip resistors is created that prevents reflection and performs impedance matching well. The error of this network in this characteristic impedance range is less than five ohms, and it has high accuracy in matching impedance.
